第36卷第12期 北京科技大学学报 Vol.36 No.12 2014年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2014 含钛电炉熔分渣制备4A分子筛及其吸附性能 李 杨，朱玉涛，郭敏四，张梅 北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:guomin@usth.cdu.cn 摘要以含钛电炉熔分渣提钛后的水浸液为原料，采用常压回流法和水热法分别合成了4A分子筛.在控制硅铝比 (n(SiO2)In(AL,O,)摩尔比)为2的条件下，系统探讨了水钠比(n(H,0)1n(Na,0)摩尔比)、反应时间和温度对合成4A分子 筛物相和微观形貌的影响.当控制水钠比为80且反应时间为8时，采用常压回流法可以制备出尺寸均一且结晶完全的4A 分子筛：而采用水热法在120℃条件下，3h即可制备得到形状规则的4A分子筛.另外，探讨了水热法不同反应温度条件下制 备的分子筛对硫酸铜溶液吸附性能的影响.结果表明：反应温度为120℃条件下合成的4A分子筛对铜离子的吸附效率最高， 在150min时其吸附率可达70% 关键词渣：钛：废弃物利用；分子筛：水热合成：吸附 分类号TF09 Synthesis of 4A molecular sieves from titanium-containing electric furnace molten slag and their adsorption properties LI Yang,ZHU Yu-tao,GUO Min,ZHANG Mei State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:guomin@ustb.edu.cn ABSTRACT 4A molecular sieves were successfully synthesized from the leaching solutions of fused titanium-containing electric fur- nace molten slag by using the reflux method and the hydrothermal method,respectively.The effects of H2/NaOmole ratio,reaction time,and temperature on the crystal phase and microstructure of 4A molecular sieves were systematically investigated when keeping the SiO,/Al,O,mole ratio at 2.It is indicated that a 4A molecular sieve with well crystallinity and uniform size can be obtained by using the reflux method when the H2O/NaO mole ratio is controlled at 80 and the reaction time is 8h.Meanwhile,by using the hydrother- mal method,a 4A molecular sieve can also be successfully prepared when the reaction is controlled at 120C only for 3 h.The adsorp- tion properties for Cu'by 4A molecular sieves obtained at different temperatures were studied.The optimum adsorption efficiency of 70%is gained for a 4A molecular sieve synthesized at 120 C for 150 min. KEY WORDS slag:titanium:waste utilization:molecular sieves:hydrothermal synthesis:adsorption 含钛电炉熔分渣是指将攀枝花钒钛磁铁矿经转 回收利用基本没有涉及，造成了有价资源的严重浪 底炉直接还原得金属化球团，再经电炉熔分后产生 费.因此，如何能够在提取钛资源的同时，有效地利 的含钛炉渣，其特点是钛含量高，铁和钒含量低，且 用其中的硅和铝元素，成为一项十分有意义的研究 含有较为丰富的硅和铝.目前，对含钛电炉熔分渣 工作. 综合利用的研究较少，在屈指可数的研究报道中也 4A分子筛是一种具有特殊骨架结构的结晶硅 仅仅是提取了其中的钛元素，对硅、铝等有价元素的 铝酸盐，其理想晶胞为Na%AL6Si604·216H,00, 收稿日期：2013-09-12 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51272025,51072022) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.12.013:http://journals.ustb.edu.cn第 36 卷 第 12 期 2014 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 12 Dec． 2014 含钛电炉熔分渣制备 4A 分子筛及其吸附性能 李 杨，朱玉涛，郭 敏，张 梅 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083  通信作者，E-mail: guomin@ ustb． edu． cn 摘 要 以含钛电炉熔分渣提钛后的水浸液为原料，采用常压回流法和水热法分别合成了 4A 分子筛． 在控制硅铝比 ( n( SiO2 ) /n( Al2O3 ) 摩尔比) 为 2 的条件下，系统探讨了水钠比( n( H2O) /n( Na2O) 摩尔比) 、反应时间和温度对合成 4A 分子 筛物相和微观形貌的影响． 当控制水钠比为 80 且反应时间为 8 h 时，采用常压回流法可以制备出尺寸均一且结晶完全的 4A 分子筛; 而采用水热法在 120 ℃条件下，3 h 即可制备得到形状规则的 4A 分子筛． 另外，探讨了水热法不同反应温度条件下制 备的分子筛对硫酸铜溶液吸附性能的影响． 结果表明: 反应温度为 120 ℃条件下合成的 4A 分子筛对铜离子的吸附效率最高， 在 150 min 时其吸附率可达 70% ． 关键词 渣; 钛; 废弃物利用; 分子筛; 水热合成; 吸附 分类号 TF 09 Synthesis of 4A molecular sieves from titanium-containing electric furnace molten slag and their adsorption properties LI Yang，ZHU Yu-tao，GUO Min ，ZHANG Mei State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: guomin@ ustb． edu． cn ABSTＲACT 4A molecular sieves were successfully synthesized from the leaching solutions of fused titanium-containing electric fur￾nace molten slag by using the reflux method and the hydrothermal method，respectively． The effects of H2O/Na2O mole ratio，reaction time，and temperature on the crystal phase and microstructure of 4A molecular sieves were systematically investigated when keeping the SiO2 /Al2O3 mole ratio at 2． It is indicated that a 4A molecular sieve with well crystallinity and uniform size can be obtained by using the reflux method when the H2O/Na2O mole ratio is controlled at 80 and the reaction time is 8 h． Meanwhile，by using the hydrother￾mal method，a 4A molecular sieve can also be successfully prepared when the reaction is controlled at 120 ℃ only for 3 h． The adsorp￾tion properties for Cu2 + by 4A molecular sieves obtained at different temperatures were studied． The optimum adsorption efficiency of 70% is gained for a 4A molecular sieve synthesized at 120 ℃ for 150 min． KEY WOＲDS slag; titanium; waste utilization; molecular sieves; hydrothermal synthesis; adsorption 收稿日期: 2013--09--12 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51272025，51072022) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 12． 013; http: / /journals． ustb． edu． cn 含钛电炉熔分渣是指将攀枝花钒钛磁铁矿经转 底炉直接还原得金属化球团，再经电炉熔分后产生 的含钛炉渣，其特点是钛含量高，铁和钒含量低，且 含有较为丰富的硅和铝． 目前，对含钛电炉熔分渣 综合利用的研究较少，在屈指可数的研究报道中也 仅仅是提取了其中的钛元素，对硅、铝等有价元素的 回收利用基本没有涉及，造成了有价资源的严重浪 费． 因此，如何能够在提取钛资源的同时，有效地利 用其中的硅和铝元素，成为一项十分有意义的研究 工作． 4A 分子筛是一种具有特殊骨架结构的结晶硅 铝酸盐，其理想晶胞为 Na96Al96 Si96O384·216H2O［1］