利用鉀長(zhǎng)石制備3a分子篩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備分子篩的方法，具體的說，涉及了一種工業(yè)生產(chǎn)中利用鉀長(zhǎng)石制備分子篩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]分子篩，又稱沸石，是一種結(jié)晶型的鋁硅酸鹽，因受天然資源限制，現(xiàn)在幾乎都采用人工合成。合成分子篩所用的硅源及鋁源決定著工藝、產(chǎn)品性能及經(jīng)濟(jì)性的好壞。鉀長(zhǎng)石同時(shí)提供硅、鋁兩種資源，開發(fā)利用鉀長(zhǎng)石制備分子篩顯然是很好的選擇。現(xiàn)有技術(shù)中有一種利用堿渣和鉀長(zhǎng)石制分子篩的方法，由于多用肥料制得，工藝過程難以把握，產(chǎn)品性能不高;還有一種技術(shù)是對(duì)前者進(jìn)行了改進(jìn)，采用純堿或燒堿，但仍然面臨著工藝難度高及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差的問題。若直接采用較純的工業(yè)原料進(jìn)行大規(guī)模的分子篩生產(chǎn)，顯然經(jīng)濟(jì)性不好。
[0003]為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種設(shè)計(jì)科學(xué)、硅鋁比及晶型可調(diào)、元素利用率高、經(jīng)濟(jì)效益好的利用鉀長(zhǎng)石制備分子篩的方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種利用鉀長(zhǎng)石制備3A分子篩的方法，其包括以下步驟:
(1)鉀長(zhǎng)石分解:將鉀長(zhǎng)石、氟化銨、98%的硫酸按照1:1.5?2.6:1.6?1.8的質(zhì)量比充分混合，在190?250°C和自生壓力下反應(yīng)，得到鉀長(zhǎng)石分解殘?jiān)秃蠸iF4的分解氣體；
(2)氣體吸收:對(duì)所述含有SiF4的分解氣體進(jìn)行除塵處理，然后采用乙醇水溶液進(jìn)行吸附生成氟硅酸和二氧化硅沉淀;過濾分離，得到無定形二氧化硅和氟硅酸溶液；
(3)反應(yīng)殘?jiān)慕?在90?110°C下，用體積分?jǐn)?shù)為8?10%的稀硫酸溶液浸取所述鉀長(zhǎng)石分解殘?jiān)缓髮?duì)浸取后的溶液進(jìn)行過濾得到浸取液；
(4)氫氧化鋁的制備:采用離子交換樹脂柱對(duì)所述浸取液進(jìn)行陽離子吸附處理，得到硫酸鉀濾液和吸附飽和的離子交換樹脂柱;然后對(duì)吸附飽和的離子交換樹脂柱進(jìn)行脫附和萃取處理;之后，用氨水中和萃取分層后的下層水相至中性，然后進(jìn)行陳化、過濾、洗滌、干燥制得氫氧化鋁，其中，所述萃取處理過程中的使用的萃取劑為體積為1:1的P204與磺化煤油；
(5)硅酸鉀的制備:按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系向所述硫酸鉀濾液中加入來自所述步驟(2)的氟硅酸溶液，生成氟硅酸鉀沉淀，氟硅酸溶液過量20%?100%，陳化后，再經(jīng)壓濾機(jī)過濾、洗滌制得氟硅酸鉀;按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系，向所述氟硅酸鉀中加入熱氫氧化鉀溶液，生成含有氟化鉀晶體的硅酸鉀溶液;對(duì)含有氟化鉀晶體的硅酸鉀溶液進(jìn)行提純，分離出氟化鉀，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%?32%的硅酸鉀溶液；
(6)分子篩的制備:分別稱取固體氫氧化鈉和氫氧化鉀，并加入到所述硅酸鉀溶液中進(jìn)行混合，得到第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入由所述步驟(4)制備的氫氧化鋁，攪拌，加熱進(jìn)行晶化;在晶化的同時(shí)，攪拌下，加入額外的氫氧化鋁和所述步驟(2)制得的無定形二氧化硅，并進(jìn)行恒溫晶化;將晶化產(chǎn)物經(jīng)過濾、干燥得納米3A分子篩產(chǎn)品；其中，在該第一混合溶液中，由所述步驟(4)制備的氫氧化鈉、氫氧化鉀和硅酸鉀的摩爾比為1:0.3?0.4: 1?1.1;所述額外的氫氧化鋁與無定形二氧化硅的加入量為按照所述第一混合溶液中的氫氧化鈉、氫氧化鋁、無定形二氧化娃的摩爾比為1: 0.6?0.7: 0.5?0.6。
[0006]基于上述，所述步驟(2)包括將所述含有SiF4的分解氣體引入除塵過濾器中除塵，經(jīng)除塵過濾后依次通入一、二級(jí)吸收塔中并通過體積分?jǐn)?shù)為10%?30%的乙醇水溶液進(jìn)行吸收，生成白色沉淀和氟硅酸溶液，經(jīng)離心分離、洗滌得二氧化硅。
