一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺，包括如下步骤：将磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合研磨制成生料，送入窑内焙烧得熟料；将熟料进行溶出，并进行固液分离；分离得到的溶液制备氧化铝；将制得的氧化铝与高岭土、轻质碳酸钙、碳酸镁、水、分散剂和粘结剂混合后球磨得混合物料，将混合物料干燥、过筛、除铁后加入质量分数为2%的硬脂酸镁混合均匀，然后压制成坯体，坯体高温烧结，冷却后即得氧化铝陶瓷材料；将分离得到的残渣经浮选得硫化物；硫化物加工制得硫酸。本发明专利技术具有制备氧化铝陶瓷材料和制酸成本低，废渣利用率高，采用氧化铝粉制备的氧化铝陶瓷材料具有品质高、耐磨性和稳定性高的优点，且制酸工艺简单。

Process for producing aluminum oxide ceramic material from phosphogypsum and fly ash by CO production of acid

The invention provides a process for producing acid simultaneously from phosphogypsum and fly ash to alumina ceramic material, which comprises the following steps: grinding phosphogypsum, fly ash, additives and modifiers into raw meal, feeding the clinker into the kiln, dissolving the clinker and separating the separated solution to prepare oxidation; Aluminum: Aluminum oxide is mixed with kaolin, light calcium carbonate, magnesium carbonate, water, dispersant and binder, then mixed with 2% magnesium stearate after drying, sieving and iron removal, and then pressed into green body. The green body is sintered at high temperature and then cooled to produce alumina pottery. The porcelain material is obtained; the separated residue is floated to obtain sulphide; sulphide is processed to produce sulphuric acid. The invention has the advantages of low cost for preparing alumina ceramic material and acid-making, high utilization rate of waste residue, high quality, high wear resistance and stability, and simple acid-making process.

