利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法技术

本发明专利技术公开了利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，属于分子筛加工技术领域。本发明专利技术用于解决现有技术分子筛的吸水性能、耐磨耗性能与抗压碎性能有待进一步提高的技术问题，利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，包括以下步骤：将煤矸石加入到粉碎机中，粉碎过80

【技术实现步骤摘要】
[0016]6CH3COOH+Al2O3→
2Al(CH3COO)3+3H2O
[0017]2CH3COOH+Fe
→
Fe(CH3COO)2+H2[0018]6CH3COOH+Fe2O3→
2Fe(CH3COO)3+3H2O
[0019]S4、将十六烷基三甲基溴化铵和纯化水加入到三口烧瓶中，搅拌至体系溶解，向三口烧瓶中加入氢氧化钠，调节体系pH＝9
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10，向三口烧瓶中加入高硅粉末，三口烧瓶温度升高至94
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96℃，反应2
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3h，后处理得到改性硅粉；
[0020]S5、将草酸铝粉末、添加剂和纯化水加入到烧杯中，搅拌至体系溶解，向三口烧瓶中加入5wt％氢氧化钠，调节体系pH＝8
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9，向三口烧瓶中加入改性硅粉，搅拌30
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50min，得到糊状的混合料，混合料经过造粒加工得到分子粗品；
[0021]S6、将分子筛粗品转移到煅烧炉中，高温煅烧，得到分子筛成品。
[0022]进一步的，步骤S2中的热处理操作为：将煤矸石粉加入到气氛炉中，气氛炉温度升高至800
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900℃，并向气氛炉中通入混合载气，保温处理3
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4h，断开混合载气，趁热将煤矸石粉转移到温度为5
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8℃的分散溶液中，超声分散40
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60min，静置，撇去上层的浮渣，下层固体用纯化水洗涤3次后转移到温度为60
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70℃的干燥箱中，烘干，得到预处理粉末。<br/>[0023]进一步的，所述混合载气由氨气和一氧化碳按气流量0.1m3/h:0.1m3/h混合后组成。
[0024]进一步的，所述分散溶液的制备方法为：将脂肪醇聚氧乙烯醚和5wt％硝酸水溶液按照用量比1mL：15mL加入到烧杯中混合均匀，得到分散溶液。
[0025]进一步的，步骤S3中预处理粉末与15wt％醋酸水溶液的用量比为1g:5mL，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至室温，离心，滤饼用15wt％醋酸水溶液淋洗后甩干，得到高硅粉末湿品和滤液，将高硅粉末湿品转移到温度为75
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85℃的干燥箱中，干燥至恒重得到高硅粉末，将滤液转移到三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入10wt％氢氧化钠水溶液，调节体系pH＝8
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9，搅拌，有大量固体析出，抽滤，滤液转移到三口烧瓶中，三口烧瓶温度升高至75
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85℃，减压蒸除溶剂，向三口烧瓶中加入丙酮和水，三口烧瓶温度升高至55
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65℃，保温搅拌40
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50min，三口烧瓶温度缓慢降低至室温，抽滤，滤饼用丙酮洗涤后转移到55
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65℃的烘箱中，真空干燥至恒重，得到醋酸铝粉末。
[0026]进一步的，步骤S4中十六烷基三甲基溴化铵、纯化水和高硅粉末的用量比为4g:100mL:1g，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至75
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80℃，抽滤，滤液转移到三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入乙酸乙酯，保温搅拌1.5h，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用纯化水洗涤三次后转移到温度为75
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85℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到改性硅粉。
[0027]进一步的，步骤S5中草酸铝粉末、添加剂、纯化水和改性硅粉的用量比为5g:4g:6mL:3g，所述添加剂由模板剂、结构调节剂和增稠剂按重量比15:3:2组成，所述模板剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基胺、十六烷基二甲基胺中的一种或多种，所述结构调节剂为三甲基胺、四甲基胺、二乙基胺中的一种，增稠剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇中的一种。
[0028]进一步的，步骤S5中的造粒加工操作包括：将混合料加入到制粒机中，设置制粒机的转速为800
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1000转/min，进料速率为11kg/h，造粒成型后转移到温度为80
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90℃烘箱中进行干燥塑化，得到分子筛粗品。
[0029]进一步的，步骤S6的高温煅烧操作包括：将分子筛粗品转移到煅烧炉中，关闭煅烧炉，煅烧炉以5℃/min速率升高至60℃，保温20min，然后以8℃/min速率升高至105℃，保温40min，再以10℃/min速率升温至680℃，保温2h，自然降温至室温，得到分子筛成品。
