一种以硫铁尾矿为原料制备4A沸石的方法技术

本发明专利技术公开了一种以硫铁尾矿为原料制备4A沸石的方法，属于化工领域，其步骤包括：粉碎硫铁尾矿后配制含量为20～30%的料浆；在料浆中分别加入CuSO4溶液、丁基黄药、松醇油，然后过滤烘干磨细；然后加入混合酸溶液，充分搅拌后，用清水清洗烘干并磨细；在620~650℃温度下煅烧2～4h后，加入NaOH溶液并在50~60℃下恒温搅拌2～5h；在90~95℃下反应2～5h，离心，干燥，即得到4A沸石产品。采用本方法可以采用硫铁尾矿作为原料制备4A沸石，从而对硫铁尾矿进行了有效的回收利用，减少了硫铁尾矿对环境造成污染的同时降低了4A沸石制备原料的成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种以硫铁尾矿为原料制备4A沸石的方法，属于化工领域，其步骤包括：粉碎硫铁尾矿后配制含量为20～30%的料浆；在料浆中分别加入CuSO4溶液、丁基黄药、松醇油，然后过滤烘干磨细；然后加入混合酸溶液，充分搅拌后，用清水清洗烘干并磨细；在620~650℃温度下煅烧2～4h后，加入NaOH溶液并在50~60℃下恒温搅拌2～5h；在90~95℃下反应2～5h，离心，干燥，即得到4A沸石产品。采用本方法可以采用硫铁尾矿作为原料制备4A沸石，从而对硫铁尾矿进行了有效的回收利用，减少了硫铁尾矿对环境造成污染的同时降低了4A沸石制备原料的成本。【专利说明】—种以硫铁尾矿为原料制备4A沸石的方法
本专利技术涉及化工领域，特别涉及一种以硫铁尾矿为原料制备4A沸石的方法。
技术介绍
4A沸石是一种水合硅铝酸盐-硅铝酸钠晶体，英文名为SodiumAlumino-Silicate系人工合成的招娃酸盐晶体,其化学式Na12 12.27H20,属于NaA型沸石。对于4A沸石的合成，传统合成方法是化学法，即以水玻璃、氢氧化铝、烧碱为原料水热合成的方法，该方法质量稳定，但是成本过高。利用矿物原料合成'4A沸石可降低成本，目前有活性白土法、膨润土法、高岭土法和煤矸石法等。其中高岭土法，是利用高岭土硅铝比与4A沸石基本一致的特点，将其转化为具有反应活性的偏高岭石，并在苛性钠水溶液中进行水热结晶转化反应而制成沸石，该方法工艺简单，不需要补充硅源和铝源，具有成本较低的特点。在高岭土法合成4A沸石中，原料选择很重要，要严格控制高岭土中杂质的存在与含量，通常采用优质高岭土。因为杂质会严重影响最终产品的结构(如晶体结构、孔径等)、物理性质(如色泽、粒径等)和化学性质(吸附性和离子交换性等)，使最终产品不能达到4A沸石的要求。硫铁矿的主要矿物黄铁矿(FeS2),是一种重要的化学矿物原料，主要用于制造硫酸。部分用于化工原料以生产硫磺及各种含硫化合物等。本专利所说的硫铁尾矿是指在开采硫铁矿的同时开采出的与黄铁矿共生的高岭石质粘土矿。硫铁矿在选出黄铁矿后，其余部分就成为尾矿，称为硫铁尾矿。硫铁尾矿的矿物组成和化学成分范围波动较大，主要矿物组成为高岭石，还含有少量珍珠陶土、石灰石、锐钛矿和未被选出的黄铁矿等。本专利所说的硫铁尾矿的典型化学组成为(重量百分比)SiO2 30~52%，Al2O3 25~40%，CaO 0.2~2.0%，Fe2O3 0.6~19%，TiO2 0.5~7.0%，SO3 0.5~4.5%，其它杂质组分I~5%。可见虽然硫铁尾矿的主要矿物成分是高岭石，但与一般的高岭石相比，硫铁尾矿的化学成分波动范围大，钛含量普遍较高，加上黄铁矿的共生、有机质及固定碳的混染以及黄铁矿的局部表面氧化，使硫铁尾矿中杂质多且含量高，难于直接得到应用。因此，在我国硫铁矿区中硫铁尾矿长期不能得到利用，堆积在地面或沟壑，造成严重的环境污染。也正因为上述的硫铁尾矿的组成特点,在传统的高岭土法合成4A沸石时,硫铁尾矿是不符合作为原料的要求进行4A沸石合成的，即硫铁尾矿采用现有的工艺是不能用于合成4A沸石的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种采用硫铁尾矿为原料制备4A沸石的方法，以回收利用硫铁尾矿。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种以硫铁尾矿为原料制备4A沸石的方法，包括以下步骤: (I)粉碎硫铁尾矿后，配制成固体质量百分含量为20~30%的料浆；(2 )将步骤(1)得到的所述料浆调节pH值至8、，搅拌后，在每吨料浆中加入4~5L质量浓度为5%的CuSO4溶液，搅拌后，在每吨料浆中加入丁基黄药150~250克，搅拌后，再在每吨料浆中加入120~200克松醇油，搅拌后，刮除泡沫后过滤烘干，并磨细至过200目筛，得到一次粉料； (3)在步骤(2)得到的一次粉料中加入酸溶液，加入的比例为每公斤所述一次粉料加入3.3~3.8 L酸溶液，加温至58~62°C，充分搅拌后，用清水洗至pH至5~6，烘干并磨细至过200~500目筛，得到二次粉料； (4)将经过步骤(3)得到的二次粉料在62(T650°C温度下煅烧2~4h后，加入摩尔浓度为2.8~4.0moI/L的NaOH溶液，加入的比例为每公斤二次粉料中加入5L所述NaOH溶液，并在5(T60°C下恒温搅拌2~5h，得到中间品； (5)将按步骤(4)所得中间品在9(T95°C下反应2~5h，得到半成品； (6)将按步骤(5)所得半成品离心，干燥，即得到4A沸石产品。