CN108910909B - 一种利用红土镍矿冶炼废渣制取zsm-5分子筛的方法 - Google Patents
一种利用红土镍矿冶炼废渣制取zsm-5分子筛的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108910909B CN108910909B CN201811158599.6A CN201811158599A CN108910909B CN 108910909 B CN108910909 B CN 108910909B CN 201811158599 A CN201811158599 A CN 201811158599A CN 108910909 B CN108910909 B CN 108910909B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel ore
- molecular sieve
- laterite
- zsm
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
- C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
- C01B39/36—Pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11
- C01B39/38—Type ZSM-5
- C01B39/40—Type ZSM-5 using at least one organic template directing agent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/78—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with alkali- or alkaline earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/105—Phosphorus compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明提供了一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM‑5分子筛的方法,基于红土镍矿冶炼废渣,经破碎过筛、碱煮提取、离心分离、水热晶化、离心洗涤、粉体干燥、脱模焙烧等环节制得ZSM‑5分子筛。与现有技术相比,本发明针对镍矿冶炼废渣采用碱煮提取法,实现了Si‑Al的有效提取,避免了多步除杂,工艺大幅度简化。本发明不仅可有效提取Si‑Al制成ZSM‑5分子筛,提取后剩余的滤渣亦可资源化利用制得水体除磷剂及COD降解催化剂,基本实现了镍矿冶炼废渣的100%综合利用。提供了一种红土镍矿冶炼废渣制取ZSM‑5分子筛的资源化利用全新途径,工艺简单可行,绿色环保,经济性高。
Description
技术领域
本发明属于工业废渣资源化利用及分子筛合成领域,具体涉及一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法。
背景技术
红土镍矿是含镍的橄榄石,由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松黏土状矿石,矿石呈红色,所以被称为红土镍矿,可作为镍铁厂生产镍铁合金之原料,火法冶炼制取镍铁合金往往会伴生大量的冶炼炉渣,由于大部分镍合金制造企业缺乏炉渣二次处置及利用的措施,形成百万千万吨级的固体废物,如何将其较好地资源化利用成了迫切的难题。
在已报道的文献专利中,红土镍矿冶炼废渣主流利用途径仍是作为建筑用材原料,用于制作水泥、混凝土、砌块、砖、玻璃、陶粒等。在已报到的资料文献中将镍矿冶炼废渣资源化利用制得相应建材,废渣在材料占比可达20~90%,利用处置率高,但往往忽视了终端建材使用的可能环境风险。而且废渣运输、存放以及加工等成本,制得的建材利润空间较小,无法大规模远距离输运且有效利用。为此,基于红土镍矿冶炼废渣开发出更高价值的产品显得尤为重要。
ZSM-5分子筛以其独特的三维交叉孔道结构、巨大的比表面积>280m2/g,较高的水热稳定性、具有分子择形性,使其成为石油化工领域首选的催化材料,在催化裂化、催化重整、润滑油馏分脱蜡、乙烯苯烃化、二甲苯异构化、甲醇转化汽油、甲醇二甲醚制丙烯、甲苯歧化等装置中得到广泛的使用,也广泛用于气体分离领域。因此,工业上对分子筛的需求量很大,但是由于目前是由化工原料硅盐和铝盐制备,成本很高。因此,降低分子筛的成本,开发一种利用废弃物制备分子筛的新方法获得了诸多关注。
