RU2787819C1 - Способ получения синтетического цеолита - Google Patents
Способ получения синтетического цеолита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787819C1 RU2787819C1 RU2022113352A RU2022113352A RU2787819C1 RU 2787819 C1 RU2787819 C1 RU 2787819C1 RU 2022113352 A RU2022113352 A RU 2022113352A RU 2022113352 A RU2022113352 A RU 2022113352A RU 2787819 C1 RU2787819 C1 RU 2787819C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- aluminate solution
- aluminate
- solution
- sodium
- Prior art date
Links
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 31
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J aluminum;tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 28
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 abstract description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 8
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 45
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 4
- 229910000503 Na-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N Sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N Sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 4
- 235000012217 sodium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 3
- IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N Sodium aluminate Chemical compound [Na+].O=[Al-]=O IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N Sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000429 sodium aluminium silicate Substances 0.000 description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N Aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZSIQJIWKELUFRJ-UHFFFAOYSA-N Azepane Chemical compound C1CCCNCC1 ZSIQJIWKELUFRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- SPPOVYALFLURKN-UHFFFAOYSA-N aluminum;silicic acid;sodium Chemical compound [Na].[Al].O[Si](O)(O)O SPPOVYALFLURKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012215 calcium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 239000011549 crystallization solution Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005216 hydrothermal crystallization Methods 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 2
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 2
- WNCYAPRTYDMSFP-UHFFFAOYSA-N Calcium aluminosilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O WNCYAPRTYDMSFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L Calcium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000019749 Dry matter Nutrition 0.000 description 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 1
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 102000014961 Protein Precursors Human genes 0.000 description 1
- 108010078762 Protein Precursors Proteins 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000000404 calcium aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 1
- JYIMWRSJCRRYNK-UHFFFAOYSA-N dialuminum;disodium;oxygen(2-);silicon(4+);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Na+].[Na+].[Al+3].[Al+3].[Si+4] JYIMWRSJCRRYNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 silicon ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу получения синтетического цеолита. Способ включает автоклавную обработку исходного раствора, содержащего алюминатный раствор глиноземного производства, фильтрацию и сушку полученного продукта. В качестве алюминатного раствора глиноземного производства используют алюминатный раствор, полученный из бокситов по схеме Байера. Исходный раствор дополнительно содержит жидкое натриевое стекло и известь, отожженную при температуре 1200-1400°C, при следующем соотношении компонентов (масс.%): алюминатный раствор, полученный из бокситов по схеме Байера, 76,92-86,2; жидкое натриевое стекло 6,9-12,82; известь, отожженная при температуре 1200-1400°C, 6,9-10,26. Автоклавную обработку осуществляют при температуре 160-170°С, при давлении 5,0-6,1 атм со скоростью перемешивания 100-110 об/мин в течение 3-6 часов. Технический результат состоит в обеспечении способа переработки алюминатных растворов глиноземного производства с получением синтетических алюмосиликатных цеолитов кальция и натрия (цеолитов). Предлагаемый способ позволяет получить продукт высокого качества, поскольку его кристалличность составляет 100%. Кроме того предлагаемый способ позволяет сократить длительность процесса и значительно снизить температуру прокаливания. Побочный продукт, получаемый в предлагаемом способе, то есть фильтрат, содержит натрий и алюминий, и его можно повторно использовать при выщелачивании боксита или для изготовления реакционных растворов. Это делает способ экологически благоприятным. Промывные воды, которые являются слегка щелочными, можно повторно использовать для получения растворов реагентов. 1 ил., 2 пр.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть для получения синтетического цеолита.
