利用花崗巖粉生產13x型沸石分子篩、碳酸鉀、白炭黑和石英砂的方法
2023-05-29 15:37:26 1
專利名稱：利用花崗巖粉生產13x型沸石分子篩、碳酸鉀、白炭黑和石英砂的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用花崗巖粉生產13X型沸石分子篩、碳酸鉀、白炭黑和石英砂 的方法。
背景技術：
花崗巖是人類建築史上應用最早的建築材料。花崗巖以它堅不可摧的強度，作為 建築的基石承受著千百年的風雨酷寒，仍然屹立在現代建築之林。隨著房地產業的迅速發 展，對花崗巖的需求越來越大，中國已經成為世界重要的花崗巖產銷國和進出口國。花崗巖 的產量過15億平方米，出口總額達2. 87億美元。中國花崗巖不管是國內消費，還是國際貿 易每年都以兩位數字增長。經測算每生產50立方米的花崗巖板材，就會產生1立方米的花 崗巖粉。按我國目前15億立方米板材的產量，每年產生花崗巖粉3000萬立方米。加之近 20年的積累，花崗巖粉的存量非常驚人。而目前對於花崗巖粉無有效處理手段，只能採取集 中堆積存放的方式處理，不僅浪費了有限的土地資源，遇暴雨等災害性天氣極易發生滑坡， 引發地質災害。 自1948年人工合成沸石分子篩獲得成功以來，經過五十多年的不懈努力，現今沸 石分子篩的種類已至少超過120種，孔道尺寸從微孔擴展到了中孔，骨架化學組成從矽酸 鋁擴展到了含有各種雜原子的矽鋁酸鹽及磷鋁酸鹽，已成為石油加工和精細化工中不可缺 少的催化和吸附材料。但是長久以來，直接以偏鋁酸鈉、矽酸鈉為原料進行生產，致使其價 格高昂，嚴重限制了其使用範圍。 白炭黑是橡膠行業及塑料製品必不可少的補強劑，增強劑。由於它具有不尋常的 顆粒特徵，是一種高純度、粒徑極小、無毒、無味的輕質二氧化矽，表現出它有卓越的補強 性，增稠性、消光性、分散性、絕緣性、防粘性等，從而廣泛地應用在橡膠、塑料、塗料、化妝 品、醫藥、農藥、密封劑、造紙等很多工業領域，是諸多的化工行業不可缺少的原材料之一。
石英砂可用於製造玻璃、耐火材料、冶金熔劑、陶瓷、研磨材料，同時石英砂作為矽 原料的核心原料，在矽原料的生產與供應中起著不可替代的重要基礎作用。它所具有的獨 特的物理、化學光學特性，使得其在許多高科技產品中發揮著越來越重要的作用，是IT行 業的核心技術產品 一計算機晶片，光導纖維，電子產業的諧振器，新型電光源，高絕緣的封 接材料，航空航天儀器，軍工技術產品，特種光學玻璃，化學分析儀器等都離不開的基礎原 料。 碳酸鉀是重要的基本無機化工、醫藥、輕工原料之一，主要用於光學玻璃、電子產 品的生產。也可用作含鉀肥料。隨著高新技術的不斷開發，碳酸鉀在洗滌助劑和味精、食品 等領域的應用也日趨擴大。我國是一個可溶性鉀資源十分匱乏的國家，近年來一直超過每 年700萬噸的鉀肥進口量，給農業發展帶來了沉重的包褓，也耗費大量外匯。
發明內容
本發明的目的是為解決石材行業中長期以來難以解決的廢渣問題，提供一種利用 花崗巖粉生產13X型沸石分子篩、碳酸鉀、白炭黑和石英砂的方法。 本發明具體方法是以石材切削行業產生的花崗巖粉為主要原料，將花崗巖粉與 助劑碳酸鉀或碳酸鈉按質量比為1 : 0. 7 1.0混合均勻，在780 86(TC的溫度下煅 燒80 160分鐘；將煅燒產物與氫氧化鈉和水按原始花崗巖粉質量之比為1 : 0. l 0.6 : 6 17的比例混合攪拌，室溫陳化4 6小時，將上層清液和凝膠與下層固體顆 粒分離；所得固體顆粒經磁選、酸洗之後得石英砂；將凝膠與清液，加入質量百分比為 6% 10%的晶種，在98 102t:下晶化6 11小時；所用晶種的化學式為(4.8 16) Na2 A1203 (3. 7 15)Si02 (180 320)H20 ;過濾，所得凝膠加水洗至pH = 7 ll，在 105t:下乾燥得到分子篩粉料；將凝膠第一次過濾所得濾液，通入煅燒階段產生的二氧化 碳，至不再有沉澱生成為止，過濾，所得沉澱在450 55(TC煅燒，得白炭黑；所得濾液為碳 酸鉀、碳酸鈉混合溶液，加熱濃縮，分段冷卻結晶，分離後得碳酸鉀、碳酸鈉。
