一种以稀土尾矿为原料合成沸石的方法

本发明属于环境生态材料的化工制备，具体涉及一种以稀土尾矿为原料合成沸石的方法。

背景技术：

1、土壤是人类赖以生存的重要自然资源，是陆地生态系统中极其重要的组成部分；然而近数十年来，随着采矿和冶炼行业的迅猛发展，矿山生态环境保护问题备受瞩目。

2、我国的稀土矿资源丰富，稀土作为工业上的“维生素”和新材料的“金库”，不但在传统产业的技术进步和发展中发挥着愈来愈重要的作用，而且在信息、生物等高科技产业中也有着广泛的应用。然而稀土在生产过程中的环境保护问题一直是制约我国稀土产业走上健康发展道路的最关键的问题。稀土生产对环境的影响主要存在于两个方面：一方面是矿山开采对自然生态的破坏；另一方面是稀土冶炼分离过程中产生的废水、废渣和废气对环境的污染。稀土矿山开采带动了经济的发展，同时也产生了不同程度的氨氮、氟和重金属超标等问题；其中土壤重金属主要包括cr、cd、pb、as、hg和cu等。受人为活动影响，重金属进入土壤并超过临界值形成土壤重金属污染；当土壤重金属含量过高时将引发土壤生态环境恶化，对土壤中动植物以及微生物产生毒害作用。

3、沸石是一类具有负电荷的碱性多孔硅铝酸盐材料，具有三维骨架，可以通过阳离子交换实现对氨氮和重金属等污染物的快速吸附，目前已经被广泛应用于矿山污染治理和生态修复。由于目前沸石的制备主要是靠现成的试剂合成，其制造成本和时间成本较高，使得其工业化大规模生产受到限制。如果能够使用矿山开采过程中生产的废弃物作为合成原料，实现“就地取材”和“土地资源利用”，就能够使得制备沸石的成本极大地减少。目前国内外对人工沸石的研究大部分集中在一些硅铝酸盐富集的粉煤灰和高岭土，对稀土尾矿合成沸石的研究很少。

技术实现思路

1、针对背景技术所提内容，本发明的目的是提供一种以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，具体通过如下技术方案实现：

2、本发明提供了一种以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，包括如下步骤：

3、1)预处理：对稀土尾矿干燥，经碾碎、研磨后再经酸处理备用；

4、2)碱熔融热解活化：将预处理后的稀土尾矿与无机碱混匀，于500-1000℃条件下进行高温煅烧，冷却后得到碱热土；

5、3)水热晶化反应：将碱热土与碱液混合、均质，得到反应前驱体，随后反应前驱体加水混合进行水热晶化，反应产物经离心、洗涤、干燥即为沸石。

6、作为优选，步骤1)所述干燥包括在室温下物理风干5-10d，物理风干后还需在90-150℃条件下干燥处理12-24h；碾碎、研磨至50-150目。

7、作为优选，步骤1)所述酸处理为将研磨后样品与盐酸溶液混合，65-95℃恒温水浴搅拌，离心分离，滤饼清洗、烘干即可。

8、作为优选，步骤2)所述无机碱包括naoh、na2sio3、ca(oh)2、koh、na2co3、nahco3；预处理后的稀土尾矿与无机碱的质量比为1：1。

9、作为优选，步骤2)碱熔融热解活化的升温速率为5-15℃/min，活化反应时间为60-120min。

10、作为优选，步骤3)所述碱液为naoh、na2sio3、ca(oh)2、koh、na2co3、nahco3的水溶液，其浓度为1-3mol/l；每1重量份碱热土需添加2-12体积份碱液。

11、作为优选，步骤3)反应前驱体进行水热晶化反应前还需调节硅铝比至0.5-2。

12、作为优选，步骤3)水热晶化的反应温度为60-120℃，反应时间为3-48h。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、本发明工艺流程简单，材料来源广泛、制备成本低，合成的沸石可为污染治理和生态修复提供经济高效治理材料。本发明制备的沸石是一种具有高比表面积、高阳离子交换容量的大孔沸石，对矿山中的氨氮、氟离子、重金属有很好的吸附效果，不仅实现了稀土尾矿的资源化利用，还有效解决了矿山开采对当地造成的污染问题。

技术特征：

1.一种以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，其特征在于，步骤1)所述干燥包括在室温下物理风干5-10d，物理风干后还需在90-150℃条件下干燥处理12-24h；碾碎、研磨至50-150目。

3.根据权利要求1所述的以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，其特征在于，步骤1)所述酸处理为将研磨后样品与盐酸溶液混合，65-95℃恒温水浴搅拌，离心分离，滤饼清洗、烘干即可。

4.根据权利要求1所述的以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，其特征在于，步骤2)所述无机碱包括naoh、na2sio3、ca(oh)2、koh、na2co3、nahco3；预处理后的稀土尾矿与无机碱的质量比为1：1。

5.根据权利要求1所述的以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，其特征在于，步骤2)碱熔融热解活化的升温速率为5-15℃/min，活化反应时间为60-120min。

6.根据权利要求1所述的以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，其特征在于，步骤3)所述碱液为naoh、na2sio3、ca(oh)2、koh、na2co3、nahco3的水溶液，其浓度为1-3mol/l；每1重量份碱热土需添加2-12体积份碱液。

7.根据权利要求1所述的以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，其特征在于，步骤3)反应前驱体进行水热晶化反应前还需调节硅铝比至0.5-2。

8.根据权利要求1所述的以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，其特征在于，步骤3)水热晶化的反应温度为60-120℃，反应时间为3-48h。

技术总结
本发明提供了一种以稀土尾矿为原料合成沸石的方法，本发明将稀土尾矿和碱混合进行碱熔融热解活化处理，之后通过外加一定硅、铝源调节硅铝比，然后与水混合进行水热晶化反应制得多孔沸石。本发明工艺流程简单，材料来源广泛、制备成本低，合成的沸石可为污染治理和生态修复提供经济高效治理材料。本发明制备的沸石是一种具有高比表面积、高阳离子交换容量的大孔沸石，对矿山中的氨氮、氟离子、重金属有很好的吸附效果。

技术研发人员：谢显传,程建成
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16