本发明涉及一种制酸联产氧化铝导热材料的工艺，属于冶金化工领域。
背景技术：
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。
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。
目前在在电子元件与散热器的交界面之间涂抹导热硅脂，将交界面之间的空气赶出，从而降低电子元件与散热器之间的接触热阻，使电子元件的热量能够通过散热器很好地散去，降低电子元件的温度，延长其使用寿命。现有的氧化铝导热材料具有超低接触热阻特性，电绝缘性能和介电性能良好，室温贮存稳定，不渗油，且耐高温性能良好的特点，但是在氧化铝导热材料的生产中，氧化铝导热材料的制备原料中含有大量的高纯氧化铝细粉，而现有高纯氧化铝细粉的制作工艺复杂、生产成本高，导致高纯氧化铝细粉成品价格贵，大大的增加了氧化铝导热材料的生产成本。
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酸，同时联产氧化铝导热材料的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种制酸联产氧化铝导热材料的工艺。本发明具有制酸和制备氧化铝导热材料成本低，废渣利用率高，工艺简单，制备的氧化铝导热材料具有超低接触热阻特性、电绝缘性能及介电性能良好、室温贮存稳定、不渗油、耐高温性能良好的特点。
本发明的技术方案
一种制酸联产氧化铝导热材料的工艺，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制得的熟料以液固体积比为4-6:1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30-50%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；
e、将步骤b分离得到的溶液加入氧化钙恒温搅拌，过滤得高纯偏铝酸钠溶液，向高纯偏铝酸钠溶液中通入co2气体至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后得氢氧化铝；
f、将步骤e制得的氢氧化铝加入盐酸搅洗3-4次，再进行搅拌水洗，水洗至滤液呈中性，得高纯氢氧化铝，将高纯氢氧化铝焙烧，得高纯氧化铝粉,将高纯氧化铝粉研磨得高纯氧化铝细粉；
g、将步骤f制得的高纯氧化铝细粉与聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、氧化锌和十二烷基三乙氧基硅烷加入到带加热夹套的真空捏合机中，在20-30℃下搅拌均匀，然后向加热夹套中通入100-120℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，继续搅拌80-100min，得到半成品硅脂；
h、将步骤g制得的半成品硅脂进行研磨；经研磨后半成品硅脂的细度为5-20μm后，加入到带加热夹套的真空捏合机中，然后向加热夹套中通入70-90℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，并搅拌30-40min得氧化铝导热材料。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，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。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，步骤a中，所述的生料中，磷石膏和粉煤灰按照1:0.8-1.8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%。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，步骤a中，所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，步骤a中，是在温度1000-1350℃下焙烧时间1-2h。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，步骤e中，所述氧化钙的用量为7-12g/l；其中将步骤b分离得到的溶液加入分析纯氧化钙恒温搅拌时的温度为80-90℃，搅拌时间为1.5-2h。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，步骤f中，所述盐酸的浓度为40-60g/l，温度为40-60℃；所述高纯氢氧化铝焙烧的焙烧温度为350-600℃，焙烧时间为2-3h；所述高纯氧化铝细粉的粒径为100-300nm。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，步骤g中，按重量份计，所述半成品硅脂包含高纯氧化铝细粉1000-2000份、聚二甲基硅氧烷100-150份、聚苯基甲基硅氧烷30-40份、氧化锌40-60份和十二烷基三乙氧基硅烷5-10份。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，步骤g中，所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为100-500pa。
前述的制酸联产氧化铝导热材料的工艺中，步骤h中，所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为50-100pa。
本发明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、本发明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高纯氧化铝细粉，将高纯氧化铝细粉与其它原料制备氧化铝导热材料，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导热材料的成本投入。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、本发明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。
3、本发明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高纯氧化铝细粉，将高纯氧化铝细粉与其它原料制备氧化铝导热材料，氧化铝导热材料具有超低接触热阻特性、电绝缘性能及介电性能良好、室温贮存稳定、不渗油、耐高温性能良好的优点，氧化铝导热材料成本低。
为进一步证明本发明氧化铝导热材料的效果，发明人进行以下检测；
发明人分别对以下五组实施例中的氧化铝导热材料进行检测，其结果如下：
通过对表1氧化铝导热材料的检测结果分析可知，本发明的氧化铝导热材料具有超低接触热阻特性、电绝缘性能及介电性能良好、室温贮存稳定、不渗油、耐高温性能良好的优点。
