Zeolita

Descripción general

Zeolita es un término general para los minerales de zeolita, incluidos los minerales de aluminosilicato de metales alcalinos o alcalinotérreos que contienen agua. Debido a los diferentes tipos, la composición química de las zeolitas es muy compleja. La fórmula química general de los minerales zeolitas es Am (Si, Al) pO2p-nH2O, donde A es principalmente sodio y calcio, seguido de bario, estroncio, potasio y cantidades muy pequeñas de magnesio, manganeso, etc. La composición de (Mg, Ca, Sr, Ba, Na2, K2): Al2=1:1 y O: (Si, Al)=2:1 es constante. Sin embargo, diferentes zeolitas tienen diferente catión A y su contenido, así como el número de moléculas de agua, y la relación Al:Si varía de 1:5 a 1:1.

Existen más de 40 tipos de minerales naturales de zeolita descubiertos hasta el momento, pero los más comunes son analcima, rombita, plagioclasa, erionita, turbidita, mordenita, zeolita, etc. En mi país se han descubierto más de 10 tipos de zeolitas naturales, incluidas la zeolita plagioclasa, la zeolita, la zeolita rodocrosita alcalina y la zeolita filosita calcárea. Sólo la zeolita plagioclasa y la zeolita se utilizan ampliamente. Existen cientos de zeolitas sintéticas con decenas de estructuras. Sin embargo, sólo hay unas pocas que se han industrializado y tienen importancia económica. Entre ellas, la que tiene la mayor producción y representa el 99% del total de zeolitas sintéticas es la zeolita tipo 4A, seguida de la zeolita tipo Y y tipo X.

Los cristales de los minerales de zeolita tienen una estructura en forma de plataforma. Hay anillos tetraédricos compuestos de [(Si,Al)O4] en la estructura (como "anillos de cuatro miembros" compuestos por cuatro tetraedros, "anillos de seis miembros" compuestos por seis tetraedros y "anillos de cinco miembros" " anillo con miembros", "anillo octaédrico", "anillo dodecaédrico", etc.). Los tamaños de poro de los anillos son similares a los tamaños moleculares típicos (por ejemplo, 0,1 nm para un anillo de cuatro miembros, 0,22 nm para un anillo de seis miembros, 0,42 nm para un anillo de ocho miembros y de 0,8 a 0,9 nm para un anillo de doce miembros). anillo). En diferentes cristales minerales de zeolita, los elementos anulares tienen diferentes números y están conectados de diferentes maneras. Por lo tanto, el diámetro de los poros, la orientación de los poros y el grado de espacio a través de los poros también varían. Cuanto más ancho es el poro, mayores son las moléculas de material que puede acomodar. Los poros debajo del anillo de seis miembros son demasiado pequeños para que entren moléculas y pueden usarse para el intercambio iónico.

Los tetraedros silicio-oxígeno que forman el anillo están interconectados con otro puente de oxígeno, creando una red tridimensional de poros llamados jaulas o cavidades. Así se forman las numerosas jaulas poliédricas perfectamente formadas en la estructura cristalina de la zeolita. Por ejemplo, jaula cúbica, jaula α, jaula β, jaula de columna hexagonal, etc.

Las características estructurales anteriores hacen que la estructura cristalina de la zeolita tenga poros y cavidades, las cuales están ocupadas por cationes como sodio, potasio, calcio y moléculas de agua - zeolita agua.

Al calentarse, el agua de la zeolita se va escapando poco a poco. Después de que la zeolita pierde agua, la superficie interna formada por los poros es muy grande. La superficie total de 1 gramo de zeolita pura (tamiz molecular tipo A) puede alcanzar 1100 metros cuadrados, es decir, la zeolita se activa. Después de que la zeolita pierde agua, puede adsorber moléculas de otras sustancias en los poros. En este caso, las moléculas con un diámetro menor que el poro pueden entrar en el poro, mientras que las moléculas con un diámetro mayor que el poro serán rechazadas, desempeñando así un papel en la selección de moléculas. Por tanto, las zeolitas activadas se pueden utilizar como tamices iónicos o tamices moleculares. La adsorción selectiva y el rendimiento de detección de las zeolitas dependen del tamaño de los poros de la zeolita y del tamaño, estructura, polaridad y enlaces químicos de las moléculas adsorbidas.

