本发明专利技术涉及一种AZS固体废料制备4A沸石的工艺，属于耐火材料固体废料循环利用技术领域。将AZS固体废料先进行碱熔焙烧得到烧结料，烧结料经水浸分离出锆，得到偏硅酸盐和偏铝酸盐的一次浸出液，再向一次浸出液中加入水玻璃，最后依次经浆化、晶化得到4A沸石，解决了由AZS固体废料生产的产品附加值低的问题，开辟了用化学法实现AZS固体废料回收利用的新途径，直接使用AZS固体废料碱熔焙烧得到的烧结料来制备4A沸石，回避了硅和铝的分离步骤，具有生产过程简单、生产成本低、无废水排放的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种AZS固体废料制备4A沸石的工艺，属于耐火材料固体废料循环利用
技术介绍
4A沸石化学式为:Na20.A1203.2Si02.4.5H20，其氧化物百分含量依次为:17%、28%、33%和22%。4A沸石是一种晶状铝硅酸钠，由于其具有离子交换性和吸附性，而被广泛应用于农业、石油化工、环境保护、海水提钾、水处理、高分子化工、水泥、食品、化妆品、造纸、电子以及建材工业等方面。其作为一种高效干燥剂，在石油化工中可用于分离、提纯、净化各种气体和液体；也可作为一种催化剂和催化剂载体，用于选择性吸附空气中的氮气，富集氧气；作为离子交换剂可用于海水淡化，提取稀有元素；可作为无磷洗衣粉的主要助剂等。目前我国合成的4A沸石，主要用于合成洗涤剂，每年用量在40万吨左右。4A沸石传统的合成方法有水玻璃法、活性白土法、膨润土法、高岭土法、煤矸石法和粉煤灰法等。其中，水玻璃法工艺成熟，容易控制，但成本高；活性白土法和膨润土法需要添加铝源，成本较高，且设备需要防腐；高岭土法和煤矸石法以及粉煤灰法，是利用其铝硅比和4A沸石一致的特点，将其转化为具有反应活性的偏高岭土，并在苛性钠溶液中进行水热结晶转化反应而制成4A沸石，但这种工艺需要高温焙烧原矿石，能源消耗大，同时对环境会造成污染。中国铝业山东分公司开发了将烧结法氧化铝生产中铝酸钠溶液与原水玻璃直接合成4A沸石的方法，该方法具有工艺简单、原料充分、质量稳定、产品白度高、环保节能和成本低的特点，并取得了良好的经济效益。综观各种以铝源为原料的生产工艺，以AZS废料为铝源生产4A沸石的研究尚未见诸报道。AZS固体废料，来自于玻璃工业生产中废弃的玻璃窑炉，我国每年废旧AZS固体废料达20-30万吨，主要用于生产廉价高性能浇注料或者直接用于制造廉价的散装耐火材料，或者用于制作钢铁工业用的滑板。AZS固体废料的主要成分中含A1203为50-65%，Zr02为 20-30 %，Si02^ 15-20 %，此外，还含有微量的 Fe 203和 T1 2等。以含 A1 203为 65 %, ZrO 2为20%，Si02S 15%的AZS固体粉末废料计，每吨废料可为4A沸石提供0.65吨铝源，理论上每吨废料可以获得高质量的4A沸石2.3吨。因此，有必要探索一种利用AZS固体废料制备4A沸石的工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种AZS固体废料制备4A沸石的工艺，解决了由AZS固体废料生产的产品附加值低的问题，工艺路线简单、无废水排放。本专利技术所述的AZS固体废料制备4A沸石的工艺，是将AZS固体废料先进行碱熔焙烧得到烧结料，烧结料经水浸分离出锆，得到偏硅酸盐和偏铝酸盐的一次浸出液，再向一次浸出液中加入水玻璃，最后依次经浆化、晶化得到4A沸石。本专利技术主要包括以下步骤:(1)碱熔焙烧:将AZS固体废料、碱性物料与助熔剂混匀后进行焙烧得到烧结料，AZS固体废料中的二氧化错、三氧化二铝和二氧化娃分别转化为错酸盐、偏铝酸盐和偏娃酸盐；(2)水浸分离:向烧结料中加水，经加热升温、搅拌、过滤后得到锆酸盐固体及偏硅酸盐和偏铝酸盐的一次浸出液，实现锆与硅、铝的分离。