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我国是世界上花岗岩储量最大的国家之一,也是世界上花岗岩主要出口国。花岗岩矿由于来料充裕、成本低、利用率高、产品多样化,被广泛地应用于的石材行业。花岗岩工业的发展在促进当地经济发展的同时,由于国内花岗岩产业存在规模小、加工工艺落后的缺点,也带来严重的环境污染和生态灾害。特别对于花岗岩工业产生的花岗岩粉,目前尚无有效治理手段。
本文以对环境造成严重污染的锯切花岗岩粉作为研究对象,通过XRD对其化学成分进行分析,确定其中化学成分为:KAlSi3O8、NaAlSi3O8、SiO2。并通过热力学计算得出以碳酸钠为助剂进行热分解时的主产物为Na2SiO3、NaAlO2、KAlO2,并由XRD测试验证了计算结果。正交试验表明对花岗岩粉分解率影响最大的因素为反应温度和反应时间。通过各因素对分解率的影响以及工业生产中的操作要求确定花岗岩粉的最佳工艺条件为:以碳酸钠为助剂,按照碳酸钠与物料的摩尔比1.05~1.1:1,花岗岩粉的颗粒度在100#以上,反应温度820~830℃,反应时间130~150min。经XRD测试,经过热分解的熟料中,二氧化硅与氧化铝摩尔比为6,氧化钠钾与二氧化硅的摩尔比为1.2,与常见的沸石分子筛合成原料配比相比较,表明,此原料主要成分配比与13X型沸石分子筛最为相似,由此确定合成的目标产物为13X型沸石分子筛。通过对13X型沸石分子筛的合成原理分析,确定对其质量的影响因素,并由此确定正交试验的因素水平,进行正交试验。由正交试验结果分析,表明对合成13X型沸石分子筛影响最大的因素为:凝胶的碱硅比和水碱比,确定最佳工艺条件为:凝胶的碱硅比为1.5;水碱比为35;定向剂加入量为水量的6%;晶化时间为8h;陈化时间为3.5h。将制得的样品进行XRD检测,确认所制的的产品为13X沸石分子筛,并通过SEM对其表面进行观察,确定产品为均一球状颗粒。对13X型沸石分子筛在水处理方面的应用进行了试验。确定其对自来水中钙镁离子吸附的最佳操作条件为:1.2g/L沸石分子筛,在室温条件下,pH为6~8,反应时间为15min。