如北京科技大学在CN 107640775 A中提供了一种利用固体废弃物制备ZSM-5分子筛的方法,具体是涉及以稻壳灰、铁尾矿以及金尾矿等固体废弃物为原料提供合成ZSM-5分子筛所需要的全部或部分硅源和铝源,同时在无溶剂和NaOH的参与下合成ZSM-5分子筛制备工艺。将硅源、铝源、Na2CO3·10H2O、模板剂或晶种混合后直接置入反应釜恒温晶化得到ZSM-5分子筛。
东北石油大学陆佳等以粉煤灰为原料,通过对粉煤灰进行预处理,活化处理后,除杂得到硅铝组分,然后采用水热合成法,制备分子筛:1)预处理:粉煤灰研磨及分级处理;在800℃下,焙烧粉煤灰2.5h,以脱除粉煤灰中的残碳;在75℃下、水洗粉煤灰3h可以将粉煤灰中97.76%可溶性盐去除左右;在80℃下,用5mol/L的盐酸洗涤粉煤灰2h,铁离子的去除率约为70%左右,铝离子的浸出率达14.02%以上。2)采用碳酸钠为活化剂,高温活化后对粉煤灰酸浸处理实现硅铝分离,得出最佳活化条件为:温度840℃,焙烧时间3h,原料配比(粉煤灰/纯碱)1:1.5,影响因素顺序为温度>焙烧时间>原料配比。最佳酸浸条件为:盐酸浓度3mol/L,固液比1:10,时间2h,温度80℃,转速600rpm。用NaOH溶液调节pH法除铁可同时有效除去粉煤灰中Fe、Ca、Mg等杂质。当时pH为3.5最佳除铁pH值。通过碳分的方法得到氢氧化铝与硅酸钠。3)采用水热合成法,以粉煤灰分离后得到的硅铝组分为原料,进行ZSM-5分子筛合成工艺优化,得到合成分子筛最佳工艺条件为1SiO2:0.02Al2O3:0.25TPAOH:80H2O,晶化温度210℃,晶化12h。
由此可见,采用富含硅、铝的固体无机废弃物合成分子筛是可行的一种途径,但由于废弃物种类千差万别,前处理工艺相差较大。诸如粉煤灰之类在除炭、除铁等杂质耗费了大量的工序。目前基于镍矿冶炼废渣合成分子筛仍未见相关文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法,火法冶炼的红土镍矿冶炼废渣因富含硅铝(>40%),且因冶炼温度较高,镍渣杂质惰性较大,是合成分子筛理想的原料。系统有效地资源化利用冶炼废渣,将废渣中有效的Si、Al组分用以获得高附加值产品ZSM-5分子筛,废渣中富含的Ca、Mg、Fe等组分可进一步用作水体除磷剂及COD降解催化剂等。
本发明具体技术方案如下:
一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法,所述方法包括以下步骤:
1)原料破碎:将红土镍矿冶炼废渣破碎、过筛,得红土镍矿废渣粉;
2)碱煮提取:将步骤1)制备的红土镍矿废渣粉真空吸料至夹套搅拌反应釜中,加入强碱溶液,加热搅拌反应,得碱煮浆料;
3)离心分离:将步骤2)制备的碱煮浆料进行固液分离,滤液作为分子筛硅源及铝源收集待用;
4)水热晶化:向步骤3)收集的滤液中加入有机胺模板剂,水热晶化;
5)离心洗涤:步骤4)水热晶化混合液强制降温后进行固液分离,离心状态下补水洗涤固体料,收集固体料;
6)粉体干燥:将步骤5)收集的固体料干燥;
7)焙烧脱模:将步骤6)干燥好的粉体于焙烧,即得ZSM-5分子筛。
进一步的,步骤1)所述的红土镍矿冶炼废渣为红土镍矿火法冶炼加工的炉渣,其主要组分折合相应氧化物含量为:450~550g/kg SiO2、200~300g/kg MgO、40~70g/kgFe2O3、20~40g/kg Al2O3,破碎过筛粒度为100~200目。该废渣组成可保证后续提取方法可提取较多的Si、Al物种(>47%),100~200目破碎粒度便于后续的碱煮提取效果的提升,粒度太大则提取效率降低,粒度太细则破碎成本增加。
步骤1)目的主要获取较好的粒度,便于废渣中Si、Al的提取。
步骤2)所述强碱溶液体积与红土镍矿废渣粉质量比为2~5:1L/Kg;所述强碱溶液浓度为3~9mol/L。所述强碱溶液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液,
进一步的,步骤2)所述加热搅拌反应是指加热温度为80~90℃条件下搅拌反应3~4h。
步骤2)目的主要是利用Si、Al氧化物遇热碱可溶的原理,将镍渣中的硅铝组分有效转变成水溶性硅铝。
步骤3)中采用平板离心机中进行固液分离。
步骤3)中固液分离后,固体滤渣收集后可作为水体除磷剂或COD降解催化剂的生产原料予以利用;
优选的,步骤3)中的固体滤渣经100-110℃干燥5-6h,得水体除磷剂;
进一步的,步骤3)中的固体滤渣经100-110℃干燥5-6h,再450-700℃焙烧2-3h,即得COD降解催化剂。
步骤3)的目的是将提取的水溶性硅铝与滤渣(富含Mg、Fe、Ca等组分)有效分离,废渣因在碱作用下抽离了Si、Al等组分,滤渣富含Mg、Fe、Ca组分,可有效去除水体无机磷并可二次加工制取Fe基COD降解催化剂。