锆酸盐固体再用水浸出2-3次，后续浸出液循环用于烧结料的水浸分离，锆酸盐固体进入氧氯化锆或硫酸锆生产工序；(3) 4A沸石合成:向步骤(2)中的一次浸出液中加入水玻璃以调整体系中各氧化物的摩尔比例，经搅拌浆化后加入导向剂，然后进行保温晶化、过滤、洗涤、干燥后得到4A沸石，结晶母液和洗涤液均回用于烧结料水浸分离工序。其中，优选的技术方案如下:步骤(1)中碱性物料为氢氧化钠，助熔剂为硼砂，AZS固体废料、碱性物料与助熔剂的重量比为1:0.85-1:0.5-1，焙烧温度为650-850°C，焙烧时间为1_1.5h，反应方程式如下:Al203+2Na0H — 2NaA102+H20Si02+2Na0H — Na2Si03+H20Zr02+2Na0H — Na2Zr03+H20步骤(2)中烧结料与水的重量比为1:3-5，加热升温至80_85°C，搅拌时间为0.5-lh，偏硅酸盐和偏铝酸盐的一次浸出率为90-93%。步骤(3)中，水玻璃的模数为2.5-3.2，体系中各氧化物的摩尔比为Si02/Al203=1.8-2.0、Na20/Al203= 2.4-3.0 ;导向剂为硅铝酸钠盐凝胶经老化后得到的微晶核，尺寸在0.03-0.05 μπι之间，加入导向剂的目的是缩短结晶时间、降低晶化温度和控制4Α沸石产品的粒径，导向剂的体积占体系总体积的3-5%。的，楽化温度为55-65°C，晶化温度为70-80 °C，晶化时间为2-3h。用化学法实现AZS固体废料的循环利用，可以有多种方案，对一次浸出液的处理，可以采用化学法首先对硅铝进行分离，然后再分别制备相应的硅、铝化合物，但与本专利技术直接用浸出液制备4A沸石相比，具有工艺流程多、酸碱用量大、污水多和综合成本高的劣势。因此，本专利技术采取用一次浸出液来直接制备4A沸石的方案。本专利技术所述生产工艺非常适合于用氧化锆陶瓷或者耐火材料固体废料制备氧氯化锆和硫酸锆的生产厂家，在生产过程中联产4A沸石和氧氯化锆或硫酸锆。因此，为用氧化锆陶瓷或者耐火材料为原料生产氧氯化锆的厂家提供了一条工艺路线简洁、无废水排放、综合效益高、能够充分利用低含量氧化锆固体废料的切实可行的工艺路线。本专利技术的有益效果如下:(1)用AZS固体废料制备4A沸石，开辟了用化学法实现AZS固体废料回收利用的新途径；(2)直接使用AZS固体废料碱熔焙烧得到的烧结料来制备4A沸石，回避了硅和铝的分离步骤，具有生产过程简单、生产成本低、无废水排放的特点；(3)由于AZS固体废料中三氧化二铝含量高，同时含有二氧化硅和价格较贵的二氧化锆，且铁、钛等少量杂质可以进入氧氯化锆制备工序。因此，与现有的使用高岭土、煤矸石等为原料的制备工艺相比，具有工艺路线简单、产品白度高，综合成本低的优点，且生产过程可回收高附加值的锆化合物。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术做进一步描述。实施例1AZS固体废料，主要组成为:Al20360%、Si0215%、Zr0220%。AZS固体废料制备4A沸石的工艺如下:(1)碱熔焙烧:将AZS固体废料、氢氧化钠以及助熔剂硼砂，按重量比为1:1:0.5混合均匀，在温度为800°C下焙烧80分钟，得到烧结料，A当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种AZS固体废料制备4A沸石的工艺，其特征在于：AZS固体废料先进行碱熔焙烧得到烧结料，烧结料经水浸分离出锆，得到偏硅酸盐和偏铝酸盐的一次浸出液，再向一次浸出液中加入水玻璃，最后依次经浆化、晶化得到4A沸石。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍猛，王光强，李玉芝，刘学燕，高延峰，
申请(专利权)人：山东磊宝锆业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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