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沸石加工技術 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2013-05-30 10:09:56 瀏覽次數: |
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天然沸石加工的目的是提高沸石的純度、孔體積、比表面積、吸附性能和離子交換能力、熱穩定性、白度等以滿足應用領域的需要。目前采用的加工技術主要有粉碎分級、選礦、焙燒、改型和化學處理等。
天然沸石礦的選礦提純比較困難,主要原因是(一)沸石礦物結晶粒度細小,一般為0.001~0.05㎜;(二)沸石與其伴生礦物(蒙脫石、絹云母、石英、玉髓、蛋白石、長石、綠泥石等)在嵌布粒度及物理化學性質上極為接近。因此,盡管已經進行了大量的選礦研究,但真正在工業上實施選礦工藝的加工企業很少。一般是通過手選后直接進行破碎、篩分和磨礦分級后直接出售。但這種簡單加工后的產品很難取代人工合成沸石分子篩用于石油化工、原子能工業等需要高純度和特定的孔徑、孔體積、可交換離子種類等的領域。因此,要提高天然沸石的應用價值和經濟價值,選礦提純和進一步的深加工是十分必要的。
在天然沸石的選礦提純方面,國內外已進行了大量的研究,使用的方法包括浮選、重選、磁選、選擇性絮凝等。
對于原礦主要由鈣型絲光沸石(50~55%)、鈣型斜發沸石(20~25%)、石英類(10~15%)、鈣型蒙脫石(3~7%)和長石(2~4%)組成、嵌布粒度為0.005~0.03㎜的礦石,采用預先分級脫除(-9mm)礦泥®搖床除去石英、長石及其他脈石礦物®細磨(-38mm)®分級脫除(-9mm)礦泥®浮選(回收絲光沸石)的工藝流程,可得到絲光沸石含量達80%左右的精選沸石。
焙燒方法主要用來提高沸石的離子交換容量和吸附能力。工藝過程是首先對沸石原礦(以絲光沸石為主的礦石)進行干燥、選礦和粉碎,然后給入焙燒爐中進行焙燒,焙燒溫度不超過500°C,之后用水急驟冷卻,最后進行干燥。
天然沸石脫水后能大量吸附氣體,因而可用作氣體載體。但由于沸石內部結構的特點,不是所有的天然沸石都能作為載氣體。改型技術就是通過化學處理使不能載氣或載氣性能較差的沸石變成氫型、銨型和混合型,以提高其載氣量。改型方法是先將沸石原料進行焙燒,冷卻后加入鹽酸(氫型)、氯化銨(銨型)或鹽酸與氯化銨的混合溶液進行煮沸或加熱浸泡,然后進行洗滌,洗至中性后再進行過濾和干燥。
精選后的天然沸石本來具有較大的吸附能力和離子交換容量,經過適當化學處理后,其性能可顯著提高。例如,將沸石粉碎至5~80目,用酸(鹽酸和硫酸)處理10~20小時,再中和及用水煮沸,然后進行干燥和焙燒,最后再粉碎到30~50目。經這樣處理過的沸石對氣相和液相物質的吸附能力可以達到甚至超過活性炭。另外,將天然沸石用稀無機酸(HCl、H2SO4、HNO3、HClO4等)處理,使H+交換率提高到20%以上,成型后在90~110°C溫度下干燥,最后用350~600°C溫度加熱活化成H型沸石,具有很高的吸附能力和離子交換容量。
將天然沸石用過量的鈉鹽溶液(NaCl、Na2SO4、NaNO3等)處理,使鈉離子交換率達到75%以上,成型后干燥加工制成Na型沸石,能大大提高對氣體的吸附能力。
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