高浓度合成4A沸石的工艺研究

1、第02期高浓度合成4A沸石的工艺研究37科研开发高浓度合成4A沸石的工艺研究樊慧芳 蔡转红 韩辉 王忠慧 刘翔宇（中国铝业山东分公司研究院研究二所）摘要：本文叙述了一种用高浓度的铝酸钠溶液合成洗涤剂用4A沸石的方法。将烧结法氧化铝生产中铝酸钠溶液与原水玻璃直接合成4A沸石，其固含可高达300-350g/l，依次经浆化、晶化等一系列连续合成工艺制得4A沸石产品。关键词：4A沸石；高浓度；洗涤剂；原水玻璃1；铝酸钠溶液；固含中图分类号：TQ133.1文献标识码：A文章编号：T1672-8114(2012)02-037-03前言山铝化学品氧化铝公司作为中国最大的沸石分子筛生产基地，拥有40万吨洗涤剂

2、用4A沸石的生产能力，随着国内外各种原材料价格的不断上涨，生产成本上涨的压力也越来越大。近年来，响应公司“降本增效”的号召、最大限度的降低4A沸石的生产成本，我们从生产原料入手，研究了一种用超高浓度的铝酸钠溶液合成洗涤剂用4A沸石的方法将烧结法氧化铝生产中铝酸钠溶液与原水玻璃直接合成4A沸石，其固含从180200g/l提高至300350g/l，依次经浆化、晶化等一系列连续合成工艺制得4A沸石产品。该方法的技术难点是“超高浓度合成4A沸石技术”， 故试验按合成浓度逐渐升高方式进行，合成浓度起点为120g/ l。此方法既简化了生产工艺又提高了料浆的固含量，是降低4A沸石生产成本的有效手段之一。1.

3、 4A沸石生产工艺的改进公司现行的水热合成法生产4A沸石是将氧化铝生产的中间产物-铝酸钠溶液调配至AO浓度：6570g/ l左右,按一定的比例加入原水玻璃，其料浆固含量为作者简介：樊慧芳，女，1979.10，本科（双学士），毕业于太原理工大学，现就职于中国铝业山东分公司研究院二所，四级研究员，工程师。180200g/l，经浆化、晶化至到合格料浆，再经压滤、洗涤、烘干得到最终产品。本研究是用超高浓度的铝酸钠溶液与原水玻璃直接合成洗涤剂用4A沸石，以提高料浆的固含量，降低晶化温度，稳定结晶过程，降低生产成本。改进工艺的具体步骤如下：以烧结法氧化铝生产中的超高浓度铝酸钠溶液为原料（Al203浓度达到

4、120150g/l），不调配冲稀，与原水玻璃直接按照硅铝比1.82.1进行合成，以一定的流速同步加入开动高速搅拌装置的反应容器内（因为料浆特别粘稠，搅拌装置选择超高强度的设备），经过1530分钟搅拌浆化成胶，其料浆温度大约4050，加入一定量的4A沸石导向剂2，移入恒温水浴，快速加热升温至6570晶化，物料在该环境下成核至合格晶核，其过程保持23小时，后取样，用显微镜观察样品晶核是否长好，合格后进行液固分离、洗涤和烘干，得4A沸石产品。在此工艺流程中，对于技术点的控制有两个难点，一是两种超高浓度溶液并流加入反应槽的流速要控制在一定的流速范围内，否则，容易导致凝固不利于浆化反应的进行。另一个难点

5、是对于反应设备超高强度的搅拌的要求，搅拌的好坏直接决定了物料反应的完全程度，因此，选择一种适合此种料浆的搅拌设备非常关键。化工中间体38Chenmical Intermediate2012年第02期表1铝酸钠溶液成分表2实验产品4A沸石物化指标2. 实验内容2.1反应机理高了合成料浆的固含量，固含量由原来的180200g(1) 4A 沸石合成体系： 2 . 8 3 . 0 Na 2 O Al 2 O 3 L依次提高至300350gL，产率是现行生产的1.5倍1.82.1 SiO2 5568 H2O以上，提高了4A沸石的产能，降低了合成成本。(2) 4A沸石反应方程式3：（2）从X光定性图谱分析

