一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4a沸石的方法
【專利摘要】本發(fā)涉及一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，該方法能采用來源廣泛、價格低廉的廢氧化鋁、石英砂及純堿作為原料，降低了生產(chǎn)成本。同時，避免了液體危險品的運輸難題，降低了系統(tǒng)的蒸發(fā)負荷，從而達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、降本增效的目的。
【專利說明】—種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)4A沸石的方法，具體涉及一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法。
【背景技術】
[0002]目前工業(yè)上常用的水熱合成法生產(chǎn)4A沸石分子篩，通常采用的鋁源是鋁土礦或者氫氧化鋁，與液體堿在一定條件下溶出得到的鋁酸鈉溶液，硅源是固體硅酸鈉經(jīng)過高溫熔化得到的液體水玻璃。鋁酸鈉溶液和水玻璃經(jīng)過冷卻降溫后，按一定的配比在低溫下進行漿化，加入導向劑后，老化一段時間，再升溫后進行晶化，得到合格的4A沸石分子篩產(chǎn)品。這種水熱合成4A分子篩的方法，每噸4A沸石產(chǎn)品需要消耗氫氧化鋁0.5噸，水玻璃
0.6噸，燒堿0.4噸，原料成本大，且原料受市場波動影響大，不利于穩(wěn)定生產(chǎn)。另外傳統(tǒng)的方法工藝流程比較長，能源消耗大，不利于節(jié)能降耗，因此，發(fā)明一種原料成本低廉，工藝流程短的4A沸石的生產(chǎn)方法一直是業(yè)內人士致力要解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術提供一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，該方法能采用來源廣泛、價格低廉的廢氧化鋁、石英砂及純堿作為原料，降低了生產(chǎn)成本。同時，避免了液體危險品的運輸難題，降低了系統(tǒng)的蒸發(fā)負荷，從而達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、降本增效的目的。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其具體包括如下步驟: (1)以氧化鋁含量不低于60%的廢氧化鋁為原料，按照Na2CVAl2O3摩爾比為1.0-1.5的比例與純堿混勻，在80(Tl00(TC的條件下進行焙燒，焙燒時間為0.3~lh，得到焙燒后的物料；
(2)將步驟(1)中得到的焙燒后的物料用堿性水溶液進行溶出，過濾得到鋁酸鈉溶液；
(3)準備Na2O的濃度為3-5mol/L的堿性溶液，按水玻璃模數(shù)2.5^3.5向上述堿性溶液中加入石英砂混勻，在160-200°C下反應l_3h，得到液體水玻璃；
(4)將步驟(2)得到的鋁酸鈉溶液和步驟(3)得到的液體水玻璃混勻，加入4A沸石導向劑，漿化，晶化，過濾得到4A沸石分子篩原粉。
[0005]進一步的，所述步驟(2)中堿性水溶液的Na2O濃度為50_100g/L。
[0006]進一步的，所述步驟(2)中堿性水溶液加入量為使溶液中Na20/A1203的摩爾比為
1.5_2.0 ο
[0007]進一步的，所述步驟(2)中的堿性水溶液為步驟(4)過濾4A沸石分子篩后的4A沸石母液。
[0008]進一步的，所述步驟(3)中的準備Na2O的濃度為3_5mol/L的堿性溶液的具體操作是將步驟(4)中過濾4A沸石分子篩后得到的4A沸石母液進行濃縮得到。[0009]進一步的，所述步驟⑷中鋁酸鈉溶液、液體水玻璃的合成比例為=Na2O =Al2O3:SiO2:H20=2-4:1:1.9-2.1:50_200。
[0010]進一步的，所述漿化溫度為5(T70°C，漿化時間為l(T20min。
[0011]進一步的，所述步驟(4)中晶化溫度為8(Tl00°C，晶化時間為6(Tl80min。
[0012]進一步的，所述步驟(4)中的導向劑滿足下比例=Na2O =Al2O3 =SiO2 =H2O= 15:1:10:300。
[0013]進一步的，所述導向劑的添加量為0.1-0.5%。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明取得的有益效果為:
本發(fā)明的方法是在水熱合成4A沸石分子篩的工藝基礎上，對原有的生產(chǎn)原料進行了徹底的改進。利用國內各氧化鋁企業(yè)的氧化鋁廢料作為鋁源，來源廣泛，價格適宜；利用安徽鳳陽的高白石英砂作為硅源。首先將氧化鋁廢料和純堿按照一定的堿比混合，用回轉窯在一定的溫度下進行焙燒，焙燒后的物料用低濃度的堿液溶出即可得到合格的鋁酸鈉溶液。其次，4A沸石母液經(jīng)過蒸發(fā)到一定濃度后，與石英砂在一定溫度下反應，得到液體水玻璃。按照適當?shù)呐浔?，將兩種溶液在強烈攪拌條件下充分混合，一定時間后，即可得到合格的4A沸石分子篩產(chǎn)品。本發(fā)明改變了 4A沸石分子篩原粉的生產(chǎn)原料，采用來源廣泛、價格低廉的廢氧化鋁、石英砂及純堿，降低了生產(chǎn)成本。同時，通過合理的配比，采用新的工藝，使系統(tǒng)中的Na2O得到合理的平衡，無須補充液堿，避免了液體危險品的運輸難題，降低了系統(tǒng)的蒸發(fā)負荷，從而達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、降本增效的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的工藝流程框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將結合附圖1和具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細的說明。
[0017]本實施例中的中廢氧化鋁為氧化鋁行業(yè)的落地料或結疤料等，其中氧化鋁含量大于60%其余成分二氧化硅小于6%，氧化鈣5%左右，鐵2-3%。
[0018]實施例1
Partl鋁酸鈉溶液的制備
取氧化鋁行業(yè)中的廢氧化鋁，經(jīng)檢測其主要含以下成分:82%A1203、5% 二氧化硅、5%氧化鈣和鐵2%，根據(jù)氧化鋁廢料中Al2O3的含量，按照Na2CKAl2O3的摩爾比1.15加入純堿，并混合均勻，通過回轉窯在950°C條件下焙燒。焙燒時間通過回轉窯的轉數(shù)及下料量，控制在0.5h，焙燒好的物料用含Na2O濃度為75g/L堿性水溶液的溶出，使整個溶液中Na20/Al203的摩爾比為2，得到鋁酸鈉溶液。
[0019]Part2液體水玻璃的制備
4A沸石稀母液通過蒸發(fā)，使Na2O濃度達到3.5mol/l，根據(jù)蒸發(fā)母液的Na2O濃度，石英砂的加入量為保持系統(tǒng)的水玻璃模數(shù)2.9,于180°C條件下在反應爸中反應2h,得到液體水玻璃。
[0020]Part3 4A沸石分子篩原粉的制備
將parti制備的鋁酸鈉和part2制備的液體水玻璃，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O:Al2O3:Si02: H20=4:1 ；2.1:200，加入 0.1% 導向劑(Na2O =Al2O3 =SiO2 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過60V條件下漿化15min，然后在80°C條件下晶化60min，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，即可得到合格的4A沸石分子篩原粉。
[0021]對所得到的4A沸石分子篩原粉進行性能檢測，測得水吸附指標為28。
[0022]實施例2
Partl鋁酸鈉溶液的制備
取氧化鋁行業(yè)中的廢氧化鋁，經(jīng)檢測其主要含以下成分:82%A1203、5% 二氧化硅、5%氧化鈣和鐵2%，根據(jù)氧化鋁廢料中Al2O3的含量，按照Na20、Al2O3的摩爾比1.0加入純堿，并混合均勻，通過回轉窯在1000°C條件下焙燒。焙燒時間通過回轉窯的轉數(shù)及下料量，控制在0.3h，焙燒好的物料用含Na2O濃度為50g/L堿性水溶液的溶出，使整個溶液中Na20/Al203的摩爾比為1.5，得到鋁酸鈉溶液。
[0023]Part2液體水玻璃的制備
4A沸石稀母液通過蒸發(fā)，使Na2O濃度達到3mol/l，根據(jù)蒸發(fā)母液的Na2O濃度，石英砂的加入量為保持系統(tǒng)的水玻璃模數(shù)2.5，于160°C條件下在反應釜中反應lh，得到液體水玻
3? ο
[0024]Part3 4A沸石分子篩原粉的制備
