我國是世界上天然沸石儲量豐富的國家之一, 據全國4 0 余處礦產地(含礦床和主要礦點)統計, 屬于大中型的有31 處, 保有儲量達27.8 億噸, 資源總量超過10 億噸, 居世界前三位, 我國天然沸石(巖) 以斜發沸石、絲光沸石為主, 這兩種沸石均為世界上應用最廣, 消耗量最多的礦物原料。

近三十年來, 我國在天然沸石的開發利用方面得以長足發展, 其應用涉及到建材、農牧、環保、輕工、石油化工和尖端技術領域。但是總體上來說, 我國對于天然沸石性能的認識和開發利用起步比較晚, 用于沸石(巖) 加工的技術和設備滯后, 產品多為低檔次的“ 大路貨” , 經濟效益欠佳。因此, 加強對天然沸石深加工技術的開發研究, 并使其盡早轉化為生產力,既是國民經濟發展的需要和沸石加工企業的愿意, 也是天然沸石實現增效的重要途徑。天然沸石(巖)的深層次加工與其它非金屬礦加工一樣, 需要多學科、多工種發揮協同作用。尤其是對礦物結構性能的研究和加工方案的優化、設備的配套選型及能耗等, 須經充分的可行性論證后方可啟動。為了加快我國沸石產業結構調整步伐, 提高沸石制品科技含量, 以期獲得更好的社會效益、生態效益和經濟效益,?根據有關資料并結合我們的實踐, 現就天然沸石(巖) 深加工方面幾個問題探討如下:

天然沸石的內部結構特征是其深加工的基礎

隨著科學技術的進步和現代測試手段的不斷完善, 人們對沸石的內部結構及其特征的認識亦在不斷深化, 對于不同種類沸石內部結構的差異性研究更具實用意義。天然沸石是一族含水的鈉(鉀)、鈣或鎂、鋇等的架狀鋁酸鹽礦物。其主要化學組分為SIO2 、Al2 O 3 、H2O 及堿或堿土金屬, 其中 、Al20 3 之和約占沸石總量的50 % , 堿或堿土金屬是以離子狀態與SIO2 、Al2O3 結合在一起, 但其數量很有限。不同種類沸石的硅、鋁比值是不相同的, 如斜發沸石、絲光沸石為高硅型沸石(s i : A l>4 ) : 菱沸石、鈣十字沸石屬于低硅型沸石(si : A l<2 )。沸石結構中硅鋁比值的大、小直接影響著沸石的某些性能, 這在開發利用中很是值得注意的。沸石晶體結構比較特殊, 硅(鋁) 氧四面體是構成沸石晶體的基本環, 由初始的單元環逐級組成雙元環、多元環進而彼此結合成主要為三維空間的架狀構造的沸石結晶多面體。值得指出的是上述硅(鋁)氧四面體中, 因硅鋁電價的不同而使結構體具有負電性, 于是鉀、鈉、鈣等的陽離子便進人晶格中予以補償。在某此條件下上述陽離子又極易被鈣、鎂、銅、銀, 稀土元素或貴金屬離子等置換。不同陽離子的置換對沸石晶體結構基本不產生影響, 但對其交換性能、吸咐性能催化性能等卻影響很大。沸石晶體內部存在著大量的排列有序且大小均勻的開放式孔穴和通道(其孔徑分別為0.6-0.5n m 和0.3一1n m ) , 在正常狀態下“沸石水”分子填充于其中。

但因沸石水未進人結晶體的格架中, 所以當外界條件改變時“沸石水”便可較自由的排出或重新吸人。正是由于沸石晶體結構的這種特殊性, 才使得沸石具有良好有吸咐性、離子交換性, 催化性及載體功能等, 這也正是天然沸石之所以在諸多領域中得以應用的基礎。然而, 由于天然沸石(巖) 自身存在的一定缺陷和不足, 尚且不能滿足某些領域的功能性要求, 于是對天然沸石改性改型技術的發展, 便成為一種必然趨勢。