En los poros de la estructura cristalina de la zeolita, además del agua de zeolita, también entran cationes metálicos (generalmente K, Na) para equilibrar las cargas negativas de la red cristalina. Estos cationes pueden interactuar fácilmente. En la solución acuosa se intercambian los cationes (como Ca2, Mg2, Sr2, Ba2, etc.). Este intercambio catiónico reversible no destruirá la estructura cristalina, pero cambiará el campo eléctrico dentro del cristal, cambiando así en gran medida las propiedades catalíticas y de adsorción de la zeolita. Las propiedades de intercambio iónico de la zeolita están relacionadas principalmente con la proporción de silicio a aluminio, el tamaño de los poros y la naturaleza y posición de los cationes en la estructura cristalina de la zeolita. Algunas propiedades físicas de la zeolita se muestran en la Tabla 3-3-1.

Los principales usos de la zeolita

La estructura interna única y las propiedades químicas cristalinas de la zeolita la hacen capaz de realizar separación por adsorción, intercambio iónico, craqueo catalítico, resistencia a los ácidos y al calor, y resistencia a la radiación. , baja densidad, etc. Características, ampliamente utilizadas en la industria de materiales de construcción, agricultura, industria ligera, protección del medio ambiente y defensa nacional y otros campos.

En la industria de materiales de construcción, se utiliza para cocer áridos artificiales ligeros, aditivos de cemento, placas ligeras de alta resistencia, ladrillos ligeros y productos cerámicos ligeros, agentes espumantes inorgánicos, preparación de hormigón poroso y como materiales cementantes. , piedra de construcción.

Agricultura y ganadería: producción de portadores de pesticidas, acondicionadores de suelo, fertilizantes multigranulares; aditivos para piensos para ganado (aves de corral); mejoradores de la calidad del agua para la acuicultura.

Los auxiliares y aditivos industriales se utilizan como aditivos para jabón, abrasivos para pastas de dientes, fundentes para cocción de celadón a baja temperatura, masillas para papel, caucho, plásticos, resinas, masillas para pinturas y materias primas para detergentes.

Defluoración por intercambio iónico y mejora de suelos, tratamiento de aguas residuales, eliminación o recuperación de iones de metales pesados, tratamiento de residuos radiactivos, extracción de potasio en agua de mar, desalinización de agua de mar, ablandamiento de agua dura, conservación de alimentos.

Desecante de separación por adsorción, agente de separación por adsorción, tamiz molecular (separación, purificación y purificación de gases y líquidos) (incluido gas natural, gas de carbón, gases químicos, etc.).

Craqueo Catalítico Catalizadores de petróleo y agentes de craqueo utilizados para fraccionar y refinar productos petrolíferos.

Tabla 3-3-1 Propiedades físicas de algunas zeolitas

3. Depósitos de zeolita, demanda industrial y distribución de recursos

Para los minerales de zeolita, los iones IVK son principalmente Se utilizó la capacidad de intercambio para determinar el contenido de minerales de zeolita en el mineral.

Grado crítico: volumen de intercambio de K ≥10 mg/g de suelo, o volumen de intercambio ≥100 ml/100 g de suelo (equivalente al 40 del total de zeolita del suelo);

Grado industrial mínimo: K Volumen de intercambio ≥13 mg/g de suelo, o volumen de intercambio ≥130 ml/100 g de suelo (equivalente al 55 del total de zeolita del suelo);

K Volumen de intercambio <13 mg/g, pero volumen de intercambio ≥130 ml/100 g de suelo (Equivalente al 55 % de la cantidad total de suelo de zeolita);

K Para minerales con un volumen de intercambio de <13 mg/g, pero un volumen de intercambio de >130 ml/100 g, dibuje otro círculo y calcule las reservas por separado y se deben determinar los minerales de zeolita;

Los minerales en el suelo con un volumen de intercambio de K de 10-13 mg/g y un volumen de intercambio de NH4 de 100-130 ml/100 g se clasifican como. minerales fuera de la superficie;

El depósito mínimo explotable es El espesor es de 2 m, y el espesor de pellizco de piedra y rechazo de piedra es mayor o igual a 1 m.

Los indicadores industriales para evaluar los depósitos de zeolitas según sus usos se muestran en la Tabla 3-3-2.

