CN1321891C - 在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备p型沸石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，是在氧化铝生产中脱硅前的含硅酸钠的铝酸钠溶液中加入P型沸石作晶种，不需加热升温，通过机械化学法反应制得。本发明P型沸石的制备方法采用了机械化学法制备，工艺简单，不需对溶液进行加热或降温，操作方便，节约大量蒸汽，能耗小，降低生产成本，反应速度快，仅需要10～90分钟即可，可直接一步制得P型沸石；并且可直接利用氧化铝生产中脱硅前的铝酸钠溶液，节约P型沸石生产的水玻璃原料，生产成本低，又避免了氧化铝生产中的脱硅废渣，减轻了废渣排放对环境造成的污染，为氧化铝生产提供一种脱硅新技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备P型沸石的方法。
背景技术
目前代磷洗涤助剂主要以4A沸石为代表，占有较大市场份额，但在欧美等发达国家已开始大量使用浓缩洗衣粉和超浓缩洗衣粉，它具有更环保、更经济的优点，浓缩洗衣粉和超浓缩洗衣粉已成为洗涤行业发展的必然趋势。P沸石具有液体携带能力强、抗再沉积性能好、交换速率快的优点，是生产浓缩洗衣粉和超浓缩洗衣粉的添加助剂。
现有的P型沸石合成工艺，系由铝酸钠溶液和水玻璃经水热合成反应，经过一系列的成胶、浆化、晶化、液固分离、烘干、粉碎工序，需要消耗大量的水玻璃原料，需要100℃左右的较高反应温度，反应时间长，约5～10小时。
另一方面，氧化铝生产中需要对铝酸钠溶液进行脱硅处理，除去其中的硅不利成分，增加工业消耗，又产出大量的含硅废渣。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，工艺简单，反应条件宽松，反应时间短，能耗小，成本低。
本发明所述的在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，是在氧化铝生产中脱硅前的含硅酸钠的铝酸钠溶液中加入P型沸石作晶种，不需加热或降温，直接通过机械化学法反应制得。
机械化学这一概念早在1919年德国学者W.Oslwald从化学分类的角度首次提出，即由机械力诱发化学反应。随着研究的深入和部分研究成果的应用，机械化学日益受到世界各国的重视。近年来，人们借助现代测试手段，在机械化学的理论与应用领域进行了广泛而卓有成效的研究，促进了该学科的快速发展。
机械化学法是研究机械能和化学能之间相互转换的一门新兴学科，很多从热力学角度不能解释的反应，可以用机械化学的观点得到充分证明。在机械力的作用下诱发的化学反应叫机械化学反应，已经被研究证实能够发生的化学反应有分解反应、氧化还原反应、合成反应、晶型转化等等。在常规条件下，热力学观点认为不可能发生的反应，在机械力的作用下反应可进行的很完整。有些情况下机械化学反应的速率比热引发的化学反应速率高1～2个数量级，且受周围环境的压力和温度的影响要小得多。
在机械力的作用下粉体的比表面积和晶体结构均发生较大的变化，相应其物理化学性质也发生明显的改变，如表面能增加、表面吸附及反应活性增大等等，本发明正是利用该原理来进行P型沸石的机械化学法合成的。
含硅酸钠的铝酸钠溶液稳定性较差，易析出非晶态的水合硅铝酸钠，该溶液在一定的条件下向A型沸石转变。由于P型沸石较A型沸石的活化能高，在常规条件下，是无法生成P型沸石，本发明是采用机械化学法，使水合硅铝酸钠向P型沸石转晶。
P型沸石晶体不是由硬单晶体组成，而是由粒度0.003～0.03微米极小的原生颗粒的附聚物组成。由于这种特殊的晶体结构，使P沸石在机械研磨期间，这些原生颗粒不会受到影响，只是大的附聚物碎裂成更小的附聚物，而这种研磨并不破坏原生晶体的结构，却使表面能增加、表面吸附及反应活性增大，为反应提供较高的能量，使整个反应快速进行，氧化铝生产中脱硅前的含硅酸钠的铝酸钠溶液的固有温度通常为70～87℃，在此温度下，不需加热或降温，通过机械化学反应，10～90分钟即可生成P型沸石。
本发明机械化学法反应在介质搅拌磨(也称研磨机或球磨机等)中进行，其中，介质搅拌磨中使用的介质即指研磨体，如研磨球、研磨棒、研磨粒等，在无机材料的研磨中经常用到。P型沸石晶种的加入量和溶液体积的比例为5～30g/L，通过控制P型沸石的晶种加入量，可制得不同粒级的细粒型P沸石。如果固定研磨介质的加入量，那么加入的晶种越多所制沸石的粒度就越细；相反，加入的晶种越少所制得的沸石粒度就越粗。
含硅酸钠的铝酸钠溶液中控制：Al2O3含量为60～280g/l，SiO2含量为6～30g/l，Na2O含量为70～240g/l。
含硅酸钠的铝酸钠溶液可直接使用氧化铝生产中脱硅前的铝酸钠溶液。采用间歇式的介质搅拌磨可间歇式生产，也可采用连续式的介质搅拌磨实现连续式生产——更加有利于在氧化铝大生产中(脱硅工艺中)的实际应用。
本发明所得P型沸石的质量指标如下：
粒度(％)：D50：0.5～1.2um，D90＜2.0um；
Ca交换：300～320 CaOmg/g，白度：＞97％。
