利用煤气化细渣合成沸石的方法及制得的沸石材料技术

本发明专利技术公开了一种利用煤气化细渣合成沸石的方法及制备得到的沸石材料，所述方法包括：a、取适量煤气化细渣，加水配制固含在10‑30wt％的煤气化细渣浆料；b、对步骤a配置的浆料进行充分搅拌，之后通过重力旋流分离，收集重质分离产物得到富硅复合料浆，其固相中炭含量小于10wt％；c、调节所述富硅复合料浆的固含量至5‑10wt％，加入NaOH使浆料中NaOH的浓度达到4～10wt％，之后在40‑80℃搅拌反应以得到前驱物；d、将所述前驱物移入反应釜中，密封后进行水热合成反应，反应温度为100‑140℃，反应时间为4‑10h；水热合成反应后，经固液分离、洗涤和干燥后得到合成产物。本发明专利技术利用煤气化细渣水热合成载铁微孔沸石，能够实现对煤气化细渣低碳高硅铝铁组分的高附加值产品开发，变废为宝。

Synthesis of zeolite by fine slag and zeolite materials

The invention discloses a method for preparation and synthesis of zeolite fine slag by using gas zeolite materials, the method comprises the following steps: A, take appropriate amount of fine coal gasification slag, water containing solid preparation in the 10 30wt% coal gasification slag slurry; B, a configuration steps for the slurry to fully stir then, by gravity separation, collection of heavy product rich silicon separation composite slurry, 10wt% is less than the carbon content in solid phase; solid content C, adjusting the silicon rich composite slurry to 5 10wt%, joined the NaOH concentration of the slurry in NaOH reaches 4 to 10wt%, then to obtain the precursor reaction in the 40 80 C; D, the precursor into a reaction kettle, sealed after hydrothermal synthesis reaction, the reaction temperature is 100 140 DEG C, the reaction time is 4 10h; hydrothermal synthesis reaction after the solid-liquid separation, washing and drying to obtain To the synthetic product. The invention uses the gasification of fine slag and hydrothermal to synthesize iron loaded microporous zeolite, which can realize the development of high value-added products of coal gasification fine slag, low carbon, high silicon aluminum and iron components, and turn waste into treasure.