La Tabla 3-3-2 evalúa los indicadores industriales de depósitos de zeolita en mi país

Actualmente se han descubierto cerca de 3.000 depósitos de zeolita o yacimientos minerales en más de 40 países del mundo. , la gran mayoría de los cuales depósitos de zeolita se produjeron en la Era Cenozoica y se concentran más en el Período Terciario. La roca volcánica es el material principal y la roca volcánica vítrea es la roca madre para la mineralización de zeolita.

Japón, la antigua Unión Soviética y Estados Unidos son los principales países con recursos de zeolita. Además, también se han descubierto depósitos de zeolita a gran escala en Corea del Norte, Kenia, Argentina, Nueva Zelanda, Islandia, Italia, Hungría, Bulgaria, el Reino Unido y la antigua Alemania Occidental.

Tabla 3-3-3 Composición química de rocas zeolitas en algunas zonas de China

① Determinada por el método Schofield.

Mi país es rico en recursos de zeolitas, distribuidas principalmente en zonas de actividad volcánica del Mesozoico, y existieron en el Jurásico y Cretácico. La composición química y las propiedades de adsorción de algunos minerales de zeolita en mi país se muestran en las Tablas 3-3-3 y 3-3-4.

Tabla 3-3-4 Propiedades de adsorción de rocas zeolitas de algunos lugares de mi país

IV. se ven afectados por la pureza y ciertos Debido a la influencia de estas debilidades naturales, no puede cumplir con los requisitos de aplicación en diversos campos. Para mejorar aún más su adsorción, intercambio y rendimiento catalítico, el mineral de zeolita necesita ser beneficiado, purificado y procesado adicionalmente.

1. Beneficio y purificación de minerales

Existen ciertas dificultades en el procesamiento de minerales de zeolita. Hay dos razones principales: en primer lugar, el tamaño de los cristales de los minerales de zeolita es muy pequeño, generalmente de 1 a. 50 μm; en segundo lugar, se diferencia de los minerales de zeolita. Los minerales en bruto más comunes, como la montmorillonita, la sericita, el cuarzo, la calcedonia, el ópalo, el feldespato, la clorita, etc., tienen pocas propiedades diferentes a las de la zeolita en el procesamiento de minerales. fácil de separar.

Los métodos de procesamiento de minerales comúnmente utilizados incluyen: método de separación por gravedad, como mesa vibratoria y equipo de separación por gravedad mejorado con campo de fuerza centrífuga; ② método de flotación, que puede manejar materiales de grano fino y utilizar reactivos de flotación para ajustar la selectividad de los minerales. de los métodos de procesamiento de minerales más efectivos 1; ③Método de clasificación y floculación selectiva.

Nuestro país ha realizado principalmente investigaciones experimentales sobre flotación de zeolita, floculación, separación por gravedad, separación magnética y otros aspectos, y ha logrado ciertos avances, pero aún se encuentra en la etapa de investigación exploratoria y necesita más investigación para buscar Métodos más eficaces y eficientes. Métodos y procesos más económicos.

Las zeolitas que se venden en el mundo generalmente son productos que han sido triturados y tamizados para cumplir con los requisitos de tamaño de partícula.

La planta de procesamiento de zeolita Itaya de Japón utiliza un proceso de separación en seco (ver Figura 3-3-1) para seleccionar y eliminar impurezas como ópalo, cuarzo, feldespato y materia orgánica en el mineral para mejorar la calidad del producto. . de pureza y blancura. El rendimiento del producto se muestra en la Tabla 3-3-5. Los productos en polvo fino "SGW" se utilizan principalmente para la fabricación de papel.

Figura 3-3-1 Proceso de selección en seco

La fábrica de Takashima en Japón utiliza el proceso de selección en húmedo para producir productos en polvo fino lavados con agua. El rendimiento del producto se muestra en la Tabla 3. -3- 6. Entre ellos, los productos "Hi-Z" se pueden utilizar como arcilla para fabricar papel.

La mina de zeolita Buyi en los Estados Unidos utiliza procesos de concentración graduada, clasificación con mesa vibratoria y precipitación de interferencia para separar las zeolitas. El flujo del proceso se muestra en la Figura 3-3-2.

Figura 3-3-2 El proceso de producción del mineral de zeolita Buyi

2 Tratamiento del mineral de zeolita

El tratamiento del mineral de zeolita se realiza mediante ácido y impregnación alcalina Tratamiento profundo mediante métodos como , calcinación, etc. para activarlo y modificarlo, mejorar la capacidad de adsorción de la zeolita y la capacidad de la zeolita. Capacidad de adsorción y capacidad de intercambio de zeolitas. Existen muchos métodos para activar la zeolita. Aquí se detallan varios procesos de tratamiento principales.

