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常见问题

天然沸石与化工应用

时间:2021/05/25点击:

沸石是一种含水的碱或碱土金属架状铝硅酸盐矿物,是地壳岩石圈近地表部分的标型矿物。沸石岩是沸石族的统称。已经发现的沸石族矿物共有40余种,其中比较常见和利用价值较高的有斜发沸石、丝光沸石等几种。一般认为沸石是中酸性火山玻璃在碱性水介质作用下,经过水化、水解、反应和结晶成岩所形成。

天然沸石与化工应用

一、沸石的物化性质

沸石岩的化学成分是由二氧化硅(SiO2)、三氧化二铝(Al2O3)、水和碱或城土金属四部分组成。其中二氧化硅和三氧化二铝两种成分约占沸石岩矿物总量的80%。不同的沸石矿物中硅、铝比例也不一致,按照硅、铝比值的不同,可将天然沸石的硅:铝>4:1者为高硅沸石;硅:铝=4:1-2:1者为中硅沸石;硅:铝<2:1者为低硅沸石。

水也是沸石的主要成分之一,含量一般在10%左右。碱金属或碱土金属数量有限,其氧化物含量一般为4-6%,呈离子状态与二氧化硅、三氧化二铝结合在一起。

河北某地沸石分析一览表

样品名称 分析结果(%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 K2O Na2O CaO MgO H2O+
沸石 69.44 11.87 1.30 0.18 1.31 0.68 3.28 0.99 11.54

沸石结晶构造比较特殊,主要为三维空间的架状构造,晶体内部存在着大量的排列有规律、大小均匀、彼此贯通并与外界相连的孔穴和通道,沸石水充填于矿物晶体格架的孔隙和通道中,不进人晶体格架,加热逸出不破坏晶体结构。

沸石晶体的大量孔穴和通道,使沸石具有很大的比表面积,每克沸石的比表面积理论值可达400~1000平方米。我国沸石实测比表面积多在100~500平方米,原因可能为测试因素所致。上述孔穴体积可占沸石全部体积的50%。沸石的内部空腔在应力场作用下,具有很强的吸附能力。沸石中的孔穴和通道有一定大小,通道直径一般在(3~11)×10-10m,孔穴直径一般在(6-15)×10-10m,所以沸石具有吸附的选择性。

沸石还有很强的耐酸性和热稳定性,一般说来硅、铝比值较大的沸石热稳定性高,耐酸性强。天然沸石一般在750℃持续数小时,内部晶体结构不被破坏。沸石的独特内部结构和晶体化学性质,使其具有吸附、离子交换、催化、耐酸耐热和耐辐射等性能。天然沸石的这些性能已被应用于环保、石化、农牧渔业、尖端技术等领域。

二、沸石在化工行业的应用

1 塑料、橡胶填料

塑料橡胶制品生产过程中,添加必需的填料,以改善产品性能。改性天然沸石粉作为聚氯乙稀塑料的填料,它可以吸附由于γ—紫外光照射而分解出的氯化氢气体,提高塑料制品的耐光性,在聚氯乙稀硬质板、管生产过程中以活化天然沸石粉取代轻质碳酸钙,降低生产成本,产品质轻耐用,而且锯边加工时不产生火花。

沸石作为橡胶的结聚剂、变性剂和填充剂,可使产品在相对延伸度范围内强度增加,而且还会增加紧固性、弹性和抗拉强度。

2 在化肥、农药中的应用

碳酸氨铵是我国较好的氮肥品种,但由于其易分解及结块,不能随种下田等弊病,用天然沸石粉的吸附特性与其复合,可以防止易结块、易挥发等缺欠。而且沸石碳铵无论作底肥还是作追肥其肥效不变,作到随种下田不烧苗,还会降低生产成本,成为缓效持续性长的肥料。

我国有许多盐碱地,农业生产低而不稳。根据盐碱土壤特性,将天然沸石与含有机质和腐植酸的泥炭、褐煤及适量的氮、磷肥料混合生产专用复合肥料。可以改善土壤的成分和结构,降低有害离子对植物的危害,起到保肥、保水的作用,提高单位面积产量。

利用沸石的吸附性和离子交换性,作为农药的载体是可行的。特别是一些剧毒性和易挥发的农药或杀虫剂,可以保护人体延长药效。

3 在石油、化工行业

在这个领域,沸石主要作为催化裂化剂、石油和天然气的脱硫、干燥和净化剂。此外,沸石还可以用来压缩和储存天然气。

在处理二氧化硫废气中,活化沸石的吸附量可以达到100一120mg/g,去除效率可以达到90%以上:

ZD--1沸石净化剂可深度干燥净化二氟一氯一溴甲烷.乙炔气.二氟二氯甲烷等,不但可以提高产品质量,还可以提高经济效益:

以沸石生产有机废气处理催化剂,可将化工行业排放的尾气中的苯酐顺酐等有机物和一氧化碳 等转化为CO2和水。转化率达到90%以上。具有较好的活性、稳定性,使有机物含量降至10mg/m3以下。

利用沸石的吸附、离子交换特性,还可以应用在吸附剂、工业废水处理、饮用水净化, 硬水软化、洗涤剂助剂等领域。

天然沸石是一种比较独特的非金属矿产,由于白身的特性和低廉的价格,逐渐被人们认识和利用,随着科研力度的加大,应用领域不断拓展,可以相信,在经济效益和社会效益方面会有广阔前景。