[发明专利]从金伯利岩尾矿制备洗涤剂助剂沸石－A的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从金伯利岩尾矿制备洗涤剂助剂沸石-A的方法。更特别地，本发明涉及以下方式使用金伯利岩尾矿的活性二氧化硅成分(content)来制备洗涤剂助剂沸石-A：该方式使得可以制备硅酸钠，并且进一步以水形式的可溶性铝酸盐相互作用，以获得沸石-A。

背景技术

沸石是具有从SiO₄^-和AlO₄^-四面体构成的规则三维多孔晶格结构的结晶铝硅酸盐，其中负电荷由单或多价阳离子补偿。这些阳离子可以在不破坏该晶格结构的情况下交换。它们作为水软化剂的应用主要归因于此性质。硬水包含钙和/或镁盐，大大地降低了肥皂和洗涤剂的表面活性剂效果。沸石中存在的钠离子对水中存在的钙和镁离子的交换软化了硬水。通常，在家用洗涤剂中，将磷酸盐用作助剂。由于对磷酸盐的污染效果和非生物降解性质的日益提高的意识，许多国家已经禁止和减少了磷酸盐在家用洗涤剂中的使用。已经确定沸石-A为对于在洗涤剂中的磷酸盐助剂最适合的替代物。在此境况下，沸石-A作为洗涤剂助剂的应用正在日益增加。

沸石是具有高的热和水热稳定性的无机材料。这些材料还有助于许多有机化合物在环境温度下化学稳定。归因于分子尺度的孔的存在，沸石还被用作化合物的干燥、净化和分离的分子筛和吸附剂。它们对水甚至在非常低的分压下也具有显著的吸附容量，因此是具有最大超过它们重量25％的容量的有效干燥剂。他们还被用于从气流中去除挥发性有机化学品，分离异构体和气体的混合物。

沸石可以或者通过过渡态选择性，或者通过以分子直径为基础的对竞争反应物的排除，来作为择形催化剂。沸石还以作为固体酸催化剂出现，并且在许多应用中已经替代了常规酸，例如硫酸。多种的有机转化，即烷基化、酰化、异构化、氧化采用了基于沸石的催化剂来进行，其中沸石作为催化剂或催化剂载体。其中沸石作为催化剂和吸附剂而造成了实质性影响的工业部门包括：石油炼制、合成燃料生产和石化生产。

沸石的最大量(largest volume wise)应用是在沸石用作洗涤剂助剂的洗涤剂工业中。使得沸石-A适合作为磷酸替代洗涤剂助剂的特殊性质包括：

·甚至在更高温度下的高阳离子交换容量使得沸石-A在去除水硬度离子(特别是钙离子)中是有效的。

·它在pH小于12的水介质中引起了碱性反应。

·它不在织物上导致结垢(encrustation)。

·洗涤剂级的沸石-A晶体是具有圆角和边的立方体形状，并且能够通过织物的网孔，使得在漂洗的过程中易于去除。

·沸石-A的表面活性剂吸附容量比聚磷酸盐高几倍。

·沸石-A从污垢中吸收不想要的水溶性分子。

·它凝结胶体污垢粒子和颜料，使得易于从水相去除。

·它不堵塞下水道。

·它对生物污水净化不发挥任何负面影响。

·它不使重金属再游离。

·沸石-A在毒物学上是无害的。

通常地，沸石-A是在碱存在下，采用铝和富硅材料作为起始物料来合成的。将三水合铝、铝醇盐和铝酸钠用作铝源，并且采用热解法二氧化硅(fume silica)、硅酸钠和胶体二氧化硅作为二氧化硅源。硅酸盐和铝酸盐的混合溶液产生铝硅酸盐凝胶而沉淀。然后将这样形成的凝胶通过在更高的温度下，在母液中陈化而结晶成沸石-A。这样的方法描述于美国专利2,841,471和2,847,280(1958)和法国专利1,404,467中。

沸石-A的生产成本在很大程度上取决于所采用的起始物料，特别是对于洗涤剂助剂沸石-A，其中所采用的量非常巨大。由于常规的洗涤剂助剂例如三聚磷酸钠(STPP)相对于沸石-A在经济上是吸引人的，在许多国家，存在采用沸石-A替代STPP的阻力，而不管后者的环境友好性能。因此，将研究努力贯注在开发一种沸石-A合成的方法，其中所开发的沸石-A能够在经济上与STPP竞争。