一种利用微硅粉合成4*沸石分子筛的方法技术

本发明专利技术属于固体废弃物的资源化利用领域。一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法，其特征在于，它包含如下步骤：(1)配样：将微硅粉和铝酸钠加入盛放氢氧化钠溶液的反应容器，搅拌至可溶物溶解；(2)晶化：将反应容器密封，放入搅拌器搅拌，即得晶化产品；(3)陈化：将装有晶化产品的反应容器从搅拌器中拿出，在室温下静置，得到陈化的样品；(4)过滤洗涤：陈化的样品经多次真空抽滤洗涤，中速滤纸过滤，得到洗涤之后的样品；(5)干燥：洗涤之后的样品烘干，得到沸石分子筛。本发明专利技术提高了微硅粉的附加值，为微硅粉的资源化利用开辟了一条新的途径，同时减轻了环境污染；该工艺流程简单，可直接合成沸石分子筛，不需要样品前处理，易于操作，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于固体废弃物的资源化利用领域，具体涉及一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法。
技术介绍
微硅粉又称微硅粉，是从硅铁等合金冶炼时产生大量二氧化硅和硅挥发性气体与空气接触氧化冷凝沉淀而成的一种超细无定型粉体，其主要成分为二氧化硅，含量大于90％。微硅粉产量巨大，平均每生产3t工业硅可回收1t微硅粉，每生产5t硅铁可回收1t微硅粉。因此，微硅粉是硅铁冶炼企业繁重的工业副产物。微硅粉的颜色介于浅灰色至深灰色范围之内，松装密度在2.2g/cm3左右，堆积密度在200-350kg/m3之间。因为冷凝过程极为迅速来不及形成晶体，因而具有很高的火山灰活性，而且通常在冷凝时，在气、液、固相变过程中受到表面张力的作用，微硅粉形成大小不一的圆球状，且颗粒表面包覆着一层致密的玻璃体。在电子扫描电镜下的微硅粉形貌呈球状玻璃颗粒，大部分颗粒的粒径小于1μm，其比表面积在15000-25000m2/kg范围内。常温下比电阻为2.4×1014Ω·m，pH值为6.7-8，耐火度为1600℃。这种极其微细的微硅粉若长期吸入易造成矽肺病，严重危害环境和人类身体健康。大量堆积又会造成粉尘飞扬，不仅如此，微硅粉还需要大量的堆放场地。故微硅粉的资源化利用尤为重要。因此，国内外在微硅粉的回收利用方面也开展了大量的研究和应用工作，早期主要应用于混凝土和水泥行业、耐火材料添加剂、冶金球团助剂等。近年来，针对微硅粉优异的物化性能，新的应用领域也在拓展，如开发新型建筑复合材料，制备水玻璃和硅溶胶,制备介孔二氧化硅及对重金属离子的吸附，合成莫来石陶瓷材料，用作橡胶填料以及微硅粉提纯等。但是能够实现工业应用的依然是水泥和混凝土行业。然而微硅粉质轻体积大，运输非常困难，故在水泥混凝土行业的应用也受到地域的限制，导致冶金生产企业微硅粉的负荷越来越大。根据微硅粉的物相及化学成分特点，本专利技术利用微硅粉合成沸石分子筛。沸石分子筛是人工合成的一种结晶的铝硅酸钠，属于立方晶系。构成沸石分子筛骨架的最基本结构是硅氧[SiO4]四面体和铝氧[AlO4]四面体。相邻硅氧四面体和铝氧四面体通过顶氧连接，形成许多宽阔的孔穴和孔道，孔道尺寸为因而具有很大的比表面积。沸石分子筛独特规整的晶体结构使其具有独特的择形吸附、择形选择催化以及特殊的离子交换选择性，类似于“筛”的性质，因而可作为无污染和残留的洗涤助剂、石油裂解反应的催化剂和气体分离吸附剂等。沸石的制备的原料有三类：一是化学原料；二是天然矿物原料；三是固体废弃物。化学原料法生产沸石分子筛主要原料有NaOH、铝酸钠、硅酸钠、水玻璃或硅溶胶等，工艺成熟，产品性能好，但是硅源价格高；天然矿物原料种类来源广，有高岭土、膨润土、凹凸棒石等含硅酸盐矿物，但是制备方法复杂，往往需要对原料进行煅烧活化，一来成本高，二来由于矿物杂质含量高，故产品质量也不理想；含硅铝质的固体废弃物也可作为沸石的原料，如粉煤灰、油页岩废渣、高铁铝土矿、油页岩废渣、钾长石提钾的铝硅尾渣等，这些工业废渣，成分复杂，硅铝含量不高，导致其合成沸石分子筛不但工艺流程复杂，而且产品质量不好。专利“一种沸石分子筛的合成方法”(CN104340989A)采用球磨机进行机械化学处理和两期晶化法制备沸石分子筛。专利“一种沸石分子筛的合成方法”(CN101863492A)以石英砂为硅源，首先用强碱溶液在150℃-250℃下对石英砂进行活化，然后合成沸石分子筛。专利“一种粉煤灰碱溶法合成沸石分子筛”(CN101367529A)将粉煤灰与碱混合，高温(550℃-800℃)煅烧活化，之后晶化，制备沸石分子筛。专利“一种用高铁铝土矿尾矿合成沸石分子筛的方法”(CN104108723A)也采用类似的先高温碱溶法，然后水热晶化的方法制备沸石分子筛。专利“一种利用油页岩废渣制备沸石分子筛的方法”(CN102139887A)将油页岩渣、氧化铝和NaOH在500℃-1100℃下煅烧活化，然后水热晶化制备出沸石分子筛。微硅粉也是一种工业固体废弃物，但是微硅粉中二氧化硅含量高达95％，为无定型的二氧化硅，粒度细，活性高。且少量其余组分如Al2O3、Na2O也可作为沸石分子筛的原料。