其中，D50指中位粒径，是指粒度分布表中，累积重量50％所对应的粒度值或粒度范围，D90是指粒度分布表中，累积重量90％所对应的粒度值或粒度范围；也可这样理解，粉体中有50％的颗粒的粒度在0.5～1.2um之间，90％的颗粒的粒度都在2.0um以内。
本发明P型沸石的制备方法采用了机械化学法制备，具有以下有益效果：
(1)工艺简单，利用氧化铝生产中的含硅酸钠的铝酸钠溶液的固有温度(通常为70～87℃)下反应，不需加热或降温，操作方便，能耗小，降低生产成本，并且反应速度快，仅需要10～90分钟即可，可直接一步制得P型沸石。
(2)直接利用氧化铝生产中脱硅前的铝酸钠溶液，节约P型沸石生产的水玻璃原料，生产成本低，又避免了氧化铝生产中的脱硅废渣，减轻了废渣排放对环境造成的污染，为氧化铝生产提供一种脱硅新技术。
附图说明
图1、本发明工艺流程框图。
图2、P型沸石的电镜图。
图3、P型沸石的XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述的在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，含硅酸钠的铝酸钠溶液直接为氧化铝生产中脱硅前的铝酸钠溶，液精滤后Al2O3含量为200g/l，SiO2含量为20g/l，Na2O含量为120g/l，温度为78℃。
将上述含硅酸钠的铝酸钠溶液中加入介质搅拌磨中，然后加入溶液体积15g/L的P型沸石作晶种，不需加热或降温，开启搅拌磨50分钟后过滤洗涤得到P型沸石。测得其钙交换：308mg/g；粒度D50：0.856um；D90：1.992um；白度：98.0％。
实施例2
本发明所述的在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，含硅酸钠的铝酸钠溶液直接为氧化铝生产中脱硅前的铝酸钠溶液，精滤后Al2O3含量为100g/l，SiO2含量为10g/l，Na2O含量为100g/l，温度为78℃。
将上述含硅酸钠的铝酸钠溶液中加入介质搅拌磨中，然后加入溶液体积8g/L的P型沸石作晶种，不需加热或降温，开启搅拌磨60分钟后过滤洗涤得到P型沸石。测得其钙交换：301mg/g；粒度D50：1.097um；D90：2.008um；白度：97.5％。
实施例3
本发明所述的在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，含硅酸钠的铝酸钠溶液直接为氧化铝生产中脱硅前的铝酸钠溶液，精滤后Al2O3含量为140g/l，SiO2含量为20g/l，Na2O含量为120g/l，温度为80℃。
将上述含硅酸钠的铝酸钠溶液中加入介质搅拌磨中，然后加入溶液体积20g/L的P型沸石作晶种，不需加热或降温，开启搅拌磨75分钟后过滤洗涤得到P型沸石。测得其钙交换：309mg/g；粒度D50：0.768um；D90：1.898um；白度：97.7％。
实施例4
本发明所述的在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，含硅酸钠的铝酸钠溶液直接为氧化铝生产中脱硅前的铝酸钠溶液，精滤后Al2O3含量为250g/l，SiO2含量为18g/l，Na2O含量为220g/l，温度为83℃。
将上述含硅酸钠的铝酸钠溶液中加入介质搅拌磨中，然后加入溶液体积12g/L的P型沸石作晶种，不需加热或降温，开启搅拌磨75分钟后过滤洗涤得到P型沸石。测得其钙交换：303mg/g；粒度D50：0.867um；D90：1.974um；白度：98.5％。
实施例5
本发明所述的在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，含硅酸钠的铝酸钠溶液直接为氧化铝生产中脱硅前的铝酸钠溶液，精滤后Al2O3含量为200g/l，SiO2含量为24g/l，Na2O含量为160g/l，温度为75℃。
将上述含硅酸钠的铝酸钠溶液中加入介质搅拌磨中，然后加入溶液体积22g/L的P型沸石作晶种，不需加热或降温，开启搅拌磨65分钟后过滤洗涤得到P型沸石。测得其钙交换：315mg/g；粒度D50：0.734um；D90：1.879um；白度：97.8％。
Claims (3)
1、一种在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，其特征在于在氧化铝生产中脱硅前的含硅酸钠的铝酸钠溶液中加入P型沸石作晶种，在介质搅拌磨中通过机械化学法反应制得。
2、根据权利要求1所述的在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，其特征在于P型沸石晶种加入量和溶液体积的比例为5～30g/L。
3、根据权利要求1或2所述的在含硅酸钠的铝酸钠溶液中制备P型沸石的方法，其特征在于含硅酸钠的铝酸钠溶液中：Al2O3含量为60～280g/l，SiO2含量为6～30g/l，Na2O含量为70～240g/l。
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| TR01 | Transfer of patent right |
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