[发明专利]一种KOH碱熔活化钾长石制备W型分子筛的方法

说明书

本发明为一种KOH碱熔活化钾长石制备W型分子筛的方法。该方法使用KOH活化钾长石后，通过补加少量硅酸钠、硫酸铝和水，在一定温度下静态晶化一定时间，即可得到形貌均一、结晶良好的W型分子筛。该工艺只需补加少量水且没有水热法中的老化步骤，并充分利用了钾长石，为以矿物为原料简单快速合成分子筛提供新的思路。

技术领域

本发明涉及KOH碱熔活化钾长石制取W型分子筛新的方法，产品W型分子筛可作为离子交换剂、吸附剂和缓释钾肥使用。

背景技术

目前，全球钾肥需求量最近超过了3200万公吨K₂O，而且预计在未来十年还会有显著增长。中国作为一个农业大国，钾资源严重短缺，可溶性钾资源严重不足。钾长石作为一种含钾骨架铝硅酸盐非水溶性矿物，储量巨大，高达79.14×10⁸亿吨，被提议可作为钾肥的替代来源，但是其具有较稳定的Si-Al-O三维网状结构，以及较高的熔点和热稳定性，不能作为含钾肥料直接被植物所吸收。因此综合考虑利用活化后的钾长石合成钾型沸石是高效利用钾长石的一个重要途径，其不仅能利用其中的钾资源，还可利用其中的硅铝资源。

W型分子筛是一种钾型小孔MER型沸石，由于其含钾量高，在缓释钾肥和海水提钾领域都有广阔的前景。W型沸石是由Breck于1953年首次合成出来的。长期以来，W型分子筛常用化学试剂水热法进行合成。如Cheong等使用化学试剂在体系物料摩尔比为3.5K₂O:7SiO₂:Al₂O₃:196H₂O的条件下，经180℃下水热晶化14h，得到麦片状的W型分子筛；Maghsoodloorad等使用化学试剂在体系物料摩尔比为5.6K₂O:6.4SiO₂:Al₂O₃:164.6H₂O的条件下，经165℃晶化72h，水热合成了W型分子筛。鉴于此，杜翠华等报道了以矿物钾长石为原料水热法合成W型沸石的方法(一种KOH碱熔活化钾长石制取全钾W型分子筛的方法[P].CN103553067,2013-11-02.)，该方法为使用KOH在400-500℃下焙烧钾长石1-2h，得到活化产物，通过补加白炭黑、KOH、Al(OH)₃和水调整物料比为K₂O:SiO₂:Al₂O₃:H₂O＝5～30:5～30:1:500～2000后，经25-85℃下老化一定时间，于90-180℃下晶化5-100h水热合成W型分子筛。该方法虽然利用矿物含钾岩石为原料，但是需要补加白炭黑、KOH和Al(OH)₃三种化学试剂，成本较高，且需要大量的水，母液回收工艺较为困难。胡忠宽等为改进水热合成法，报道了凝胶类固相法快速合成全钾W分子筛的方法(一种凝胶类固相法快速合成全钾W分子筛的方法[P].CN109553114A,2019-04-02.)，该方法首先通过硫酸铝和硅酸钠混合制备硅铝干凝胶后，通过调整体系为KOH:硅铝干凝胶:水＝4～6.5:10:10～30，于100-175℃下直接反应6-18h合成W型分子筛。该方法避免了合成体系水量大带来的缺点，但是步骤繁琐，且为化学试剂合成。

鉴于以上的背景，本发明提出了以钾长石为原料，一种简单快速制备W型分子筛的工艺。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术存在的不足，提供一种KOH碱熔活化钾长石制备W型分子筛的方法。该方法使用KOH活化钾长石后，通过补加少量硅酸钠、硫酸铝和水，在一定温度下静态晶化一定时间，即可得到形貌均一、结晶良好的W型分子筛。该工艺只需补加少量水且没有水热法中的老化步骤，并充分利用了钾长石，为以矿物为原料简单快速合成分子筛提供新的思路。

本发明的技术方案为：

一种KOH碱熔活化钾长石制备W型分子筛的方法，该方法包括以下步骤：

(1)活化、备料：