【技术实现步骤摘要】
利用煤气化细渣合成沸石的方法及制得的沸石材料
本专利技术属于固体废弃物资源化利用的技术范围，特别涉及一种利用煤气化细渣合成微孔沸石的方法及制得的沸石材料。
技术介绍
煤气化技术是清洁煤技术的核心内容之一，将煤进行不完全氧化以得到可供下游利用的可燃煤气化气(比如粗煤气)，近些年快速成为煤炭资源和能源利用的重要方向。近20年来，我国已经在陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯、山西长治等多地建设了一批煤化工企业，陆续投产，产量逐年增加，煤炭资源的洁净综合利用已经在我国形成一定规模。在煤气化技术体系中，将煤中炭质部分大部分转变成气体的同时，原煤中伴生的无机矿物组分、加入的催化剂以及气化不彻底剩余的炭质均会以残渣(煤气化渣)形式被排出。因排出方式的不同，煤气化渣又分为粗渣及细渣，其中，所述粗渣是指经由煤气化炉的炉底排出的残渣，而细渣是指由煤气化气夹带并在煤气化气离开煤气化炉后的净化过程中分离排出的残渣。煤气化残渣的产量随着煤化工产业的发展，增加很快，堆放时占用土地、污染环境，已经成为新的亟待解决的固体废弃物。近几年，围绕煤化工渣的利用开始引起部分学者的关注。CN201510148929.3公开了一种利用粉煤灰和气化渣制备的轻质陶粒及其制方法和应用，介绍了利用粉煤灰和气化渣制备轻质陶粒及其制法；CN201510420421.4公开了一种用于生产过滤陶瓷的组合物以及过滤陶瓷及其制备方法和应用，介绍了利用气化渣为主要组分制备过滤陶瓷的方法；CN201310207509.9公开了活化煤气化灰渣实现铝铁钙分离的方法，介绍了将煤气化渣干燥后，在700至1100℃下锻烧至75分钟后急冷得到活化料，再将活化料与盐酸溶液或硫酸溶液反应，实现铝、铁、钙组分分离，而且可以利用煤气化灰渣中残炭的热值；CN201210511610.9公开了一种煤化工气化渣的处理方法，介绍了将煤泥和气化渣均匀混合后再加入白泥浆，采用高压泵管道输送技术，将混合物输送到数百米外的流化床锅炉炉内，通过流化床锅炉燃烧技术实现气化渣的再燃烧利用；神华宁夏煤业集团有限责任公司杨帅和石立军在2013年8月《煤化工》上发表文章，介绍了神华宁夏煤业集团有限责任公司煤化工产出的3种煤气化细渣中各种氧化物组分含量及烧失量，结合粉煤灰综合利用国家标准及行业标准，对煤气化细渣用于水泥、混凝土、建材及道路路基掺混料等进行了可行性分析，提出了煤气化细渣掺烧利用和分选利用的建议；刘子梁等对气化渣国内外利用进行了总结，包括在污水处理、筑路、免烧砖、水泥和混凝土等中应用。从近几年的资料显示，人们已经认识到煤气化渣的危害，开始从不同角度系统研究其组成结构与特性，并开始重视其处置与利用问题。天然或合成沸石已经在现代化工、材料、能源等行业中作为吸附、分离、催化材料等广泛使用。合成沸石可以根据孔径大小分为微孔、中孔和大孔。近些年，随着粉煤灰、煤矸石等硅质固体废弃物的利用研究日益得到重视，采用固体废弃物为原料合成沸石的研究成果也不断见诸报道，如孙鸿等人采用煤矸石制备了沸石-活性炭复合材料；ZhonglinLi等发表了关于煤矸石中添加沥青和固体二氧化硅制备颗粒状X-型沸石/活性炭复合材料的研究成果。然而，直至目前以煤气化细渣为原料的合成微孔沸石材料还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用煤气化细渣合成沸石的方法及制得的沸石材料，通过将煤气化细渣中硅铝质组分转变成具有规则孔结构的沸石，协同共存的多孔炭，可以展现出优异的吸附效能。为实现上述目的的一个方面，本专利技术提供的一种利用煤气化细渣制备吸附材料的方法，采用如下技术方案：一种利用煤气化细渣合成沸石的方法，所述方法包括：a、取适量煤气化细渣，加水配制固含在10-30wt％的煤气化细渣浆料；b、对步骤a配置的浆料进行充分搅拌，之后通过重力旋流分离，收集重质分离产物得到富硅复合料浆，其固相中碳含量在10wt％以下；c、调节所述富硅复合料浆的固含量至5-10wt％，加入NaOH使浆料中NaOH的浓度达到4～10wt％，之后在40-80℃搅拌反应以得到前驱物；d、将所述前驱物移入反应釜中，密封后进行水热合成反应，反应温度为100-140℃，反应时间为4-10h；水热合成反应后，经固液分离、洗涤和干燥后得到合成产物。在本专利技术中，所述煤气化细渣为由煤气化气夹带并在煤气化气离开煤气化炉后的净化过程(例如经旋风除尘、布袋除尘和/或水洗)中分离排出的残渣，煤气化过程为本领域所熟知，本领域技术人员理解，由于原料煤中所含的主要形成煤的灰分的无机矿物组成，以及在气化时未完全气化而残留的炭，煤气化所产生的煤气化气中不可避免地会夹带固相组分，其中粒度较小的固相组分(煤气化细渣)会被煤气化机进一步夹带而离开气化炉。优选地，在本专利技术中，所述煤气化细渣的固相组成中碳含量不低于20wt％，二氧化硅含量不低于25wt％，所有组分均为非晶态，平均粒度进一步优选不大于120μm。在本专利技术中，步骤a为利用煤气化细渣与水混合制成浆料，本领域技术人员理解，所述煤气化细渣可以是干渣也可以是湿渣，只要使浆料的固含量在10wt％～30wt％，优选15wt％～25wt％之间即可，比如20wt％。在一个优选实施方式中，步骤a配置的煤气化细渣浆料至少1h之后再进行步骤b的搅拌处理，比如1.5h、2h或5h，以便煤气化细化与水充分接触、润湿，从而有利于后续的旋流分离。在本专利技术中，步骤b为对浆料进行搅拌，然后旋流分离得到富炭复合料浆；其中，所述搅拌为本领域常用的处理手段，例如可以采用搅拌设备进行搅拌处理，优选采用增力搅拌器进行搅拌。在一个优选实施方式中，步骤b中，搅拌条件为搅拌转速不低于1500r/min，搅拌时间不少于30min；优选地，搅拌转速为1800～3000r/min，搅拌时间为60min～180min；以便于后续的旋流分离。研究发现，经过上述强力搅拌，特别是对于步骤a浸泡处理后的浆料分离效果更佳。在所述旋流分离为本领域常用的处理手段，例如可以采用旋流分离器进行旋流分离，在旋流分离中，由于重力作用，细渣中密度较小的炭组分主要从旋流分离器顶部溢出，而密度较大的硅铝质组分(重质分离产物)则主要从底部排出，从而实现分离。对于富硅复合料浆的固相中炭含量，本领域技术人员理解，可以通过调节进料角度或速率等方式进行控制，优选地，分离得到富硅复合料浆其固相中碳含量在10wt％以下，例如5wt％、7wt％或8wt％，研究发现，过低的碳含量也不利于最终产品的非极性吸附性能。在本专利技术中，步骤c为调节所述富硅复合料浆的固含量至5-10wt％，加入NaOH使浆料中NaOH的浓度达到4～10wt％，之后在40-80℃搅拌反应以得到前驱物，其中，所述前驱物为NaOH与浆料中的硅铝铁等反应得到的溶胶凝胶。煤气化过程为加速反应过程，往往加入一定量的铁质组分催化剂，并且原煤中本身也含有一定量铁，使得铁最终成为气化渣中的一种组分，例如含量大约在2wt％-9wt％之间，如果对气化渣进行含炭组分分离，还会得到进一步富集。因此，在利用气化细渣制备其他材料时，需要考虑铁的存在与利用问题。在本专利技术中，由于所述煤气化细渣经过前述搅拌、旋流分离以及调节浆料等处理，有利于细渣中的硅铝铁等及炭后续充分反应，得到的前驱物无需多余处理，可以直接用于合成沸石。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用煤气化细渣合成沸石的方法，所述方法包括：a、取适量煤气化细渣，加水配制固含在10‑30wt％的煤气化细渣浆料；b、对步骤a配置的浆料进行充分搅拌，之后通过重力旋流分离，收集重质分离产物得到富硅复合料浆，其固相中炭含量为小于10wt％；c、调节所述富硅复合料浆的固含量至5‑10wt％，加入NaOH使浆料中NaOH的浓度达到4～10wt％，之后在40‑80℃搅拌反应以得到前驱物；d、将所述前驱物移入反应釜中，密封后进行水热合成反应，反应温度为100‑140℃，反应时间为4‑10h；水热合成反应后，经固液分离、洗涤和干燥后得到合成产物。

