一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4a分子篩的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝，具體步驟包括為準(zhǔn)備Na2O濃度為2.5-3mol/L的溶出反應(yīng)所需的堿液；根據(jù)堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值1.2-1.8添加鋁土礦進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度90-100℃，得到溶出漿液；在得到的溶出漿液中按照50-200ppm的濃度加入絮凝劑，進(jìn)行沉降分離，得上清液和赤泥；過濾得鋁酸鈉溶液；利用所得鋁酸鈉溶液制備4A分子篩。本發(fā)明所述的工藝方法確保鋁土礦中氧化鋁溶出率的同時(shí)，又將鋁土礦中對(duì)4A沸石生產(chǎn)有利的二氧化硅進(jìn)行了有效利用，使得鋁土礦利用率大大提高。
【專利說明】—種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于硅鋁酸鹽化合物領(lǐng)域，特別是一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)上常用的水熱合成法生產(chǎn)4A沸石分子篩，大都采用進(jìn)口鋁土礦，與液體堿在一定條件下進(jìn)行溶出產(chǎn)生的鋁酸鈉溶液作為鋁源，然后和硅酸鈉在一定條件下經(jīng)過漿化、老化、晶化等幾個(gè)步驟，得到4A沸石產(chǎn)品。采用進(jìn)口的三水鋁石型鋁土礦，在堿性條件下比較容易溶出。高品位的鋁土礦中氧化鋁的溶出率較高，如雜志《輕金屬》2001年第10期刊登的《利用國外三水鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁溶出工藝條件的優(yōu)化》中公開的方法中，礦石的氧化鋁含量為49~55%，A/S在8-10.5之間，其氧化鋁的實(shí)際溶出率可達(dá)到接近90%，但是現(xiàn)在高品位的鋁土礦十分稀少，常用的進(jìn)口三水鋁石型鋁土礦中，氧化鋁的含量通常為45%-50%，A/S在2-3之間，利用這樣的鋁土礦，氧化鋁的實(shí)際溶出率只有75%左右，其中含有的大量的二氧化硅進(jìn)入廢渣中，得不到有效的利用，導(dǎo)致鋁土礦的整體利用率較低。
[0003]由于大多4A沸石生產(chǎn)廠家沿用原有的鋁土礦溶出的控制條件，導(dǎo)致鋁土礦中氧化鋁溶出不完全，造成鋁土礦中氧化鋁的損失，并且人們?yōu)榱俗非笱趸X的溶出率，而忽視了鋁土礦中對(duì)4A沸石生產(chǎn)有用的二氧化硅，使二氧化硅變成鈉硅渣進(jìn)入到鋁土礦溶出赤泥中，造成浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種確保鋁土礦中氧化鋁溶出率的同時(shí)，又將鋁土礦中對(duì)4A沸石生產(chǎn)有利的二氧化硅進(jìn)行了有效利用，使得鋁土礦整體利用率大大提高的利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝，其具體包括如下步驟:
(1)配制堿液:準(zhǔn)備溶出反應(yīng)所需的Na2O濃度為2.5-3mol/L的堿液；
(2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)配置的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值1.2-1.8，向步驟(1)制備的堿液中添加進(jìn)口三水型鋁土礦，常壓下進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度90-100°C，溶出時(shí)間為0.3-lh，得到溶出漿液；
(3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照50-200ppm的質(zhì)量濃度加入絮凝劑，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.2-0.5h，得上清液和赤泥；
(4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液；
(5)結(jié)晶:將步驟(4)所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，加入4A沸石導(dǎo)向劑，漿化，晶化，過濾得到4A沸石分子篩原粉和濾液。
[0006]進(jìn)一步的，所述的步驟(3)中采用的絮凝劑為聚丙烯酸鈉或聚丙烯酰胺。
[0007]進(jìn)一步的，步驟(1)所述的堿液是由步驟(5)中的濾液進(jìn)行蒸發(fā)，使得最終的蒸發(fā)母液中Na2O的液濃度達(dá)到2.5-3mol/L,即得。
[0008]進(jìn)一步的，通過板式蒸發(fā)器對(duì)所述濾液進(jìn)行蒸發(fā)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝，具體包括如下步驟:
(O配制堿液:將4A沸石分子篩濾液用板式蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，直至蒸發(fā)母液中Na2O的液濃度達(dá)到2.5-3mol/L,即得；
(2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)得到的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值1.2-1.8，在步驟(1)制備的堿液中添加進(jìn)口三水型鋁土礦常壓進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度95-97°C，溶出時(shí)間為0.3-1小時(shí)，得到溶出漿液；
