天然沸石开发空间有多大

2002-08-09 00:00 来源: 我的钢铁 作者:mysteel
    

  我国对天然沸石开发利用的总体水平还比较低,应用研究成果尚未及时转化为生产力。 

      我国天然沸石资源相当丰富,自1972年浙江省缙云县首次发现具有工业价值的沸石矿床以来,又相继在山东、河北、辽宁等24个省、自治区发现沸石矿产地(含矿床和主要矿点)400余处。其中属于大、中型的31处矿床保有储量达27.8亿吨,资源总量约为100亿吨以上。

    我国沸石矿产资源量大,品种多。但是对天然沸石开发利用的总体水平还比较低,其具体表现是低产值的水泥混合材料所占比重很大,高产值的产品占的比例甚小。尤其是沸石在环保、轻化工等领域中的科技含量高、经济效益好的研究成果,尚未能及时转化为生产力。究其原因是多方面的,但与人们缺乏对天然沸石应有的认识是有着直接而密切关系的。

      1.天然沸石具有极强的吸附性能

      构成天然沸石晶体的大量孔穴和通道,使沸石具有很大比表面积,加之特殊的分子结构而形成的较大静电引力,使沸石有着相当大的应力场。当沸石内部的孔穴和通道一旦有“空缺”时,沸石就会表现出对气体或液体具有极强的吸附能力,尤其是对SO2、NH3、NO2及某些有机蒸气等敏感性的气体吸附更为有效。通常情况下,丝光沸石的吸附性能高于斜发沸石,经活化处理(如酸浸、焙烧)的沸石吸附性能高于未加处理的沸石。实验结果表明,沸石的吸附作用具有选择性和再生性的特点,工业上利用沸石这种特点制成吸附剂或干燥剂,用于吸附分离某些气体和液体,特别是制成深度干燥剂比硅胶和合成沸石还有效。

      2.天然沸石所表现的阳离子交换性能

      天然沸石是一种含水的钙、钠以及钡、钾的铝硅酸盐矿物。但是,沸石中的Na、K、Ba2+、Ca2+等阳离子与结晶格架的结合并不很紧密,具有在水溶液中与其他阳离子进行交换的性质(这种阳离子交换多具可适性)。交换后的沸石晶体结构并未被破坏,只是通过离子交换使得晶体结构内部的电场、比表面积等发生某种变化。沸石的离子交换性能大小不仅与沸石的种类有关,而且还与沸石的硅铝比值,品格中孔径大小,孔道畅通情况,阳离子的位置和性质以及交换过程中的温度、压力、离子浓度、流通和PH值等诸多因素有关。有时为了提高交换量,可以人为地将沸石进行预处理。如专利技术(CNl283518A)沸石活化新工艺,将沸石岩粉碎至一定粒度后,高温加热,再将加热后的沸石用氯化钠溶液浸泡。本发明用加热法将沸石的内部孔道打通,增大其比表面积,而且用氯化钠溶液浸泡的方法,增加其离子交换容量,从而提高天

    然沸石的吸附性及阳离子交换性能。该沸石用于净化废水时,更有利于去除水中的各种污染物。

      需要指出的是,天然沸石的阳离子交换性能不仅具有选择性,而且不同种类的沸石岩因其内部晶体结构不同及其化学成分的变化等,其离子交换行为各有所异,这在沸石岩开发利用时应予注意。

      3.天然沸石的催化性能天然沸石的催化性能表现为,当某种反应物质寄附于沸石晶体内部的大孔穴表面上时,其反应速度有所加快,且反应生成的新物质又可以从沸石内部扩散释放出来,而沸石晶体格架不被破坏。利用天然沸石这一特殊性能制成的催化剂,其用途甚广。值得指出的是,未加提纯“活化”的天然沸石,通常不能直接作为催化剂使用,这是因为天然沸石中的某些矿物杂质会产生负面影响之故。在工业生产中沸石常被作为催化剂载体得到利用,即将具有催化性能的某种金属元素,如稀土元素、铋、锑、银、铜、钼、铂、钯等,通过适当的工艺技术使金属元素进入沸石晶体内部,制成相应催化剂。

      研究表明,不同类型的沸石因其晶体结构、硅铝比值以及孔穴孔道容积等存在着差异,不仅催化性能有较大差别,而且各组成部分在催化作用中所表现的行为特性亦不相同。

      4.天然沸石的耐酸和耐热性能探讨沸石岩的耐酸耐热性能,对于沸石的改性处理具有很大的实用价值。我国的斜发沸石和丝光沸石均有着较强的耐酸耐热性,且在通常情况下丝光沸石的耐酸性和热稳定性能高于斜发沸石。然而,不同产地的沸石由于成矿地质条件、水介质成分等的不同,其耐酸耐热性能差别甚大。一般情况下,单矿种独立形成的沸石矿床优于多矿种伴生形成的沸石矿床;原岩为酸性火山熔岩的熔岩型沸石耐酸耐热性强,而凝灰角砾岩型沸石次之;高硅铝型沸石较富钠钾型沸石的耐酸耐热性能好。就已知斜发沸石而言,富含一价金属阳离子碱性沸石岩的热稳定性,高于富含二价金属阳离子沸石岩。有关研究还发现天然沸石的耐酸性与热稳定性似乎相对应,即成正相关关系。如山东荣城丝光沸石既是耐酸性能好,又是耐热性能高的沸石;而山东诸城、河北赤城的斜发沸石其耐酸性能差,耐热性能也较低。这除了与沸石岩中一、二价阳离子相对含量有关外,亦与沸石岩中沸石品位密切相关。

    

      天然沸石除具上述的一些物性特征外,还具有远红外辐射性能等,不再赘述。在对天然沸石的结构特征和物化特性研究方面,以往我国地矿部门的工作是卓有成效的,它为我国天然沸石的开发应用奠定了坚实基础。

    

    

    


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