铝土矿和高岭土制备硅铝酸钠新工艺技术的研究

admin · 发表于 2022-9-22 09:50:00

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洗涤助剂三聚磷酸钠（STPP）使水资源严重富营养化，极大的破坏了生态平衡，因此人们希望采用新一代洗涤助剂取代之。硅铝酸钠，俗称4A沸石或分子筛，由于与钙离子有良好的结合能力、无污染和廉价易得等特点，已成为洗涤助剂STPP的理想替代品。目前以廉价矿物主要是高岭土制备4A沸石的研究已经广泛开展，但是高岭土中伴生矿的存在，限制了原料利用率和产品纯度。本研究的目的是以储量丰富、价格低廉的广西南宁铝土矿和高岭土为原料，探索一条制备性能良好、适宜做洗涤助剂用4A沸石的新工艺，以提高原料利用率和产品纯度。利用X射线荧光光谱法和X射线衍射法分析了铝土矿与高岭土的成分和物相组成。采用铵化焙烧法除去铝土矿中的铁和钛，用硫酸浸出法去除高岭土中着色金属（如Fe、Mn等）的化合物来提高其白度。利用差热分析和X射线衍射法分析了铝土矿和高岭土的热性能。将铝土矿、高岭土和NaOH按照一定比例混合，经碱熔焙烧—水热合成制备了4A沸石。采用X射线衍射法和扫描电镜显微法研究了焙烧温度和焙烧时间对合成4A沸石结晶度和晶型的影响，确定了最佳焙烧条件。采用X射线衍射法和扫描电镜显微法，结合产品钙离子交换能力的测定，系统研究了水热合成体系中硅铝比、钠硅比和水钠比对4A沸石结晶度、晶型和钙离子交换能力的影响，确定了最佳物料配比。以钙离子交换能力为指标，采用正交设计法研究了胶化温度、胶化时间、晶化温度和晶化时间对4A沸石钙离子交换性能的影响，确定了最佳水热合成条件。研究结果表明，以铝土矿和高岭土为原料，经碱熔焙烧、水热合成可以制备4A沸石。制备4A沸石的最佳工艺为：铝土矿、高岭土和NaOH的混合物在600℃下碱熔焙烧2h，焙烧产物研磨、加去离子水，保证水热合成体系的硅铝比为1.9～2.2，钠硅比为2.0～2.3，水钠比为60，在75℃下胶化4h，升温到95℃晶化4h，经过滤、洗涤、烘干得到4A沸石产品。所得4A沸石产品纯度高，钙离子交换量>320mgCaCO3/g，粒径1～9µm之间的颗粒占90%以上，平均粒径为3µm，白度>90。纯度、钙离子交换能力和粒径等性能指标均优于市售4A沸石，而白度低于市售4A沸石，因此应进一步提高合成4A沸石的白度。

铝土矿和高岭土制备硅铝酸钠新工艺技术的研究

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