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1：一种制酸联产氧化铝导热材料的工艺，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2h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照1:0.9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，采用浓硫酸进行吸收，制得硫酸；
e、将步骤b分离得到的溶液加入氧化钙恒温搅拌，过滤得高纯偏铝酸钠溶液，向高纯偏铝酸钠溶液中通入co2气体至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后得氢氧化铝；其中所述氧化钙的用量为7g/l；其中将步骤b分离得到的溶液加入分析纯氧化钙恒温搅拌时的温度为80℃，搅拌时间为1.5h；
f、将步骤e制得的氢氧化铝加入盐酸搅洗4次，再进行搅拌水洗，水洗至滤液呈中性，得高纯氢氧化铝，将高纯氢氧化铝焙烧，得高纯氧化铝粉，将高纯氧化铝粉研磨得高纯氧化铝细粉；其中所述盐酸的浓度为40g/l，温度为40℃；所述高纯氢氧化铝焙烧的焙烧温度为350℃，焙烧时间为2h，所得高纯氧化铝粉的纯度为99.991%；所述高纯氧化铝细粉的粒径为100nm；
g、将步骤f制得的高纯氧化铝细粉与聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、氧化锌和十二烷基三乙氧基硅烷加入到带加热夹套的真空捏合机中，在20℃下搅拌均匀，然后向加热夹套中通入100℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，继续搅拌80min，得到半成品硅脂；其中按重量份计，所述半成品硅脂包含高纯氧化铝细粉1000份、聚二甲基硅氧烷100份、聚苯基甲基硅氧烷30份、氧化锌40份和十二烷基三乙氧基硅烷5份；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为100pa。
h、将步骤g制得的半成品硅脂进行研磨；经研磨后半成品硅脂的细度为5-20μm后，加入到带加热夹套的真空捏合机中，然后向加热夹套中通入70℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，并搅拌30min得氧化铝导热材料；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为50pa。
实施例2：一种制酸联产氧化铝导热材料的工艺，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1200℃下焙烧时间1.5h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照1:1.2重量比的比例混合，烧碱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15%；
b、将步骤a制得的熟料以液固体积比为5:1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35%的富氧环境下，在900℃下焙烧4h，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；
e、将步骤b分离得到的溶液加入氧化钙恒温搅拌，过滤得高纯偏铝酸钠溶液，向高纯偏铝酸钠溶液中通入co2气体至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后得氢氧化铝；其中所述氧化钙的用量为9g/l；其中将步骤b分离得到的溶液加入分析纯氧化钙恒温搅拌时的温度为85℃，搅拌时间为2h；
f、将步骤e制得的氢氧化铝加入盐酸搅洗3次，再进行搅拌水洗，水洗至滤液呈中性，得高纯氢氧化铝，将高纯氢氧化铝焙烧，得高纯氧化铝粉，将高纯氧化铝粉研磨得高纯氧化铝细粉；其中所述盐酸的浓度为45g/l，温度为45℃；所述高纯氢氧化铝焙烧的焙烧温度为450℃，焙烧时间为2.5h，所得高纯氧化铝粉的纯度为99.99%；所述高纯氧化铝细粉的粒径为200nm；
g、将步骤f制得的高纯氧化铝细粉与聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、氧化锌和十二烷基三乙氧基硅烷加入到带加热夹套的真空捏合机中，在25℃下搅拌均匀，然后向加热夹套中通入110℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，继续搅拌90min，得到半成品硅脂；其中按重量份计，所述半成品硅脂包含高纯氧化铝细粉1200份、聚二甲基硅氧烷130份、聚苯基甲基硅氧烷35份、氧化锌45份和十二烷基三乙氧基硅烷8份；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为200pa。
h、将步骤g制得的半成品硅脂进行研磨；经研磨后半成品硅脂的细度为5-20μm后，加入到带加热夹套的真空捏合机中，然后向加热夹套中通入80℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，并搅拌35min得氧化铝导热材料；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为70pa。
实施例3：一种制酸联产氧化铝导热材料的工艺，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、烧碱和煤矸石混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1300℃下焙烧时间1.4h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照1:1.5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1:1.2添加，煤矸石的混合比例为生料总重量的20%；
b、将步骤a制得的熟料以液固体积比为6:1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45%的富氧环境下，在1000℃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；
e、将步骤b分离得到的溶液加入氧化钙恒温搅拌，过滤得高纯偏铝酸钠溶液，向高纯偏铝酸钠溶液中通入co2气体至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后得氢氧化铝；其中所述氧化钙的用量为11g/l；其中将步骤b分离得到的溶液加入分析纯氧化钙恒温搅拌时的温度为90℃，搅拌时间为1.5h；