故用微硅粉合成型沸石分子筛，不但实现了固体废弃物的资源化利用，而且大大降低了生产成本，提高了产品的附加值，且工艺流程简单，利于工业化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法，以微硅粉中高含量的无定型二氧化硅作为硅源，以NaAlO2作为铝源，制备沸石分子筛；提高了微硅粉的附加值，该方法工艺流程简单。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法，其特征在于，它包含如下步骤：(1)配样：将微硅粉和铝酸钠加入盛放氢氧化钠溶液的反应容器，搅拌至可溶物溶解；(2)晶化：将反应容器密封，放入搅拌器(集热式磁力搅拌器)搅拌，即得晶化产品；(3)陈化：将装有晶化产品的反应容器从搅拌器(集热式磁力搅拌器)中拿出，在室温下静置，得到陈化的样品；(4)过滤洗涤：陈化的样品经多次(3-5次)真空抽滤洗涤，中速滤纸过滤，得到洗涤之后的样品；(5)干燥：洗涤之后的样品烘干，得到沸石分子筛。上述步骤(1)所述的微硅粉为金属硅冶炼企业的高炉飞灰，SiO2的质量含量大于90％。上述步骤(1)所述的反应容器可为锥形瓶、烧杯或反应釜；上述步骤(1)所述的氢氧化钠溶液的配制是将NaOH溶于水(去离子水)中；所述的微硅粉、铝酸钠、氢氧化钠和水的加入量为满足摩尔比：Si/Al＝1-1.5：1，Na/Si＝1-2：1，H2O/Si＝50-100：1。上述步骤(1)所述的氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/L-1mol/L。上述步骤(2)所述的集热式磁力搅拌器，可为水浴也可为油浴式磁力搅拌器。上述步骤(2)所述的集热式磁力搅拌器，搅拌速度设置为10-50转/min；搅拌温度设置为80-100℃；搅拌时间设置6-12h。上述步骤(3)所述的室温下静置时间为4-12h；上述步骤(4)所述的洗涤终点为pH＝9-10。上述步骤(4)所述的陈化的样品经多次为3-5次。上述步骤(5)所述的烘干为在105℃干燥箱中烘干。与已有的技术相比，本技术的优势在于：(1)本专利技术采用工业废渣微硅粉合成型沸石分子筛，提高了微硅粉的附加值，为微硅粉的资源化利用开辟了一条新的途径，同时减轻了环境污染；(2)相对于高岭土、硅藻土、膨润土及凹凸棒等矿物原料及其它废渣，该工艺流程简单，可直接合成沸石分子筛，不需要样品前处理，易于操作(该法简单易行)，成本低。附图说明图1是本专利技术用微硅粉合成沸石分子筛的工艺流程图。图2是本专利技术用微硅粉合成的沸石沸石的形貌(SEM照片)图。图3是本专利技术实施例1合成的沸石分子筛的XRD图谱。图4是本专利技术实施例2合成的沸石分子筛的XRD图谱。图5是本专利技术实施例3合成的沸石分子筛的XRD图谱。图6是本专利技术实施例4合成的沸石分子筛的XRD图谱。图7是本专利技术实施例5合成的沸石分子筛的XRD图谱。具体实施方式下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术并不局限于下面的实施例。任何在本专利技术基础上的改变或改进，都属于本专利技术的保护范围。实施例1将氢氧化钠溶于去离子水中，得到0.625mol/L的氢氧化钠溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法，其特征在于，它包含如下步骤：(1)配样：将微硅粉和铝酸钠加入盛放氢氧化钠溶液的反应容器，搅拌至可溶物溶解；(2)晶化：将反应容器密封，放入搅拌器搅拌，即得晶化产品；(3)陈化：将装有晶化产品的反应容器从搅拌器中拿出，在室温下静置，得到陈化的样品；(4)过滤洗涤：陈化的样品经多次真空抽滤洗涤，中速滤纸过滤，得到洗涤之后的样品；(5)干燥：洗涤之后的样品烘干，得到沸石分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法，其特征在于，它包含如下步骤：(1)配样：将微硅粉和铝酸钠加入盛放氢氧化钠溶液的反应容器，搅拌至可溶物溶解；(2)晶化：将反应容器密封，放入搅拌器搅拌，即得晶化产品；(3)陈化：将装有晶化产品的反应容器从搅拌器中拿出，在室温下静置，得到陈化的样品；(4)过滤洗涤：陈化的样品经多次真空抽滤洗涤，中速滤纸过滤，得到洗涤之后的样品；(5)干燥：洗涤之后的样品烘干，得到沸石分子筛。2.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法，其特征在于，所述的微硅粉为金属硅冶炼企业的高炉飞灰，SiO2的质量含量大于90％。3.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法，其特征在于，所述的反应容器可为锥形瓶、烧杯或反应釜。4.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉合成沸石分子筛的方法，其特征在于，所述的氢氧化钠溶液的配制是将NaOH溶于水中；所述的微硅粉、铝酸钠、氢氧化钠和水的加入量为满足摩尔比：Si/Al＝1-1.5：1，Na/S...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洁渝，雷新荣，王源慧，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42