上述花崗巖粉與助劑煅燒溫度優選溫度為830°C。
上述花崗巖粉與助劑煅燒時間優選時間為100分鐘。
上述助劑的優選助劑為純碳酸鈉。 上述花崗巖粉與碳酸鈉或碳酸鉀質量比優選為1 : 0.8。 上述晶化溫度優選為IO(TC。 上述晶化時間優選為8小時。 上述晶種含量優選加入質量百分比為9%。 本發明的有益效果 本發明在採用困擾石材行業已久的廢渣花崗巖粉為原材料，生產化學工業所需的 13X型沸石分子篩、碳酸鉀、白炭黑、石英砂；相對於現有工藝具有生產工藝簡單、生產成本 低、產品附加值高的特點。變廢為寶，具有良好的社會、經濟、環境效益。
圖1是本發明的生產流程示意圖。
具體實施方式
實施例1 將取自山東日照地區的花崗巖粉與0. 8倍質量的碳酸鈉混合均勻，在83(TC的溫
度下煅燒ioo分鐘。將煅燒產物與氫氧化鈉和水，按原始花崗巖粉質量之比i : o. i : 6
的比例混合攪拌，室溫陳化6小時，將上層清液與凝膠與下層固體顆粒分離，加入質量百分 比為6%的晶種(化學式為6Na20 *A1203 * 4Si02 * 2001120)，在98"下晶化11小時，過濾，將 所得凝膠加水洗至pH = 7 11， 105t:下乾燥，得到分子篩粉料。將第一次過濾所得濾液， 通入煅燒階段產生的二氧化碳，至不再有沉澱生成為止，過濾，所得沉澱在45(TC煅燒，得白 炭黑；所得濾液為碳酸鉀、碳酸鈉混合溶液，加熱濃縮，分段冷卻結晶，得碳酸鉀、碳酸鈉。
實施例2 將取自山東日照地區的花崗巖粉與0. 7倍質量的碳酸鈉混和均勻，在780°C的溫度下煅燒160分鐘。然後將煅燒產物與氫氧化鈉和水，按原始花崗巖粉質量之比
i : o. 17 : 8的比例混合攪拌，室溫陳化6小時，將上層清液和凝膠與下層固體顆粒分離。
加入質量百分比為9%晶種(化學式為4. 8Na20 A1203 3. 7Si02 180H20)，在IO(TC下晶化 6小時，過濾，所得凝膠加水洗至pH = 7 ll，然後在105t:下乾燥，得到分子篩粉料。將 第一次過濾所得濾液，通入煅燒階段產生的二氧化碳，至不再有沉澱生成為止；沉澱產物在 48(TC煅燒，得白炭黑；所得濾液為碳酸鉀、碳酸鈉混合溶液，加熱濃縮，分段冷卻結晶，得碳 酸鉀、碳酸鈉。
實施例3 將取自山東日照地區的花崗巖粉與1. 0倍質量的碳酸鉀混和均勻，在86(TC的溫 度下煅燒80分鐘。將煅燒產物與氫氧化鈉和水，按原始花崗巖粉質量之比1 : 0.4 : 10 的比例混合攪拌，室溫陳化5小時，將上層清液和凝膠與下層固體顆粒分離。加入質量百分 比為10%晶種(化學式為10Na20 A1203 8Si02 280H20)，在IO(TC下晶化6小時。過濾， 所得凝膠加水洗至pH = 7 ll，在105t:下乾燥，得到分子篩粉料。將凝膠第一次過濾所 得濾液，通入煅燒階段產生的二氧化碳，至不再有沉澱生成為止，過濾，所得沉澱在50(TC煅 燒，得白炭黑；所得濾液為碳酸鉀、碳酸鈉混合溶液，加熱濃縮，分段冷卻結晶，得碳酸鉀、碳 酸鈉。 實施例4 將取自山東日照地區的花崗巖粉與0. 8倍質量的碳酸鉀混合均勻，在830°C 的溫度下煅燒100分鐘。所得煅燒產物與氫氧化鈉和水，按原始花崗巖粉質量之比 1 : 0.57 : 17的比例混合攪拌，室溫陳化4小時，將上層清液和凝膠與下層固體顆粒分離。 加入質量百分比為9%的晶種(分子式為16Na20 *A1203 15Si02 320H20)，在102"下晶化 8小時，過濾，所得凝膠加水洗至pH = 7 ll，在105t:下乾燥得到分子篩粉料；將第一次 過濾所得濾液，通入煅燒階段產生的二氧化碳，至不再有沉澱生成為止，過濾，所得沉澱在 450-55(TC煅燒，得白炭黑；所得濾液為碳酸鉀、碳酸鈉混合溶液，加熱濃縮，分段冷卻結晶， 得碳酸鉀、碳酸鈉。
