利用天然矿物原料合成沸石的研究

沸石具有优良的物理化学性能,作为分子筛用途广泛.利用天然矿物原料可合成质优价廉的沸石,极有发展前景.本文对利用天然矿物原料合成沸石及其合成工艺进行了综述,将合成工艺归纳为原料预处理、硅铝质前驱物制备、硅铝质凝胶制备、晶化合成及后期处理等步骤.并指出今后应在晶化机理方面进行深入研究.     

酸浸除杂工艺对钨尾矿合成ZSM-5的影响

以尾矿为原料合成ZSM-5的关键在于有效除杂和活化。通过不同酸洗方法对钨尾矿进行除杂,经过高温碱熔活化后可作为全部硅铝源,合成出结晶度良好的ZSM-5。低温常压(50℃～90℃)酸浸可以去除大部分钙组分。高温高压(170℃)对各杂质组分的去除效果更好(特别是Al),产生更高的原料硅铝摩尔比、SiO2溶出率、产物纯产量和SiO2利用率,实现钨尾矿资源化利用。     

从风化岩残积土固废中回收高岭土及制备ZSM-5分子筛的研究

以广东省惠州市某矿山风化花岗岩残积土固体废弃物为原料，采用水热法合成了ZSM-5分子筛。首先采用水力旋流器回收风化岩中的高岭土，并采用还原—络合法对其进行化学除铁。然后对除铁后的高岭土进行热活化处理，以TPAOH为模板剂，水热法合成了ZSM-5分子筛。采用TEM、XRD和N₂吸附—脱附法对样品进行了表征，结果表明，合成的ZSM-5分子筛结晶度好，孔道规整，具有一定的介孔结构。      

以凹土为原料利用有机胺模板剂制备ZSM-5沸石

以凹凸棒石黏土为原料,酸化后利用廉价有机胺乙二胺、正丁胺、1,6-己二胺为模板剂制备ZSM-5沸石,考察了模板剂类型及合成条件对ZSM-5沸石合成的影响。利用X射线衍射、扫描电镜和N2吸附脱附对所得产品进行了表征。结果表明：3种有机胺均可作为凹土合成ZSM-5沸石的模板剂,但模板作用弱于四丙基溴化铵。合成ZSM-5沸石的适宜条件为：NaOH浓度0.375 mol/L,模板剂质量浓度50 g/L,晶化温度180℃,晶化时间48 h。在适宜合成条件下以正丁胺为模板剂制备ZSM-5沸石比表面积最高,为153 m2/g。     

凹凸棒石黏土合成NaY及ZSM-5/NaY复合沸石的研究

以凹凸棒石黏土为原料,在水热条件下原位晶化制备了NaY沸石,随后利用二次晶化法制备ZSM-5/NaY复合沸石。结果表明,导向剂是合成NaY沸石的关键,在导向剂作用下,仅以凹凸棒石黏土为原料即可合成NaY沸石,铝源NaAlO_2的加入可以有效提高沸石的结晶度。随后在ZSM-5沸石合成体系中,添加的NaY沸石溶解为第一阶段形成的ZSM-5沸石提供营养,最后形成ZSM-5/NaY复合沸石,该复合沸石的性质不同于机械混合物的性质,形成了新的酸中心,其酸中心主要为中等程度的酸中心。     

氯碱化学工业固体废物治理措施初探

氯碱化学工业生产产生的固体废弃物种类较多,成份复杂.其主要原料为原盐,产生的固体废弃物包括燃煤灰渣、废电石渣、废盐泥、含汞废活性炭、吸附器活性炭和废催化剂、水处理废污泥等,直接排放将对环境产生较大的不利影响.但在生产工艺中强化对有害物质的控制,采取安全有效的处置措施,即可产生环境效益,也可为企业带来一定的经济效益.     

粉煤灰/矿渣复合基沙土固化剂的制备及固化性能研究

内蒙古库布齐沙漠是中国第七大沙漠,沙土区别于其他沙漠具有特殊理化性能,因而研究针对性的沙土固化剂具有理论与实际应用意义。以内蒙古当地工业固体废弃物,电厂粉煤灰、氯碱化工企业电石渣及金尾矿,利用固体废弃物原料中富含硅铝钙等有效成分,通过单一与复合改性,对固化剂配方进行优化,制备了有机/无机复合新型土壤固化剂。研究结果表明,固化剂优化配方为:粉煤灰(FA)51%、电石渣(CS)17%、金尾矿(GS)15%,CaSO_412%、Al_2(SO_4)_33%及甲基纤维素(MC)2%。利用优化配方制备的土壤固化剂以10%比例掺杂在沙土中,固化后沙土试样7 d养护强度最高可达4.62 MPa,超过国家标准。该研究结果实现了"废旧利用、以废治废、以废治沙"的目的,为工程应用提供了参考价值。     