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺
本专利技术涉及一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺，属于冶金化工领域。
技术介绍
氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷，因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。在氧化铝陶瓷材料的生产中，由于氧化铝粉的制作工艺复杂、生产成本高，导致氧化铝粉价格贵，大大的增加了氧化铝陶瓷材料的生产成本。磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，其主要成分为硫酸钙（CaSO4），其含量一般可达到70-90%左右。此外，磷石膏还含有多种杂质：未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁、铝化合物、酸不溶物、有机质等。我国每年排放磷石膏约2000万吨，累计排量近亿吨。磷石膏在建材方面的利用率不到5%，大量磷石膏渣场占用土地，严重污染环境。我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年将达到3亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。现目前，针对磷石膏和粉煤灰的综合利用的技术很少，基本上集中在建材和铺路等传统领域，这造成了磷石膏和粉煤灰中大量高价值成分的浪费，附加值非常低。而将磷石膏和粉煤灰综合利用来制氧化铝陶瓷材料，同时联产酸的工艺，未见报道。专利技术目的本专利技术的目的在于，提供一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺。本专利技术具有制备氧化铝陶瓷材料和制酸成本低，废渣利用率高，采用氧化铝粉制备的氧化铝陶瓷材料具有品质高、耐磨性和稳定性高的优点，且制酸工艺简单。本专利技术的技术方案一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺，包括如下步骤：A、将磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合并研磨制成生料，送入窑内焙烧，制得熟料；B、将步骤A制得的熟料进行溶出，并进行固液分离；C、向步骤B分离得到的溶液中加入CO2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干并灼烧，粉碎得氧化铝粉；D、将步骤C制得的氧化铝粉与高岭土、轻质碳酸钙、碳酸镁、水、分散剂和粘结剂混合后球磨得混合物料，将混合物料干燥、过筛、除铁后加入质量分数为2%的硬脂酸镁混合均匀，然后压制成坯体，坯体高温烧结，冷却后即得氧化铝陶瓷材料；E、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；F、将步骤E分离出的硫化物置于30-50%的富氧环境下，在800-1200℃下焙烧3-5h，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤A中，所述添加剂为碳酸钠、硫酸钠或烧碱；所述改性剂为无烟煤、碳或煤矸石。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤A中，所述的生料中，磷石膏和粉煤灰按照1:0.8-1.9重量比的比例混合，添加剂添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，改性剂的混合比例为生料总重量的10-25%。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤A中，所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤A中，是在温度1000-1350℃下焙烧时间1-2h。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤B中，所述熟料先水磨后溶出；溶出时的液固体积比为4-6:1。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤C中，所述灼烧是在温度800-1200℃下灼烧时间3-5h。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤D中，按重量份计，所述混合物料包含氧化铝粉90-100份、高岭土5-8份、轻质碳酸钙2-3份、碳酸镁2-4份、水50-60份、分散剂1-2份和粘结剂1-2份。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤D中，所述分散剂为ISOBAM-110；所述粘结剂为ISOBAM-104。前述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤D中，所述过筛时的筛网目数为200-300目；所述压制坯体的压制压力为5-7MPa，保压时间为50-60s；所述坯体高温烧结时的温度为1500-1600℃，高温烧结的时间为3-4h。本专利技术通过将磷石膏和粉煤灰反应、重组，使之成为有用物质。原理的总反应式为：CaSO4（磷石膏）+Na2O·SiO2·Al2O3（粉煤灰）→Na2O·Al2O3+CaO·SiO2↓+[硫]从该反应式可知，用磷石膏中的CaO与粉煤灰中的SiO2生成原硅酸钙（CaO·SiO2↓）后，得到可溶性极好的铝酸钠（Na2O·Al2O3）。反应式中的[硫]，是指通过生料加添加剂和改性剂工艺，生成的金属硫化物；浸出熟料中的铝酸钠后，将得到的沉淀物浮选即可得到金属硫化物。有益效果1、本专利技术通过利用磷石膏和粉煤灰作为原料，并加入添加剂和改性剂之后，在高温焙烧的工艺下得到主要含硅酸盐、铝酸盐和硫化物的熟料，而该铝酸盐的主要成分为铝酸钠，将铝酸钠水溶出后即可进行回收，而固体残渣浮选之后，得到硫化物，采用硫化物制备硫酸，通过回收的铝酸钠制备氧化铝，将氧化铝与其它原料制备氧化铝陶瓷材料，由于整个工艺中主要以磷石膏和粉煤灰为原料，添加少量其他物质即可，因此，大大降低了制酸和氧化铝陶瓷材料的成本投入。还大大增加了磷石膏和粉煤灰废渣的利用率，为缓解磷石膏和粉煤灰对环境的污染具有重要的贡献。2、本专利技术通过的原料通过焙烧后，得到的成分分明，铝主要以铝酸钠形式存在，利用铝酸钠极易溶于水的特性，可简单快速的将其分离并用于制备氧化铝，将氧化铝与其它原料制备氧化铝陶瓷材料，氧化铝陶瓷材料具有品质高、耐磨性和稳定性高的优点，且氧化铝陶瓷材料成本低。3、本专利技术将工艺中的固体残渣浮选之后，得到硫化物，采用硫化物制备硫酸，制酸的成本低，制酸工艺简单。为进一步证明本专利技术的效果，专利技术人做了如下检测。1、氧化铝陶瓷材料的检测专利技术人分别对以下五组实施例中的氧化铝陶瓷材料进行性能检测，检测结果见表1；通过表1本专利技术氧化铝陶瓷材料检测结果表分析得到，本专利技术氧化铝陶瓷材料的密度大、硬度高、线性收缩率稳定，具有品质高、耐磨性和稳定性高的优点。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。本专利技术的实施例实施例1：一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺，步骤如下：A、将磷石膏、粉煤灰、碳酸钠和无烟煤混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1000℃下焙烧时间1.5h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照1:0.8重量比的比例混合，碳酸钠添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，无烟煤的混合比例为生料总重量的10%；B、将步骤A制得的熟料以液固体积比为4:1进行水磨溶出，并进行固液分离；C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；D、将步骤C分离出的硫化物置于30%的富氧环境下，在800℃下焙烧5h，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺，其特征在于，包括如下步骤：A、将磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合并研磨制成生料，送入窑内焙烧，制得熟料；B、将步骤A制得的熟料进行溶出，并进行固液分离；C、向步骤B分离得到的溶液中加入CO2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干并灼烧，粉碎得氧化铝粉；D、将步骤C制得的氧化铝粉与高岭土、轻质碳酸钙、碳酸镁、水、分散剂和粘结剂混合后球磨得混合物料，将混合物料干燥、过筛、除铁后加入质量分数为2%的硬脂酸镁混合均匀，然后压制成坯体，坯体高温烧结，冷却后即得氧化铝陶瓷材料；E、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；F、将步骤E分离出的硫化物置于30‑50%的富氧环境下，在800‑1200℃下焙烧3‑5h，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸。

【技术特征摘要】
1.一种磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺，其特征在于，包括如下步骤：A、将磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合并研磨制成生料，送入窑内焙烧，制得熟料；B、将步骤A制得的熟料进行溶出，并进行固液分离；C、向步骤B分离得到的溶液中加入CO2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干并灼烧，粉碎得氧化铝粉；D、将步骤C制得的氧化铝粉与高岭土、轻质碳酸钙、碳酸镁、水、分散剂和粘结剂混合后球磨得混合物料，将混合物料干燥、过筛、除铁后加入质量分数为2%的硬脂酸镁混合均匀，然后压制成坯体，坯体高温烧结，冷却后即得氧化铝陶瓷材料；E、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；F、将步骤E分离出的硫化物置于30-50%的富氧环境下，在800-1200℃下焙烧3-5h，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸。2.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺，其特征在于：步骤A中，所述添加剂为碳酸钠、硫酸钠或烧碱；所述改性剂为无烟煤、碳或煤矸石。3.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制氧化铝陶瓷材料联产酸的工艺，其特征在于：步骤A中，所述的生料中，磷石膏和粉煤灰按照1:0.8-1.9重量比的比例混合，添加剂添加比例按生料中所含Na2O和A12O3+Fe2O3总和的分子比为1:1添加，改性剂的混合比例为生料总重量的10-25%。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈肖虎，李名新，王帅帅，李杰瑞，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52