步骤4)具体为:将步骤3)滤液泵入夹套搅拌反应釜,常温下200~500rpm速搅拌条件下加入有机胺模板剂,加料时长1h,加料完成后1000~1500rpm高速搅拌0.5~1h,再常温静置陈化1~2h,然后,开启50~100rpm低速搅拌按设定温度程序予以水热晶化。
步骤4)所述有机胺模板剂选自正丁胺、正丙胺或四丙基溴化铵中的任意一种,加入量为0.15~1mol/L,即每1L滤液加入0.15~1mol的有机胺模板。
步骤4)中所设定温度程序为:在0.5-1h由常温升至80~100℃,保温12-24h,然后在0.5-1h由80~100℃升至170~200℃,保温24~72h。变温晶化程序相比恒温晶化程序,获得分子筛晶粒时间会大大缩短,且得到的分子筛结晶度较高。
步骤4)目的是将提取的Si、Al源在有机胺模板剂参与下自组装成分子筛前驱体,在水热条件下获得ZSM-5分子筛晶粒。
步骤5)中所述水热晶化混合液强制降温具体为:水热晶化混合液经冷冻盐水强制降温,由170~200℃在1h内降至50~60℃。强制降温可快速增加过饱和度,利于晶体的快速析出,提高晶粒得率,所降温度也便于后续离心操作。
进一步的,步骤5)中所述补水洗涤,所用水为去离子水,补充水体积为粉体质量的1~4倍。
步骤5)固液分离后的滤液进行收集,滤液可用于步骤2)的强碱溶液补充。
步骤5)主要是将晶化后的ZSM-5晶粒与反应液进行有效分离。
步骤6)所述干燥是指固体料置于干燥窑炉中105~120℃干燥6-8h;该步骤主要获取含有模板剂的ZSM-5干燥粉体。
步骤7)所述焙烧是指置于焙烧炉中500~650℃焙烧2~3h,脱除模板。
步骤7)经过焙烧可将ZSM-5分子筛孔道内的有机胺模板进行有效脱除,形成孔道空腔,并在高温下进一步提升晶体结晶度。
进一步的,步骤7)所得ZSM-5分子筛结晶度>90%,硅铝比SiO2/Al2O3为38~60。
本发明基于红土镍矿冶炼废渣,经破碎过筛、碱煮提取、离心分离、水热晶化、离心洗涤、粉体干燥、脱模焙烧等环节制得ZSM-5分子筛。利用本发明方法1吨红土镍矿冶炼废渣可制取300~500kg的ZSM-5分子筛,结晶度>90%,硅铝比SiO2/Al2O3为38~60,市售30000~50000元/吨;并可获得固体滤渣500~600kg,该部分滤渣可制成水体除磷剂及COD降解催化剂,市售5000~15000元/吨,该途径实现了镍矿冶炼废渣的综合利用,具有极高的经济价值。
与现有技术相比,本发明提供了一种红土镍矿冶炼废渣资源化利用全新途径,用于制取ZSM-5分子筛,工艺简单可行,绿色环保,经济性高。本方法针对镍矿冶炼废渣采用碱煮提取法,实现了Si-Al的有效提取,避免了多步除杂,工艺大幅度简化。而且,不仅可有效提取Si-Al制成ZSM-5分子筛,提取后剩余的滤渣亦可资源化利用制得水体除磷剂及COD降解催化剂,基本实现了镍矿冶炼废渣的100%综合利用。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图;
图2为实施例1-3及对比例1的产物的XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明所列实施例中使用的红土镍矿冶炼废渣,主要元素折合相应氧化物含量为:520g/kg SiO2、270g/kg MgO、63g/kg Fe2O3、34g/kg Al2O3。
实施例1
一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法,包括以下步骤:
1)原料破碎:将红土镍矿冶炼废渣破碎、过筛,得100~200目红土镍矿废渣粉500kg;
2)碱煮提取:将步骤1)制备的500kg红土镍矿废渣粉真空吸料至夹套搅拌反应釜中,加入浓度4.4mol/L的NaOH溶液2000L,80℃加热搅拌条件下反应3h,得碱煮浆料;
3)离心分离:将步骤2)制备的碱煮后浆料转移至平板离心机中进行固液分离,滤液作为分子筛硅源及铝源收集待用;固体滤渣收集后可作为水体除磷剂或COD降解催化剂的生产原料予以利用;
4)水热晶化:步骤3)收集的1906L滤液泵入夹套搅拌反应釜,300rpm搅拌条件下滴加正丁胺模板剂79.06kg(折合浓度为0.57mol/L),滴加时长1h,1200rpm搅拌0.5h,常温静置陈化2h,开启50rpm低速搅拌,按如下温度程序进行水热晶化:常温升至100℃时长1h,100℃维持时长24h,100℃升至190℃时长1h,190℃维持时长24h;
5)离心洗涤:停止搅拌,水热晶化混合液1h经冷冻盐水强制降温至60℃后泵入平板离心机,进行固液分离,离心状态下补600L去离子水洗涤固体料,收集固体料;同时,滤液进行收集,滤液可用于步骤2)的NaOH溶液配置。