(3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照50-200ppm的濃度加入絮凝劑，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.2-0.5h，得上清液和赤泥；
(4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液；
(5)結(jié)晶:將步驟(4)所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，加入4A沸石導(dǎo)向劑，漿化，晶化，過濾得到4A沸石分子篩原粉和濾液。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得的有益效果為:
本發(fā)明的方法是在使用低品位進(jìn)口三水型鋁土礦作為鋁源，水熱合成4A沸石分子篩的工藝基礎(chǔ)上，對(duì)原有的鋁土礦溶出工藝條件進(jìn)行了有益的改進(jìn)，在確保鋁土礦中氧化鋁溶出率的同時(shí)，又將鋁土礦中對(duì)4A沸石生產(chǎn)有利的二氧化硅進(jìn)行了有效的利用，使得本來變成鈉硅渣進(jìn)入溶出赤泥的二氧化硅可以最終變成4A沸石產(chǎn)品，大大提高了鋁土礦的整體利用率。本發(fā)明中利用4A沸石母液進(jìn)行蒸發(fā)后重復(fù)利用，降低生產(chǎn)成本，節(jié)約資源。
[0011]本發(fā)明在不改變?cè)泄に嚨幕A(chǔ)上，提高了鋁土礦的使用效率，降低了蒸汽、動(dòng)力的消耗，使4A沸石的鋁土礦及堿的消耗有了明顯的降低，對(duì)現(xiàn)有的采用進(jìn)口三水鋁土礦進(jìn)行4A沸石生產(chǎn)的企業(yè)有極其深遠(yuǎn)的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。以下實(shí)施例中所采用的進(jìn)口三水型鋁土礦中，氧化鋁的含量為46%，A/S為2.2。
[0013]實(shí)施例1
(1)配制堿液:用液堿加水稀釋，混合均勻，制得Na2O濃度為2.5mol/L的溶出反應(yīng)所需的喊液；
(2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)配置的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值1.2，在步驟(1)制備的堿液中添加三水鋁土礦進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度90°C，溶出時(shí)間為0.3小時(shí)，得到溶出漿液；
(3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照50ppm的質(zhì)量濃度加入聚丙烯酸鈉，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.2小時(shí)，得上清液和赤泥；
(4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液和赤泥，赤泥經(jīng)過洗滌后外排；
(5)結(jié)晶:將步驟(4)所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O =Al2O3:Si02: H20=3:1 ；2:150，加入導(dǎo)向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過40°C條件下漿化15min，然后在95°C條件下晶化60min，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，SP可得到合格的4A沸石分子篩原粉和濾液。
[0014]所制備的鋁酸鈉溶液中二氧化硅的濃度為0.11 mol/L，鋁土礦中氧化鋁的溶出率為70.5%，所得鋁酸鈉溶液在4A沸石合成過程中全部轉(zhuǎn)變?yōu)?A沸石產(chǎn)品，鋁土礦的利用率為77.32%。此處鋁土礦的利用率為鋁土礦的溶出率和氧化鋁的溶出率之和，由于本方法在不降低氧化鋁的前提下，提高了二氧化硅的溶出率，并且使其在后續(xù)過程中轉(zhuǎn)化成4A沸石分子篩，所以鋁土礦的整體利用率必然提高。
[0015]實(shí)施例2
((I)配制堿液:將實(shí)施例1中，步驟(5)所得的母液通過板式蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，通過控制蒸發(fā)器的蒸汽溫度、流量等指標(biāo)，直至最終母液中Na2O的濃度為3.0mol/L,即得溶出反應(yīng)所需的喊液；
(2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)配置的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值1.8，在步驟(1)制備的堿液中添加三水鋁土礦進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度100°C，溶出時(shí)間為lh，得到溶出漿液；
(3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照200ppm的質(zhì)量濃度加入聚丙烯酰胺，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.5h，得上清液和赤泥；
