利用钾长石制备3a分子筛的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备分子筛的方法，具体的说，涉及了一种工业生产中利用钾长石制备分子筛的方法。
【背景技术】
[0002]分子筛，又称沸石，是一种结晶型的铝硅酸盐，因受天然资源限制，现在几乎都采用人工合成。合成分子筛所用的硅源及铝源决定着工艺、产品性能及经济性的好坏。钾长石同时提供硅、铝两种资源，开发利用钾长石制备分子筛显然是很好的选择。现有技术中有一种利用碱渣和钾长石制分子筛的方法，由于多用肥料制得，工艺过程难以把握，产品性能不高;还有一种技术是对前者进行了改进，采用纯碱或烧碱，但仍然面临着工艺难度高及产品质量稳定性差的问题。若直接采用较纯的工业原料进行大规模的分子筛生产，显然经济性不好。
[0003]为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、硅铝比及晶型可调、元素利用率高、经济效益好的利用钾长石制备分子筛的方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种利用钾长石制备3A分子筛的方法，其包括以下步骤:
(1)钾长石分解:将钾长石、氟化铵、98%的硫酸按照1:1.5?2.6:1.6?1.8的质量比充分混合，在190?250°C和自生压力下反应，得到钾长石分解残渣和含有SiF4的分解气体；
(2)气体吸收:对所述含有SiF4的分解气体进行除尘处理，然后采用乙醇水溶液进行吸附生成氟硅酸和二氧化硅沉淀;过滤分离，得到无定形二氧化硅和氟硅酸溶液；
(3)反应残渣的浸取:在90?110°C下，用体积分数为8?10%的稀硫酸溶液浸取所述钾长石分解残渣，然后对浸取后的溶液进行过滤得到浸取液；
(4)氢氧化铝的制备:采用离子交换树脂柱对所述浸取液进行阳离子吸附处理，得到硫酸钾滤液和吸附饱和的离子交换树脂柱;然后对吸附饱和的离子交换树脂柱进行脱附和萃取处理;之后，用氨水中和萃取分层后的下层水相至中性，然后进行陈化、过滤、洗涤、干燥制得氢氧化铝，其中，所述萃取处理过程中的使用的萃取剂为体积为1:1的P204与磺化煤油；
(5)硅酸钾的制备:按照化学计量关系向所述硫酸钾滤液中加入来自所述步骤(2)的氟硅酸溶液，生成氟硅酸钾沉淀，氟硅酸溶液过量20%?100%，陈化后，再经压滤机过滤、洗涤制得氟硅酸钾;按照化学计量关系，向所述氟硅酸钾中加入热氢氧化钾溶液，生成含有氟化钾晶体的硅酸钾溶液;对含有氟化钾晶体的硅酸钾溶液进行提纯，分离出氟化钾，得到质量分数为28%?32%的硅酸钾溶液；
(6)分子筛的制备:分别称取固体氢氧化钠和氢氧化钾，并加入到所述硅酸钾溶液中进行混合，得到第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入由所述步骤(4)制备的氢氧化铝，搅拌，加热进行晶化;在晶化的同时，搅拌下，加入额外的氢氧化铝和所述步骤(2)制得的无定形二氧化硅，并进行恒温晶化;将晶化产物经过滤、干燥得纳米3A分子筛产品；其中，在该第一混合溶液中，由所述步骤(4)制备的氢氧化钠、氢氧化钾和硅酸钾的摩尔比为1:0.3?0.4: 1?1.1;所述额外的氢氧化铝与无定形二氧化硅的加入量为按照所述第一混合溶液中的氢氧化钠、氢氧化铝、无定形二氧化娃的摩尔比为1: 0.6?0.7: 0.5?0.6。
[0006]基于上述，所述步骤(2)包括将所述含有SiF4的分解气体引入除尘过滤器中除尘，经除尘过滤后依次通入一、二级吸收塔中并通过体积分数为10%?30%的乙醇水溶液进行吸收，生成白色沉淀和氟硅酸溶液，经离心分离、洗涤得二氧化硅。
