[发明专利]一种采用煤泥制备4A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4A型分子筛的方法。

背景技术

4A型分子筛是一种重要的无机微孔材料，具有高效选择吸附、催化及离子交换性等特点，广泛应用于日用化学品、石油化工、医药及环保行业等。4A型分子筛包括天然沸石分子筛和人工合成分子筛。目前工业上制备4A型分子筛的方法是以硅酸钠、氢氧化铝、氢氧化钠等纯化学品为原料，采用水热法制备而成。采用纯化学试剂合成4A型分子筛的方法工艺成熟，但其缺点在于对原料的性能要求苛刻(原料必须是高纯、高活性的)，原料价格昂贵，生产成本高。这些缺点严重制约4A型分子筛在各个领域的应用。

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4A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4A型分子筛尚无报道。

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4A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4A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4A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4A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，将滤渣烘干后备用；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与步骤二中烘干后的滤渣混合置于银坩埚中，在温度为400℃～500℃的条件下碱熔2h～3h，得到熔渣；所述固体NaOH的摩尔量为烘干后的滤渣中Si元素摩尔量的2.5～3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(1～1.3):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20～23倍；

步骤五、老化和晶化：将步骤四中所述混合物在60℃～70℃下老化8h～10h，然后将老化后的混合物在80℃～90℃下晶化4h～5h，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4A型分子筛。

上述的一种采用煤泥制备4A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4A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2.8倍。

上述的一种采用煤泥制备4A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1.1:1。

上述的一种采用煤泥制备4A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22倍。

上述的一种采用煤泥制备4A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：

1、煤泥中大部分SiO₂和Al₂O₃存在于高岭石、云母、石英等非活性物质中，本发明通过对过筛后的煤泥进行煅烧活化，能够有效提高煤泥中高岭石的反应活性，另外煅烧活化过程中去除了煤泥中的碳质，能够提高最终产品的白度；对煅烧活化后的煤泥灰进行酸浸除杂，能够显著降低了煤泥中显色物质Fe₂O₃的含量，为后续分子筛产品的白度及品质提供了有效保障。