沸石分子筛是一类天然或人工合成的具有规则孔道的微孔硅铝酸盐晶体,在结构中具有排列整齐的孔径均匀的通道,及内外比表面积巨大的孔穴,其具有优异的吸附、分离、离子交换、催化等特性,因此被广泛应用于石油化工、精细化工、农业、电子、水处理等重要领域。并且随着能源、环保领域的泛产业不断发展,沸石分子筛年产量随着市场需求呈现上升趋势。预计到2023年,沸石分子筛市场将超过200万吨。作为制取沸石分子筛的重要材料,沸石粉的产量及产值也实现大幅增长。
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%,沸石分子筛哪家好,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。
什么是沸石?
沸石为Na、Ca等金属离子的含水铝硅酸盐矿物。Na、Ca、Al、Si元素在地壳中的含量是很丰富的,它们均为主要的造岩元素,所以沸石应该是比较常见而且分布比较广泛的造岩矿物。
而在岩浆作用过程中,蕞初因温度较高,岩浆以SiO24-为主。它是弱酸,不能和强碱性的阳离子K+、Na+结合,而只能与碱土金属族的Mg2+和Fe2+结合,所以蕞早形成由 MgSiO3和 FeSiO4所构成的橄榄石和由 MgSiO3和FeSiO3构成的辉石。随着温度降低,出现Si4O611和Si2O2-4,酸性增强,可与碱性较强的K+、Na+、Ca2+结合形成角闪石和云母。当岩浆中出现硅铝酸根后,由于它是一种较强的酸,故能与碱金属K、Na和碱土金属Ca结合形成各种长石。所以在岩浆作用阶段几乎没有沸石的出现。
在热液阶段,随着热液的运移及与围岩作用,热液由酸性逐渐转变为弱碱性,浙江沸石分子筛,弱碱性的条件有利于沸石的形成。矿物的结晶顺序是按晶格能递减的顺序进行的。对硅酸盐矿物,首先形成的是岛状构造硅酸盐,其次是链状、层状构造硅酸盐,蕞后是架状构造硅酸盐。所以在低温热液阶段有少量的沸石形成。但是由于沸石矿化受岩石渗透性的约束,只有在岩石空洞裂隙比较发育的地段矿化才较为有利。这就造成了岩石中沸石矿物分布的不均匀性。另外,在岩石空洞裂隙发育的条件下,沸石分子筛厂家,其成矿的物理化学环境也有很大差别。所以热液作用条件下生成的沸石矿在化工业意义较小。
绝大部分的沸石是由沉积的铝硅酸盐矿物与孔隙水反应形成的(或由铝硅酸盐矿物经热液蚀变形成)。由于原岩质地均匀,沸石分子筛批发,成矿的物理化学条件也比较稳定,在成岩作用中沸石生成速度缓慢,故可形成重要的工业矿床。
沸石的成因与哪些因素有关
温度和压力
沸石是含水矿物,因而易受温度、压力的影响。一般认为沸石是在低温、低压下形成的,但低温、低压条件也可生成蒙脱石。只有在适当的温度下才有利于沸石的形成。研究结果表明,100~250℃有利于沸石的形成。从人工合成沸石的条件来看,一般采用100~180℃的温度和980kPa压力较为有利。
CO2的分压对沸石的稳定性也是个重要控制因素,分压太高则降低H2O的活动性,妨碍沸石的形成;充足的CO2又促使方解石的形成而不利于形成沸石。在温度和压力都增加的条件下,含水少、密度大的沸石(如浊沸石、方沸石)较含水
多、密度小的沸石(如菱沸石、片沸石)稳定。当沉积层埋藏温度升高到150℃时,出现沸石被长石置换的现象。
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