Tabla 3-3-5 Rendimiento del tratamiento con zeolita seca

Nota: PB=papel; FB=envase flexible; PEB=envase de polietileno.

(1) Proceso de tratamiento ácido: triturar el mineral de zeolita en bruto hasta una malla de 5 a 80 e impregnarlo con ácido clorhídrico o ácido sulfúrico con una concentración de 4 a 10. La lixiviación ácida sirve para eliminar impurezas y sustancias solubles. sustancias de los poros de la zeolita, el tiempo de tratamiento de impregnación adecuado es de 10 a 20 horas. La zeolita tratada con ácido se neutraliza y se lava con carbonato de sodio y sosa cáustica y luego se hierve durante 30 a 60 minutos. La zeolita hervida se seca y luego se tuesta a una temperatura de 350 a 580°C. La zeolita tostada se tritura hasta el tamaño de partícula requerido, que es el producto de zeolita activada, y su rendimiento de adsorción es igual o mejor que el del carbón activado.

Tabla 3-3-6 Rendimiento de la zeolita procesada en húmedo

(2) Proceso de calcinación: Secar y triturar el mineral de zeolita cruda para eliminar el polvo producido durante el proceso de trituración. Colocar el producto triturado sobre la mesa de asado y calentarlo lentamente con aire caliente. La temperatura de asado no supera los 500°C. Cuando la temperatura (tostado) aumenta lo suficiente, se enfría rápidamente con agua y luego se seca. Después del tratamiento anterior, el valor de la capacidad de intercambio iónico y la capacidad de adsorción pueden aumentar lentamente y pueden usarse como agente de purificación de agua.

(3) Zeolita tipo P: coloque 3 g de mineral de zeolita de malla 10-20 en la solución de lixiviación de NaOH y caliéntelo a (95 ± 5) ℃ durante 70 h para obtener zeolita tipo P. La concentración de NaOH no debe ser demasiado alta, de lo contrario destruirá la estructura de la zeolita. La capacidad de adsorción de CdCl2 por la zeolita tipo P modificada aumentó significativamente.

Figura 3-3-2 Proceso de beneficio de zeolita boya

(4) Zeolita tipo H Trate la zeolita natural con ácido inorgánico diluido (HCl, H2SO4, HNO3, HClO4, etc.) Para hacer que el tipo de intercambio de H alcance al menos 20, se le da forma y se seca a 90-110 °C, y finalmente se calienta y activa a 350-600 °C para formar zeolita tipo H. Zeolita tipo H La zeolita tipo H tiene una alta tasa de adsorción y capacidad de intercambio catiónico.

(5) Zeolita tipo Na La zeolita se trata con un exceso de solución de sal de sodio (NaCl, Na2SO4, NaNO3, etc.) para que el tipo de intercambio de Na alcance al menos 75, y se le da forma y se seca a 90. a 110°C La zeolita tipo Na obtenida por calentamiento y activación a una temperatura de 350 a 600°C tiene una gran capacidad de adsorción de gases, superando incluso la capacidad de adsorción del tamiz molecular de 0,5 nm sintetizado.

La zeolita tipo Na tiene una gran capacidad de adsorción de gases, incluso mayor que la capacidad de adsorción de los tamices moleculares sintéticos de 0,5 nm.

(6) Zeolita tipo NH4: la zeolita natural utiliza una solución de NH4Cl 2 M y una solución de KCl 2 M como detergente, y su capacidad de intercambio catiónico puede alcanzar 145 mN/100 g.

Además, también existe una clinoptilolita con una pequeña superficie específica y un tamaño de poro pequeño modificada en octazeolita, que puede utilizarse en la industria química y en campos de refinación de petróleo. El flujo del proceso de reformado se muestra en la Figura 3-3-3.

Figura 3-3-3 Flujo de procesamiento de zeolita

Las condiciones óptimas de reformado son (por gramo de muestra de mineral) NaOH0.55g, NaCl0.60g y agua 3.00g, y el El tiempo de reacción es de 4 horas. El rendimiento antes y después de la modificación se muestra en la Tabla 3-3-7.