[0030]本专利技术具备下述有益效果：
[0031]1、本专利技术利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，通过对煤矸石进行粉碎制备成煤矸石粉，提高了煤矸石的表面积，更加方便对其进行处理，在对煤矸石粉末进行热处理时，通过向气氛炉中通入氨气与一氧化碳，在高温作用下，氨气能够与煤矸石粉末中的硫化物、氧化物等非燃烧物质反应，以盐等形式固定在煤矸石骨架中，从而降低煅烧时二氧化硫和灰分的生成量，氨气在高温的作用下还可以促进煤矸石中碳酸盐的分解进行脱碳反应，在煅烧过程中释放出二氧化碳，在煤矸石上形成大量的气孔和孔隙，提高煤矸石的孔隙度，进而提高煤矸石的渗透性和反应活性，一氧化碳的能够与煤矸石中的金属氧化物进行氧化还原反应，生成低价的金属，方便将煤矸石中的金属元素从煤矸石粉末中提出，提高金属的浸出率；在热处理之后，将热的煤矸石粉末直接的加入到冷的分散溶液中，在急冷的作用下，通过热胀冷缩，煤矸石粉末急剧收缩变形，有助于将煤矸石粉末表面的杂质与煤矸石分离，由非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚和5wt％硝酸水溶液组成的分散溶液，在超声作用下，有助于煤矸石表面的杂质与煤矸石粉末分离，降低煤矸石粉末表面杂物残留量，提高煤矸石粉末的清洁效果。
[0032]2、本专利技术利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，通过醋酸溶液对预处理粉末进行热处理，醋酸与预处理粉末中的金属反应，生成金属醋酸盐，溶解于醋酸溶液中，从而有利于将预处理粉末中的金属与预处理粉末分离出来，提高高硅粉末中的硅含量，金属的醋酸盐溶解在溶液中，通过选择性浸出和纯化，制备出高纯度的醋酸铝粉末；高硅粉末通过十六烷基三甲基溴化铵、氢氧化钠和水进行提纯，在碱性溶液中，十六烷基三甲基溴化铵分子吸附在二氧化硅颗粒的表面，形成带正电荷的胶束结构，增加二氧化硅与溶液之间的相容性，使其部分溶解于溶液中，然后通过后处理二氧化硅与十六烷基三甲基溴化铵同时析出，十六烷基三甲基溴化铵在高温作用下可分解以气体的形式与二氧化硅分离，制备出高孔隙率、高纯度的二氧化硅粉。
[0033]3、本专利技术利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，通过草酸铝粉末、模板剂、结构调节剂和增稠剂混合溶解后加入改性硅粉，草酸铝为铝源，能够有效的提高混合料的粘度，促进各组分之间相互分散混合，通过制粒机进行制粒后，对分子筛粗品进行煅烧，在高温作用下，改性硅粉中的十六烷基三甲基溴化铵、模板剂与草酸分解，以气体的形式与分子筛分离，程序升温的形式，能够使得分子筛逐步固化，并在固化过程中，通过热分解，使得模板剂等成分以气体的形式从分子筛中分离，在分子筛中形成大量的孔隙，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将煤矸石加入到粉碎机中，粉碎过80
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100目筛网，得到煤矸石粉；S2、将煤矸石粉放置到气氛炉中进行热处理，得到预处理粉末；S3、将预处理粉末、15wt％醋酸水溶液加入到烧杯中搅拌，烧杯温度升高至55
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65℃，保温反应4
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5h，后处理得到高硅粉末和醋酸铝粉末；S4、将十六烷基三甲基溴化铵和纯化水加入到三口烧瓶中，搅拌至体系溶解，向三口烧瓶中加入氢氧化钠，调节体系pH＝9
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10，向三口烧瓶中加入高硅粉末，三口烧瓶温度升高至94
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96℃，反应2
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3h，后处理得到改性硅粉；S5、将草酸铝粉末、添加剂和纯化水加入到烧杯中，搅拌至体系溶解，向三口烧瓶中加入5wt％氢氧化钠，调节体系pH＝8
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9，向三口烧瓶中加入改性硅粉，搅拌30
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50min，得到糊状的混合料，混合料经过造粒加工得到分子粗品；S6、将分子筛粗品转移到煅烧炉中，高温煅烧，得到分子筛成品。2.根据权利要求1所述的利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，其特征在于，步骤S2中的热处理操作为：将煤矸石粉加入到气氛炉中，气氛炉温度升高至800
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900℃，并向气氛炉中通入混合载气，保温处理3
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4h，断开混合载气，趁热将煤矸石粉转移到温度为5
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8℃的分散溶液中，超声分散40
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60min，静置，撇去上层的浮渣，下层固体用纯化水洗涤3次后转移到温度为60
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70℃的干燥箱中，烘干，得到预处理粉末。3.根据权利要求2所述的利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，其特征在于，所述混合载气由氨气和一氧化碳按气流量0.1m3/h:0.1m3/h混合后组成。4.根据权利要求2所述的利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，其特征在于，所述分散溶液的制备方法为：将脂肪醇聚氧乙烯醚和5wt％硝酸水溶液按照用量比1mL：15mL加入到烧杯中混合均匀，得到分散溶液。5.根据权利要求1所述的利用煤矸石作为硅铝源制备高纯度分子筛的方法，其特征在于，步骤S3中预处理粉末与15wt％醋酸水溶液的用量比为1g:5mL，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至室温，离心，滤饼用15wt％醋酸水溶液淋洗后甩干，得到高硅粉末湿品...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，周宗丰，刘飞，张团结，董钰强，高磊，杨乐，赵晴，孙国庆，黄天宇，谢开华，张爱霞，
申请(专利权)人：淮北矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：