本方法以杂质成分复杂且杂质含量高的硫铁尾矿为原料制备4A沸石，为了制备得到合格甚至优质的4A沸石，上述步骤(1)- (3)是对硫铁尾矿进行成分调整，包括降低杂质的含量和调整原料中的硅 铝比，具体的: 步骤(1)中，将硫铁尾矿破碎后，利于后续杂质的去除； 步骤(2)中，由于黄铁矿表面电荷为正，易被黄药类阴离子捕收剂吸附，而松醇油作为起泡剂，有利于降低水溶液的表面张力，使充入水中的空气易于弥散成气泡并稳定气泡。松醇油与黄药联合在一起吸附于矿物颗粒表面，使矿粒上浮，从而有效除去黄铁矿等杂质，而硫Ife铜的存在能抑制非硫化物被吸附； 步骤(3)中，采用酸溶液使三价铁离子生成可溶性的铁化合物进入溶液，从而进一步除铁，并可除去部分钛及调整硅铝比。采用步骤(1) - (3)的方法处理后，得到的二次粉料的成分与优质高岭土类似，然后采用类似于高岭土法进行4A沸石的合成，具体的: 步骤(4)中，对经过处理后的尾矿进行煅烧的目的是将高岭土活化成偏高岭土，其反应式为=Al2Si2O5(OH)4 — Al2Si207+2H20。煅烧后的活性偏高岭土在适宜温度下与NaOH溶液陈化，其目的是使其逐渐转变成均匀的铝硅酸盐溶胶-凝胶，形成转化分子筛前驱体，为后续的晶化过程奠定基础。此过程的反应式为:6 (Al2O3.2Si02)+12Na0H+21H20 — Na12 [(AlO2) (SiO2)J12.27H20。在步骤(4)中，采用了与常规的高岭土法相比，更低的煅烧温度62(T650°C，常规高岭土法的煅烧温度一般为750-850°C，这都得益于采用了本专利技术特有的除杂和成分调整的预处理方法；更低的煅烧温度，一方面可以节约能源，另一方面可以延长煅烧设备的使用时间。作为优选的技术方案:步骤(1)中，粉碎硫铁尾矿至过200~500目筛。合成的4A沸石白度与钙离子交换量与原料的粒度有关，一般原料粉碎粒度细，有利于提高白度与钙离子交换量。作为优选的技术方案:步骤(2)中，调节pH值时采用质量百分浓度为10%的Na2CO3溶液。作为优选的技术方案:步骤(3)中，所述酸溶液为混合酸溶液，所述混合酸溶液是以质量浓度为25%~35%的硫酸和盐酸溶液为组分，并按体积比1:1配制而成。如果仅使用盐酸处理硫铁尾矿，除铁效果较好，但是对于含钛较高的尾矿，却不能有效的提高白度；使用硫酸处理硫铁尾矿则可以在除去一部分的铁的同时除去一部分的钛。采用“硫酸+盐酸”对硫铁尾矿进行处理，可以将其中的不溶化合物转变为可溶化合物，而与高岭土分离，有效的除去铁杂质，并能部分除去高岭土中所含的钛，提高高岭土白度。另外，高岭土在无机酸中的稳定性较好，经过盐酸或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以硫铁尾矿为原料制备4A沸石的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）粉碎硫铁尾矿后，配制成固体质量百分含量为20～30%的料浆；（2）将步骤（1）得到的所述料浆调节pH值至8~9，搅拌后，在每吨料浆中加入4～5L质量浓度为5%的CuSO4溶液，搅拌后，在每吨料浆中加入丁基黄药150～250克，搅拌后，再在每吨料浆中加入120～200克松醇油，搅拌后，刮除泡沫后过滤烘干，并磨细至过200目筛，得到一次粉料；（3）在步骤（2）得到的一次粉料中加入酸溶液，加入的比例为每公斤所述一次粉料加入3.3～3.8 L酸溶液，加温至58～62℃，充分搅拌后，用清水洗至pH至5～6，烘干并磨细至过200～500目筛，得到二次粉料；（4）将经过步骤（3）得到的二次粉料在620~650℃温度下煅烧2～4h后，加入摩尔浓度为2.8～4.0mol/L的NaOH溶液，加入的比例为每公斤二次粉料中加入5L所述NaOH溶液，并在50~60℃下恒温搅拌2～5h，得到中间品；（5）将按步骤（4）所得中间品在90~95℃下反应2～5h，得到半成品；（6）将按步骤（5）所得半成品离心，干燥，即得到4A沸石产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶巧明，王明珠，黄欢，吴春华，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51