CN101723390A - 一种钠霞石的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于天然矿物的人工合成技术领域，尤其涉及霞石的合成方法。本发明的技术方案为：霞石的合成方法，包括以下步骤(以下原材料为质量份数)：1-5份硅粉和1-5份铝粉混合后放入容器，向容器内分三次依次分别加入1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液、1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液、1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液，每次加入氢氧化钠后在45-95℃油浴下持续反应8-24小时，在加入氢氧化钠溶液和反应过程中持续搅拌。用本发明合成方法制得的霞石纯度高，不含其他杂质，反应条件温和，能耗少，能省能源，无需特征设备，便于大规模生产。

Description

一种钠霞石的合成方法
技术领域
本发明属于天然矿物的人工合成技术领域，尤其涉及钠霞石的合成方法。
背景技术
霞石(nepheline)是一种重要的矿产资源，是一种常见的类长石矿物，具有熔点低、助熔性强等优点，被广泛应用于建材、化工等行业中；霞石在欧美发达国家已经被广泛应用在玻璃、陶瓷生产中，而且在涂料、塑料、橡胶生产中也得到广泛应用；霞石在玻璃和陶瓷工业坯料和釉料中能为改善质量起独特作用；霞石粉在油漆、涂料、塑料等生产中有可使涂料、油漆具有高亮度、高颜料负载和低吸油率等优点，还能赋于油型和水型涂料良好的涂布性，均匀的流动性；在塑料中使用可使其抗腐蚀、耐磨、降低树脂用量，增强工艺性能，降低有色颜色用量；在橡胶生产中加入霞石粉，可增强橡胶的抗腐性和分散性；在二次炼钢中作为合成添加剂，尾矿能代替合成钢渣中比较昂贵的铝酸钙。根据最新发现，霞石能在新能源中将有独特的应用。
现有技术主要靠粉碎天然的霞石来制备霞石粉应用到建材或化工行业中，由于天然的钠霞石掺杂有大量杂质，很难在一些对钠霞石纯度要求高的行业得到应用，现有的钠霞石人工合成方法反应温度高，能耗大，操作复杂，耗时长，不易控制。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种钠霞石(NaAlSiO4)的人工合成方法，该技术方案中用硅粉、铝粉和氢氧化钠制备的钠霞石限制了其他杂质的引入，纯度高，应能满足多种行业的要求。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：钠霞石的合成方法，包括以下步骤(以下原材料为摩尔份数)：(1)、1-5份硅粉和1-5份铝粉混合后放入容器，向容器内分三次依次分别加入1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液、1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液、1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液，每次加入氢氧化钠后在45-95℃油浴下持续反应8-24小时，在加入氢氧化钠溶液和反应过程中持续搅拌。
(2)、将反应得到的物质离心分离后，用水洗涤至中性，干燥后得到钠霞石的前驱体，本发明制得的钠霞石前驱体为水合硅酸铝钠：Na3Al3Si3O12·H2O。
(3)、将步骤(2)所得钠霞石的前驱体在900-1300℃下煅烧3-8小时，即得钠霞石。在煅烧过程中随着温度的不断升高水合铝酸钠的衍射峰逐渐减弱，向非晶态转变，到达800℃时其衍射峰逐完全消失，完全转变为非晶态物质，到达900℃开始出现钠霞石的衍射峰，说明钠霞石形成。
本发明所述的步骤(2)中的离心分离转速为10000-18000转/分。
本发明所述的水为二次蒸馏水。
本发明所述的步骤(2)中的干燥为在40-100℃条件下干燥8-12小时。
结果讨论
对所制备的样品进行XRD粉末衍射表征。附图1为钠霞石前驱体在各温度下煅烧4小时的XRD粉末衍射图，根据附图1所示，随着温度不断升高，钠霞石前驱体的衍射峰在700℃时开始减弱，800℃时完全消失，转变为非晶态，随着温度的继续升高，900℃开始出现钠霞石的衍射峰，表明前驱体已经完全转化为钠霞石，而且到1100℃时衍射峰变得更强，证明晶化更好。
本发明的有益效果是：用适当的硅粉和铝粉混合后溶于溶剂中，在一定反应条件下制成钠霞石前驱体，将钠霞石前驱体煅烧形成钠霞石，反应条件温和，能耗少，无需特征设备，便于大规模生产，用本发明合成方法制得的钠霞石纯度高，杂质含量很少。
附图说明
图1为由钠霞石前驱体制备钠霞石过程中不同温度下样品的XRD粉末衍射图。
具体实施方式
实施例1
钠霞石的合成方法，包括以下步骤(以下原材料为摩尔份数)：
(1)3份硅粉和1份铝粉混合后放入容器，向容器内分三次依次分别加入2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液、2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液、2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液，每次加入氢氧化钠后在95℃油浴下持续反应12小时，在加入氢氧化钠溶液和反应过程中持续搅拌。
(2)将反应得到的物质在18000转/分条件下离心分离后，用二次蒸馏水水洗涤至中性，然后在80℃条件下干燥10小时后得到钠霞石的前驱体；
(3)将步骤(2)所得的前驱体在1100℃下煅烧4小时，即得钠霞石。
实施例2
钠霞石的合成方法，包括以下步骤(以下原材料为摩尔份数)：
(1)2份硅粉和1份铝粉混合后放入容器，向容器内分三次依次分别加入2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液、2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液、2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液，每次加入氢氧化钠后在85℃油浴下持续反应24小时，在加入氢氧化钠溶液和反应过程中持续搅拌。
(2)将反应得到的物质在10000转/分条件下离心分离后，用二次蒸馏水水洗涤至中性，然后在100℃条件下干燥8小时后得到钠霞石的前驱体；
(3)将步骤(2)所得的前驱体在1000℃下煅烧8小时，即得钠霞石。
实施例3
钠霞石的合成方法，包括以下步骤(以下原材料为摩尔份数)：
(1)1份硅粉和1份铝粉混合后放入容器，向容器内分三次依次分别加入2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液、2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液、2份氢氧化钠制成的浓度为20％的氢氧化钠水溶液，每次加入氢氧化钠后在75℃油浴下持续反应18小时，在加入氢氧化钠溶液和反应过程中持续搅拌。
(2)将反应得到的物质在18000转/分条件下离心分离后，用二次蒸馏水水洗涤至中性，然后在80℃条件下干燥10小时后得到钠霞石的前驱体；
(3)将步骤(2)所得的前驱体在1100℃下煅烧4小时，即得钠霞石。
实施例4
钠霞石的合成方法，包括以下步骤(以下原材料为摩尔份数)：
(1)5份硅粉和3份铝粉混合后放入容器，向容器内分三次依次分别加入3份氢氧化钠制成的浓度为30％的氢氧化钠水溶液、3份氢氧化钠制成的浓度为30％的氢氧化钠水溶液、3份氢氧化钠制成的浓度为30％的氢氧化钠水溶液，每次加入氢氧化钠后在60℃油浴下持续反应20小时，在加入氢氧化钠溶液和反应过程中持续搅拌。
(2)将反应得到的物质在14000转/分条件下离心分离后，用二次蒸馏水水洗涤至中性，然后在60℃条件下干燥12小时后得到钠霞石的前驱体；
(3)将步骤(2)所得的前驱体在900℃下煅烧7小时，即得钠霞石。

Claims (4)

1.钠霞石的合成方法，其特征在于包括以下步骤(以下原材料为摩尔份数)：
(1)、1-5份硅粉和1-5份铝粉混合后放入容器，向容器内分三次依次分别加入1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液、1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液、1-3份氢氧化钠制成的浓度为1-30％的氢氧化钠水溶液，每次加入氢氧化钠后在45-95℃油浴下持续反应8-24小时，在加入氢氧化钠溶液和反应过程中持续搅拌。
(2)、将反应得到的物质离心分离后，用水洗涤至中性，干燥后得到钠霞石的前驱体；
(3)、将步骤(2)所得钠霞石的前驱体在900-1300℃下煅烧3-8小时，即得钠霞石。
2.根据权利要求1所述钠霞石的合成方法，其特征在于：步骤(2)中所述的离心分离转速为10000-18000转/分。
3.根据权利要求1所述钠霞石的合成方法，其特征在于：所述的水为二次蒸馏水。
4.根据权利要求1所述钠霞石的合成方法，其特征在于：步骤(2)中所述的干燥为在40-100℃条件下干燥8-12小时。
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