一种4A沸石的生产工艺的制作方法

一种4a沸石的生产工艺
技术领域
1.本发明涉及冰晶石制备技术领域，具体为一种4a沸石的生产工艺。


背景技术：

2.4a沸石是人工合成的第一种沸石材料，其组成为na
12
al
12
si
12
o
48
·
27h2o，属立方晶系，孔径约为0.4nm。4a沸石在多个领域都有着重要的应用：以4a沸石为助剂的洗涤用品具有无磷、无化学污染、无残留、去污能力强的特点，在洗涤行业有着非常广泛和重要的应用；在催化行业，4a沸石被广泛的应用于石油裂解反应中；在气体分离行业，4a沸石被用于制备高纯气体的吸附剂。
3.目前合成4a沸石的原料来源主要有两类：一是化学原料，主要是硅酸钠和铝酸钠溶液；二是天然矿物原料，如高岭土，膨润土，煤矸石，天然红辉沸石等。化学原料法生产4a沸石的工艺成熟，但成本高，经济效益差。而利用高岭土合成4a沸石则但因排出大量碱性矿渣对环境污染极大。另外在电解铝生产过程中会产生大量的含氟和氮的铝灰，对环境友极大的危害，如何合理处理铝灰也是需要解决的重要问题。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种4a沸石的生产工艺，该工艺以铝灰作为原料，使得资源有效利用，节省成本，保护环境。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供一种4a沸石的生产工艺，包括以下步骤：
7.将铝灰与氢氧化钠溶液反应后分离，得到a溶液；
8.将活性sio2与氢氧化钠溶液反应,得到b溶液；
9.将所述a溶液和所述b溶液反应后过滤干燥，得到4a沸石产品。
10.优选的，所述铝灰为脱氮铝灰。
11.更为优选的，所述脱氮铝灰的具体处理过程包括：将铝灰破碎后高温氧气处理，再冷却至室温。
12.优选的，所述高温为500
‑
700℃，所述室温为20
‑
30℃。
13.优选的，所述处理时间为2
‑
3h。
14.优选的，所述氢氧化钠溶液的质量分数为10％
‑
20％。
15.优选的，所述铝灰和氢氧化钠溶液反应中铝灰和氢氧化钠的质量比为1:2
‑
1:3。
16.优选的，所述铝灰与氢氧化钠溶液反应的温度为70
‑
90℃。
17.优选的，所述铝灰与氢氧化钠溶液反应的时间为1
‑
2h。
18.优选的，所述活性sio2和氢氧化钠溶液反应中活性sio2和氢氧化钠的质量比为 1:(1
‑
2)。
19.优选的，所述活性sio2和氢氧化钠溶液反应的温度为70
‑
90℃。
20.优选的，所述活性sio2和氢氧化钠溶液反应的时间为1
‑
2h。
21.优选的，所述a溶液和所述b溶液反应温度为80
‑
90℃。
22.优选的，所述a溶液和所述b溶液反应时间为1
‑
3h。
23.本发明的有益效果是：
24.本发明的4a沸石的生产工艺，以铝灰作为原料，制备4a沸石的同时使得铝灰无害化处理，实现了二次铝灰的资源化利用，过程节约成本，污水量少，对环境友好。
25.本发明的铝灰脱氮过程，脱氮率高，使得产生的氧化铝可以被高效利用，降低脱氮成本，且操作简单无污染。
26.本发明铝灰中含有铝、氧化铝、二氧化硅等多种化合物，与氢氧化钠溶液反应后，铝元素以偏铝酸根的形式存在，其中二氧化硅与氢氧化钠反应得到的na2sio3可以补充b溶液的量，节省原料，降低成本。
附图说明
27.图1本发明工艺流程图
28.图2本发明实施例工艺流程图
具体实施方式
29.为了使本领域的技术人员更好地理解发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
30.为了提供一种4a沸石的生产工艺，该工艺以铝灰作为原料，使得资源有效利用，节省成本，保护环境。本发明提供一种4a沸石的生产工艺，包括以下步骤：将铝灰与氢氧化钠溶液反应后分离，得到a溶液；将活性sio2与氢氧化钠溶液反应, 得到b溶液；将所述a溶液和所述b溶液反应后过滤干燥，得到4a沸石产品。
