粉煤灰和煤矸石合成沸石分子筛的研究进展.pdf

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1、第43卷第4期煤化工Vo1．43No．42015年8月CoalChemicalIndustryAug．2015粉煤灰和煤矸石合成沸石分子筛的研究进展刘思琴1，陈政江，槐苑楠，张政，李艳红1,3(1．昆明理工大学，云南昆明650500；2．云南大为恒远化工有限公司，云南曲靖655338；3．太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地，山西太原030024)摘要简述了粉煤灰和煤矸石的组成、分类、性质和制取分子筛的方法。指出了应加强煤矸石分类的研究，从而指导煤矸石的利用。生产分子筛是粉煤灰和煤矸石的高附加值化工利用的有效途径之一，粉煤灰水热合成分子筛研

2、究较多，但是反应时间太长，微波辅助合成分子筛可以加快粉煤灰中的硅和铝溶解，从而降低活化时间，但需要解决微波合成分子筛的工程放大问题。关键词粉煤灰，煤矸石，沸石分子筛，水热合成，微波文章编号：1005—9598(2015)一04—0043—05中图分类号：TQ649．4+5．TQ536．4文献标识码：A煤矸石(coalrefuse或coalgangue)是一种在四元环和六元环，再以不同的方式连接成立体的网络成煤过程中与煤层伴生的含碳量低、比煤坚硬的黑状骨架l1]，骨架的中空部分(即分子筛的空穴)称作灰色岩石。粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似笼。由于铝的化合

3、价为+3价，所以铝氧四面体中有一火山灰质混合材料，由80％的飞灰和20％的底灰组成。个氧原子的负电荷没有得到中和，这样就使得整个铝煤矸石和粉煤灰属于大宗工业固体废物。2010年，氧四面体带有负电荷。为了保持电中性，在铝氧四面世界大约产粉煤灰780Mt，利用率为52．6％，其中，中体附近，必须有带正电荷的金属阳离子来抵消它的负国产粉煤灰480Mt，利用率为68％；2015年，中国粉煤电荷，金属阳离子一般为钠离子。由于晶型不同和组灰产量预计在566Mt，利用率为70％，主要是利用其成硅铝比的差异，分子筛有A、x、Y和M等型号。目火山灰特性生产水泥。2010年，中

4、国产煤矸石598前，应用范围较广的是A型系列分子筛，其中，4A分Mt，利用率为61％，2015年，煤矸石产量预计在730子筛可代替洗涤助剂三聚磷酸钠，日益受到重视。4AMt，利用率为70％。煤矸石的利用具有重要的经济和分子筛的化学式为Na0．Al。0。·2SiO·4．5H0，其化学环境意义，其主要利用途径为发电、回填、土地复垦、组成(质量分数)为Na2017％，A120。28％，SiO33％，H20生产建材产品(砖、陶粒和水泥)、矿物品(硫铁矿、高22％。低温水热合成4A分子筛后，对其进行不同的离岭土和镓)和化工产品(结晶氯化铝、聚合氯化铝、氢子交换，即可生

5、产其他类型分子筛。目前，煤矸石生产氧化铝、氧化铝、白炭黑和沸石分子筛)。粉煤灰和煤分子筛的研究还较少，以廉价的煤矸石为原料，微波矸石生产化工产品是其高附加值利用的主要手段，煤为手段合成分子筛具有重要的经济和环保意义。矸石生产化工材料是《大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划》重要内容之一。1粉煤灰和煤矸石沸石分子筛在离子交换、气体吸附和废水处理方面具有广泛的应用。其基本结构单元是由硅氧四面体1．1煤矸石和粉煤灰的组成和铝氧四面体按一定方式连接而形成基本骨架——不同产地煤矸石的组成和性质不同，根据类型可收稿日期：2015-04—06基金项目：国家自然科学基金(

6、21306071)，昆明理工大学创业创新训练计划(201510674045)，煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地开放课题资助项目(mkx201403)作者简介：刘思琴(1994一)，女，湖北荆州，本科在读，现就读于昆明理工大学，E-mai1：985319477@qq．tom。通讯联系人：李艳红(1979一)，男，讲师，E-mail：liyh一2004@163．coln。44一煤化工2015年第4期确定其加工方案。煤矸石主要由硅酸盐类矿物、黏土其SiO、A120、Fe0质量分数之和>70％；生物质灰属矿物、碳酸盐矿物、硫化物、铝土矿等矿物组成。煤于C类

7、，其SiO：、AI20。、Fe0。质量分数之和在50％～70％。矸石的化学组成一般是指矸石煅烧所产生的灰渣的对煤矸石的分类研究还不多，主要采用二级分类化学成分，我国矸石的主要化学成分一般为SiO，和方案[23。Al0。，SiO质量分数一般在40％～60％。可以用氧化物按照矿物质(玻璃体、石英+莫来石、其他矿物质含量的大小判断矸石中矿岩成分和矸石类型[2]，如云相)的比例，可以将粉煤灰分成4类_6_：火山灰型南小龙潭矸石的化学组成(质量分数)为：SiO14．28％，(Pozzolanic，P)、惰性型(Inert，I)、活性型(AcA12032．98％，Fe2

8、034．98％，CaO68．60％，MgO1．40％