一种磷石膏和低品铝土矿制绝缘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低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺，包括如下步骤：将磷石膏、低品铝土矿、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粉；将制得的氧化铝粉与钛酸钡、氮化硅、高岭土、石英粉混合研磨得混合材料，向混合材料内加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀后经造粒机制得混合原料；将混合原料抽真空、保压得陶瓷原料，烧结得绝缘陶瓷材料；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绝缘陶瓷材料和制酸成本低，磷石膏及低品铝土矿的利用率高，制备的绝缘陶瓷材料有良好的绝缘性、抗电压击穿能力强，且制酸工艺简单。

A process for producing acid from phosphogypsum and low bauxite insulation ceramics

The invention provides a process for producing acid simultaneously by using phosphogypsum and low-grade bauxite as insulating ceramic materials, which comprises the following steps: grinding phosphogypsum, low-grade bauxite, additives and modifiers into raw meal, feeding clinker into kiln, dissolving clinker, and separating solid from liquid; Alumina powder is prepared. Alumina powder is mixed with barium titanate, silicon nitride, kaolin and quartz powder to grind the mixed material. Sodium hydroxide solution is added into the mixed material, stirred evenly and then mixed material is obtained by granulator. The separated residue is floated to produce sulphide; sulphide is processed to produce sulphuric acid. The invention has the advantages of low cost for preparing insulating ceramic materials and acid-making, high utilization ratio of phosphogypsum and low-grade bauxite, good insulation, strong voltage breakdown resistance and simple acid-making process.

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺
本专利技术涉及一种磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺，属于冶金化工领域。
技术介绍
陶瓷种类很多，现已被广泛用于化工领域、电子领域等。其中氧化铝陶瓷和钛酸钡具有优异的物理化学性能，称为电学领域常用的材料之一。在现有的技术中绝缘陶瓷材料具有耐磨性好、良好的绝缘性、抗电压击穿能力强的优点，但是在该绝缘陶瓷材料的生产中，需要大量的氧化铝作为原料，而现有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，大大的提高了绝缘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，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。我国铝土矿大部分为一水硬铝石型，占到资源总量的98%以上，特点是高硅、高铝、低铁，矿石整体铝硅比较低，80%以上的是中低品铝土矿，低品位铝土矿中铝硅比小于4，铝硅比大于9的矿石仅18.5%左右，因此开发中低品铝土矿资源，是实现我国氧化铝工业可持续发展的必经之路。现目前，针对磷石膏和低品铝土矿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，这造成了磷石膏和低品铝土矿中大量高价值成分的浪费，附加值非常低。而将磷石膏和低品铝土矿综合利用来制绝缘陶瓷材料，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，提供一种磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺。本专利技术具有制备绝缘陶瓷材料和制酸成本低，磷石膏及低品铝土矿的利用率高，制备的绝缘陶瓷材料有良好的绝缘性、抗电压击穿能力强，且制酸工艺简单。本专利技术的技术方案一种磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺，包括如下步骤：A、将磷石膏、低品铝土矿、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制得的氧化铝粉与钛酸钡、氮化硅、高岭土、石英粉混合均匀，研磨得混合材料，向混合材料内加入质量分数为25%的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后经造粒机制得混合原料；E、将步骤D制得的混合原料抽真空、保压得陶瓷原料，将陶瓷原料烧结得绝缘陶瓷材料；F、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；G、将步骤F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。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘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。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤A中，所述的生料中，磷石膏和低品铝土矿按照1:1.2-1.8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%。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘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。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘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。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘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。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘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。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤D中，按重量份计，所述混合原料包含氧化铝粉15-20份、钛酸钡15-18份、氮化硅8-11份、高岭土14-16份、石英粉3-7份、质量分数为25%的氢氧化钠溶液30-35份。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤D中，所述造粒机的造粒温度为200-250℃。前述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺中，步骤E中，所述混合原料抽真空、保压是在100-130MPa下抽真空、保压8-10min，且将混合原料抽真空、保压3-4次，相邻两次的间隔时间为3-5min；所述烧结是在温度为1300-1500℃下烧结2-3h。本专利技术通过将磷石膏和低品铝土矿反应、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（低品铝土矿）→Na2O·Al2O3+CaO·SiO2↓+[硫]从该反应式可知，用磷石膏中的CaO与低品铝土矿中的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低品铝土矿作为原料，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绝缘陶瓷材料，由于整个工艺中主要以磷石膏和低品铝土矿为原料，添加少量其他物质即可，因此，大大降低了制酸和绝缘陶瓷材料的成本投入。还大大增加了磷石膏和低品铝土矿的利用率，为缓解磷石膏对环境的污染和充分利用低品铝土矿具有重要的贡献。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的绝缘陶瓷材料具有耐磨性好、良好的绝缘性、抗电压击穿能力强的优点，且绝缘陶瓷材料成本低。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、绝缘陶瓷材料的检测专利技术人分别对五组实施例中的绝缘陶瓷材料进行介电常数和击穿电压的检测，检测的结果如下：通过对表1绝缘陶瓷材料检测结果分析得，本专利技术的绝缘陶瓷材料具有良好的绝缘性、抗电压击穿能力强的优点。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1：一种磷石膏和低品铝土矿制绝缘陶瓷材料联产酸的工艺，步骤如下：A、将磷石膏、低品铝土矿、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，磷石膏和低品铝土矿按照1:1.2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，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷石膏和低品铝土矿制绝缘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、低品铝土矿、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制得的氧化铝粉与钛酸钡、氮化硅、高岭土、石英粉混合均匀，研磨得混合材料，向混合材料内加入质量分数为25%的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后经造粒机制得混合原料；E、将步骤D制得的混合原料抽真空、保压得陶瓷原料，将陶瓷原料烧结得绝缘陶瓷材料；F、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；G、将步骤F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】
1.一种磷石膏和低品铝土矿制绝缘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、低品铝土矿、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制得的氧化铝粉与钛酸钡、氮化硅、高岭土、石英粉混合均匀，研磨得混合材料，向混合材料内加入质量分数为25%的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后经造粒机制得混合原料；E、将步骤D制得的混合原料抽真空、保压得陶瓷原料，将陶瓷原料烧结得绝缘陶瓷材料；F、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；G、将步骤F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所述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘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所述的磷石膏和低品铝土矿制绝缘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，磷石膏和低品铝土矿按照1:1.2-1.8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...

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