[发明专利]一种利用钾长石制备锂型低硅铝X型分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明属于微孔材料制备技术领域，具体涉及一种利用钾长石制备锂型低硅铝X型分子筛的方法。

背景技术

X分子筛是一类具有立方八面沸石结构的人工合成分子筛, 硅铝比（SiO₂/Al₂O₃）一般介于1.0~3.0之间。通常，硅铝比高的X分子筛具有较好的热稳定性，可用作催化剂；硅铝比低的X 分子筛有较多的骨架负电荷，可用作离子交换剂和吸附剂。由于Li⁺半径小、电荷密度大等特点，使得LiX型分子筛具有很好的富氧性能，对氮气的吸附容量比普通的X型分子筛高50%以上，而Li-LSX分子筛比普通的X型分子筛的氮吸附量和氮氧分离能力更强，从而在工业上有着广泛的应用。采用离子交换在制备Li-LSX分子筛过程中是比较普遍的做法，其主要原因是该法对分子筛结构没有多大影响，且能优化分子筛的吸附性能。此外，锂盐的种类对交换度也有一定影响，其机理方面原因还不是很清楚，探讨阴离子对交换过程的影响，并找到对交换度影响最小的阴离子，乃至找到可以促进离子交换的阴离子是研究的主要方向。随着国际锂盐价格的不断攀升，如何利用低廉的原料和合理的工艺获得理想的离子交换度，就成为本领域的研究热点。

钾长石是一种含钾架状结构硅酸盐，为KAlSi₃O₈的三个同质多相变体透长石、正长石和微斜长石的总称，理论上含K₂O 16.9%，SiO₂ 64.7%，Al₂O₃ 18.4%。天然钾长石的杂质以石英或氧化铁为主，氧化钠和氧化钙次之，一般含K₂O 9~14%，SiO₂ 50~65%，Al₂O₃ 12~18%，钾长石矿是含钾量较高、分布最广、储量最大的非水溶性钾资源。目前已见报道的钾长石矿源达60多个，其平均氧化钾含量约为11.63%；其储量约达79.14 亿t，按平均含量折算成氧化钾储量约为9.20亿t。我国水溶性钾盐资源很少，每年都要从国外进口大量钾盐。因此，开发利用我国各种非水溶性钾资源，以弥补我国钾资源的严重短缺，具有十分重要的经济意义和战略意义。然而，由于技术和经济原因，我国至今尚无非溶性钾矿综合利用的工业化生产装置。

国内利用钾长石合成分子筛的研究有：马鸿文等（ZL96120734.5），所合成的Na型分子筛可用于化肥载体及其他化工原料用；刘宗昉等人（石油学报(石油加工)，2008,10,44~46）利用Na-LSX与一定浓度的LiCl溶液混合，制得的Li-LSX分子筛离子交换达98%；国内崔邑诚等通过水溶液多次交换法（化学学报，2003,61(3): 350~353）也使锂离子交换度达到98%以上；国外专利（USP5464467,1995; USP5916836，1999）等也得到了不同锂离子交换度的Li-LSX分子筛，但都是在工业Na-LSX分子筛的基础上加以改进的，并未很好地解决原料成本问题，且交换条件较为苛刻，交换不均匀。因此，如何改进和革新离子交换方法，找到一种合适的途径，制备成本低廉、交换度高的Li-LSX沸石分子筛，是关系到这种沸石分子筛在工业上应用前景的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用钾长石制备锂型低硅铝X型分子筛的方法，本发明具有原料廉价易得、工艺简单和交换彻底等优点，便于工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用钾长石制备锂型低硅铝X型分子筛的方法包括以下步骤：

（1）将钾长石矿经破碎、选矿、过筛、研磨，得到精矿粉，与碳酸钠按质量比1:1.2~1.8混合，在600℃~850℃下焙烧1~3小时后，自然冷却，得到熟料，备用；

（2）取步骤（1）的熟料与氢氧化钠、水按质量比1:0.4~0.6:10~35混合，搅拌形成胶体，在室温下静置陈化3-8小时，在90~100℃的温度下晶化4~12小时，过滤，洗涤至溶液pH值为8~12为止，将固体在110℃温度下干燥4~6小时，得到Na-LSX分子筛；

（3）将步骤（2）的Na-LSX分子筛置于马弗炉中，经400℃~650℃活化1~2小时，置于干燥器中冷却备用；