Известен способ получения синтетического цеолита, в котором природный глинистый минерал каолин смешивают с 10-30 мас.% порошкообразного цеолита типа А с размером микрокристаллов 1-2 мкм и карбоксиметилцеллюлозой, взятой в количестве 2,5-5,0 мас.%, добавляют 2%-ный раствор едкого натра в количестве 10-20 мас.% и 1,5%-ный раствор поливинилового спирта до образования однородной пластичной массы, которую формуют в гранулы. Полученные гранулы сушат при 50-120°С в течение 3 ч и термоактивируют при 550-630°С. Гранулы охлаждают и кристаллизуют в щелочном алюминатном растворе с концентрацией по оксиду алюминия 10-30 г/л, по гидроксиду натрия 100-120 г/л и соотношении: масса гранул/объем раствора, равном 1:(3-5), по ступенчатому температурному режиму: 6-8 ч при 20-40°С; 6-8 ч при 60°С; 6-8 ч при 80°С. Готовый цеолит обрабатывают острым водяным паром, промывают умягченной водой и сушат при 120-200°С (патент RU 2283280, МПК C01B 39/18, 2006 г.).
Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная многостадийностью и использованием большого количества исходных реагентов.
Известен способ получения синтетического цеолита, который включает разбавление щелочного раствора алюмината натрия, полученного в виде насыщенного щелочного раствора методом Байера и имеющего концентрацию оксида алюминия, по меньшей мере, 140 г/л и молярное отношение Al2О3–Na2О, доведенное до 0,5±0,01; тщательное перемешивание щелочи, воды и силиката натрия для получения смеси с молярными отношениями SiO2–Na2O в пределах 1,25-1,66 и H2О-Na2О в пределах 15-45; дозированное добавление горячего раствора алюмината натрия при температуре 50-60°С к раствору силиката натрия при температуре окружающей среды при непрерывным перемешивании для получения смеси для синтеза/кристаллизационного раствора с молярными отношениями: SiO2–Al2O3 в пределах 1,6-2,0 Н2О–Na2О в пределах 30-40; нагревание кристаллизационного раствора при температуре в пределах от температуры окружающей среды до 95°С в течение периода времени 45-75 минут при непрерывном перемешивании; извлечение цеолита фильтрацией и промывку с последующей сушкой и распылением (Патент (патент RU 2248939, МПК C01B39/16, C11D3/08, 2005год).
Недостатками известного способа являются его многостадийность, необходимость предварительного получения прекурсоров: водного силиката натрия и щелочно-алюминатного раствора заданного состава. Кроме того, полученный фильтрат содержит высокое количество кремния и не пригоден для дальнейшего использования при производстве глинозема.
Известен способ получения синтетического цеолита, который включает смешение исходных компонентов, формование гранул, их сушку, термоактивацию и гидротермальную кристаллизацию в растворе жидкого стекла. На стадию смешения подают прокаленный каолин, твердый гидроксид натрия, кремнегель для обеспечения молярного соотношения Al2O3⋅2SiO2:NaOH:SiO2 = 1:2:(0,47-2,87). В качестве временной технологической связки вводят модифицированный крахмал 3-7 мас.% в расчете на сухое вещество. Массовое соотношение воды и твердой фазы Т:Ж = 1:(1,5-2,5). Обработку полученной суспензии осуществляют в ультразвуковом устройстве с частотой колебаний 22±1 кГц и амплитудой 8±1 мкм в течение 10 мин, затем суспензию фильтруют до остаточной влажности 20-22 мас. %. Термоактивацию проводят при 500-700°С в течение 3-5 ч. Гидротермальную кристаллизацию проводят в одну стадию в микроволновой печи при удельной мощности СВЧ-излучения 1-2 кВт/кг в течение 0,5-1,5 ч в растворе жидкого стекла с силикатным модулем 1-3 и массовым соотношением Т:Ж = 1:(2-3) (Патент RU 2761823; МПК C01B 39/20, B01J 29/08; 2021 год).
Недостатками известного способа являются его многостадийность и использование большого количества исходных реагентов.
Известен способ получения синтетического цеолита с использованием реакционной смеси на основе алюмината натрия, гидроксида натрия, силикагеля, темплата гексаметиленимина и воды с соотношениями компонентов SiO2/Al2O3 от 30 до 50, Na2O/SiO2 от 0,04 до 0,07, гексаметиленимин/SiO2 от 0,4 до 0,5, H2O/SiO2 от 15 до 25, химической активации реакционной смеси при комнатной температуре и перемешивании в течение 12-16 часов, ультразвуковой активации реакционной смеси в ультразвуковой ванне при комнатной температуре и кристаллизации реакционной смеси в гидротермальных условиях при температуре 130-150°С в течение 48-72 ч при перемешивании ((Патент RU 2740381; МПК B01J 29/04, C01B 39/20; 2021 год).
