专利名称：利用花岗岩粉生产13x型沸石分子筛、碳酸钾、白炭黑和石英砂的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用花岗岩粉生产13X型沸石分子筛、碳酸钾、白炭黑和石英砂 的方法。
背景技术：
花岗岩是人类建筑史上应用最早的建筑材料。花岗岩以它坚不可摧的强度，作为 建筑的基石承受着千百年的风雨酷寒，仍然屹立在现代建筑之林。随着房地产业的迅速发 展，对花岗岩的需求越来越大，中国已经成为世界重要的花岗岩产销国和进出口国。花岗岩 的产量过15亿平方米，出口总额达2. 87亿美元。中国花岗岩不管是国内消费，还是国际贸 易每年都以两位数字增长。经测算每生产50立方米的花岗岩板材，就会产生1立方米的花 岗岩粉。按我国目前15亿立方米板材的产量，每年产生花岗岩粉3000万立方米。加之近 20年的积累，花岗岩粉的存量非常惊人。而目前对于花岗岩粉无有效处理手段，只能采取集 中堆积存放的方式处理，不仅浪费了有限的土地资源，遇暴雨等灾害性天气极易发生滑坡， 引发地质灾害。 自1948年人工合成沸石分子筛获得成功以来，经过五十多年的不懈努力，现今沸 石分子筛的种类已至少超过120种，孔道尺寸从微孔扩展到了中孔，骨架化学组成从硅酸 铝扩展到了含有各种杂原子的硅铝酸盐及磷铝酸盐，已成为石油加工和精细化工中不可缺 少的催化和吸附材料。但是长久以来，直接以偏铝酸钠、硅酸钠为原料进行生产，致使其价 格高昂，严重限制了其使用范围。 白炭黑是橡胶行业及塑料制品必不可少的补强剂，增强剂。由于它具有不寻常的 颗粒特征，是一种高纯度、粒径极小、无毒、无味的轻质二氧化硅，表现出它有卓越的补强 性，增稠性、消光性、分散性、绝缘性、防粘性等，从而广泛地应用在橡胶、塑料、涂料、化妆 品、医药、农药、密封剂、造纸等很多工业领域，是诸多的化工行业不可缺少的原材料之一。
石英砂可用于制造玻璃、耐火材料、冶金熔剂、陶瓷、研磨材料，同时石英砂作为硅 原料的核心原料，在硅原料的生产与供应中起着不可替代的重要基础作用。它所具有的独 特的物理、化学光学特性，使得其在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用，是IT行 业的核心技术产品 一计算机芯片，光导纤维，电子产业的谐振器，新型电光源，高绝缘的封 接材料，航空航天仪器，军工技术产品，特种光学玻璃，化学分析仪器等都离不开的基础原 料。 碳酸钾是重要的基本无机化工、医药、轻工原料之一，主要用于光学玻璃、电子产 品的生产。也可用作含钾肥料。随着高新技术的不断开发，碳酸钾在洗涤助剂和味精、食品 等领域的应用也日趋扩大。我国是一个可溶性钾资源十分匮乏的国家，近年来一直超过每 年700万吨的钾肥进口量，给农业发展带来了沉重的包褓，也耗费大量外汇。
发明内容
本发明的目的是为解决石材行业中长期以来难以解决的废渣问题，提供一种利用 花岗岩粉生产13X型沸石分子筛、碳酸钾、白炭黑和石英砂的方法。 本发明具体方法是以石材切削行业产生的花岗岩粉为主要原料，将花岗岩粉与 助剂碳酸钾或碳酸钠按质量比为1 : 0. 7 1.0混合均匀，在780 86(TC的温度下煅 烧80 160分钟；将煅烧产物与氢氧化钠和水按原始花岗岩粉质量之比为1 : 0. l 0.6 : 6 17的比例混合搅拌，室温陈化4 6小时，将上层清液和凝胶与下层固体颗 粒分离；所得固体颗粒经磁选、酸洗之后得石英砂；将凝胶与清液，加入质量百分比为 6% 10%的晶种，在98 102t:下晶化6 11小时；所用晶种的化学式为(4.8 16) Na2 A1203 (3. 7 15)Si02 (180 320)H20 ;过滤，所得凝胶加水洗至pH = 7 ll，在 105t:下干燥得到分子筛粉料；将凝胶第一次过滤所得滤液，通入煅烧阶段产生的二氧化 碳，至不再有沉淀生成为止，过滤，所得沉淀在450 55(TC煅烧，得白炭黑；所得滤液为碳 酸钾、碳酸钠混合溶液，加热浓縮，分段冷却结晶，分离后得碳酸钾、碳酸钠。
