利用钾长石粉体水热合成六方钾霞石的方法

摘要

本发明公开了一种以钾长石粉体为原料采用水热法合成六方钾霞石的工艺。该工艺是将钾长石原矿破碎、粉磨和选矿预处理，得到一定粒度的钾长石粉体，然后与氢氧化钾或氢氧化钠与氢氧化钾的混合溶液混合均匀，置于衬镍的不锈钢反应釜中，在220～280℃的条件下水热反应2～8h，经过滤、洗涤、干燥，即制得六方钾霞石粉体。与现有的钾霞石合成技术相比，该工艺具有原料成本低廉，合成条件温和，工艺操作简单，产物结晶良好和晶体化学成分均一等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种以钾长石粉体为原料水热法制备六方钾霞石的方法。

背景技术

六方钾霞石是一种架状硅酸盐，氧化钾含量高，其钾离子位于晶格中，在高温下结构稳定，钾离子不易流失，是一种优良的催化剂助剂，广泛应用于烃类蒸汽转化制氢、乙苯脱氢制苯乙烯以及合成氨工业。最新研究表明，锂改性的六方钾霞石是豆油和甲醇转化为生物柴油的一种良好的非均相催化剂。目前，合成钾霞石最主要的方法有溶胶-凝胶法和共沉淀法。溶胶-凝胶法采用正硅酸乙酯和金属醇盐为原料，共沉淀法采用硅酸钾、氢氧化钾和无机铝盐为原料，这两种方法都是先得到钾霞石的前驱体，然后需要在800～1200℃的条件下焙烧得到钾霞石。

发明内容

本发明提供了一种以钾长石粉体为原料水热合成钾霞石的方法，其中，钾长石是天然硅酸盐矿物，储量丰富，可同时作为硅源、铝源和部分钾源来制备钾霞石；本发明所采用的水热合成工艺，操作简单，反应条件温和，且无需高温焙烧，因而是一种经济可行的具有发展潜力的制备六方钾霞石的方法。

该工艺通过以下步骤实现：

(1)钾长石矿石经破碎和选矿预处理后，粉磨，制得钾长石粉体；

(2)氢氧化钾与氢氧化钠配成混合碱液，将钾长石粉体与混合碱液置于衬镍的不锈钢反应釜中，在220～280℃的条件下水热反应2～8h，经过滤、洗涤和干燥，制得六方钾霞石粉体。

所述的钾长石粉体的粒度为-200目＞95％。

所述的混合碱液的浓度为5～12M，混合碱液中NaOH与KOH的摩尔比为7/3～0/10。

所述的混合碱液与钾长石粉体的质量比为2～8。

所述的水热反应过程中进行搅拌，搅拌速率为100～200转/分。

本发明所用的钾长石粉体原料价格低廉、来源广泛，工艺操作简单，具有经济可行性和技术可行性。

附图说明

图1是原料钾长石粉体的X射线粉晶衍射图；

图2是实施例1水热合成六方钾霞石粉体KAS-01的X射线粉晶衍射图；

图3是实施例1水热合成六方钾霞石粉体KAS-01的扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1

(1)钾长石原矿经破碎，选矿预处理后，粉磨至粒度为-200目大于95％，其化学成分分析结果见表1，该钾长石矿的主要物相为微斜长石，原料钾长石粉体的X射线粉晶衍射图如图1所示。

表1钾长石粉体的化学成分分析结果(w_B％)

(2)取粉磨后的钾长石粉体150g，与650g浓度为9M的KOH溶液混合均匀，置于容积为1L的衬镍不锈钢反应釜中，加热至280℃并恒温反应2h，反应过程中的搅拌速率为200转/分，反应结束后经过滤、洗涤和干燥得到六方钾霞石粉体KAS-01。六方钾霞石粉体KAS-01的X射线粉晶衍射图如图2所示，图2表明，合成产物的衍射线与标准的六方钾霞石吻合良好。本实施例1的水热合成六方钾霞石粉体KAS-01的扫描电镜照片如图3所示，图3表明，合成的六方钾霞石晶粒呈较为完好的六方板状，粒度分布较为均匀，颗粒尺寸约1-3μm。六方钾霞石粉体KAS-01的主要化学成分分析结果见表2。对合成产物的X射线衍射数据进行指标化计算，其晶格常数与标准的JCPDS卡片(卡片号11-0579)中六方钾霞石的标准值接近(表3)。

表2六方钾霞石粉体KAS-01的化学成分分析结果(w_B％)

表3六方钾霞石粉体KAS-01的晶格常数与JCPDS卡片标准值对比

实施例2

(1)钾长石原矿经破碎，选矿预处理后，粉磨至粒度为-200目大于95％，其化学成分分析结果见表1。

(2)取粉磨后的钾长石粉体100g，与575g浓度为5M的混合碱液(其中NaOH/KOH摩尔比为7/3)混合均匀，置于容积为1L的衬镍的不锈钢反应釜中，加热至220℃并恒温反应6h，反应过程中的搅拌速率为100转/分，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到六方钾霞石粉体KAS-02。六方钾霞石粉体KAS-02的主要化学成分分析结果见表4。对合成产物的X射线衍射数据进行指标化计算，其晶格常数与标准的JCPDS卡片(卡片号11-0579)中六方钾霞石的标准值接近(表5)。

表4六方钾霞石粉体KAS-02的化学成分分析结果(w_B％)

表5六方钾霞石粉体KAS-02的晶格常数与JCPDS卡片标准值对比

实施例3

(1)钾长石原矿经破碎，选矿预处理后，粉磨至粒度为-200目大于95％，其化学成分分析结果见表1。

(2)取粉磨后的钾长石粉体200g，与700g浓度为10M的混合碱液混合均匀(其中NaOH/KOH摩尔比为1/1)，置于容积为1L的衬镍的不锈钢反应釜中，加热至260℃并保温3h，反应过程中的搅拌速率为200转/分，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到六方钾霞石产品KAS-03。六方钾霞石粉体KAS-03的主要化学成分分析结果见表6。对合成产物的X射线衍射数据进行指标化计算，其晶格常数与标准的JCPDS卡片(卡片号11-0579)中六方钾霞石的标准值接近(表7)。

表6六方钾霞石粉体KAS-03的化学成分分析结果(w_B％)

表7六方钾霞石粉体KAS-03的晶格常数与JCPDS卡片标准值对比