Недостатком известного способа является длительный процесс производства (от 60 до 88 часов).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения синтетического цеолита путем гидротермальной обработки кремнещелочного раствора после переработки нефелиновых концентратов, полученных способом спекания, при температуре 95оС в течение 8-16 часов. Полученный осадок отделяли фильтрацией, промывали теплой дистиллированной водой до рН = 7-8, сушили в течение 2-х часов при температуре 130оС, а затем прокаливали в течение 4-х часов при температуре 650оС (https://cyberleninka.ru/article/n/alyuminatnyy-rastvor-glinozemnogo-proizvodstva-v-sinteze-tseolita-tipa-lta/viewer). Недостатком известного способа является использование в качестве исходного растворов переработки нефелиновых концентратов глиноземного производства, содержащих значительное количество кремния и небольшое количество алюминия. Данный способ позволяет получение конечного продукта – цеолита, содержащего значительное количество аморфной фазы. Для промышленного использования используют полностью кристалличный продукт.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ получения синтетического цеолита при переработке алюминатных растворов глиноземного производства, позволяющий повысить качество конечного продукта за счет повышение его кристалличности.
Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения синтетического цеолита, включающем автоклавную обработку исходного раствора, содержащего алюминатный раствор глиноземного производства, фильтрацию и сушку полученного продукта, в котором в качестве алюминатного раствора глиноземного производства используют алюминатный раствор, полученный из бокситов по схеме Байера, а исходный раствор дополнительно содержит жидкое натриевое стекло и известь, отожженную при температуре 1200-1400°C, при следующем соотношении компонентов (масс.%): алюминатный раствор, полученный из бокситов по схеме Байера, 76,92 ÷ 86,2; жидкое натриевое стекло 6,9 ÷ 12,82; известь, отожженная при температуре 1200-1400°C, 6,9 ÷ 10,26; автоклавную обработку осуществляют при температуре 160-170оС при давлении 5,0-6,1 атм со скоростью перемешивания 100-110 об/мин в течение 3-6 часов.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ получения синтетического цеолита с использованием в качестве компонента исходного сырья алюминатного раствора глиноземного производства, полученный из бокситов по схеме Байера, в заявленных условиях и пределах соотношения компонентов.
В ходе исследований, проведенных авторами, было установлено, что ускорение химических реакций между компонентами реакционной смеси, то есть, как следствие, снижение длительности процесса, возможно при использовании соединения, имеющего высокую химическую активность. В качестве такого соединения авторами предлагается обозженная при температуре 1200-1400°C известь (оксид кальция), имеющая высокую химическая активность, что обусловливает ее практически мгновенное взаимодействие с другими компонентами смеси. При этом использование щелочно-алюминатного раствора, полученного из бокситов по схеме Байера, содержащего алюминий и натрий в ионной форме, способствует также ускорению взаимодействия. Низкое содержание кремния в алюминатных растворах, полученных из бокситов, исключает наличие аморфной фазы в конечном продукте, однако с учетом химического сродства кальция к кремнию обеспечивается и взаимодействие ионов кальция и кремния при использовании в качестве источника кремния жидкого стекла, необходимое для образования алюмосиликатов. В процессе синтеза известь (оксид кальция) ввиду своей высокой химической активности вступает в реакцию с кремнием и алюминием с образованием сложных соединений (алюмосиликатов кальция и натрия):
3CaO + 2NaAlO2 + 2Na2SiO3 + 5H2O→ 3CaO∙Al2O3∙2SiO2∙2H2O+ 6NaOH ;
