[发明专利]一种利用赤泥协同含碳铝硅废弃物制备磁性沸石的方法

说明书

本发明的目的是提供一种利用赤泥协同含碳铝硅废弃物制备磁性沸石的方法，属于固体废物资源利用技术领域，工艺流程如下：将赤泥、含碳铝硅废弃物（如煤矸石、气化渣等）、钠助剂（如氢氧化钠、碳酸钠等）按比例混匀，于非氧化性气氛500~900℃下还原焙烧0.5~3h；还原焙烧熟料与水按固液比0.2~0.5g/ml混匀，在20~60℃下搅拌陈化1~12h；陈化后在80~110℃继续水热晶化6~18h，固液分离得到磁性沸石。本发明在实现赤泥及含碳铝硅废弃物资源化利用的同时，获得磁性沸石。所得磁性沸石可用于重金属、有机物污染等多类废水的处理，并可以通过外加磁场方式实现其分离回收与循环利用。

技术领域

本发明属于固体废物资源利用技术领域，具体涉及一种利用赤泥协同含碳铝硅废弃物制备磁性沸石的方法。

背景技术

赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体废弃物，因富含氧化铁而呈红色，故被称作赤泥。因铝土矿产地不同以及氧化铝的生产工艺不同，赤泥的产量、组分、性质均有较大差异。通常每生产1t氧化铝约产生0.8~2.0t赤泥，我国赤泥年产生量约1亿吨，此外还有超过7.9亿吨的历史堆存量。然而，由于赤泥粒度细弥、组分复杂、强碱性等特点，造成其资源化利用困难，我国赤泥综合利用率仅为5%左右。赤泥的大量产生、堆存，且得不到有效利用，不仅侵占土地，而且造成严重的环境污染和生态破坏。开展赤泥的资源化综合利用对制铝工业的可持续发展和生态环境保护具有重要意义。

赤泥是典型的铝硅酸盐废弃物，因含有大量的硅、铝，与沸石的组成成分相似，可作为一种制备沸石的潜在原料。相较于化学试剂而言，赤泥具有量大、廉价易得等优点，用赤泥代替化学试剂合成沸石，不仅可以降低沸石的制备成本，而且可为赤泥的资源化利用提供一种有效途径。传统沸石具有丰富的微孔、较大的比表面积，且晶体结构具有一定电负性，因而呈现优异的吸附性、阳离子交换性及分子筛特性，广泛应用于水处理领域；但由于其颗粒细小，导致应用后难以快速从水溶液中分离，从而影响应用效果。在沸石中负载磁性微粒制备磁性沸石，继而通过外加磁场实现快速分离是一种行之有效的方法。目前，磁性沸石的制备主要包括三种途径：其一是将磁性颗粒与沸石通过研磨等物理方法混合，如专利CN201510157695.9公开了一种磁性沸石及其制备方法，采用磁铁粉覆盖天然斜发沸石制成磁性沸石；其二是加入形成纳米磁铁矿的前驱体，在沸石颗粒表面沉淀生成磁铁矿，专利CN201510222596.4是将二价铁和三价铁盐溶于水中，搅拌加入沸石粉复合制备成磁性沸石；其三是在合成沸石过程中使磁性颗粒与沸石结合，专利CN202010258427.7，将高岭土泥浆与六水三氯化铁混合，继而合成磁性沸石。这些方法大多存在引入额外化学试剂、负载不均匀等问题，开发面向赤泥资源化利用制备磁性沸石的新方法具有现实意义。

赤泥中铁、铝、硅等元素组成均匀分布，其中铁主要以非磁性的赤铁矿形式存在，通过还原焙烧可转化为磁性四氧化三铁；赤泥的铝硅比通常大于1，将其与铝硅比小于1的铝硅酸盐混合配料，可使混合物料的铝硅比达到沸石所需的铝硅比；赤泥中残留大量碱性物质，可在焙烧过程中与铝硅酸盐反应生成易于后续晶化的高活性物相。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用赤泥协同含碳铝硅废弃物制备磁性沸石的方法，以实现赤泥、含碳铝硅废弃物资源化利用的同时，获得高性能的磁性沸石。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供的利用赤泥协同含碳铝硅废弃物制备磁性沸石的方法，所述磁性沸石是由赤泥、含碳铝硅废弃物（如煤矸石、气化渣等）、钠助剂（如氢氧化钠、碳酸钠等）经过混料、还原焙烧、陈化、晶化等步骤制得，具体步骤如下：

第一步，混料，将赤泥和含碳铝硅废弃物分别粉磨、过筛至小于100目，然后与钠助剂按比例混合，得到混合物料；

第二步，还原焙烧，在非氧化性气氛下，将混合物料置于气氛炉中焙烧，得到还原焙烧熟料；

第三步，陈化，将还原焙烧熟料与水按比例混合均匀，搅拌陈化；

第四步，晶化，将陈化后的物料转移至晶化釜内，水热晶化，水热晶化结束后，冷却过滤产物，经洗涤、烘干后，得到磁性沸石。