6)粉体干燥:将步骤5)收集的固体料于干燥窑炉中110℃干燥8h;
7)焙烧脱模:将步骤6)干燥好的粉体于焙烧炉中550℃焙烧3h脱除模板,制得ZSM-5分子筛。
所得分子筛质量212.6kg,采用X射线衍射仪(XRD)予以晶型及相对结晶度测试,证明为MFI结构,即为ZSM-5型分子筛,相对结晶度为93%。所得分子筛消解后于电感耦合等离子体-原子发射光谱ICP-AES设备测定骨架Si、Al含量,测得SiO2/Al2O3摩尔比为45。
步骤3)收集的固体滤渣收集后经110℃干燥6h即制得粉体除磷剂,在2ppm含磷废水中,其磷吸附容量可达4.4mg/g。
实施例2
一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法,包括以下步骤:
1)原料破碎:将红土镍矿冶炼废渣破碎、过筛,得100~200目红土镍矿废渣粉500kg;
2)碱煮提取:将步骤1)制备的500kg红土镍矿废渣粉真空吸料至夹套搅拌反应釜中,加入浓度3.5mol/L的KOH溶液2500L,80℃加热搅拌条件下反应4h,得碱煮浆料;
3)离心分离:将步骤2)制备碱煮后浆料转移至平板离心机中进行固液分离,滤液作为分子筛硅源及铝源收集待用;固体滤渣收集后可作为水体除磷剂或COD降解催化剂的生产原料予以利用;
4)水热晶化:步骤3)收集的2401L滤液泵入夹套搅拌反应釜,300rpm搅拌条件下滴加正丙胺模板剂56.77kg(折合浓度为0.4mol/L),滴加时长1h,1000rpm强力搅拌0.5h,常温静置陈化1h,开启50rpm低速搅拌,按如下温度程序进行水热晶化:常温升至90℃时长1h,90℃维持时长24h,90℃升至200℃时长1h,200℃维持时长36h;
5)离心洗涤:停止搅拌,水热晶化混合液1h经冷冻盐水强制降温至60℃后泵入平板离心机,进行固液分离,离心状态下补600L去离子水洗涤固体料,收集固体料;同时,滤液进行收集,滤液可用于步骤2)的NaOH溶液配置。
6)粉体干燥:将步骤5)收集的固体料于干燥窑炉中110℃干燥6h;
7)焙烧脱模:将步骤6)干燥好的粉体于焙烧炉中600℃焙烧3h脱除模板,制得ZSM-5分子筛。
制得分子筛207.8kg,采用X射线衍射仪(XRD)予以晶型及相对结晶度测试,证明为MFI结构,即为ZSM-5型分子筛,相对结晶度为95%。所得分子筛消解后于电感耦合等离子体-原子发射光谱ICP-AES设备测定骨架Si、Al含量,测得SiO2/Al2O3摩尔比为42。
步骤3)收集的固体滤渣收集后经110℃干燥5h再模压成型,于650℃焙烧3h,即制得COD降解催化剂,在废水COD浓度306mg/L(腐殖质模拟),废水体积200mL,臭氧给料20mg/L,臭氧流速200mL/min,催化剂5g(破碎至30~40目),40min去除率为86.9%,而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.1%。
实施例3
一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法,包括以下步骤:
1)原料破碎:将红土镍矿冶炼废渣破碎、过筛,得100~200目红土镍矿废渣粉500kg;
2)碱煮提取:将步骤1)制备的500kg红土镍矿废渣粉真空吸料至夹套搅拌反应釜中,加入浓度3.5mol/L的NaOH溶液2500L,NaOH,80℃加热搅拌条件下反应4h,得碱煮浆料;
3)离心分离:将步骤2)制备碱煮后浆料转移至平板离心机中进行固液分离,滤液作为分子筛硅源及铝源收集待用;固体滤渣收集后可作为水体除磷剂或COD降解催化剂的生产原料予以利用;
4)水热晶化:步骤3)收集的2398L滤液泵入夹套搅拌反应釜,400rpm搅拌条件下加入四丙基溴化铵模板剂143.98kg(折合浓度为0.23mol/L),混合时长1h,1200rpm强力搅拌0.5h,常温静置陈化1h,开启60rpm低速搅拌,按如下温度程序进行水热晶化:常温升至80℃时长1h,80℃维持时长24h,80℃升至180℃时长1h,180℃维持时长48h;
5)离心洗涤:停止搅拌,水热晶化混合液1h经冷冻盐水强制降温至60℃后泵入平板离心机,进行固液分离,离心状态下补600L去离子水洗涤固体料,收集固体料;同时,滤液进行收集,滤液可用于步骤2)的NaOH溶液配置。
6)粉体干燥:将步骤5)收集的固体料于干燥窑炉中110℃干燥6h;
7)焙烧脱模:将步骤6)干燥好的粉体于焙烧炉中550℃焙烧3h脱除模板,制得ZSM-5分子筛。
制得分子筛201.8kg,采用X射线衍射仪(XRD)予以晶型及相对结晶度测试,证明为MFI结构,即为ZSM-5型分子筛,相对结晶度为97%。所得分子筛消解后于电感耦合等离子体-原子发射光谱ICP-AES设备测定骨架Si、Al含量,测得SiO2/Al2O3摩尔比为49。