NaAlO2 + Na2SiO3 + H2O → Na2O∙Al2O3∙SiO2∙H2O. При этом значительно сокращается время прохождения процесса (3-6 часов). Предложенное содержание компонентов исходной смеси является существенным фактором проведения процесса. Введение извести, используемой в качестве активной химической затравки, менее 6,9 масс.% не способствует значительному ускорению процесса, а в растворе останется избыточный кремний и алюминий, а увеличение содержания извести более 10,26 масс.% нецелесообразно, так как при увеличении дозировки для образования цеолита будет недостаточно кремния в растворе, а активный кальций останется в твердой фазе в виде гидроксида кальция. Жидкое стекло служит источником кремния и натрия. При увеличении дозировки жидкого стекла более 12,82 масс.% оксид кремния окажется в избытке и останется в растворе. При снижении дозировки жидкого стекла менее 6,9 масс.% будет недостаточно кремния для образования твердого осадка, что снизит выход цеолита. При снижении содержания алюминатного раствора менее 76,92 масс.% для образования цеолита будет недостаточно алюминия, что в целом снизит выход цеолита. При увеличении содержания алюминатного раствора более 86,2 масс.% в растворе останется избыточный алюминий и увеличатся материальные потоки. Существенное влияние на проведение процесса оказывают параметры автоклавной переработки. Так, при осуществлении автоклавной обработки при температуре ниже 160оС при давлении ниже 5,0 атм. со скоростью перемешивания менее 100 об/мин и времени менее 3 часов наблюдается снижение выхода и качества цеолита. Осуществление автоклавной обработки при температуре более 170оС при давлении более 6,1 атм. со скоростью перемешивания более 110 об/мин и времени более 6 часов нецелесообразно, поскольку не улучшает качество по кристалличности конечного продукта.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Берут алюминатный раствор, полученный из бокситов по схеме Байера, состава: Al2O3-77,65-135,1г/л, Na2O-142,5-197,4г/л, жидкое натриевое стекло, кристаллический порошок извести СаО, обоженной при температуре 1200-1400оС, при соотношении компонентов (масс.%): алюминатный раствор, полученный из бокситов по схеме Байера, 76,92 ÷ 86,2; жидкое натриевое стекло 6,9 ÷ 12,82; известь, отожженная при температуре 1200-1400°C, 6,9 ÷ 10,26; помещают в автоклавную установку. Автоклавную обработку проводят при температуре 160-170°С, давлении 5,0-6,1 атм. Со скоростью перемешивания 100-110 об/мин в течение 3-6часов. Далее полученную пульпу охлаждают, фильтруют, отделяют осадок, а раствор возвращают на переработку. Полученный твердый осадок сушат при температуре 120-130°С в течение1-3 часов. Полученный продукт представляет собой белый кристаллический порошок, по данным рентгено-фазового анализа (РФА) представляет собой смесь фаз гидроалюмосиликата кальция и натрия (алюмосиликатный цеолит кальция и натрия).
На фиг. 1 представлены результаты рентгено-фазового анализа полученного продукта.
Предлагаемый способ переработки алюминатного раствора иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Берут 100 мл.(г.) алюминатного раствора состава: Al2O3-135,1г/л, Na2O-197,4г/л, 15г. жидкого стекла (ГОСТ 13078-81 Стекло натриевое жидкое(массовая доля диоксида кремния, %- 24,8-34,0, массовая доля оксида железа и оксида алюминия, %, не более-0,30, массовая доля оксида кальция, %, не более- 0,20, массовая доля серного ангидрида, %, не более- 0,15, массовая доля оксида натрия, %- 8,0-12,2, силикатный модуль-2,7-3,4)), 15,2г. порошка извести СаО, что соответствует соотношению (масс.%): алюминатный раствор – 76,92, жидкое стекло – 12,82, оксид кальция – 10,26 .
Помещают в автоклавную установку (Parr 4560, США, объемом 450 см3). Автоклавную обработку проводят при температуре 170 °С, давлении 5 атм. со скоростью перемешивания 100 об/мин в течение 3 часов. Далее полученную пульпу охлаждают, фильтруют, отделяют осадок, а раствор возвращают на переработку. Полученный твердый осадок сушат при температуре 130°С в течение 1 часа. Полученный осадок представляет собой белый кристаллический порошок алюмосиликата натрия (~12%) и кальция(~88%) состава Na8Al6Si6O24∙(H2O)2 , Ca3Al2(SiO4)2(OH)8, что подтверждено рентгено-фазовым анализом (РФА)(фиг.1). Размер частиц не более 1мкм. Кристалличность продукта 100%. Химический состав цеолита(масс%): SiO2 -32,6; Al2O3 -18,9; Na2O -1,7; CaO-46,8.