Tabla 3-3-7 Comparación del rendimiento de las zeolitas antes y después de la modificación

Comparación del rendimiento de las zeolitas antes y después de la modificación

5. de zeolitas antes y después de la modificación p>

V. Estado actual del desarrollo y utilización de zeolitas en mi país

El desarrollo y utilización de los recursos minerales de zeolita en mi país solo se ha estudiado durante Más de 20 años en los campos de materiales de construcción, industria ligera, agricultura, ganadería y protección del medio ambiente, el desarrollo, la investigación y la aplicación han logrado ciertos resultados. Algunos resultados se muestran en la Tabla 3-3-8. Los principales depósitos de zeolita que se han desarrollado incluyen los depósitos de zeolita mixta de Laohutou y Tianjingshan en Jinyun, Zhejiang; el depósito de zeolita de plagioclasa Duoshikou y el depósito de zeolita de plagioclasa Weichang en Chicheng, Hebei; Shandong, depósito de zeolita de plata Laiyang Baiteng Kou, depósito de clinoptilolita de Henan Xinyang Shangtianti; depósito de clinoptilolita de Heilongjiang Hailin; depósito de clinoptilolita de Heilongjiang Hailin; depósito ligero en los suburbios de la ciudad de Hohhot, Mongolia Interior.

Tabla 3-3-8 Requisitos de calidad para rocas zeolitas en algunos campos de mi país

Continúa

Continúa

Actualmente, natural Las zeolitas existen principalmente los siguientes problemas en las aplicaciones industriales: en primer lugar, cuestiones de calidad y, en segundo lugar, cuestiones de variedad. Los principales problemas de calidad son la baja pureza, muchas impurezas y la calidad de los productos activados no cumple con los requisitos del campo de aplicación. El problema de la variedad es que existen pocas modificaciones y series de productos modificados adecuados para diferentes campos de aplicación. Por lo tanto, por un lado, es necesario fortalecer la investigación sobre la tecnología de procesamiento y purificación de minerales, por otro lado, también es necesario fortalecer la investigación sobre la modificación de zeolitas y las condiciones del proceso de modificación.

La mina de zeolita Shangtianti es la mina de zeolita más grande de la provincia de Henan. Se produce a partir de bentonita y perlita y es roca de clinoptilolita. Actualmente se utiliza principalmente como relleno de cemento. La investigación sobre la eliminación del fluoruro ha logrado buenos resultados. Una vez triturado y activado el mineral de zeolita en bruto, se puede mejorar la capacidad de adsorber iones de fluoruro. Cuando el agua cruda contiene de 3 a 8,2 mg/L de flúor, la adsorción de flúor por la zeolita cae por debajo de 1 mg/L, lo que cumple con los estándares de higiene del agua potable. La zeolita usada se puede regenerar y utilizar repetidamente, lo que trae buenas noticias para las personas en áreas con fluorosis. En vista de la situación actual en la provincia de Henan, se debe fortalecer el desarrollo y la investigación de la fluorita en la protección del medio ambiente y los pesticidas. La aplicación de polvo ultrafino de mineral de fluorita en pasos elevados y carreteras ha atraído gran atención por parte del departamento de construcción.

6. Zeolita 4A sintética

La zeolita natural se ha utilizado con éxito en la industria, la agricultura, la protección del medio ambiente y otros campos, sin embargo, en algunos sectores industriales, como los detergentes en la industria del lavado. , todavía necesita Usar zeolita sintética 4A. Porque la zeolita natural no puede cumplir con los requisitos en términos de absorción de calcio, blancura y otros indicadores. En el campo de los catalizadores se siguen utilizando zeolitas sintéticas.

Existen cientos de zeolitas sintéticas con decenas de estructuras. Sin embargo, sólo unos pocos han logrado la industrialización y son de importancia económica, entre los cuales la zeolita 4A tiene la mayor producción. La zeolita 4A se utiliza principalmente en detergentes para reemplazar el tripolifosfato de sodio (STPP). La zeolita 4A es también el material original de otros tipos de zeolitas.

La fórmula molecular de la zeolita 4A es Na96Al96Si96O384-216H2O, que se simplifica a Na12(Al12Si12O48)-27H2O, que se denomina pseudocelda unitaria o pseudofórmula unitaria, y se puede simplificar aún más a Na2O-Al2O3. -2SiO2-4.