金属矿山固体废弃物危害及资源再利用

针对我国金属矿山固体废弃物(含尾矿)堆存量大、分布广、性质较复杂等问题,指出其具有占用土地、浪费资源和污染环境、诱发地质灾害等危害,强调应根据固体废弃物的矿物组成、化学成分、粒度特点等,分别进行资源再利用,并从铁矿、铜矿、镍矿、金矿等方面介绍了矿山固体废弃物在回收有价金属或矿物方面的应用,阐述了其用于工农业生产、矿山回填等领域的情况。确定适用于金属矿山固体废弃物特性的综合利用技术,对于实现矿山固废的减量化甚至零排放利用具有重要意义。     

利用天然原料合成β’-Sialon及其复合材料的研究进展

综述了利用高岭土、叶蜡石及高铝矾土等天然铝-硅系原料合成β-Sialon,Sialon-SiC以及Sialon结合刚玉复合材料的研究现状,讨论了在碳热还原氮化过程中,β-Sialon的物相组成的变化规律及合成机理.     

利用天然原料合成β'-Sialon及其复合材料的研究进展

综述了利用高岭土、叶蜡石及高铝矾土等天然铝-硅系原料合成β'-Sialon,Sialon-SiC以及Sialon结合刚玉复合材料的研究现状,讨论了在碳热还原氮化过程中,β'-Sialon的物相组成的变化规律及合成机理.     

室温条件制备矿渣——粉煤灰基地聚合物的试验和反应机理研究

地聚合物是一种新型的无机聚合物胶凝材料。为了便于现场浇筑以及固体废物资源化利用,对室温条件下用矿渣和粉煤灰来制备地聚合物胶凝材料进行了研究。矿渣和粉煤灰以2∶1混合后作为硅铝质原料,通过复合碱激发剂来激活,采用不同制备工艺、室温养护来制备地聚合物胶凝材料。探索了不同制备工艺、复合碱激发剂掺量对地聚合物抗压强度的影响,并对地聚合物物相组成、微观形貌和红外吸收性质进行了分析。结果表明:在地聚合物制备过程中,将硅铝质原料与氢氧化钠进行混磨,有利于硅铝质原料的激活;复合碱激发剂的最佳掺量为16%时,3 d龄期试样的抗压强度可达到16.1 MPa,28 d龄期达到33.6 MPa。最终试样结构类似于混凝土,由地聚合物凝胶和未反应硅铝质原料为骨料组成,生成的地聚合物凝胶将未反应的硅铝质原料颗粒黏结为一整体,其结构越致密抗压强度越高。     

页岩气油基钻屑热解灰渣制烧结砖性能研究

以热解处理后的页岩气油基钻屑灰渣为原料制备烧结砖,研究该原料的基本成分、制备烧结砖的最佳配合比及基本物理性能,并进行热性能及微观机理分析。结果表明,油基钻屑灰渣以硅、钙、铝质成分为主,当水料比为0.24,油基钻屑灰渣质量分数为40%,黏土质量分数为53%,粉煤灰质量分数为4%,炉渣质量分数为3%,煅烧温度为950～1 000℃,成型压力为5 MPa,烧结时间为3～4 h,制备出干密度为1 459 kg/m3、抗压强度为10.3 MPa的烧结砖,抗压强度、抗冻性、吸水率、放射性核素限量均满足GB 5101-2003国标要求;油基钻屑灰渣中的硅、钙、铝质成分参与体系中的烧结反应,促进体系中玻璃相形成,填充内部孔隙,形成致密的烧结砖体。     

地质聚合物研究进展

地质聚合物是一种以活性硅铝质材料和液体激发剂为主要原料制作而成的新型无机胶凝材料，其原料来源广泛，性能优越，发展前景广阔。介绍了地质聚合物的结构和聚合机理，阐述了地质聚合物的合成原料、制备方法以及性能特点，归纳总结了影响地质聚合物性能的主要因素。此外，分析了地质聚合物存在的问题并对其今后的发展方向进行展望。      

煤基固废制备纳米多孔材料研究进展

作为典型的铝硅酸盐固体废物,粉煤灰、煤矸石、气化渣等煤基固废中SiO2和Al2O3含量可达60%～90%,因此可将其作为硅源和铝源以制备具有高附加值的纳米多孔材料。主要综述了国内外利用粉煤灰、煤矸石、气化渣等煤基固废以制备纳孔材料的研究进展与反应机理,并对煤基固废制备纳孔材料进行总结与展望,以期为煤基固废高值化利用的进一步发展提供参考。指出目前煤基固废制备纳孔材料研究大多处在实验室研究阶段,尚未实现工业化生产,需解决合成过程中存在的沸石分子筛产品纯度低、成本高以及环境污染等问题,但以廉价煤基固体废物合成高值化纳孔材料的研究方向极具价值与潜力;合成纳米多孔材料的工艺种类和路线极其多样,难以找到相对普遍适用的方法,其合成机理有待进一步探究,且缺乏利用气化渣或数种煤基固废协同制备沸石分子筛等纳孔材料方面的研究。根据各煤基固废的具体矿相、物化成分等性质,有针对地设计并制备特定的纳孔材料,可发挥纳孔材料具有较大的比表面积、较窄的孔径分布、较大的孔隙体积等优良性质,使其具有良好的吸附能力。未来研究可集中于寻找更加经济、简便的活化和后续处理方法以提高纳孔材料的纯度和固体原料转化率,缩短工艺流程、减少药品消耗、降低合成成本以实现工业化生产,提高纳孔材料的性能如增大比表面积和孔隙体积等,开发多种煤基固废协同作用制备工艺及探究协同机理以求优势互补。     