6、合成产品几乎无杂项，12NaAl(OH)4+4(Na2O)(SiO2)3+7H2ONa12A结晶度高达80%以上。从电镜（图1）镜貌来看，大多(AlO2)(SiO2)1227H2O+8NaOH数颗粒为规则的截角六面体，出现少量的杂晶。有孪2.2 4A沸石生产工艺流程图晶出现，与正常生产品相比孪晶度降低，孪晶之间分2.3实验原料散性好。（1）原水玻璃成分：Na2O : 112.14g/l SiO2 :（3）从粒度4图谱(图2)上可以看出不同浓度下的314.5g/l铝酸钠溶液，其粒度分布完全达到中铝企业标准洗（2）实验用铝酸钠溶液成分：涤用4A沸石Q/Chalco AO21-2004(见表3)，均

7、匀且稳表1铝酸钠溶液成分定，易于包装，达到各种客户的要求。2.4试验结果（4）4A沸石的钙交换，白度，PH，色度等各项由表1不同的溶液分别与原水玻璃合成4A沸石，其指标无异常现象，达到中铝企业标准洗涤用4A沸所得产品的指标如下：石Q/Chalco AO21-2004。2.5 结果2.6 简单的经济效益核算：（1）从上表可以看出：烧结法氧化铝生产中的铝原有合成工艺按每天合成6370m3(理论值)合格料酸钠溶液与原水玻璃直接合成4A沸石，无需冲稀，提浆，固含180g/l，日产能1146.4t，水耗4.5t/t沸石，电耗第02期高浓度合成4A沸石的工艺研究39图1 4A沸石电镜图2 4A沸石粒度表3

8、4A沸石产品标准80105KWh/t沸石。本方法连续合成工艺，每天合成合格料浆量同原有工艺相同，浆化料浆固含300g/l， 日产能1911t，水耗4t/t沸石，电耗110KWh/t沸石；生产过程中所产生的废液废水回氧化铝生产大流程，不产生环境污染问题。3、结论（1）本工艺流程简单，减少了调配铝酸钠溶液的工序，简化了工艺流程，其合成浓度从180-200g/l提高至300350g/l，实现了单槽产能的提高，对水、电、蒸汽消耗的降低有积极的作用，极大的降低了生产4A沸石的成本。（2）本工艺路线清晰，对环境不构成污染，环境效益显著，充分利用了烧结法生产氧化铝的优势，进一步发展了化学品氧化铝，具有良好的

9、社会效益。（3）4A沸石的质量指标达到中铝企业标准洗涤用4A沸石Q/Chalco AO21-2004，完全满足用户的使用要求。该方法值得推广与应用。参考文献：1 杜善国,王松亭,赵善雷. 活性水玻璃溶液合成洗涤剂用4A沸石J.无机硅化合物,2008(3):44-46.2 焦淑红,邹若飞,武玉梅.导向剂在合成洗用4A沸石中的应用J.江苏化工,2004(3):48-503 徐如人,庞文琴,屠昆崩,等.沸石分子分子筛的结构与合成M长春：吉林工业出版社，1987：4 乔当致,赵联军. 影响洗涤剂助剂4A沸石质量的主要因素J山西化工,1996(1):13-15A Technology Research

10、that used a high concentration of Sodium Aluminate Solution Synthesis 4A Zeolite for DetergentFan Hui-Fang Cai Zhuan-Hong Han Hui Wang Zhong-Hui Liu Xiang-Yu(Research Institute,Shandong Brance,Aluminum Corporation of China)Abstract: This paper describes a method that used a new type of sodium alumin

11、ate solution synthesis 4A zeolite for detergent. Will be in alumina production with sintering process of sodium aluminate solution and water glass in direct synthesis of 4A zeolite, its solid content can be as high as 300-350g / L, wherein the slurry, crystallization and a series of continuous synthesis p