【技术特征摘要】
1.一种利用煤气化细渣合成沸石的方法，所述方法包括：a、取适量煤气化细渣，加水配制固含在10-30wt％的煤气化细渣浆料；b、对步骤a配置的浆料进行充分搅拌，之后通过重力旋流分离，收集重质分离产物得到富硅复合料浆，其固相中炭含量为小于10wt％；c、调节所述富硅复合料浆的固含量至5-10wt％，加入NaOH使浆料中NaOH的浓度达到4～10wt％，之后在40-80℃搅拌反应以得到前驱物；d、将所述前驱物移入反应釜中，密封后进行水热合成反应，反应温度为100-140℃，反应时间为4-10h；水热合成反应后，经固液分离、洗涤和干燥后得到合成产物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中，搅拌条件为搅拌转速不低于1500r/min，搅拌时间不少于30min；优选地，搅拌转速为1800～3000r/min，搅拌时间为40min～180min；进一步优选地，步骤a配置的煤气化细渣浆料至少1h之后再进行步骤b的搅拌处理。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述煤气化细渣为由煤气化气夹带并在煤气化气离开煤气化炉后的净化过程中分离排出的残渣；优选地，所述煤气化细渣中碳含量为20-38wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋引珊，夏茂盛，魏存弟，薛兵，徐少南，朱丹丹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22