[发明专利]膨润土一步碱溶合成沸石的方法

说明书

技术领域

本发明属于非金属矿开发利用和无机非金属材料领域，具体涉及一种膨润土一步碱溶合成沸石的方法。

背景技术

沸石分子筛是一类具有空旷骨架结构的铝硅酸盐矿物。其结构中存在着规则的孔道和孔穴，穴内分布着可移动的阳离子和水分子，即水化阳离子和沸石水。这种结构特点使沸石具有优良的离子交换、催化和吸附性能，被广泛应用于石油化工、化学工业、环境保护等工业领域，尤其是4A沸石在洗涤行业的应用更为广泛；P型沸石不仅对钙镁有很好的离子交换作用，而且还具有很强的非离子表面活性剂吸附能力，可以提高洗涤剂中某些比较昂贵配方组分的稳定性能；X型分子筛是一种微孔材料，具有优良的离子交换、催化和吸附性能，在工农业等许多领域中具有广泛的用途和巨大的应用前景，且X型沸石较A型沸石有更大的吸附容量，所以在气体吸附与分离等领域显得更为重要。

我国是膨润土矿产储量十分丰富的国家，分布地域广泛。而膨润土也凭借着其储量丰富，价格低廉，粒度细小，吸附效果好，稳定性强，且天然、无毒、无味，对环境无害，被广泛应用于国民经济的各个领域。

截至目前，以膨润土为原料制备沸石方法有酸化法、酸碱混合法和碱溶法。王绍刚等（王绍刚,邹左英,詹廷顺.膨润土制备A型分子筛的实验研究.辽宁化工,2004,7:390-392）和邱俊等（邱俊,吕宪俊,崔学奇.钙基膨润土制备4A沸石分子筛酸化工艺条件研究.化工矿物与加工,2004,33(5):11-13）用酸化膨润土制备分子筛的方法制备4A沸石，存在着硅铝浸出速度和浸出率低、活化时间长、废酸液处理困难、工艺流程复杂等缺点。汪志国等（汪志国.利用膨润土合成4A沸石试验研究.化工矿物与加工,2002,31(6):11-12）先酸化膨润土，渣液分离后，对渣进行碱溶合成4A沸石，虽然所得产品质量较高，但原料浪费较严重，虽然酸浸滤液浓度蒸发浓缩，但成本增加了。彭同江（彭同江,孙红娟,焦永峰,刘福生.膨润土直接碱溶法制备4A沸石分子筛的试验.中国矿业,2005,14(2):58-61.）以膨润土为原料经提纯后采用直接碱溶法制备了4A沸石分子筛，该法虽然可以节省原料、简化工艺流程，并从根本上避免了废酸液对环境的危害，但制备过程仍然反复冗杂，需制备晶化导向剂，且老化时间较久。曹吉林采用经850℃高温煅烧的膨润土与碳酸钠混合2h，之后加氢氧化铝，搅拌溶解，室温静置，100℃水浴晶化合成了P型沸石（CN02156482.5），但是由于原料的高温煅烧增加了合成成本，不经济实用。目前采用膨润土合成X型沸石的研究较少，郭可锐（郭可锐.利用膨润土合成沸石分子筛[D].大连理工大学,2005.）用膨润土在反应釜中90℃条件下合成出X型沸石，曹吉林采用碱熔法合成了铁掺杂X型沸石分子筛（CN101219795A）。

发明内容

本发明的目的是提供一种膨润土合成沸石的方法，针对沸石制备成本高、工艺复杂等不足之处，提供以颗粒分散性高、活性大的膨润土粘土为原料，调节工艺条件一步法合成沸石，不仅提高了膨润土原料的附加值，而且绿色环保，具有重要的环境效益和经济效益。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种膨润土一步碱溶合成沸石的方法，包括以下步骤：

步骤（1）：将膨润土原料进行干燥、破碎并粉磨；

步骤（2）：将膨润土原料与助剂混合后混合物中化学成分SiO₂、Al₂O₃、Na₂O的摩尔比为1.0:（0.15～1.0）:（1.5～4.0），混合物置于带有搅拌装置的反应器，边搅拌边加水，在一定的反应条件下反应；

步骤（3）：对步骤（2）的反应产物进行过滤、洗涤、干燥、粉磨后即得沸石。

根据本发明的实施例，在上述的方法中，所述的膨润土原料为钠基膨润土和钙基膨润土中的一种。

根据本发明的实施例，在上述的方法中，所述的膨润土粉磨至50目～400目。

根据本发明的实施例，在上述的方法中，所述的助剂为氢氧化钠、氢氧化铝或偏铝酸钠中的一种或几种。

根据本发明的实施例，在上述的方法中，步骤（2）中所述的反应条件如下：反应温度为70～100℃；反应压力为常压；反应时间为搅拌0.5～10h，之后陈化3～30h。

根据本发明的实施例，在上述的方法中，步骤（2）中边搅拌边加水使氢氧化钠浓度为1.0～2.5mol/L；在反应过程中不断加入少量水或氢氧化钠保持氢氧化钠浓度为1.0～2.5mol/L。