(4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液和赤泥，赤泥經(jīng)過洗滌后外排；
(5)結(jié)晶:將步驟(4 )所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O =Al2O3:Si02: H20=3:1 ；2:150，加入導(dǎo)向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過40°C條件下漿化15min，然后在95°C條件下晶化60min，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，SP可得到合格的4A沸石分子篩原粉和濾液。
[0016]所制備的鋁酸鈉溶液中二氧化硅的濃度為0.llmol/L，鋁土礦中氧化鋁的溶出率為73.9%，所得鋁酸鈉溶液在4A沸石合成過程中全部轉(zhuǎn)變?yōu)?A沸石產(chǎn)品，鋁土礦的利用率為 80.72%。
[0017]實(shí)施例3
(1)配制堿液:準(zhǔn)備Na2O濃度為2.8mol/L的溶出反應(yīng)所需的堿液；
(2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)配置的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值1.5，在步驟(1)制備的堿液中添加三水鋁土礦進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度97°C，溶出時(shí)間為0.3小時(shí)，得到溶出漿液；
(3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照IOOppm的濃度加入聚丙烯酸鈉，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.2h，得上清液和赤泥；
(4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液；
(5)結(jié)晶:將步驟(4)所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O =Al2O3:Si02: H20=3:1 ；2:150，加入導(dǎo)向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過40°C條件下漿化15min，然后在95°C條件下晶化60min，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，SP可得到合格的4A沸石分子篩原粉和濾液。
[0018]所制備的鋁酸鈉溶液中二氧化硅的濃度為0.15mol/L，鋁土礦中氧化鋁的溶出率為77.4%，所得鋁酸鈉溶液在4A沸石合成過程中全部轉(zhuǎn)變?yōu)?A沸石產(chǎn)品，鋁土礦的利用率為 86.7%ο
[0019]實(shí)施例4
(1)配制堿液:準(zhǔn)備Na2O濃度為2.5mol/L的溶出反應(yīng)所需的堿液； (2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)配置的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值1.5，在步驟(1)制備的堿液中添加三水鋁土礦進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度98°C，溶出時(shí)間為0.3h，得到溶出漿液；
(3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照IOOppm的質(zhì)量濃度加入聚丙烯酸鈉，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.2h，得上清液和赤泥；
(4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液；
(5)結(jié)晶:將步驟(4)所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O =Al2O3:Si02: H20=3:1 ；2:150，加入導(dǎo)向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過40°C條件下漿化15min，然后在95°C條件下晶化60min，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，SP可得到合格的4A沸石分子篩原粉和濾液。
[0020]所制備的鋁酸鈉溶液中二氧化硅的濃度為0.13mol/L，鋁土礦中氧化鋁的溶出率為75.2%，所得鋁酸鈉溶液在4A沸石合成過程中全部轉(zhuǎn)變?yōu)?A沸石產(chǎn)品，鋁土礦的利用率為 83.26%ο
[0021]實(shí)施例5
(1)配制堿液:準(zhǔn)備Na2O濃度為3mol/L的溶出反應(yīng)所需的堿液；
(2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)配置的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值
1.5，在步驟(1)制備的堿液中添加三水鋁土礦進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度90°C，溶出時(shí)間為0.3h，得到溶出漿液；