上述花岗岩粉与助剂煅烧温度优选温度为830°C。
上述花岗岩粉与助剂煅烧时间优选时间为100分钟。
上述助剂的优选助剂为纯碳酸钠。 上述花岗岩粉与碳酸钠或碳酸钾质量比优选为1 : 0.8。 上述晶化温度优选为IO(TC。 上述晶化时间优选为8小时。 上述晶种含量优选加入质量百分比为9%。 本发明的有益效果 本发明在采用困扰石材行业已久的废渣花岗岩粉为原材料，生产化学工业所需的 13X型沸石分子筛、碳酸钾、白炭黑、石英砂；相对于现有工艺具有生产工艺简单、生产成本 低、产品附加值高的特点。变废为宝，具有良好的社会、经济、环境效益。
图1是本发明的生产流程示意图。
具体实施方式
实施例1 将取自山东日照地区的花岗岩粉与0. 8倍质量的碳酸钠混合均匀，在83(TC的温
度下煅烧ioo分钟。将煅烧产物与氢氧化钠和水，按原始花岗岩粉质量之比i : o. i : 6
的比例混合搅拌，室温陈化6小时，将上层清液与凝胶与下层固体颗粒分离，加入质量百分 比为6%的晶种(化学式为6Na20 *A1203 * 4Si02 * 2001120)，在98"下晶化11小时，过滤，将 所得凝胶加水洗至pH = 7 11， 105t:下干燥，得到分子筛粉料。将第一次过滤所得滤液， 通入煅烧阶段产生的二氧化碳，至不再有沉淀生成为止，过滤，所得沉淀在45(TC煅烧，得白 炭黑；所得滤液为碳酸钾、碳酸钠混合溶液，加热浓縮，分段冷却结晶，得碳酸钾、碳酸钠。
实施例2 将取自山东日照地区的花岗岩粉与0. 7倍质量的碳酸钠混和均匀，在780°C的温度下煅烧160分钟。然后将煅烧产物与氢氧化钠和水，按原始花岗岩粉质量之比
i : o. 17 : 8的比例混合搅拌，室温陈化6小时，将上层清液和凝胶与下层固体颗粒分离。
加入质量百分比为9%晶种(化学式为4. 8Na20 A1203 3. 7Si02 180H20)，在IO(TC下晶化 6小时，过滤，所得凝胶加水洗至pH = 7 ll，然后在105t:下干燥，得到分子筛粉料。将 第一次过滤所得滤液，通入煅烧阶段产生的二氧化碳，至不再有沉淀生成为止；沉淀产物在 48(TC煅烧，得白炭黑；所得滤液为碳酸钾、碳酸钠混合溶液，加热浓縮，分段冷却结晶，得碳 酸钾、碳酸钠。
实施例3 将取自山东日照地区的花岗岩粉与1. 0倍质量的碳酸钾混和均匀，在86(TC的温 度下煅烧80分钟。将煅烧产物与氢氧化钠和水，按原始花岗岩粉质量之比1 : 0.4 : 10 的比例混合搅拌，室温陈化5小时，将上层清液和凝胶与下层固体颗粒分离。加入质量百分 比为10%晶种(化学式为10Na20 A1203 8Si02 280H20)，在IO(TC下晶化6小时。过滤， 所得凝胶加水洗至pH = 7 ll，在105t:下干燥，得到分子筛粉料。将凝胶第一次过滤所 得滤液，通入煅烧阶段产生的二氧化碳，至不再有沉淀生成为止，过滤，所得沉淀在50(TC煅 烧，得白炭黑；所得滤液为碳酸钾、碳酸钠混合溶液，加热浓縮，分段冷却结晶，得碳酸钾、碳 酸钠。 实施例4 将取自山东日照地区的花岗岩粉与0. 8倍质量的碳酸钾混合均匀，在830°C 的温度下煅烧100分钟。所得煅烧产物与氢氧化钠和水，按原始花岗岩粉质量之比 1 : 0.57 : 17的比例混合搅拌，室温陈化4小时，将上层清液和凝胶与下层固体颗粒分离。 加入质量百分比为9%的晶种(分子式为16Na20 *A1203 15Si02 320H20)，在102"下晶化 8小时，过滤，所得凝胶加水洗至pH = 7 ll，在105t:下干燥得到分子筛粉料；将第一次 过滤所得滤液，通入煅烧阶段产生的二氧化碳，至不再有沉淀生成为止，过滤，所得沉淀在 450-55(TC煅烧，得白炭黑；所得滤液为碳酸钾、碳酸钠混合溶液，加热浓縮，分段冷却结晶， 得碳酸钾、碳酸钠。