5H2O, Na2O17, Al2O328, SiO233, H2O22 4 La zeolita tiene una superficie específica de hasta 800 m2/g y puede adsorber una cierta cantidad de contaminantes orgánicos. Como detergente, la zeolita 4A no solo ablanda el agua dura, sino que también tiene la capacidad de amortiguar el valor del pH y mejorar el efecto de eliminación de grasas y manchas. Además de las funciones detergentes anteriores, la zeolita 4A también tiene las ventajas de amplias fuentes de materias primas, proceso de producción simple, bajo consumo de energía, precio más bajo que el tripolifosfato de sodio y seguridad ecológica, lo que la convierte en el sustituto más ideal del tripolifosfato de sodio.

El proceso de producción para sintetizar la zeolita 4A varía según las diferentes materias primas. Existen principalmente los siguientes procesos de producción.

1. Método de síntesis hidrotermal de hidróxido de aluminio

Este proceso utiliza hidróxido de aluminio, hidróxido de sodio y silicato de sodio disponibles comercialmente como materias primas para sintetizar zeolita hidrotermalmente directamente ( Figura 3-3-4 ). Este proceso es un proceso de producción comúnmente utilizado en el mundo. Muchos fabricantes famosos del mundo adoptan este proceso, como Henk y Degussa en Alemania, AK20-PQ en los Países Bajos, Mira en Italia, Toyo Tsoda en Japón, FMC en España. y FMC en los Estados Unidos. La ventaja de este proceso es que el proceso de producción es muy simple y la zeolita se puede producir a partir de hidróxido de aluminio, hidróxido de sodio y silicato de sodio disponibles comercialmente. Las ventajas de este proceso son un proceso de producción simple, una alta calidad del producto, un proceso flexible y pueden producir varios tipos de zeolita según la demanda del mercado. La desventaja es el mayor costo.

Figura 3-3-4 Síntesis hidrotermal del flujo del proceso de zeolita

2. Método del caolín

La American Ethyl Company utiliza caolín para producir aditivos de zeolita 4A. La proporción de sílice a aluminio en el caolín puro es exactamente la misma que la de la zeolita 4A. El caolín se convierte en metacaolín amorfo más activo después del tostado, que se convierte en zeolita 4A en una solución alcalina de agua caliente (Figura 3-3-5).

Figura 3-3-5 Diagrama de flujo para sintetizar zeolita 4A a partir de caolín

Las ventajas de este método son el proceso simple y el bajo costo, la desventaja es la falta de caolín de alta calidad; Materias primas, lo que dificulta cumplir con los requisitos de la zeolita. Para los requisitos de lavado con agua, los tres indicadores de blancura, tamaño de partícula y volumen de intercambio de calcio son difíciles de cumplir con los requisitos del usuario.

U.C.C. Company también utiliza el método del caolín, pero añade un proceso de cloración después del tostado.

3. Método del mineral de trihidrato de alúmina

El uso de mineral de trihidrato de alúmina como materia prima para producir zeolita 4A es un proceso difícil y de bajo costo. La fábrica de aditivos para detergentes Fujian Huiying y Yaolong de mi país utiliza este método para producir zeolita 4A (Figura 3-3-6).

Figura 3-3-6 Flujo del proceso para sintetizar zeolita 4A a partir del método de mineral trihidrato de alúmina

Directrices para el desarrollo y utilización de minerales no metálicos en la provincia de Henan

Guía de utilización y desarrollo de minerales de minerales no metálicos en la provincia de Henan

4. Método de síntesis de zeolita 4A utilizando monohidrato de casiterita como materia prima

El método de síntesis de zeolita 4A utilizando mineral de trihidrato de alúmina como materia prima consiste en preparar aluminato de sodio mediante disolución alcalina directa bajo presión normal. Oxidación de trihidrato Hay pocos minerales de aluminio y solo una pequeña cantidad de reservas se encuentran en Fujian, Hainan, Guizhou y otras provincias del sur. Por lo tanto, el método del mineral de alúmina trihidrato está limitado por las materias primas. Mi país es rico en recursos de bauxita. El principal mineral de aluminio de la bauxita es el monohidrato de alúmina, y algunos minerales contienen pequeñas cantidades de aluminio blando, caolinita y otros minerales. El uso de bauxita como materia prima para producir zeolita de grado 4A está en consonancia con las condiciones de recursos de mi país.

