沸石是沸石族矿物的总称,迄今世界上已发现的天然沸石达40余种,作为一种天然环保的非金属矿物材料,沸石在我国的储量是相当丰富的,目前国内已探明的矿点超过处,总储量达40亿吨,年生产能力达万t,储量在世界处于首位。由于天然沸石具有独特的结构和性能,无论在物理研究还是实际应用上都得到了迅速的发展。
一、天然环保新材料——沸石
天然环保新材料,是指非人工制得,取材天然的产品或材料,在整个生命周期内,其各种性能不仅可以满足特定的使用需求,而且在完成其使用寿命后,对环境不构成任何危害,研制、生产和使用过程的副产品能够资源化的一类新型可再生循环利用材料。开发环境协调型矿物材料,既可扩大矿物资源的综合利用,又可大幅度降低环境生产成本,产生明显的经济效益和社会效益。利用种类繁多、储量丰富、处理工艺相对简单的非金属天然矿物资源,具有投资少、处理效果好、二次污染小以及可以重复使用等优点。世界上许多国家,特别是发达国家对非金属天然环保矿物在环保中的应用研究非常重视。
沸石是一族含水的碱或碱土金属架状结构的铝硅酸盐矿物的总称,一般化学式为AmXpO2p·nH2O,其中A为Na、K、Ca、Ba、Sr,X为Si、Al。沸石结构的基本单位是硅氧四面体,它们之间通过桥氧在三维空间以不同方式连结,构成沸石晶体中的一维、二维和三维孔道体系,具有独特的结构和化学性质。沸石具有大量、规律的孔道,结构稳定,不变形,可以提供很高的分离选择性;性质有易调节性,通过孔径、Si/Al比等可调节,使其表面吸附性能,耐酸碱及催化性能因此而发生显著的变化;离子交换易改性,使其种类有多样性。同时,沸石在生产加工过程中不会产生污染,使用后再生容易,完全符合天然环保新材料的特点。因此沸石在环保、化工催化、轻工、农业和环境材料等领域愈来愈得到人们的重视。著名矿物学家F·穆普顿指出:由于全球性环境调节及环保需要,20世纪70年代人类会进入到“沸石世纪”中。
我国地域辽阔,沸石种类颇多,目前已发现的沸石有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、方沸石、片沸石、钙十字沸石、钙钾十字沸石、辉沸石、浊沸石、钠沸石等13个矿种或亚种。我国的沸石以斜发沸石为主,丝光沸石次之,它们多属火山物质蚀变沉积成岩的产物。国内以河北省围场县的沸石储量最大,矿体规模大,品位稳定,矿石质量好。
二、沸石的主要应用
近年来,天然沸石在绿色建材、石油化工、土壤改良、污水处理、冶金、医药、原子能工业以及轻工业等部门广泛应用,成为国民经济中的一种重要的天然环保新材料,所以天然沸石的开发和应用越来越受到人们的