31.本发明优选铝灰为脱氮铝灰；所述脱氮铝灰的具体处理过程包括：将铝灰破碎后高温氧气处理，再冷却至室温；所述高温为500
‑
700℃，所述处理时间为2
‑
3h，所述室温为20
‑
30℃。在高温和有氧环境下，铝灰中的aln与空气中的氧气会发生氧化反应，若在氟化物的环境中，则氟化物可以起到催化剂的作用加速反应，通过长时间的高温反应，实现铝灰脱氮，反应式为：4aln+3o2＝2al2o3+2n2↑
。
32.在本发明中，所述氢氧化钠溶液的质量分数为10
‑
20％；所述铝灰和氢氧化钠溶液的质量比为1:2
‑
1:3；所述铝灰与氢氧化钠溶液反应的温度为70
‑
90℃；反应的时间为1
‑
2h。本发明通过脱氮有效地去除了铝灰中的氮元素，铝灰中含有铝、氧化铝、二氧化硅等多种化合物，与氢氧化钠溶液反应后，铝元素以偏铝酸根的形式存在，其中二氧化硅与氢氧化钠反应得到的na2sio3可以补充b溶液的量，节省原料，降低成本，主要发生以下反应：
33.2al+2naoh+h2o＝2naalo2+2h2↑
；
34.al2o3+2naoh＝2naalo2+h2o；
35.sio2+2naoh＝na2sio3+h2o。
36.在本发明中，所述活性sio2和氢氧化钠溶液反应中活性sio2和氢氧化钠的质量比为1:1
‑
2；所述活性sio2和氢氧化钠溶液反应的温度为70
‑
90℃；所述活性sio2和氢氧化钠溶液反应的时间为1
‑
2h。
37.在本发明中，所述a溶液和所述b溶液反应温度为80
‑
90℃；所述所述a溶液和所述b
溶液反应时间为1
‑
3h。其反应式为：12na2sio3+12naalo2+39h2o＝ na
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27h2o+24naoh，然后过滤干燥即可。
38.在本发明中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域市售产品。
39.上述为本发明的详细阐述，下面为本发明实施例。
40.实施例1
41.将铝灰破碎后放入加热炉中，通入氧气，调整加热炉温度为700℃，进行脱氮处理2h后冷却降温至20℃，得到脱氮铝灰；将所述脱氮铝灰与质量分数为10％的氢氧化钠溶液按照质量比为1:2的比例70℃下反应1h，分离得到a溶液；所述活性 sio2和氢氧化钠溶液按照质量比为1:1的比例于70℃下反应1h，得到b溶液；所述 a溶液和所述b溶液80℃下反应3h后过滤干燥，得到4a沸石产品。
42.实施例2
43.将铝灰破碎后放入加热炉中，通入氧气，调整加热炉温度为500℃，进行脱氮处理3h后冷却降温至30℃，得到脱氮铝灰；将所述脱氮铝灰与质量分数为20％的氢氧化钠溶液按照质量比为1:3的比例90℃下反应2h，分离得到a溶液；所述活性 sio2和氢氧化钠溶液按照质量比为1:2的比例于90℃下反应2h，得到b溶液；所述 a溶液和所述b溶液90℃下反应1h后过滤干燥，得到4a沸石产品。
44.实施例3
45.将铝灰破碎后放入加热炉中，通入氧气，调整加热炉温度为600℃，进行脱氮处理2h后冷却降温至20℃，得到脱氮铝灰；将所述脱氮铝灰与质量分数为15％的氢氧化钠溶液按照质量比为1:2的比例80℃下反应1h，分离得到a溶液；所述活性 sio2和氢氧化钠溶液按照质量比为1:1.5的比例于80℃下反应1h，得到b溶液；所述a溶液和所述b溶液80℃下反应1h后过滤干燥，得到4a沸石产品。
46.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。