[0007]基于上述，所述步骤(6)中的晶化温度为80°C?90°C，恒温晶化时间为2.5?4 h。其中，在该步骤(6)中，加入额外的氢氧化铝和无定形二氧化硅时，是在0.5?lh内以均匀地方式加入的。
[0008]与现有技术相比，本发明提供的利用钾长石制备3A分子筛的方法，主要利用钾长石和NH4F低温分解制得无定形二氧化硅、氢氧化铝沉淀和硅酸钾溶液;然后将固体氢氧化钠、固体氢氧化钾、无定形二氧化硅、氢氧化铝沉淀和硅酸钾溶液按照一定的配比、预定的顺序进行混合、反应，制得3A分子筛产品，并且工业品氟化钾，实现对钾长石K、Al、Si三种元素的综合利用，经济效益显著。该利用钾长石制备分子筛的方法具有设计科学、元素利用率高、经济效益好的优点。另外，由本发明的方法制备出的纳米3A分子筛具有产品纯度较高、比表面积大、选择性吸附性能好等优点，且价格较低。
【具体实施方式】
[0009]下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0010]实施例1
本发明实施例1提供一种利用钾长石分解制备硅酸钾的方法，其包括以下步骤:
(1)钾长石分解:将钾长石、氟化铵、98%的硫酸按照1:2:1.7的质量比充分混合，在220°C和自生压力下反应，得到钾长石分解残渣和含有SiF4的分解气体;其中，该过程中主要发生的反应为:
nh4f= hf + 順3，
2K[AlSi30s] + 24HF + 4H2S04 = K2SO4 + A12(S04)3 + 6S1F4T+ I6H2O；
(2)气体吸收:对所述含有SiF4的分解气体进行除尘处理，然后采用乙醇水溶液进行吸附，过滤、洗涤得到二氧化硅;具体地，将所述含有SiF4的分解气体引入除尘过滤器中除尘，经除尘过滤后依次通入一、二级吸收塔中并通过体积分数为10%?30%的乙醇水溶液进行吸收，生成白色沉淀和氟硅酸溶液，经离心分离、洗涤得二氧化硅;其中，该过程中主要发生的反应为:
3SiF4 + 2H20 = 2H2SiF6 + S1O2I；
(3)反应残渣的浸取:将所述钾长石分解残渣置于浸取槽中，在90°C下，向所述浸取槽中加入体积分数为8%的稀硫酸溶液浸取所述钾长石分解残渣，然后对浸取后的溶液进行过滤得到浸取液;其中，该步骤中主要将未反应的钾长石与可溶性的硫酸盐分离；
(4)氢氧化铝的制备:制备氟硅酸钾后的滤液经过阳离子吸附柱吸附Al3+和Fe3+，吸附后的液体硫酸钾滤液通过栗打回到浸取槽进行循环浸取;用稀硫酸溶液对吸附饱和的离子交换树脂柱进行脱附，脱附溶液通过栗打到萃取釜中进行萃取，再经萃取分离器进行分层，下层水相通入到氢氧化铝中和反应釜中用氨水中和至pH - 7，进行陈化后通过压滤机过滤、洗涤、干燥制得氢氧化铝;萃取分离器上层油相通过栗打到反萃取釜中，用硫酸溶液反萃取，溶液通到反萃取分离器中分层，下层水相去制备硫酸铁，上层油相返回萃取釜继续萃取；
(5)硅酸钾的制备:将所述硫酸钾滤液经栗打到氟硅酸钾反应釜中，按照化学计量关系加入来自所述步骤(2)的氟硅酸溶液生成氟硅酸钾沉淀，氟硅酸过量20%，陈化后，再经压滤机过滤、洗涤、干燥制得氟硅酸钾;按照化学计量关系，向所述氟硅酸钾中加入热氢氧化钾溶液，生成含有氟化钾晶体的硅酸钾溶液;对含有氟化钾晶体的硅酸钾溶液进行提纯，分离出氟化钾，得到质量分数为28%的硅酸钾溶液；
(6)分子筛的制备:分别称取固体氢氧化钠和氢氧化钾，并加入到所述硅酸钾溶液中进行混合，得到第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入所述步骤(4)制备的氢氧化铝，搅拌，在80°C时进行晶化;在晶化的同时，搅拌下，用0.5 h缓慢均匀地