Мольный состав цеолита: 3CaO:4Nа2O:3Аl2O3:2SiO2:5H2O.
Полученный раствор имеет состав Al2O3-24,6г/л, Na2O-180,9г/л, SiO2-0,09 г/л.
Пример 2. Берут 100 мл.(г.) алюминатного раствора состава: Al2O3-77,65г/л, Na2O-142,5г/л, 12г. жидкого стекла (ГОСТ 13078-81 Стекло натриевое жидкое(массовая доля диоксида кремния, %- 24,8-34,0, массовая доля оксида железа и оксида алюминия, %, не более-0,30, массовая доля оксида кальция, %, не более- 0,20, массовая доля серного ангидрида, %, не более- 0,15, массовая доля оксида натрия, %- 8,0-12,2, силикатный модуль-2,7-3,4)), 12г. порошка извести СаО, что соответствует соотношению (масс.%): алюминатный раствор – 86,2, жидкое стекло – 6,9, оксид кальция – 6,9 .
Помещают в автоклавную установку (Parr 4560, США, объемом 450 см3 ). Автоклавную обработку проводят при температуре 160 °С, давлении 6,1 атм. со скоростью перемешивания 110 об/мин в течение 6 часов. Далее полученную пульпу охлаждают, фильтруют, отделяют осадок, а раствор возвращают на переработку. Полученный твердый осадок сушат при температуре 120°С в течение 3 часов. Полученный осадок представляет собой белый кристаллический порошок алюмосиликата натрия (~4%) и кальция(~79%) состава Na2Al2Si3O10∙2H2O, Ca3Al2(SiO4)2(OH)4, что подтверждено рентгено-фазовым анализом (РФА)(Фиг.1) Размер частиц не более 1мкм. Кристалличность – 100%. Химический состав цеолита (масс%): SiO2 -32,83; Al2O3 -18,9; Na2O -0,99; CaO-47,28. Мольный состав цеолита: 3CaO:3Nа2O:Аl2O3:2SiO2:5H2O.
Полученный раствор имеет состав Al2O3-15,3г/л, Na2O-142,49г/л, SiO2-0,18 г/л.
Таким образом, авторами предлагается способ переработки алюминатных растворов глиноземного производства с получением синтетических алюмосиликатных цеолитов кальция и натрия (цеолитов). Предлагаемый способ позволяет получить продукт высокого качества, поскольку его кристалличность составляет 100%. Кроме того предлагаемый способ позволяет сократить длительность процесса. Побочный продукт, получаемый в предлагаемом способе, то есть фильтрат, содержит натрий и алюминий, и его можно повторно использовать при выщелачивании боксита или для изготовления реакционных растворов. Это делает способ экологически благоприятным. Промывные воды, которые являются слегка щелочными, можно повторно использовать для получения растворов реагентов.