步骤3)收集的固体滤渣收集后经110℃干燥5h再模压成型,于650℃焙烧3h,即制得COD降解催化剂,在废水COD浓度306mg/L(腐殖质模拟),废水体积200mL,臭氧给料20mg/L,臭氧流速200mL/min,催化剂5g(破碎至30~40目),40min去除率为84.8%,而同等条件下不加催化剂40min去除率仅为65.1%。
对比例1
一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法,包括以下步骤:
1)原料破碎:将红土镍矿冶炼废渣破碎、过筛,得100~200目红土镍矿废渣粉500kg;
2)碱煮提取:将步骤1)制备的500kg红土镍矿废渣粉真空吸料至夹套搅拌反应釜中,加入浓度1mol/L的NaOH溶液2000L,80℃加热搅拌条件下反应3h,得碱煮浆料;
3)离心分离:将步骤2)制备碱煮后浆料转移至平板离心机中进行固液分离,滤液作为分子筛硅源及铝源收集待用;固体滤渣收集后可作为水体除磷剂或COD降解催化剂的生产原料予以利用;
4)水热晶化:步骤3)收集的1826L滤液泵入夹套搅拌反应釜,300rpm搅拌条件下滴加正丁胺模板剂13.35kg(折合浓度为0.1mol/L),滴加时长1h,再1000rpm强力搅拌0.5h,常温静置陈化2h,开启80rpm低速搅拌,按如下温度程序进行水热晶化:常温升至170℃时长1h,170℃维持时长72h;
5)离心洗涤:停止搅拌,水热晶化混合液1h强制降温至60℃后泵入平板离心机,进行固液分离,离心状态下补600L去离子水洗涤固体料,收集固体料;同时,滤液进行收集,滤液可用于步骤2)的NaOH溶液配置。
6)粉体干燥:将步骤5)收集的固体料于干燥窑炉中110℃干燥8h;
7)焙烧脱模:将步骤6)干燥好的粉体于焙烧炉中550℃焙烧3h脱除模板,制得产物。
产物质量52.1kg,采用X射线衍射仪(XRD)予以晶型及相对结晶度测试,证明结构为MFI结构,即ZSM-5型分子筛,相对结晶度仅为63%。
上述参照实施例对一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种利用红土镍矿冶炼废渣制取ZSM-5分子筛的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)原料破碎:将红土镍矿冶炼废渣破碎、过筛,得红土镍矿废渣粉;
2)碱煮提取:将步骤1)制备的红土镍矿废渣粉真空吸料至夹套搅拌反应釜中,加入强碱溶液,加热搅拌反应,得碱煮浆料;
3)离心分离:将步骤2)制备的碱煮浆料进行固液分离,滤液作为分子筛硅源及铝源收集待用;
4)水热晶化:向步骤3)收集的滤液中加入有机胺模板剂,水热晶化;
5)离心洗涤:步骤4)水热晶化混合液强制降温后进行固液分离,离心状态下补水洗涤固体料,收集固体料;
6)粉体干燥:将步骤5)收集的固体料干燥;
7)焙烧脱模:将步骤6)干燥好的粉体于焙烧,即得ZSM-5分子筛。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)所述强碱溶液体积与红土镍矿废渣粉质量比为2~5:1L/Kg;所述强碱溶液浓度为3~9mol/L;所述强碱溶液选自氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤2)所述加热搅拌反应是指加热温度为80~90℃条件下搅拌反应3~4h。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤3)中的固体滤渣经100-110℃干燥5-6h,得水体除磷剂;或,步骤3)中的固体滤渣经100-110℃干燥5-6h,再450-700℃焙烧2-3h,即得COD降解催化剂。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤4)具体为:将步骤3)滤液泵入夹套搅拌反应釜,常温下200~500rpm速搅拌条件下加入有机胺模板剂,加料时长1h,加料完成后1000~1500rpm高速搅拌0.5~1h,再常温静置陈化1~2h,然后,开启50~100rpm低速搅拌按设定温度程序予以水热晶化。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤4)所述有机胺模板剂选自正丁胺、正丙胺或四丙基溴化铵中的任意一种,加入量为0.15~1mol/L。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤4)所述有机胺模板剂选自正丁胺、正丙胺或四丙基溴化铵中的任意一种,加入量为0.15~1mol/L。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤4)中所设定温度程序为:在0.5-1h由常温升至80~100℃,保温12-24h,然后在0.5-1h由80~100℃升至170~200℃,保温24~72h。