將parti制備的鋁酸鈉和part2制備的液體水玻璃，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O:Al2O3:Si02: H20=2:1:1.9:100，加入 0.5% 導向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過50°C條件下漿化lOmin，然后在100°C條件下晶化120min，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，即可得到合格的4A沸石分子篩原粉。
[0025]對所得到的4A沸石分子篩原粉進行性能檢測，測得水吸附指標為28。
[0026]實施例3
Partl鋁酸鈉溶液的制備
取氧化鋁行業(yè)中的廢氧化鋁，經(jīng)檢測其主要含以下成分:82%A1203、5% 二氧化硅、5%氧化鈣和鐵2%，根據(jù)氧化鋁廢料中Al2O3的含量，按照Na20、Al2O3的摩爾比1.5加入純堿，并混合均勻，通過回轉窯在800°C條件下焙燒。焙燒時間通過回轉窯的轉數(shù)及下料量，控制在Ih,焙燒好的物料用含Na2O濃度為100g/L堿性水溶液的溶出，使整個溶液中Na20/Al203的摩爾比為2，得到鋁酸鈉溶液。
[0027]Part2液體水玻璃的制備
4A沸石稀母液通過蒸發(fā)，使Na2O濃度達到5mol/l，根據(jù)蒸發(fā)母液的Na2O濃度，石英砂的加入量為保持系統(tǒng)的水玻璃模數(shù)3，于200°C條件下在反應釜中反應2h，得到液體水玻
3? ο
[0028]Part3 4A沸石分子篩原粉的制備
將parti制備的鋁酸鈉和part2制備的液體水玻璃，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O:Al2O3:Si02: H20=3:1:2:150，加入 0.3% 導向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過70°C條件下漿化20min，然后在90°C條件下晶化180min，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，即可得到合格的4A沸石分子篩原粉。
[0029]對所得到的4A沸石分子篩原粉進行性能檢測，測得水吸附指標為28。
[0030]實施例4Partl鋁酸鈉溶液的制備
取氧化鋁行業(yè)中的廢氧化鋁，經(jīng)檢測其主要含以下成分:82%A1203、5% 二氧化硅、5%氧化鈣和鐵2%，根據(jù)氧化鋁廢料中Al2O3的含量，按照Na2CKAl2O3的摩爾比1.25加入純堿，并混合均勻，通過回轉窯在900°C條件下焙燒。焙燒時間通過回轉窯的轉數(shù)及下料量，控制在0.7h，焙燒好的物料用含Na2O濃度為80g/L堿性水溶液的溶出，使整個溶液中Na20/Al203的摩爾比為1.7，得到鋁酸鈉溶液。
[0031]Part2液體水玻璃的制備
4A沸石稀母液通過蒸發(fā)，使Na2O濃度達到4mol/l，根據(jù)蒸發(fā)母液的Na2O濃度，石英砂的加入量為保持系統(tǒng)的水玻璃模數(shù)3.5，于190°C條件下在反應釜中反應3h，得到液體水玻
3? ο
[0032]Part3 4A沸石分子篩原粉的制備
將parti制備的鋁酸鈉和part2制備的液體水玻璃，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O:Al2O3:Si02: H20=3.5:1:2:50，加入 0.5% 導向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過65°C條件下漿化15min，然后在90°C條件下晶化IOOmin，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，即可得到合格的4A沸石分子篩原粉。
[0033]對所得到的4 A沸石分子篩原粉進行性能檢測，測得水吸附指標為28。
[0034]實施例5
取氧化鋁行業(yè)中的廢氧化鋁，經(jīng)檢測其主要含以下成分:90%A1203、2% 二氧化硅、5%氧化鈣和鐵1%，根據(jù)氧化鋁廢料中Al2O3的含量，按照Na2CKAl2O3的摩爾比1.25加入純堿，并混合均勻，通過回轉窯在900°C條件下焙燒。焙燒時間通過回轉窯的轉數(shù)及下料量，控制在
0.7h，焙燒好的物料用含Na2O濃度為80g/L堿性水溶液的溶出，使整個溶液中Na20/Al203的摩爾比為1.7，得到鋁酸鈉溶液。
[0035]Part2液體水玻璃的制備
4A沸石稀母液通過蒸發(fā)，使Na2O濃度達到4mol/l，根據(jù)蒸發(fā)母液的Na2O濃度，石英砂的加入量為保持系統(tǒng)的水玻璃模數(shù)3.5，于190°C條件下在反應釜中反應3h，得到液體水玻
