[發(fā)明專(zhuān)利]一種微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法處理伊利石合成沸石分子篩的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910845928.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110482564B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜男哲;歷新宇;孟萬(wàn);許景哲;陳爽;管冬冬;蘇重洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 延邊大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B37/02
• 分類(lèi)號(hào): C01B37/02;C01B39/02;C01B39/26;C01B39/38
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉世純

本發(fā)明公開(kāi)了一種微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法處理伊利石合成沸石分子篩的方法，屬于伊利石合成沸石及提取鉀鹽技術(shù)領(lǐng)域，該方法是將天然伊利石礦石球磨成粉，再通過(guò)微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法處理伊利石，此過(guò)程中所得固體為高活性硅鋁比可調(diào)的地礦聚合物；所得濾液為氯化鉀及氯化亞鐵的混合液，可用于鉀鹽產(chǎn)品的制備。其次，以經(jīng)微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽處理后的伊利石基高活性硅鋁比可調(diào)的地礦聚合物為原料，采用類(lèi)固相蒸汽輔助轉(zhuǎn)化法，在僅添加鈉源的情況下，即可合成不同類(lèi)型的沸石分子篩。本發(fā)明旨在為高附加值的開(kāi)發(fā)伊利石資源提供一種無(wú)高溫焙燒即可高效提鉀的方法的同時(shí)，也為沸石分子篩的合成提供了廉價(jià)的原料和適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的工藝。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伊利石合成沸石及提取鉀鹽技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法處理伊利石合成沸石分子篩的方法。

背景技術(shù)

伊利石是一種2:1型層狀硅酸鹽云母類(lèi)黏土礦物，因其富鉀的特性一直被視為潛在的鉀肥來(lái)源。但是，自然狀態(tài)下伊利石固有的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為了高效的提取伊利石中儲(chǔ)量豐富的鉀組分，往往需將伊利石與活化劑混合，再經(jīng)高溫活化、酸/堿洗破壞其固有結(jié)構(gòu)，才能獲得富鉀溶液用于鉀鹽以及適合沸石分子篩合成所需的地礦聚合物。近年來(lái)，發(fā)明人姜男哲以高溫熔鹽離子交換(中國(guó)專(zhuān)利：CN107117630B)，微波酸浸(中國(guó)專(zhuān)利：CN108409360A)等工藝實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然伊利石的高效提鉀。與工業(yè)上傳統(tǒng)的水不溶性鉀資源提鉀方法相比，上述發(fā)明縮短了反應(yīng)時(shí)間、提高了工藝效率，但仍無(wú)法完全避免離子交換過(guò)程中所需高溫環(huán)境而導(dǎo)致的能耗過(guò)高以及微波加熱酸浸伊利石產(chǎn)生的大量酸液的工藝弊端。迄今為止，以不經(jīng)高溫活化的伊利石為原料，采用微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法直接高效提取原料中的鉀組分的方法尚未見(jiàn)報(bào)道。

沸石分子篩是結(jié)晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，具有較高的水熱穩(wěn)定性、均勻的孔道結(jié)構(gòu)、適宜的酸性和良好的離子交換性，是工業(yè)上常用的催化材料。工業(yè)上傳統(tǒng)水熱合成沸石分子篩的原料主要以富含硅、鋁元素的化工原料為主，再通過(guò)添加鈉源、有機(jī)模板(或晶種)誘導(dǎo)沸石分子篩生長(zhǎng)，生產(chǎn)周期動(dòng)輒數(shù)天，由此導(dǎo)致的工業(yè)化合成沸石分子篩不僅成本高昂，同時(shí)也存在因合成產(chǎn)生的高堿性廢水大量排放而導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)中，雖然存在以高嶺土及硅藻土等天然黏土資源為原料合成沸石分子篩的相關(guān)技術(shù)，但絕大多數(shù)仍只是簡(jiǎn)單的將天然含硅鋁黏土經(jīng)高溫活化、再酸堿處理，得到合成沸石分子篩的硅渣，再通過(guò)添加工業(yè)鋁源用以調(diào)節(jié)合成沸石所需的硅鋁比，在有機(jī)模板劑或者晶種為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑及堿源的作用下進(jìn)行合成。此類(lèi)技術(shù)雖然較傳統(tǒng)合成技術(shù)有一定技術(shù)創(chuàng)新，降低了一部分的合成成本，但無(wú)法從根本上解決如因活化黏土礦物導(dǎo)致的高能耗問(wèn)題，以及使用有機(jī)模板劑或者晶種導(dǎo)致成本變高，或因合成導(dǎo)致含堿性廢水大量排放以及較長(zhǎng)的合成周期導(dǎo)致的生產(chǎn)速率低，生產(chǎn)效益不高等等問(wèn)題。迄今為止，以伊利石為原料，不經(jīng)高溫活化，以微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法令伊利石解聚成地礦聚合物獲得原料中豐富的鉀組分，并在僅提供鈉源的合成條件下合成不同種類(lèi)的沸石分子篩的方法尚未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在低成本地開(kāi)發(fā)利用伊利石資源，為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題而提供一種微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法處理伊利石合成沸石分子篩的方法，即在無(wú)高溫活化伊利石高效提鉀進(jìn)一步降低能耗及酸用量的基礎(chǔ)上、通過(guò)控制反應(yīng)條件制備高活性硅鋁比可調(diào)的地礦聚合物，并以此為原料，實(shí)現(xiàn)無(wú)模板合成沸石分子篩。所要解決的技術(shù)問(wèn)題主要包括：1、為解決伊利石傳統(tǒng)提取鉀工藝中需要活化而帶來(lái)的高能耗問(wèn)題；以及酸浸伊利石提鉀導(dǎo)致的酸液過(guò)多排放問(wèn)題；2.以微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法處理伊利石產(chǎn)生的高活性硅鋁比可調(diào)的地礦聚合物為原料，采用微波加熱類(lèi)固相蒸汽轉(zhuǎn)化法，在不引入沸石晶種、有機(jī)模板以及含硅、鋁的化工原料(如硅酸鈉，硫酸鋁，偏鋁酸鈉)前提下，僅通過(guò)外加鈉源，控制硅鈉比實(shí)現(xiàn)合成不同種類(lèi)的沸石分子篩技術(shù)。本發(fā)明將對(duì)工業(yè)上以中國(guó)儲(chǔ)量龐大的伊利石資源為原料制取鉀鹽過(guò)程中產(chǎn)生的硅鋁副產(chǎn)品減量化和高附加值利用提供現(xiàn)實(shí)技術(shù)依據(jù)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種微波加熱類(lèi)固相酸蒸汽轉(zhuǎn)化法處理伊利石合成沸石分子篩的方法，其特征在于，所述方法的具體步驟如下：