權利要求
一種利用花崗巖粉生產13X型沸石分子篩、碳酸鉀、白炭黑和石英砂的方法，其特徵在於該方法步驟如下1)以石材切削行業產生的花崗巖粉為主要原料，將花崗巖粉與助劑碳酸鉀或碳酸鈉按質量比為1∶0.7～1.0混合均勻，在780～860℃的溫度下煅燒80～160分鐘；2)將煅燒產物與氫氧化鈉和水按原始花崗巖粉質量之比為1∶0.1～0.6∶6～17的比例混合攪拌，室溫陳化4～6小時，將上層清液和凝膠與下層固體顆粒分離；所得固體顆粒經磁選、酸洗之後得石英砂；3)將凝膠與清液，加入質量百分比為6％～10％的晶種，在98～102℃下晶化6～11小時，所用晶種的化學式為(4.8～16)Na2·Al2O3·(3.7～15)SiO2·(180～320)H2O，過濾，所得凝膠加水洗至pH＝7～11，在105℃下乾燥得到分子篩粉料；4)將凝膠第一次過濾所得濾液，通入煅燒階段產生的二氧化碳，至不再有沉澱生成為止，過濾，所得沉澱在450～550℃煅燒，得白炭黑；所得濾液為碳酸鉀、碳酸鈉混合溶液，加熱濃縮，分段冷卻結晶，分離後得碳酸鉀、碳酸鈉。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於上述步驟1)中煅燒溫度為83(TC。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於上述步驟1)中煅燒時間為100分鐘。
4. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於上述步驟l)中助劑為純碳酸鈉。
5. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於上述步驟l)中花崗巖粉與碳酸鈉或碳酸鉀質量比為i : o. 8。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於上述步驟3)中晶化溫度為IO(TC。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於上述步驟3)中晶化時間為8小時。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於上述步驟3)中加入晶種質量百分比為9%。
全文摘要
本發明公開利用花崗巖粉生產13X型沸石分子篩、碳酸鉀、白炭黑和石英砂的方法，該方法將花崗巖粉與碳酸鉀或碳酸鈉混和，煅燒後，將所得產物與氫氧化鈉、水混合，經陳化後將上層清液和凝膠與下層固體顆粒分離；所得固體顆粒經磁選、酸洗之後得石英砂；再將所得的清液與凝膠，加入晶種進行晶化，再將所得凝膠過濾、乾燥得到分子篩粉料；將過濾凝膠的濾液，通二氧化碳，過濾、煅燒，即得白炭黑；最後所得濾液為碳酸鉀、碳酸鈉混和溶液，分離後可得碳酸鉀；本發明利用工業廢棄物花崗巖粉製備分子篩等產品，與傳統工藝比較，具有成本低廉優點；同時具有工藝簡單，原料價格低，來源廣泛等特點；由於直接使用現有設備，適宜工業推廣。
文檔編號C01B39/02GK101708856SQ20091021380
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日
發明者徐慎穎, 潘湛昌, 王成勇, 肖楚民, 胡光輝, 魏志鋼 申請人:廣東工業大學