权利要求
一种利用花岗岩粉生产13X型沸石分子筛、碳酸钾、白炭黑和石英砂的方法，其特征在于该方法步骤如下1)以石材切削行业产生的花岗岩粉为主要原料，将花岗岩粉与助剂碳酸钾或碳酸钠按质量比为1∶0.7～1.0混合均匀，在780～860℃的温度下煅烧80～160分钟；2)将煅烧产物与氢氧化钠和水按原始花岗岩粉质量之比为1∶0.1～0.6∶6～17的比例混合搅拌，室温陈化4～6小时，将上层清液和凝胶与下层固体颗粒分离；所得固体颗粒经磁选、酸洗之后得石英砂；3)将凝胶与清液，加入质量百分比为6％～10％的晶种，在98～102℃下晶化6～11小时，所用晶种的化学式为(4.8～16)Na2·Al2O3·(3.7～15)SiO2·(180～320)H2O，过滤，所得凝胶加水洗至pH＝7～11，在105℃下干燥得到分子筛粉料；4)将凝胶第一次过滤所得滤液，通入煅烧阶段产生的二氧化碳，至不再有沉淀生成为止，过滤，所得沉淀在450～550℃煅烧，得白炭黑；所得滤液为碳酸钾、碳酸钠混合溶液，加热浓缩，分段冷却结晶，分离后得碳酸钾、碳酸钠。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述步骤1)中煅烧温度为83(TC。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述步骤1)中煅烧时间为100分钟。
4. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于上述步骤l)中助剂为纯碳酸钠。
5. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于上述步骤l)中花岗岩粉与碳酸钠或碳酸钾质量比为i : o. 8。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述步骤3)中晶化温度为IO(TC。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述步骤3)中晶化时间为8小时。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述步骤3)中加入晶种质量百分比为9%。
全文摘要
本发明公开利用花岗岩粉生产13X型沸石分子筛、碳酸钾、白炭黑和石英砂的方法，该方法将花岗岩粉与碳酸钾或碳酸钠混和，煅烧后，将所得产物与氢氧化钠、水混合，经陈化后将上层清液和凝胶与下层固体颗粒分离；所得固体颗粒经磁选、酸洗之后得石英砂；再将所得的清液与凝胶，加入晶种进行晶化，再将所得凝胶过滤、干燥得到分子筛粉料；将过滤凝胶的滤液，通二氧化碳，过滤、煅烧，即得白炭黑；最后所得滤液为碳酸钾、碳酸钠混和溶液，分离后可得碳酸钾；本发明利用工业废弃物花岗岩粉制备分子筛等产品，与传统工艺比较，具有成本低廉优点；同时具有工艺简单，原料价格低，来源广泛等特点；由于直接使用现有设备，适宜工业推广。
文档编号C01B39/02GK101708856SQ20091021380
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者徐慎颖, 潘湛昌, 王成勇, 肖楚民, 胡光辉, 魏志钢 申请人:广东工业大学