[0007]基于上述，所述步驟(6)中的晶化溫度為80°C?90°C，恒溫晶化時(shí)間為2.5?4 h。其中，在該步驟(6)中，加入額外的氫氧化鋁和無定形二氧化硅時(shí)，是在0.5?lh內(nèi)以均勻地方式加入的。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的利用鉀長(zhǎng)石制備3A分子篩的方法，主要利用鉀長(zhǎng)石和NH4F低溫分解制得無定形二氧化硅、氫氧化鋁沉淀和硅酸鉀溶液;然后將固體氫氧化鈉、固體氫氧化鉀、無定形二氧化硅、氫氧化鋁沉淀和硅酸鉀溶液按照一定的配比、預(yù)定的順序進(jìn)行混合、反應(yīng)，制得3A分子篩產(chǎn)品，并且工業(yè)品氟化鉀，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉀長(zhǎng)石K、Al、Si三種元素的綜合利用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。該利用鉀長(zhǎng)石制備分子篩的方法具有設(shè)計(jì)科學(xué)、元素利用率高、經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。另外，由本發(fā)明的方法制備出的納米3A分子篩具有產(chǎn)品純度較高、比表面積大、選擇性吸附性能好等優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格較低。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面通過【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0010]實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例1提供一種利用鉀長(zhǎng)石分解制備硅酸鉀的方法，其包括以下步驟:
(1)鉀長(zhǎng)石分解:將鉀長(zhǎng)石、氟化銨、98%的硫酸按照1:2:1.7的質(zhì)量比充分混合，在220°C和自生壓力下反應(yīng)，得到鉀長(zhǎng)石分解殘?jiān)秃蠸iF4的分解氣體;其中，該過程中主要發(fā)生的反應(yīng)為:
nh4f= hf + 順3，
2K[AlSi30s] + 24HF + 4H2S04 = K2SO4 + A12(S04)3 + 6S1F4T+ I6H2O；
(2)氣體吸收:對(duì)所述含有SiF4的分解氣體進(jìn)行除塵處理，然后采用乙醇水溶液進(jìn)行吸附，過濾、洗滌得到二氧化硅;具體地，將所述含有SiF4的分解氣體引入除塵過濾器中除塵，經(jīng)除塵過濾后依次通入一、二級(jí)吸收塔中并通過體積分?jǐn)?shù)為10%?30%的乙醇水溶液進(jìn)行吸收，生成白色沉淀和氟硅酸溶液，經(jīng)離心分離、洗滌得二氧化硅;其中，該過程中主要發(fā)生的反應(yīng)為:
3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S1O2I；
(3)反應(yīng)殘?jiān)慕?將所述鉀長(zhǎng)石分解殘?jiān)糜诮〔壑?，?0°C下，向所述浸取槽中加入體積分?jǐn)?shù)為8%的稀硫酸溶液浸取所述鉀長(zhǎng)石分解殘?jiān)?，然后?duì)浸取后的溶液進(jìn)行過濾得到浸取液;其中，該步驟中主要將未反應(yīng)的鉀長(zhǎng)石與可溶性的硫酸鹽分離；
(4)氫氧化鋁的制備:制備氟硅酸鉀后的濾液經(jīng)過陽離子吸附柱吸附Al3+和Fe3+，吸附后的液體硫酸鉀濾液通過栗打回到浸取槽進(jìn)行循環(huán)浸取;用稀硫酸溶液對(duì)吸附飽和的離子交換樹脂柱進(jìn)行脫附，脫附溶液通過栗打到萃取釜中進(jìn)行萃取，再經(jīng)萃取分離器進(jìn)行分層，下層水相通入到氫氧化鋁中和反應(yīng)釜中用氨水中和至pH - 7，進(jìn)行陳化后通過壓濾機(jī)過濾、洗滌、干燥制得氫氧化鋁;萃取分離器上層油相通過栗打到反萃取釜中，用硫酸溶液反萃取，溶液通到反萃取分離器中分層，下層水相去制備硫酸鐵，上層油相返回萃取釜繼續(xù)萃取；
(5)硅酸鉀的制備:將所述硫酸鉀濾液經(jīng)栗打到氟硅酸鉀反應(yīng)釜中，按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系加入來自所述步驟(2)的氟硅酸溶液生成氟硅酸鉀沉淀，氟硅酸過量20%，陳化后，再經(jīng)壓濾機(jī)過濾、洗滌、干燥制得氟硅酸鉀;按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系，向所述氟硅酸鉀中加入熱氫氧化鉀溶液，生成含有氟化鉀晶體的硅酸鉀溶液;對(duì)含有氟化鉀晶體的硅酸鉀溶液進(jìn)行提純，分離出氟化鉀，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%的硅酸鉀溶液；
(6)分子篩的制備:分別稱取固體氫氧化鈉和氫氧化鉀，并加入到所述硅酸鉀溶液中進(jìn)行混合，得到第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入所述步驟(4)制備的氫氧化鋁，攪拌，在80°C時(shí)進(jìn)行晶化;在晶化的同時(shí)，攪拌下，用0.5 h緩慢均勻地