(3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照IOOppm的質(zhì)量濃度加入聚丙烯酸鈉，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.2h，得上清液和赤泥；
(4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液；
(5)結(jié)晶:將步驟(4)所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，按照4A沸石生產(chǎn)的配比Na2O =Al2O3:Si02: H20=3:1 ；2:150，加入導(dǎo)向劑(Na2O =Al2O3:Si02 =H2O= 15:1:10:300)，經(jīng)過40°C條件下漿化15min，然后在95°C條件下晶化60min，再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干、包裝，SP可得到合格的4A沸石分子篩原粉和濾液。
[0022]所制備的鋁酸鈉溶液中二氧化硅的濃度為0.12mol/L，鋁土礦中氧化鋁的溶出率為72.8%，所得鋁酸鈉溶液在4A沸石合成過程中全部轉(zhuǎn)變?yōu)?A沸石產(chǎn)品，鋁土礦的利用率為 80.24%ο
[0023]試驗(yàn)例I
按照實(shí)施例3的制備方法，對(duì)溶出堿液中Na2O的濃度和溶出反應(yīng)的溫度二因素進(jìn)行考察研究，所得相關(guān)數(shù)據(jù)見表1，表1中的每個(gè)交叉表格的2個(gè)數(shù)據(jù)分別為鋁酸鈉溶液中二氧化硅的濃度(mo 1/L )、鋁土礦中氧化鋁的溶出率(％)。
[0024]表1 二因素考察試驗(yàn)及相關(guān)數(shù)據(jù)列表
【權(quán)利要求】
1.一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝，其特征在于:其具體包括如下步驟: (1)配制堿液:準(zhǔn)備溶出反應(yīng)所需的Na2O濃度為2.5-3mol/L的堿液； (2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)配置的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值.1.2-1.8，向步驟(1)制備的堿液中添加進(jìn)口三水型鋁土礦，常壓下進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度90-100°C，溶出時(shí)間為0.3-lh，得到溶出漿液； (3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照50-200ppm的質(zhì)量濃度加入絮凝劑，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.2-0.5h，得上清液和赤泥； (4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液； (5)結(jié)晶:將步驟(4)所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，加入4A沸石導(dǎo)向劑，漿化，晶化，過濾得到4A沸石分子篩原粉和濾液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝，其特征在于:所述的步驟(3)中采用的絮凝劑為聚丙烯酸鈉或聚丙烯酰胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝，其特征在于:步驟(1)所述的堿液是由步驟(5)中的濾液進(jìn)行蒸發(fā)，使得最終的蒸發(fā)母液中Na2O的液濃度達(dá)到2.5-3mol/L,即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝，其特征在于:通過板式蒸發(fā)器對(duì)所述濾液進(jìn)行蒸發(fā)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用進(jìn)口三水型鋁土礦制備4A分子篩的工藝，其特征在于:具體包括如下步驟: (O配制堿液:將4A沸石分子篩濾液用板式蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，直至蒸發(fā)母液中Na2O的液濃度達(dá)到2.5-3mol/L,即得； (2)溶出反應(yīng):根據(jù)步驟(1)得到的堿液中Na2O的濃度，按照溶出后漿液的苛性比值.1.2-1.8，在步驟(1)制備的堿液中添加進(jìn)口三水型鋁土礦常壓進(jìn)行溶出反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度95-97°C，溶出時(shí)間為0.3-1小時(shí)，得到溶出漿液； (3)分離赤泥:在步驟(2)得到的溶出漿液中按照50-200ppm的濃度加入絮凝劑，進(jìn)行沉降分離，分離時(shí)間為0.2-0.5h，得上清液和赤泥； (4)過濾:將步驟(3)得到的上清液進(jìn)行過濾，得鋁酸鈉溶液； (5)結(jié)晶:將步驟(4)所得的鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉溶液，加入4A沸石導(dǎo)向劑，漿化，晶化，過濾得到4A沸石分子篩原粉和濾液。
【文檔編號(hào)】C01B39/18GK103787362SQ201410024478
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】劉新權(quán) 申請(qǐng)人:石家莊健達(dá)高科化工有限公司