Claims (1)
- Способ получения синтетического цеолита, включающий автоклавную обработку исходного раствора, содержащего алюминатный раствор глиноземного производства, фильтрацию и сушку полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве алюминатного раствора глиноземного производства используют алюминатный раствор, полученный из бокситов по схеме Байера, а исходный раствор дополнительно содержит жидкое натриевое стекло и известь, отожженную при температуре 1200-1400°C, при следующем соотношении компонентов (масс.%): алюминатный раствор, полученный из бокситов по схеме Байера, 76,92-86,2; жидкое натриевое стекло 6,9-12,82; известь, отожженная при температуре 1200-1400°C, 6,9-10,26; автоклавную обработку осуществляют при температуре 160-170°С, при давлении 5,0-6,1 атм со скоростью перемешивания 100-110 об/мин в течение 3-6 часов.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2787819C1 true RU2787819C1 (ru) | 2023-01-12 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2248939C1 (ru) * | 2000-12-19 | 2005-03-27 | Нэшнл Алюминиум Компани Лимитед | Способ изготовления цеолита-а, пригодного в качестве детергентной модифицирующей добавки |
| CN107827122A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-03-23 | 达州励志环保科技有限公司 | 一种利用废氧化铝和石英砂生产4a沸石的方法 |
| RU2683102C1 (ru) * | 2018-06-04 | 2019-03-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Способ переработки нефелинового концентрата |
| WO2022019866A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | Orta Doğu Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ | Production method of zeolite 3a and zeolite 5a directly by using calcite and potash in addition to natural aluminasilicate resources |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2248939C1 (ru) * | 2000-12-19 | 2005-03-27 | Нэшнл Алюминиум Компани Лимитед | Способ изготовления цеолита-а, пригодного в качестве детергентной модифицирующей добавки |
| CN107827122A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-03-23 | 达州励志环保科技有限公司 | 一种利用废氧化铝和石英砂生产4a沸石的方法 |
| RU2683102C1 (ru) * | 2018-06-04 | 2019-03-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Способ переработки нефелинового концентрата |
| WO2022019866A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | Orta Doğu Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ | Production method of zeolite 3a and zeolite 5a directly by using calcite and potash in addition to natural aluminasilicate resources |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Мамедова Г.А. "Синтез цеолитов различных структурных типов на основе природного минерала Нахчывана", Пятый междисциплинарный научный форум с международным участием "Новые материалы и перспективные технологии", Москва, 30 октября - 1 ноября 2019, Сборник материалов, Том I, М: НПП "ИСИС", 2019г, стр.366-369. * |
| Шайдулина А.А. и др. "Алюминатный раствор глиноземного производства с винтезе цеолита типа LTA", Известия СПбГТИ(ТУ), 2018, номер 42, стр. 49-53. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Effects of ageing and seeding on the formation of zeolite Y from coal fly ash | |
| Rozhkovskaya et al. | Synthesis of high-quality zeolite LTA from alum sludge generated in drinking water treatment plants | |
| KR102227515B1 (ko) | 제올라이트 및 그 제조방법 | |
| US6241960B1 (en) | Method for preparation of small zeotype crystals | |
| US3343913A (en) | Table iv | |
| Ajayi et al. | Novel method of metakaolin dealumination-preliminary investigation | |
| JPH0648725A (ja) | ベータ型ゼオライトの製造方法 | |
| RU2787819C1 (ru) | Способ получения синтетического цеолита | |
| KR20110022454A (ko) | 실리카 및 알루미나가 포함된 폐기물로부터 합성 제올라이트를 제조하는 방법 | |
| CN106946267B (zh) | 一种eu-1分子筛及其合成方法 | |
| GB2038301A (en) | Process for the production of zeolite A | |
| CN103204505B (zh) | 一种制备含铝层状水羟硅钠石的方法 | |
| AU2001237708B2 (en) | A process for the manufacture of zeolite-A useful as a detergent builder | |
| KR100274118B1 (ko) | 석탄비산재로부터 에이형 제올라이트를 제조하는 방법 | |
| KR102271298B1 (ko) | 리튬 부산물을 이용한 제올라이트 제조 방법 | |
| RU2780972C1 (ru) | Способ получения синтетического алюмосиликатного цеолита | |
| RU2248939C1 (ru) | Способ изготовления цеолита-а, пригодного в качестве детергентной модифицирующей добавки | |
| RU2090501C1 (ru) | Способ получения тонкодисперсного волластонита | |
| HU218835B (hu) | Eljárás zeolitok előállítására alkáli-alumínium-hidroszilikát-tartalmú nyersanyagokból | |
| CN102452659B (zh) | 一种mcm-22沸石的制备方法 | |
| JP2564581B2 (ja) | 高シリカ含有量ゼオライトの製法 | |
| RU2823302C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЦЕОЛИТА ТИПА NaA | |
| CN104340990A (zh) | 一种y型沸石的合成方法 | |
| RU2808415C1 (ru) | Способ получения натриево-кальциевого силиката | |
| RU2824160C1 (ru) | Способ получения фторида алюминия |