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沸石是含水的架状硅铝酸盐矿物,分为天然和人造两种,可用作沸石分子筛。
沸石分子筛是一种具有规则孔道结构的硅铝酸盐晶体材料,有吸附性、离子交换性、催化性/沸石分子筛具有均匀的孔道结构,比表面积和孔体积较大,水热稳定性好及较强的酸性等性能而被广泛应用于石油化工、农业等领域。
利用硅酸钠、铝酸钠等化工原料合成沸石分子筛的技术已相当成熟,但是该方法需要大量的化工原料,使得沸石分子筛成产成本较高,同时由于这些化工原料的生产过程都伴随着巨大的能耗和环境污染等问题,所以寻找更为经济有效的绿色原料成为人们关注的焦点。
以硅铝元素为主的天然矿物由于具有储量丰富、价格低廉等优势,在作为合成沸石分子筛的替代原料方面表现出巨大的潜力,因此,以天然矿物为原料合成沸石分子筛也逐渐成为人们研究的热点。
在众多的天然矿物中,较为典型的合成沸石分子筛的原料为高岭土和硅藻土。
*沸石分子筛市场将超200万吨
分子筛是一类无机非金属多孔晶体材料,具有“筛分分子”和“择形催化”的作用,沸石依托于自身特殊属性,制备的分子筛具有较强的筛分分子、吸附、离子交换和催化作用,因此作为优良的催化材料、吸附分离(多组分气体分离与净化)材料及离子交换材料,在石油化工、煤化工、精细化工、冶金、建材、环境保护(废水、废气处理)、土壤修复治理等领域有着广泛应用。
近年来,随着石油加工应用和生物等行业和领域的不断拓展,以及*环境治理范围和渠道的不断拓深,市场对于分子筛需求与产量呈几何倍数增长。根据国外Catalyst Group Resources调查机构的数据,2015年*分子筛市场价值已超过100亿美元。其中,催化类分子筛市场价值占比约为55%,吸附类分子筛市场价值占比为约9%,离子交换类分子筛市场占比为约36%。
当前,*分子筛的年产量随市场需求呈波动上升趋势,市场研究机构Global Market Insights发布的新报告称预计到2023年,*沸石分子筛市场将超过200万吨。而沸石粉作为制取沸石分子筛的重要原料,其产量和产值也正实现大幅增长。
沸石的成因与哪些因素有关:
母岩的成分、粒度、渗透性
火山碎屑火山玻璃岩(如珍珠岩等)是形成沸石蕞有利的母岩。这些岩石富含SiO2、Al2O3及一定量的CaO、Na2O等成分,它们为沸石的形成提供了必要的物质基础。另外,这些岩石还具有特殊的结构构造和发育的空洞裂隙,为孔隙水的循环提供了良好的条件。如流纹质凝灰岩、英安质凝灰岩主要形成高硅沸石——斜发沸石、丝光沸石等;锰铁质凝灰岩主要形成低硅沸石——钙十字沸石、辉沸石、方沸石等。橙玄玻璃质凝灰岩与八面沸石、方沸石、辉沸石和丝光沸石有关。含斜长石砂岩和石质火山砂岩与浊沸石、片沸石有关。从以上可看出,碱含量高的高硅沸石主要产于酸性岩中,而低硅沸石则赋存于SiO2含量较低的基性岩中。
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