硅灰碳热还原制备硅铁合金

为了进一步提高硅灰的经济价值并减少环境污染。本文首先对硅灰回收利用制备硅铁合金过程中可能发生的反应及其热力学可行性进行了研究,分析了炉内发生的反应过程,并将冶炼温度确定为1700℃。然后向硅灰中添加Fe粉及石油焦经碳热还原反应成功冶炼出Si含量为34.85%的硅铁合金。通过对产物检测分析得出合金成分主要是Fe和Si,合金成分均匀、结构清晰。为实现硅灰固废的回收利用提供了一条新的工艺路线,并证实了该工艺的可行性。     

粉煤灰基沸石分子筛的合成及其结构性能研究现状

利用粉煤灰制备沸石分子筛是对工业固废进行高效利用的途径之一,然而由于粉煤灰的成分、物相组 成受原煤、燃烧条件、合成方法等影响,最终生成的分子筛结构性能各异,因此在利用粉煤灰合成沸石分子筛时,需要 结合其性质,或根据最终分子筛结构性能需求,确定合成方法及影响因素。 要达到这一目的,需要理清粉煤灰性质— 合成方法及影响因素—分子筛结构之间的关系。 基于此,分别对 A、P、X、Y、ZSM-5 型分子筛的结构进行了介绍,综述 了粉煤灰合成沸石分子筛的主要方法,并对每种方法进行分析评价,详细研究了粉煤灰基沸石分子筛合成的主要影 响因素及影响规律,构建了各影响因素与沸石分子筛类型之间的关系,结合多种现代测试手段,查清了各分子筛结构 与其性能的关系。 在此基础上,提出了目前粉煤灰基沸石分子筛合成中存在的问题,并分析了未来的发展趋势。     

Na2CO3熔融粉煤灰合成A型沸石

以略阳电厂粉煤灰为原料,研究加入Na2CO3煅烧温度、水热时间对粉煤灰物相、合成A型沸石的影响.结果表明在800℃煅烧1h,物相主要为硅铝酸钠.水热8h,合成产物主要为A型沸石、对A型沸石、天然沸石和粉煤灰吸附性能进行了研究,结果表明:合成的A型沸石吸附能力最好,吸附牢为99.53%.     

石渣替代石灰制备电石的可行性分析

为实现工业固废电石渣的回收利用,进行以电石渣代替石灰为原料制备电石的可行性分析。采用多级旋振湿筛分离技术对电石渣除杂,采用压力测试等物理方法对电石渣灰球与天然石灰块的硬度、粉末率等性能进行比较分析。并以电石渣灰球为原料,在2 000 ℃以上的高温下进行煅烧试验。结果表明,除杂后的电石渣中CaO的含量为88.32%,活性度为378 mL,活性度较高,符合电石用石灰的理化指标;在高温、摩擦及跌落撞击条件下,电石渣灰球的抗压强度及粉末率均优于天然石灰块;电石渣灰球与焦炭在高温条件下煅烧的产物的主要成分为CaC2,为电石;将电石渣代替石灰以制备电石是可行的。     

硅藻土固相原位晶化合成梯级孔ZSM-5分子筛

以硅藻土为硅源系统考察了固相原位晶化合成梯级孔ZSM-5分子筛的过程.通过调变体系碱度,改变晶化温度和晶化时间,考察了合成梯级孔ZSM-5分子筛的影响因素.结果表明,在m硅藻土∶m品种导向剂为1:0.03,体系碱度n(Na2O)/n(SiO2)=1∶8,晶化温度170℃,晶化时间12h的条件下,可以得到晶形完好的ZSM...     

酸浸除杂工艺对钨尾矿合成ZSMＧ５的影响

以尾矿为原料合成 ZSMＧ５的关键在于有效除杂和活 化.通过不同酸洗方法对钨尾矿进行除杂,经过高温碱熔活 化后可作为全部硅铝源,合成出结晶度良好的ZSMＧ５.低温 常压(５０℃~９０℃)酸浸可以去除大部分钙组分.高温高压 (１７０℃)对各杂质组分的去除效果更好(特别是 Al),产生更 高的原料硅铝摩尔比、SiO２ 溶出率、产物纯产量和 SiO２ 利 用率,实现钨尾矿资源化利用.