分子篩合成工藝中原料高嶺土及其焙燒特性研究

王志國(guó)

摘要：我國(guó)國(guó)土面積遼闊，有著不同礦產(chǎn)資源，高嶺土就是其中一種。采用分子篩合成工藝技術(shù)，進(jìn)行有效研究發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含價(jià)值，對(duì)于生產(chǎn)活動(dòng)有較大幫助。文章從不同方面展開(kāi)論述，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行全面分析，為根據(jù)合成分子篩的要求確定高嶺土的焙燒溫度提供了一定的理論依據(jù)，能產(chǎn)生一些社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，從而促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：分子篩合成工藝;高嶺土;焙燒特性

1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

收集高嶺土樣品，保證性質(zhì)符合實(shí)驗(yàn)要求，通過(guò)操作可以得到NaA分子篩產(chǎn)品。過(guò)程中一定要按照規(guī)定去做，減少不利因素影響，為后期研究做好充足的準(zhǔn)備。儀器設(shè)備要具備先進(jìn)性，可以發(fā)揮出良好作用，這是實(shí)驗(yàn)必不可少的工具。在正式開(kāi)始之前，要制定一個(gè)完善的方案，明確每個(gè)階段的工作，這樣思路會(huì)更加清晰。明白實(shí)驗(yàn)研究的意義，會(huì)具有很強(qiáng)目的性，對(duì)高嶺土有深刻了解。準(zhǔn)備完成之后要進(jìn)行全面檢查，看是否存在遺漏的地方，要及時(shí)完善才可以。只有準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)需要的原料、設(shè)備、方案，才能做到萬(wàn)無(wú)一失。

2高嶺土的組成

NaA分子篩具有硅氧四面體和鋁氧四面體的骨架結(jié)構(gòu)。但是通過(guò)實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，一般高嶺土中氧化鋁含量是比較少的，氧化硅、鐵、鈦等有害雜質(zhì)含量高，會(huì)對(duì)正常適應(yīng)產(chǎn)生不利影響，因此需要進(jìn)行提純。在工業(yè)中，合成分篩子時(shí)要求高嶺土中鐵含量要低于0.5%，MK樣品正好符合要求，可以有效運(yùn)用。硬質(zhì)高嶺土樣品具有鋁含量高，硅鋁比接近理論值，而且雜質(zhì)含量非常低的特點(diǎn)，其屬于合成分子篩優(yōu)質(zhì)原料。只有先了解高嶺土的化學(xué)物質(zhì)組成，研究會(huì)更加具有針對(duì)性，改進(jìn)存在不足的地方，有利于提高原料的品質(zhì)，確保實(shí)驗(yàn)工作順利進(jìn)行。

3焙燒高嶺土相變

高嶺土和NaOH進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)候，應(yīng)該提前通過(guò)高溫焙燒，主要目的是破壞晶體結(jié)構(gòu)，變成具有反應(yīng)活性的無(wú)定性Si0，和Al203的混合物。高嶺土中-般含有水、有機(jī)質(zhì)、固定碳等物質(zhì)，將原料是合適的溫度下進(jìn)行熱處理，過(guò)程中會(huì)發(fā)生脫水、除碳、熱解的變化，最終析出新晶，讓樣品的晶體結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生了改變，有利于優(yōu)化產(chǎn)品白度和活性。操作過(guò)程是非常繁雜的，所以要注重細(xì)節(jié)方面處理，才能做到萬(wàn)無(wú)一失，達(dá)到最終目的。尤其是溫度，一定要控制在合理范圍之內(nèi)，不能過(guò)高或者過(guò)低，都會(huì)影響到效果，所以要抱著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

高嶺土在500-1000℃的情況下可以脫除結(jié)構(gòu)水，轉(zhuǎn)變成偏高嶺石，活性得到了大大增強(qiáng)。本文研究的是將MK樣品通過(guò)氧化，分別放在600、700、750、800、900和1000℃的溫度下燃燒一小時(shí)。樣品白度會(huì)隨著溫度升高而發(fā)生變化，過(guò)程中會(huì)損失15%左右的樣品。在不同溫度下高嶺土?xí)胁灰粯拥淖兓趯?shí)驗(yàn)完成之后要進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)其中存在的聯(lián)系和規(guī)律，總結(jié)出豐富的經(jīng)驗(yàn)，有利于指導(dǎo)后期工作開(kāi)展。由此可見(jiàn)，溫度對(duì)高嶺土影響是非常大的，所以要在不同溫度下研究，可以得到準(zhǔn)確答案，有利于提升煅燒高嶺土產(chǎn)品的質(zhì)量。

4高嶺土焙燒和活性A1203的關(guān)系

在高嶺土焙燒過(guò)程中，具有活性的Al2O3，這是合成分子篩必不可少的，下圖展示的是采用酸熔法可以獲得不同溫度下高嶺土具有的活性Al203，通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高嶺石結(jié)構(gòu)出現(xiàn)無(wú)序的時(shí)候，活性含量是最大的，在溫度下降的過(guò)程中，焙燒樣品中有新晶相生成時(shí)，活性含量會(huì)快速下降。由高嶺土合成分子篩時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇不同溫度焙燒出來(lái)的高嶺土，更好的滿足需求。活性含量和溫度有著很大的關(guān)系，所以要進(jìn)行控制才能更加準(zhǔn)確。

5焙燒高嶺土合成NaA分子篩的性能

將上述在600、700、800、900、10000C焙燒處理后的高嶺土合成分子篩，所得產(chǎn)品的白度，會(huì)隨著焙燒溫度提高而增加，主要原因是在高嶺土焙燒過(guò)程中與高嶺石伴生的碳質(zhì)等雜質(zhì)會(huì)被脫除。鋁活性是比較高的，非常容易和堿反應(yīng)生成分子篩，在600℃高溫的時(shí)候，高嶺土仍然保留原土晶體結(jié)構(gòu)，在100℃的時(shí)候，高嶺土已經(jīng)開(kāi)始生成新的晶相，在這種情況下，是不利于和堿反應(yīng)生成分子篩的。研究是永不停止的，所以要學(xué)會(huì)用發(fā)展眼光去看待問(wèn)題，這樣得到答案會(huì)更加全面，才能減少不利因素影響，確保實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

綜上所述，分子篩合成工藝中原料高嶺土及其焙燒特性研究具有重要意義，可以取得很好的科學(xué)成果。根據(jù)最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高嶺土在700-900℃條件下焙燒，可以形成偏高嶺土，其中活性Al2O3，含量會(huì)隨溫度升高而降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]范雯陽(yáng)，利用煤系高嶺土制備4A分子篩及吸附性能研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2016.