En el proceso de síntesis de zeolita 4A, primero se debe obtener una solución de aluminato de sodio y luego mezclarla con una solución de silicato de sodio. Mediante gelificación, cristalización y otros procesos de reacción, se sintetiza la zeolita 4A. La solución alcalina de aluminato de sodio es el principal producto intermedio del proceso Bayer y de todos los demás procesos alcalinos para la producción de alúmina. Existen dos métodos principales para producir alúmina a partir de bauxita, a saber, el proceso Bayer (método químico húmedo) y el método de sinterización de piedra caliza sosa. Ambos métodos tienen el proceso de producir un producto intermedio, la solución de aluminato de sodio. Después de mezclar la solución de aluminato de sodio con la solución de silicato de sodio, la zeolita 4A se sintetiza mediante procesos como gelificación, cristalización y envejecimiento. Por ejemplo, Shandong Aluminium Company inserta una línea de producción de zeolita 4A en el sistema de producción de alúmina sinterizada para producir zeolita 4A para mejoradores de detergentes (Figura 3-3-7).

En el proceso de síntesis de zeolitas, controlar eficazmente los procesos de gelificación, cristalización y envejecimiento es la clave para sintetizar productos cualificados.

Después de la precipitación y la filtración a presión, el líquido transparente de aluminato de sodio y el líquido de silicato de sodio con un módulo determinado se inyectan en el tanque de síntesis en una proporción determinada. El ajuste de la proporción de reactivos es la clave para producir una pureza de la fase cristalina de zeolita de grado 4A. . La reacción de gelificación forma partículas coloidales amorfas y amorfas. En condiciones hidrotermales, se producirán las siguientes reacciones:

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A medida que se prolonga el tiempo de reacción, los grupos coloidales disuelven el NaOH y formar microcristales.

La reacción de cristalización genera cristales de zeolita 4A, la fórmula de la reacción es:

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Figura 3 -3-7 Uso de bauxita El proceso de síntesis de zeolita 4A como materia prima

El crecimiento de los cristales de zeolita 4A está estrechamente relacionado con la concentración, la temperatura y el tiempo. Si el tiempo de cristalización no es suficiente, la velocidad de cristalización disminuirá y la cristalización será incompleta; si el tiempo de cristalización es demasiado largo, se producirán fases de impurezas (como calcita), lo que también reducirá en consecuencia la cantidad de zeolita 4A. Controle estrictamente la alcalinidad total de la solución de reacción para garantizar que el tamaño de las partículas de cristal de zeolita 4A sintetizadas sea pequeño, ≤4μm≥90, ≤10μm>99.

El proceso de envejecimiento puede mejorar la cristalinidad de la zeolita 4A, haciéndola más estable, la distribución del tamaño de las partículas de los cristales de zeolita 4A es más razonable y se mejoran la intercambiabilidad del calcio y la blancura.

Después de los procesos de gelificación (lechada), cristalización y envejecimiento, el aluminosilicato de sodio amorfo hidratado completa la transformación en cristal. Para que la zeolita 4A sintetizada tenga alta cristalinidad, alta blancura, tamaño de partícula fino y distribución uniforme, y alta intercambiabilidad de calcio, las condiciones de cada paso de la reacción de síntesis deben controlarse estrictamente.

5. Método de la arcilla ácida

La japonesa Mizusawa (MIZUSAWA) utiliza arcilla ácida para producir zeolita para el lavado. La ventaja de este método es que el producto tiene un tamaño de partícula fino, pero tiene la desventaja. es que el proceso es complejo y el coste elevado. El flujo del proceso se muestra en la Figura 3-3-8.

Figura 3-3-8 Proceso de arcilla ácida de Mizusawa

Los requisitos de calidad para el aditivo zeolita 4A varían de un fabricante a otro y no existe una norma internacional unificada. Generalmente, el proceso de producción se formula de acuerdo con las necesidades de los usuarios para que la calidad del producto cumpla con los requisitos del usuario. La Tabla 3-3-9 enumera los estándares de calidad de cada fabricante.

Tabla 3-3-9 Requisitos de calidad del detergente de zeolita 4A

①Estándares del gobierno popular chino y de la industria nacional, implementados el 1 de julio de 1993; ②Estándar de Shandong Aluminium Company, implementado el 1 de junio de 1993.

[3] Wang Pu et al.: "Systematic Mineralogy" (Volumen 2), Geological Press, 1984.8.

[4] Sun Baoqi et al.: "Deep Processing of Minerales no metálicos", Prensa de la industria metalúrgica, 1995.2.