[發明專利]粉煤灰酸法提鋁殘渣制備NaY型分子篩和高硅絲光沸石的方法及粉煤灰的利用方法

有效

• 申請號: 201710196582.9
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN108658091B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 劉匯東;孫琦;王寶冬;張中華;徐文強;李歌;肖永豐
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: C01B39/24
• 分類號: C01B39/24;C01B39/26;C01F7/22
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政;劉依云

本發明涉及粉煤灰酸法提鋁殘渣和粉煤灰的利用領域，公開了一種粉煤灰酸法提鋁殘渣制備NaY型分子篩和高硅絲光沸石的方法及粉煤灰的利用方法。該方法包括：(1)將粉煤灰酸法提鋁殘渣進行堿法焙燒，得到焙燒渣料；所述焙燒渣料依次進行高溫水浸和保溫過濾，得到第一濾液；(2)將所述第一濾液進行NaY型分子篩水熱晶化，得到NaY型分子篩和分子篩濾液；(3)將所述分子篩濾液與氟化鈉進行高硅絲光沸石水熱晶化，得到高硅絲光沸石和第二濾液。實現消納粉煤灰酸法提鋁殘渣，提高粉煤灰酸法提鋁殘渣的利用率，以及粉煤灰的利用。

技術領域

本發明涉及粉煤灰酸法提鋁渣和粉煤灰的利用領域，具體地，涉及一種粉煤灰酸法提鋁殘渣制備NaY型分子篩和高硅絲光沸石的方法及粉煤灰的利用方法。

背景技術

高鋁粉煤灰是我國所特有的一種新型鋁資源，其遠景資源量約100億噸氧化鋁。而我國現已查明的鋁土礦資源儲量僅有32億噸，按目前的開采規模估算，資源保障年限僅約20年，鋁資源當前的對外依存度高達55％。因此，高鋁粉煤灰的開發利用對于緩解我國鋁土礦資源短缺、保障我國鋁產業安全和增強鋁產業可持續發展能力具有現實意義。

現已開發的粉煤灰提鋁工藝大致可分為酸法、堿法和酸堿聯合法三個大類，均可生產出合格的氧化鋁產品，但都不同程度面臨著提鋁殘渣排放量大、不能有效消納的問題。以神華集團“聯合除雜一步酸溶法”提取氧化鋁工藝為例，每生產100噸Al₂O₃將排放約130噸的提鋁殘渣。堿法提鋁工藝的殘渣排放比率則更高。而根據工信部2013年頒布的《鋁行業準入條件》相關規定，新建利用高鋁粉煤灰生產氧化鋁系統的固體廢棄物綜合利用率須達到96％以上。因而，亟待開發粉煤灰提鋁殘渣的高值、高效消納技術。

粉煤灰提鋁殘渣的一個顯著特征是富硅(鈣)貧鋁。目前粉煤灰提鋁殘渣的利用主要集中在硅系產品(水玻璃、白炭黑、硅微粉等)制備、基礎建材(水泥、瓷磚、蒸壓磚等)制造，以及用于生產保溫、耐火材料等領域。以上應用方向都不同程度存在產品經濟附加值、市場容量以及殘渣利用率的矛盾，導致目前粉煤灰提鋁殘渣整體利用率偏低，進而直接限制了高鋁粉煤灰提鋁技術的應用和推廣。

分子篩是一類具備均勻微孔結構的材料。由于具有吸附能力高，熱穩定性強等其它吸附劑所沒有的優點，分子篩在催化、吸附分離、離子交換等諸多應用場合獲得了重要而廣泛的應用。

NaY型分子篩是一類具有八面沸石結構的人工合成分子篩，孔道直徑0.74nm，以其高溫穩定性和良好的催化活性，加氫裂化、脫硫等領域有著廣泛的應用，合成洗滌劑領域的應用日益受到人們重視，需求量不斷增加。

絲光沸石(Mordenite)是另一種常用硅鋁酸鹽質分子篩，其具有大量的五元環結構并成對相互并聯，主孔道為直筒形的十二元環，孔口截面呈橢圓形，尺寸為0.65nm×0.68nm。常規絲光沸石硅鋁比＝9～11，化學式為Na[Al₈Si₄₀O₉₆]·24H₂O。具有更高硅鋁比(如17以上)的絲光沸石稱為高硅絲光沸石，其用于烷基化、烷烴異構化、加氫裂化、改質、脫蠟及二甲胺的合成反應時，催化活性、選擇性和熱穩定性均較常規MOR型分子篩顯著提高，應用前景廣泛。

工業上合成沸石分子篩通常采用水玻璃、鋁酸鈉或氫氧化鋁等化工原料，成本也相對較高。很多學者開展了以同類型原材料(包括粉煤灰、煤矸石、高嶺土等)水熱合成分子篩的研究。

CN102658194B公開了一種由粉煤灰制備NaY型分子篩的方法：粉煤灰經焙燒除碳、加NaOH高溫熔融、老化和水熱晶化后制成了含有P沸石雜晶的NaY型分子篩。該方法只能利用粉煤灰生產NaY型分子篩，不能完全利用粉煤灰中的硅和鋁。