[發(fā)明專利]一種以鋰渣為原料制備13X分子篩的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910183869.3
• 申請日: 2009-08-03
• 公開（公告）號: CN101624191A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔群;王海燕;陳丹
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: C01B39/22
• 分類號: C01B39/22;B09B3/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種以鋰渣為原料制備13X分子篩的方法，屬于綜合利用固體廢棄鋰渣，以及制備分子篩材料相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋰渣是鋰輝石硫酸法生產(chǎn)工業(yè)碳酸鋰工藝過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，主要成份為硅、鋁、鐵等的氧化物。硫酸法生產(chǎn)碳酸鋰(Li₂CO₃)工藝過程中，每噸產(chǎn)品產(chǎn)出鋰渣近10噸，歷年累積堆積占用大量土地，且污染環(huán)境。如何利用廢棄鋰渣，變廢為寶，減輕企業(yè)負擔，保護環(huán)境，已成為鋰產(chǎn)品生產(chǎn)中必須解決的重要問題。

目前，鋰渣主要用于建筑材料領(lǐng)域，如，CN94108695.X提出了用鋰渣制備硅酸鹽水泥；CN99114694.8公開了一種鋰渣混凝土，該混凝土是在澆筑時，將鋰渣作為摻合料摻入其中，其鋰渣既可以單獨摻入，又可以與粉煤灰聯(lián)合摻入；專利99125307.8利用酸法生產(chǎn)鋰鹽的廢棄物—酸性鋰渣取代部分優(yōu)質(zhì)礦物原料制造釉面磚。上述利用鋰渣的方法都存在利用率低、生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品價值低等問題。13X分子篩是一種硅鋁酸鹽多微孔晶體，它是由Si-O和Al-O四面體組成和框架結(jié)構(gòu)，孔徑為0.9-1nm。在分子篩晶格中存在Na金屬陽離子，以平衡四面體中多余的負電荷，13X分子篩具有豐富的三維微孔結(jié)構(gòu)和大表面積，常用于無磷洗滌助劑，吸附劑，干燥劑和催化劑載體等。通常采用硅酸鹽礦物及含硅、鋁化工原料生產(chǎn)。以化工原料合成13X分子篩雖然工藝成熟，技術(shù)參數(shù)易于控制，合成產(chǎn)品質(zhì)量高，但價格也較高。鋰渣主要含有氧化硅和氧化鋁，以此為原料生產(chǎn)13X分子篩，變廢為寶，對提高企業(yè)經(jīng)濟效益、保護環(huán)境有著重要意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的是針對鋰渣堆積困難、污染環(huán)境等問題，提出以鋰渣為原料制備高附加值的13X分子篩的方法，有效利用廢棄鋰渣，提高經(jīng)濟效益。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種以鋰渣為原料制備13X分子篩的方法，其具體步驟包括原料預(yù)處理、高溫堿熔、老化、水熱晶化四步；原料鋰渣經(jīng)預(yù)處理，與堿熔劑混合，經(jīng)堿熔得到硅鋁酸鹽熟料，加入水后溶解形成混膠，經(jīng)過老化，水熱晶化，再經(jīng)過濾、洗滌、干燥制得13X分子篩。

本發(fā)明所述的鋰渣的組分及各組分占鋰渣總量的重量百分含量為：SiO₂：40～80％、Al₂O₃：18～60％、Fe₂O₃：0～20％，其他雜質(zhì)0～5％。一般選擇鋰輝石硫酸法生產(chǎn)工業(yè)碳酸鋰工藝過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。

所述的原料鋰渣預(yù)處理包括鋰渣粉碎、脫酸和除鐵過程。鋰渣粉碎處理是使用粉碎機將鋰渣粉碎至60～200目，過60～200目篩除去大顆粒。

上述的原料預(yù)處理脫酸除鐵過程為先水洗滌原料，至洗液PH＝5～7，然后通過磁選除鐵工藝進行處理，再加熱至40～150℃，烘干0.5～12小時除水。磁選除鐵工藝選用電磁選機除鐵或永磁高梯度磁選機除鐵。

上述的堿熔劑優(yōu)選為氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉；堿熔劑加入量為控制堿/硅摩爾比Na₂O/SiO₂＝0.6～6.0。優(yōu)選所述的堿熔溫度為300～800℃，堿熔時間0.5～24小時。

上述老化階段，優(yōu)選老化時間為0.5～48小時，老化溫度為10～40℃。

上述的水熱晶化反應(yīng)優(yōu)選在不銹鋼反應(yīng)釜中進行，優(yōu)選晶化溫度為50～250℃，晶化時間是0.5～72小時；水熱晶化反應(yīng)中水的加入量為水/堿摩爾比H₂O/Na₂O＝20～150。

水熱晶化反應(yīng)后，產(chǎn)品用水洗滌分子篩產(chǎn)品至PH＝8～10，加熱至40～150℃干燥，干燥時間為0.5～12小時。

有益效果：

本發(fā)明提供了由鋰渣為原料高溫堿熔—水熱晶化制備13X分子篩的方法。該制備方法操作簡單，原料資源的利用率高，所得13X分子篩結(jié)晶度高，可以作用吸附劑，催化劑，干燥劑等，而且能顯著降低生產(chǎn)成本，減少污染，有益于環(huán)境保護，應(yīng)用前景廣闊。

附圖說明

圖1為實例1的13X分子篩產(chǎn)品的XRD圖譜。

具體實施方式：

下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明作進一步說明，以便于對本發(fā)明的理解，并不因此而限制本發(fā)明。

在各實施例中，合成出的13X分子篩的物相采用X射線衍射方法測定。相對結(jié)晶度是按(311)、(440)、(533)、(642)、(555)五條衍射峰的高度比計算，以商品13X分子篩為標準樣品，其相對結(jié)晶度為100％。

【實施例1】