9.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,步骤4)中所设定温度程序为:在0.5-1h由常温升至80~100℃,保温12-24h,然后在0.5-1h由80~100℃升至170~200℃,保温24~72h。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤5)中所述水热晶化混合液强制降温具体为:水热晶化混合液经冷冻盐水强制降温,由170~200℃在1h内降至50~60℃。
11.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,步骤5)中所述水热晶化混合液强制降温具体为:水热晶化混合液经冷冻盐水强制降温,由170~200℃在1h内降至50~60℃。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤6)所述干燥是指固体料置于干燥窑炉中105~120℃干燥6-8h。
13.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,步骤6)所述干燥是指固体料置于干燥窑炉中105~120℃干燥6-8h。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤7)所述焙烧是指置于焙烧炉中500~650℃焙烧2~3h,脱除模板。
15.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,步骤7)所述焙烧是指置于焙烧炉中500~650℃焙烧2~3h,脱除模板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811158599.6A CN108910909B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 一种利用红土镍矿冶炼废渣制取zsm-5分子筛的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811158599.6A CN108910909B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 一种利用红土镍矿冶炼废渣制取zsm-5分子筛的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108910909A CN108910909A (zh) | 2018-11-30 |
CN108910909B true CN108910909B (zh) | 2020-04-03 |
Family
ID=64409031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811158599.6A Active CN108910909B (zh) | 2018-09-30 | 2018-09-30 | 一种利用红土镍矿冶炼废渣制取zsm-5分子筛的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108910909B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109879295A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-06-14 | 太原理工大学 | 一种zsm-5分子筛 |
CN112299440B (zh) * | 2019-07-29 | 2023-10-31 | 南京理工大学 | 以提钾后固体渣为原料无模板制备zsm-5分子筛的方法 |
CN113461026B (zh) * | 2021-07-09 | 2023-11-10 | 盐城工学院 | 一种用于高盐废液的沸石型除磷剂制备方法与应用 |
CN115090285B (zh) * | 2022-07-12 | 2024-02-20 | 安徽中持环境科技有限公司 | 一种铜基多金冶炼矿渣的吸附颗粒及其制备方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6964934B2 (en) * | 2002-08-28 | 2005-11-15 | Albemarle Netherlands B.V. | Process for the preparation of doped pentasil-type zeolite using doped seeds |