3? ο
[0036]Part3 4A沸石分子篩原粉的制備
將parti制備的鋁酸鈉和part2制備的液體水玻璃，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O:Al2O3:Si02: H20=3.5:1:2:50，加入 0.2% 導向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過65°C條件下漿化15min，然后在90°C條件下晶化IOOmin，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，即可得到合格的4A沸石分子篩原粉。
[0037]對所得到的4A沸石分子篩原粉進行性能檢測，測得水吸附指標為28。
[0038]對比例I
與實施例5不同之處在于用國產(chǎn)鋁土礦替代廢氧化鋁，其他參數(shù)和條件同實施例5。
[0039]對比例2
與實施例5不同之處在于用進口鋁土礦替代廢氧化鋁，其他參數(shù)和條件同實施例5。
[0040]效果例I
對實施例5與對比例I和2技術方案中氧化鋁的溶出率、利用率和最終獲得的4A沸石分子篩原粉的水吸附指標進行比較，見表1。[0041]
【權利要求】
1.一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:其具體包括如下步驟: (1)以氧化鋁含量不低于60%的廢氧化鋁為原料，按照Na2OAl2O3摩爾比為1.(Tl.5的比例與純堿混勻，在80(Tl00(TC的條件下進行焙燒，焙燒時間為0.3~lh，得到焙燒后的物料； (2)將步驟(1)中得到的焙燒后的物料用堿性水溶液進行溶出，過濾得到鋁酸鈉溶液； (3)準備Na2O的濃度為3~5mol/L的堿性溶液，按水玻璃模數(shù)2.5^3.5向上述堿性溶液中加入石英砂混勻，在16(T200°C下反應l_3h，得到液體水玻璃； (4)將步驟(2)得到的鋁酸鈉溶液和步驟(3)得到的液體水玻璃混勻，加入4A沸石導向劑，漿化，晶化，過濾得到4A沸石分子篩原粉。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述步驟(2)中堿性水溶液的Na2O濃度為5(Tl00g/L。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述步驟(2)中堿性水溶液加入量為使溶液中Na2CVAl2O3的摩爾比為1.5-2.0。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的堿性水溶液為步驟(4)過濾4A沸石分子篩后的4A沸石母液。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的準備Na2O的濃度為3-5mol/L的堿性溶液的具體操作是將步驟(4)中過濾4A沸石分子篩后得到的4A沸石母液進行濃縮得到。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述步驟⑷中鋁酸鈉溶液、液體水玻璃的合成比例為=Na2O =Al2O3 =SiO2: H20=2_4:1:.1.9-2.1:50-200。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述漿化溫度為5(T70°C，漿化時間為l(T20min。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述步驟(4)中晶化溫度為8(Tl00°C，晶化時間為6(Tl80min。
9.根據(jù)權利要求1-8任一項所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述步驟⑷中的導向劑滿足下比例:Na20 =Al2O3:Si02: H2O= 15:1:10:300。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種利用廢氧化鋁和石英砂生產(chǎn)4A沸石的方法，其特征在于:所述導向劑的添加量為0.1-0.5%。
【文檔編號】C01B39/14GK103787361SQ201410024379
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權日:2014年1月20日
【發(fā)明者】劉新權 申請人:石家莊健達高科化工有限公司