[发明专利]一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明属于分子筛制备技术领域，具体涉及一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法。

背景技术

13X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，在精细化学工业、石油化学工业、医药卫生和环境保护等诸多领域具有广泛的用途和巨大的应用前景。目前，X型分子筛主要是以烧碱、氢氧化铝、水玻璃等为原料，采用低温水热合成工艺生产，但由于原料来源是硅、铝源化学纯试剂，合成成本高，不具备经济效益，很难规模化生产。利用高岭土、珍珠岩、浮岩、钾长石等天然铝硅酸盐矿物原料合成13X型分子筛正受到世界各国的关注和重视。

在国内，申少华、李爱玲以酸处理红辉沸石为主要原料，采用水热法制备了X型分子筛粉体。探讨了分子筛成核与晶体生长情况及X型分子筛结晶习性，并指出X型分子筛晶体的表面结构花纹是β笼四面体在各个面族上叠合的轨迹，与β笼四面体的联结方向相互对应。蒋月秀、潘文杰等人以广西宁明膨润土为原料，超声波条件下合成了X型分子筛。侯新刚，薛彩红利用工业废渣粉煤灰为原料，探讨了合成13X型分子筛的工艺条件，马鸿文利用高铁钾长石粉体水热合成13X型分子筛。

煤泥是煤炭洗选加工过程中的一种副产品，黄陵矿区年产煤泥150多万吨，煤泥大量堆积不仅造成资源的浪费、占有大量土地，还会对矿区环境造成严重污染。利用煤泥制备13X型分子筛不仅可以拓展分子筛制备的原料来源、降低成本、变废为宝、延长煤炭加工产业链；而且可以实现矿区环境保护、节能减排、循环经济和低碳经济。

近年来一些学者利用煤系高岭土、煤矸石、粉煤灰作为硅源、铝源合成了一些类型的分子筛，但用煤泥作原料制备13X型尚无报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法。该方法简单，反应条件可控，制备工艺过程环保无毒，对设备要求不高，易于实现，适宜大规模工业化生产，且制备得到的13X型分子筛产品粒度分布均匀，质量稳定。采用该方法可使煤泥得到充分利用，大大提高了煤泥的利用率和附加值，降低了13X型分子筛的制备成本，避免了煤泥大量堆积造成的土地占有和环境污染。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、煅烧活化：将煤泥研磨过筛，然后将过筛的筛下物在700℃～800℃下煅烧2h～3h，自然冷却，得到煤泥灰；

步骤二、酸浸除杂：将盐酸溶液和步骤一中所述煤泥灰混合，在90℃～110℃条件下搅拌反应3h～5h，过滤，得到滤渣；所述盐酸溶液的浓度为5mol/L～6mol/L，盐酸溶液的用量为每克煤泥灰用3mL～8mL盐酸溶液；

步骤三、碱熔：将固体NaOH与步骤二中所述滤渣混合后置于银坩埚中，在温度为400℃～500℃的条件下碱熔2h～3h，得到熔渣；所述固体NaOH的摩尔量为滤渣中Si元素摩尔量的5～6倍；

步骤四、成胶：向步骤三中所述熔渣中加入偏铝酸钠和水，搅拌均匀得到混合物，偏铝酸钠的加入量为使混合物中的硅铝比为(4～5):1，其中硅铝比以SiO₂和Al₂O₃的摩尔比计；所述水的摩尔量为步骤三中所述固体NaOH的摩尔量的23～25倍；

步骤五、老化和晶化：将步骤四中所述混合物在40℃～50℃下老化14h～16h，然后将老化后的混合物在95℃～100℃下晶化9h～11h，得到固液混合物；

步骤六、洗涤干燥：对步骤五中所述固液混合物进行抽滤，得到滤饼，将所述滤饼用去离子水洗涤后干燥，得到13X型分子筛。

上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤一中所述过筛的筛网目数为200目。

上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤三中所述固体NaOH的摩尔量为滤渣中Si元素摩尔量的5.5倍。

上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤四中所述偏铝酸钠的加入量为使混合物中的硅铝比为4.5:1。

上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤四中所述水的摩尔量为步骤三中所述固体NaOH的摩尔量的24倍。

上述的一种采用煤泥制备13X型分子筛的方法，其特征在于，步骤六中所述干燥的温度为100℃～120℃，干燥的时间为10h～15h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：