CN1247457C (zh) * | 2003-03-11 | 2006-03-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种zsm-5沸石的合成方法 |
KR20120062063A (ko) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 문형모 | 폐기 유동상촉매성 분해촉매를 이용한 항균 제오라이트 제조 |
CN104291355B (zh) * | 2013-07-20 | 2016-07-06 | 东北大学 | 一种红土镍矿酸浸渣和铝土矿为原料制备13x的方法 |
CN104291353B (zh) * | 2013-07-20 | 2016-07-06 | 东北大学 | 一种以红土镍矿酸浸渣为原料制备4a沸石的方法 |
CN106587099B (zh) * | 2016-12-01 | 2018-11-20 | 神华集团有限责任公司 | 一种粉煤灰酸法提铝残渣制备方钠石和zsm-5型分子筛的方法以及粉煤灰的利用方法 |
CN107640775B (zh) * | 2017-10-17 | 2020-02-07 | 北京科技大学 | 一种利用固体废弃物制备zsm-5分子筛的方法 |
-
2018
- 2018-09-30 CN CN201811158599.6A patent/CN108910909B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108910909A (zh) | 2018-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108910909B (zh) | 一种利用红土镍矿冶炼废渣制取zsm-5分子筛的方法 | |
CN100542961C (zh) | 一种氢氧化钠熔盐法处理铝土矿生产氢氧化铝的工艺 | |
CN103145161B (zh) | 一种利用煤矸石制备拟薄水铝石联产白炭黑的方法 | |
CN103030160A (zh) | 一种从拜耳法赤泥回收氧化铝和氧化钠的方法 | |
CN104402019A (zh) | 一种粉煤灰沸石分子筛的固相制备方法 | |
CN106745027B (zh) | 一种粉煤灰合成方沸石的方法 | |
CN101746795B (zh) | 一种从铝土矿生产氧化铝的方法 | |
KR101602926B1 (ko) | 경석을 이용한 합성 제올라이트 제조방법 | |
CN108928834B (zh) | Mcm-41介孔分子筛及其制备方法和应用 | |
CN112209399A (zh) | 一种煤矸石制备x型沸石的方法 | |
CN101306819B (zh) | 一种从粉煤灰或炉渣中提取白炭黑的方法 | |
CN107500325A (zh) | 一种煤矸石生产纳米氧化铝粉体的方法 | |
CN111847475A (zh) | 13x分子筛的制备方法及13x分子筛 | |
CN103553067A (zh) | 一种koh碱熔活化钾长石制取全钾w型分子筛的方法 | |
CN114195408A (zh) | 一种电石渣深度处理制备活性石灰的方法 | |
CN107892307B (zh) | 利用碱石灰烧结法赤泥碱法合成硅酸钙的方法 | |
CN101684523A (zh) | 从氧化铝基含钼废催化剂中回收钼的方法 | |
CN103112875B (zh) | 一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺 | |
CN103803613A (zh) | 一种高温活化-高压水化学法处理粉煤灰生产氧化铝的方法 | |
KR100897984B1 (ko) | Y형 석탄회 제올라이트 시드분말을 이용한 초고순도 y형석탄회 제올라이트의 합성방법 | |
CN110304850A (zh) | 一种基于钛石膏生产α型半水石膏的方法 | |
CN101973565A (zh) | 一种低温碱性熔炼法回收铝灰中铝的方法 | |
CN115231585A (zh) | 一种利用煤矸石重构合成方沸石介孔材料的方法 | |
CN104860338B (zh) | 一种硫基铵盐混合介质体系提取粉煤灰中氧化铝的方法 | |
CN103635425B (zh) | 由二氧化硅与碳构成的颗粒以及二氧化硅与碳的混合物的制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |