本发明涉及一种利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，属于冶金化工领域。
背景技术：
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，制取1吨磷酸副产磷石膏约5吨。目前，全世界每年排放磷石膏总量约为1.2-1.4亿吨，我国约为5000万吨左右，占全球年排放磷石膏总量的25-29%，这一数量呈增加趋势，且目前国内磷石膏堆放量达2.5亿吨。目前大部分企业将磷石膏堆放处理，这存在着诸多弊端。因为磷石膏除主要成份为CaSO4·2H2O外，还含有多种其它杂质。磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、P2O5、磷酸盐以及砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞等杂质，这导致磷石膏会造成大量污染。
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数千万吨。贵州的氧化铝厂排放的赤泥还具有一定的放射性，目前只能依靠大面积的堆场堆放。占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。另一方面，目前拜耳法制取氧化铝时所用的铝土矿铝硅比低，相应的拜耳赤泥中的残余Al量也越来越高，拜耳赤泥的剩余利用价值也更高。
抛光砖是通体砖坯体的表面经过打磨而成的一种光亮的砖，属通体砖的一种。抛光砖的白度要远高于普通的陶瓷砖，其坚硬耐磨，有较高的品质。随着对抛光砖使用范围的增广，对人替换各种原料对其进行改性，以获得更好的品质，其中一种抛光砖主要以石英、长石、高岭土和氢氧化铝作为原料进行生产，有环保、白度高且性能好的特点，但是现在这种抛光砖由于其原料氢氧化铝的价格昂贵，导致了生产成本过高的问题。
现目前，磷石膏和赤泥大量堆积，污染环境，对磷石膏和赤泥的利用主要是用作建筑材料方面，但是这种使用方式对磷石膏和赤泥的附加值很低，磷石膏中夹带的酸和赤泥中夹带的碱导致建材品质下降，磷石膏和赤泥中的大量有价成分也未能得到有效利用。目前综合利用磷石膏和赤泥生产酸并联产抛光砖的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法。本发明具有将磷石膏和赤泥进行综合利用，减少环境污染，利用率高，产品氢氧化铝是制备抛光砖的良好原料，联产的抛光砖具有生产成本低的特点。
本发明的技术方案
一种利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，包括如下步骤：
（1）将磷石膏、赤泥、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，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离；
（2）将步骤（1）中固液分离得到的沉淀进行浮选，分离出硫化物，将分离出的硫化物进行焙烧，再将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；
（3）向步骤（1）中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生，然后将沉淀在100-120℃下烘干，至水分低于0.5%后，得到粗氢氧化铝，向粗氢氧化铝中加入其0.1-0.6wt%的脱色剂和0.05-0.2wt%的分散剂进行研磨，制得氢氧化铝；
（4）将石英、滑石粉、长石、硅藻土和云母粉放入混料机中混合均匀，粉碎，球磨后过筛，得混合料，将混合料、高岭土、步骤（3）制得的氢氧化铝和水，混合均匀，得到浆料，对浆料进行喷粉干燥，得原料粉，将原料粉压制成砖坯，对砖坯进行煅烧，冷却后抛光，制得抛光砖。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（1）中，所述的赤泥为拜耳法生产氧化铝产生的赤泥；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。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（1）中，所述的生料中，磷石膏和赤泥按照1-1.6:1重量比的比例混合，添加剂添加比例按生料中所含Na2O和Al2O3+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13-28%；焙烧是在温度900-1300℃下焙烧时间1-5h；溶出时的液固体积比为4-7:1。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（1）中，所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（2）中，所述焙烧的条件是将硫化物置于40-45%的富氧环境下，在1000-1200℃下焙烧2-5h。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（3）中，所述脱色剂为过碳酸钠、过硼酸钠或过硫酸钠中的一种或一种以上的混合物；所述分散剂为乙醇或聚乙二醇；所述研磨采用氧化铝衬板的球磨机，研磨介质为氧化铝球，球料比为6-9：1。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（4）中，按重量份计，所述抛光砖包括10-15份石英、5-10份滑石粉、15-20份长石、15-20份硅藻土、5-10份云母粉、20-25份高岭土、20-25份氢氧化铝和70-100份水。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（4）中，所述过筛是过80-100目筛。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（4）中，所述喷粉干燥是干燥至浆料含水量为0.1-0.5%。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤（4）中，所述煅烧是在3-5h内升温至1200-1250℃，然后煅烧1-3h。
本发明通过将磷石膏和赤泥反应、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（赤泥）→Na2O·Al2O3+CaO·SiO2↓+[硫]
从该反应式可知，用磷石膏中的CaO与赤泥中的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]，是指通过生料加改性剂工艺，生成的金属硫化物，其主要成分为FeS；浸出熟料中的铝酸钠后，将得到的沉淀物浮选即可得到FeS。
有益效果
1、本发明以磷石膏和赤泥作为主要反应原料综合利用，在添加一定量的添加剂和改性剂混合研磨后进行焙烧，水磨浸出，然后进行固液分离即可对各组分进行分别提取再利用，在大量消耗磷石膏和赤泥的同时，可缓解磷石膏和赤泥大量堆积问题，并减少磷石膏和赤泥对环境的污染。
2、本发明将工业废弃物磷石膏和赤泥配以改性剂、添加剂进行综合利用，焙烧后经水磨溶出后经固液分离，在焙烧过程中形成的主要成分金属硫化物、偏铝酸盐和硅酸盐成分分明，均可单独提取，处理工艺简单，原料价格低廉，这大大提高了磷石膏和赤泥的附加值。
3、本发明通过磷石膏、赤泥、添加剂和改性剂混合研磨后焙烧，再水磨溶出后进行固液分离，得到的产物成分分明，均可单独提取，有效的提高了磷石膏和赤泥的综合利用率。
4、本发明使用磷石膏、赤泥和一定的添加剂、改性剂作为原料，进行焙烧，焙烧后的中间产物均不含有机质，非常利于后期各有用成分的提取，尤其是从固液分离中得到的氢氧化铝，经过脱色剂和分散剂处理以后，纯度可达到98%以上，白度可达96%以上，是制备抛光砖的良好原料。
5、本发明利用工业废渣磷石膏和赤泥添加改性剂和添加剂后制得氢氧化铝，工艺简单，且主要原料成本低廉，大大降低了产物氢氧化铝的价格，用于生产抛光砖，可大幅度降低其生产成本。
性能测试
对实施例1-5所制得的抛光砖取样，分别测试其收缩率、吸水率和白度，得表1中测试数据。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤如下：
（1）将磷石膏、赤泥、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和赤泥按照1.6:1重量比的比例混合，硫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，碳的混合比例为生料总重量的13%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为5h，制得熟料，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离，分离时液固体积比为4:1；
（2）将步骤（1）中固液分离得到的沉淀进行浮选，分离出硫化物，将分离出的硫化物置于40%的富氧环境下，在1000℃下焙烧5h，焙烧产生的烟气经五氧化二钒催化反应后，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸；
（3）向步骤（1）中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生，然后将沉淀在100℃下烘干，至水分低于0.5%后，得到粗氢氧化铝，向粗氢氧化铝中加入其0.1wt%的过硼酸钠和0.05wt%的乙醇进行研磨，研磨采用氧化铝衬板的球磨机，研磨介质为氧化铝球，球料比为6：1，制得氢氧化铝；
（4）按重量份计，将15份石英、10份滑石粉、20份长石、20份硅藻土和10份云母粉放入混料机中混合均匀，粉碎，球磨后过100目筛，得混合料，将混合料、25份高岭土、步骤（3）制得的25份氢氧化铝和100份水，混合均匀，得到浆料，对浆料进行喷粉干燥至浆料含水量为0.5%，得原料粉，将原料粉压制成砖坯，使砖坯在5h内升温至1250℃，煅烧3h，冷却后抛光，制得抛光砖。
实施例2：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤如下：
（1）将磷石膏、赤泥、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和赤泥按照1:1重量比的比例混合，硫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，碳的混合比例为生料总重量的28%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1300℃，焙烧时间为1h，制得熟料，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离，分离时液固体积比为7:1；
（2）将步骤（1）中固液分离得到的沉淀进行浮选，分离出硫化物，将分离出的硫化物置于45%的富氧环境下，在1200℃下焙烧2h，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；
（3）向步骤（1）中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生，然后将沉淀在120℃下烘干，至水分低于0.5%后，得到粗氢氧化铝，向粗氢氧化铝中加入其0.6wt%的过硼酸钠和0.2wt%的乙醇进行研磨，研磨采用氧化铝衬板的球磨机，研磨介质为氧化铝球，球料比为9：1，制得氢氧化铝；
（4）按重量份计，将10份石英、5份滑石粉、15份长石、15份硅藻土和5份云母粉放入混料机中混合均匀，粉碎，球磨后过80目筛，得混合料，将混合料、20份高岭土、步骤（3）制得的20份氢氧化铝和70份水，混合均匀，得到浆料，对浆料进行喷粉干燥至浆料含水量为0.1%，得原料粉，将原料粉压制成砖坯，使砖坯在3h内升温至1200℃，煅烧1h，冷却后抛光，制得抛光砖。
实施例3：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤如下：
（1）将磷石膏、赤泥、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和赤泥按照1.3:1重量比的比例混合，硫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，碳的混合比例为生料总重量的20%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为3h，制得熟料，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离，分离时液固体积比为5:1；
（2）将步骤（1）中固液分离得到的沉淀进行浮选，分离出硫化物，将分离出的硫化物置于42%的富氧环境下，在1100℃下焙烧3h，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；
（3）向步骤（1）中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生，然后将沉淀在110℃下烘干，至水分低于0.5%后，得到粗氢氧化铝，向粗氢氧化铝中加入其0.3wt%的过硼酸钠和0.1wt%的乙醇进行研磨，研磨采用氧化铝衬板的球磨机，研磨介质为氧化铝球，球料比为7：1，制得氢氧化铝；
（4）按重量份计，将13份石英、8份滑石粉、18份长石、18份硅藻土和8份云母粉放入混料机中混合均匀，粉碎，球磨后过90目筛，得混合料，将混合料、22份高岭土、步骤（3）制得的22份氢氧化铝和85份水，混合均匀，得到浆料，对浆料进行喷粉干燥至浆料含水量为0.3%，得原料粉，将原料粉压制成砖坯，使砖坯在4h内升温至1225℃，煅烧2h，冷却后抛光，制得抛光砖。
实施例4：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤如下：
（1）将磷石膏、赤泥、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和赤泥按照1.2:1重量比的比例混合，硫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，碳的混合比例为生料总重量的18%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为3h，制得熟料，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离，分离时液固体积比为5:1；
（2）将步骤（1）中固液分离得到的沉淀进行浮选，分离出硫化物，将分离出的硫化物置于42%的富氧环境下，在1100℃下焙烧3h，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；
（3）向步骤（1）中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生，然后将沉淀在110℃下烘干，至水分低于0.5%后，得到粗氢氧化铝，向粗氢氧化铝中加入其0.3wt%的过硼酸钠和0.1wt%的乙醇进行研磨，研磨采用氧化铝衬板的球磨机，研磨介质为氧化铝球；球料比为7：1，制得氢氧化铝；
（4）按重量份计，将11份石英、6份滑石粉、16份长石、16份硅藻土和6份云母粉放入混料机中混合均匀，粉碎，球磨后过90目筛，得混合料，将混合料、21份高岭土、步骤（3）制得的22份氢氧化铝和80份水，混合均匀，得到浆料，对浆料进行喷粉干燥至浆料含水量为0.3%，得原料粉，将原料粉压制成砖坯，使砖坯在4h内升温至1225℃，煅烧2h，冷却后抛光，制得抛光砖。
实施例5：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产抛光砖的方法，步骤如下：
（1）将磷石膏、赤泥、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和赤泥按照1.5:1重量比的比例混合，硫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，碳的混合比例为生料总重量的24%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为3h，制得熟料，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离，分离时液固体积比为5:1；
（2）将步骤（1）中固液分离得到的沉淀进行浮选，分离出硫化物，将分离出的硫化物置于42%的富氧环境下，在1100℃下焙烧3h，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；
（3）向步骤（1）中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生，然后将沉淀在110℃下烘干，至水分低于0.5%后，得到粗氢氧化铝，向粗氢氧化铝中加入其0.3wt%的过硼酸钠和0.1wt%的乙醇进行研磨，研磨采用氧化铝衬板的球磨机，研磨介质为氧化铝球；球料比为7：1，制得氢氧化铝；
（4）按重量份计，将14份石英、9份滑石粉、19份长石、19份硅藻土和9份云母粉放入混料机中混合均匀，粉碎，球磨后过90目筛，得混合料，将混合料、24份高岭土、步骤（3）制得的24份氢氧化铝和90份水，混合均匀，得到浆料，对浆料进行喷粉干燥至浆料含水量为0.3%，得原料粉，将原料粉压制成砖坯，使砖坯在4h内升温至1225℃，煅烧2h，冷却后抛光，制得抛光砖。