[發明專利]一種以硫鐵尾礦為原料制備4A沸石的方法

無效

• 申請號: 201410178446.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103922363A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 葉巧明;王明珠;黃歡;吳春華
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: C01B39/14
• 分類號: C01B39/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及化工領域，特別涉及一種以硫鐵尾礦為原料制備4A沸石的方法。

背景技術

4A沸石是一種水合硅鋁酸鹽-硅鋁酸鈉晶體，英文名為Sodium?Alumino-Silicate系人工合成的鋁硅酸鹽晶體，其化學式Na₁₂[AlO₂(SiO₂)]₁₂·27H₂O，屬于NaA型沸石。對于4A沸石的合成，傳統合成方法是化學法，即以水玻璃、氫氧化鋁、燒堿為原料水熱合成的方法，該方法質量穩定，但是成本過高。利用礦物原料合成`4A沸石可降低成本，目前有活性白土法、膨潤土法、高嶺土法和煤矸石法等。其中高嶺土法，是利用高嶺土硅鋁比與4A沸石基本一致的特點，將其轉化為具有反應活性的偏高嶺石，并在苛性鈉水溶液中進行水熱結晶轉化反應而制成沸石，該方法工藝簡單，不需要補充硅源和鋁源，具有成本較低的特點。在高嶺土法合成4A沸石中，原料選擇很重要，要嚴格控制高嶺土中雜質的存在與含量，通常采用優質高嶺土。因為雜質會嚴重影響最終產品的結構（如晶體結構、孔徑等）、物理性質（如色澤、粒徑等）和化學性質（吸附性和離子交換性等），使最終產品不能達到4A沸石的要求。

硫鐵礦的主要礦物黃鐵礦（FeS₂），是一種重要的化學礦物原料，主要用于制造硫酸。部分用于化工原料以生產硫磺及各種含硫化合物等。本專利所說的硫鐵尾礦是指在開采硫鐵礦的同時開采出的與黃鐵礦共生的高嶺石質粘土礦。硫鐵礦在選出黃鐵礦后，其余部分就成為尾礦，稱為硫鐵尾礦。硫鐵尾礦的礦物組成和化學成分范圍波動較大，主要礦物組成為高嶺石，還含有少量珍珠陶土、石灰石、銳鈦礦和未被選出的黃鐵礦等。本專利所說的硫鐵尾礦的典型化學組成為（重量百分比）SiO₂?30~52%，Al₂O₃?25~40%，CaO?0.2~2.0%，Fe₂O₃?0.6~19%，TiO₂?0.5~7.0%，SO₃?0.5~4.5%，其它雜質組分1~5%。可見雖然硫鐵尾礦的主要礦物成分是高嶺石，但與一般的高嶺石相比，硫鐵尾礦的化學成分波動范圍大，鈦含量普遍較高，加上黃鐵礦的共生、有機質及固定碳的混染以及黃鐵礦的局部表面氧化，使硫鐵尾礦中雜質多且含量高，難于直接得到應用。因此，在我國硫鐵礦區中硫鐵尾礦長期不能得到利用，堆積在地面或溝壑，造成嚴重的環境污染。

也正因為上述的硫鐵尾礦的組成特點，在傳統的高嶺土法合成4A沸石時，硫鐵尾礦是不符合作為原料的要求進行4A沸石合成的，即硫鐵尾礦采用現有的工藝是不能用于合成4A沸石的。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種采用硫鐵尾礦為原料制備4A沸石的方法，以回收利用硫鐵尾礦。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種以硫鐵尾礦為原料制備4A沸石的方法，包括以下步驟：

（1）粉碎硫鐵尾礦后，配制成固體質量百分含量為20～30%的料漿；

（2）將步驟（1）得到的所述料漿調節pH值至8~9，攪拌后，在每噸料漿中加入4～5L質量濃度為5%的CuSO₄溶液，攪拌后，在每噸料漿中加入丁基黃藥150～250克，攪拌后，再在每噸料漿中加入120～200克松醇油，攪拌后，刮除泡沫后過濾烘干，并磨細至過200目篩，得到一次粉料；

（3）在步驟（2）得到的一次粉料中加入酸溶液，加入的比例為每公斤所述一次粉料加入3.3～3.8?L酸溶液，加溫至58～62℃，充分攪拌后，用清水洗至pH至5～6，烘干并磨細至過200～500目篩，得到二次粉料；

（4）將經過步驟（3）得到的二次粉料在620~650℃溫度下煅燒2～4h后，加入摩爾濃度為2.8～4.0mol/L的NaOH溶液，加入的比例為每公斤二次粉料中加入5L所述NaOH溶液，并在50~60℃下恒溫攪拌2～5h，得到中間品；

（5）將按步驟（4）所得中間品在90~95℃下反應2～5h，得到半成品；

（6）將按步驟（5）所得半成品離心，干燥，即得到4A沸石產品。

本方法以雜質成分復雜且雜質含量高的硫鐵尾礦為原料制備4A沸石，為了制備得到合格甚至優質的4A沸石，上述步驟（1）-（3）是對硫鐵尾礦進行成分調整，包括降低雜質的含量和調整原料中的硅鋁比，具體的：

步驟（1）中，將硫鐵尾礦破碎后，利于后續雜質的去除；