f、将步骤e制得的氢氧化铝加入盐酸搅洗4次，再进行搅拌水洗，水洗至滤液呈中性，得高纯氢氧化铝，将高纯氢氧化铝焙烧，得高纯氧化铝粉，将高纯氧化铝粉研磨得高纯氧化铝细粉；其中所述盐酸的浓度为50g/l，温度为60℃；所述高纯氢氧化铝焙烧的焙烧温度为550℃，焙烧时间为3h，所得高纯氧化铝粉的纯度为99.991%；所述高纯氧化铝细粉的粒径为300nm；
g、将步骤f制得的高纯氧化铝细粉与聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、氧化锌和十二烷基三乙氧基硅烷加入到带加热夹套的真空捏合机中，在30℃下搅拌均匀，然后向加热夹套中通入120℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，继续搅拌100min，得到半成品硅脂；其中按重量份计，所述半成品硅脂包含高纯氧化铝细粉1500份、聚二甲基硅氧烷130份、聚苯基甲基硅氧烷40份、氧化锌55份和十二烷基三乙氧基硅烷10份；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为300pa。
h、将步骤g制得的半成品硅脂进行研磨；经研磨后半成品硅脂的细度为5-20μm后，加入到带加热夹套的真空捏合机中，然后向加热夹套中通入90℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，并搅拌40min得氧化铝导热材料；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为80pa。
实施例4：一种制酸联产氧化铝导热材料的工艺，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、碳酸钠和煤矸石混合并研磨制成生料，送入工业回转窑内在温度1350℃下焙烧时间1h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照1:1.7重量比的比例混合，烧碱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，煤矸石的混合比例为生料总重量的25%；
b、将步骤a制得的熟料以液固体积比为5:1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45%的富氧环境下，在1200℃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；
e、将步骤b分离得到的溶液加入氧化钙恒温搅拌，过滤得高纯偏铝酸钠溶液，向高纯偏铝酸钠溶液中通入co2气体至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后得氢氧化铝；其中所述氧化钙的用量为12g/l；其中将步骤b分离得到的溶液加入分析纯氧化钙恒温搅拌时的温度为90℃，搅拌时间为2h；
f、将步骤e制得的氢氧化铝加入盐酸搅洗3次，再进行搅拌水洗，水洗至滤液呈中性，得高纯氢氧化铝，将高纯氢氧化铝焙烧，得高纯氧化铝粉，将高纯氧化铝粉研磨得高纯氧化铝细粉；其中所述盐酸的浓度为55g/l，温度为55℃；所述高纯氢氧化铝焙烧的焙烧温度为600℃，焙烧时间为2h，所得高纯氧化铝粉的纯度为99.991%；所述高纯氧化铝细粉的粒径为200nm；
g、将步骤f制得的高纯氧化铝细粉与聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、氧化锌和十二烷基三乙氧基硅烷加入到带加热夹套的真空捏合机中，在20℃下搅拌均匀，然后向加热夹套中通入120℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，继续搅拌90min，得到半成品硅脂；其中按重量份计，所述半成品硅脂包含高纯氧化铝细粉1800份、聚二甲基硅氧烷140份、聚苯基甲基硅氧烷40份、氧化锌50份和十二烷基三乙氧基硅烷8份；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为400pa。
h、将步骤g制得的半成品硅脂进行研磨；经研磨后半成品硅脂的细度为5-20μm后，加入到带加热夹套的真空捏合机中，然后向加热夹套中通入80℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，并搅拌35min得氧化铝导热材料；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为90pa。
实施例5：一种制酸联产氧化铝导热材料的工艺，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、硫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1200℃下焙烧时间2h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照1:1.8重量比的比例混合，烧碱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20%；
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50%的富氧环境下，在1100℃下焙烧4h，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；
e、将步骤b分离得到的溶液加入氧化钙恒温搅拌，过滤得高纯偏铝酸钠溶液，向高纯偏铝酸钠溶液中通入co2气体至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后得氢氧化铝；其中所述氧化钙的用量为10g/l；其中将步骤b分离得到的溶液加入分析纯氧化钙恒温搅拌时的温度为85℃，搅拌时间为2h；
f、将步骤e制得的氢氧化铝加入盐酸搅洗4次，再进行搅拌水洗，水洗至滤液呈中性，得高纯氢氧化铝，将高纯氢氧化铝焙烧，得高纯氧化铝粉，将高纯氧化铝粉研磨得高纯氧化铝细粉；其中所述盐酸的浓度为50g/l，温度为60℃；所述高纯氢氧化铝焙烧的焙烧温度为500℃，焙烧时间为2.5h，所得高纯氧化铝粉的纯度为99.992%；所述高纯氧化铝细粉的粒径为300nm；
g、将步骤f制得的高纯氧化铝细粉与聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、氧化锌和十二烷基三乙氧基硅烷加入到带加热夹套的真空捏合机中，在30℃下搅拌均匀，然后向加热夹套中通入120℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，继续搅拌100min，得到半成品硅脂；其中按重量份计，所述半成品硅脂包含高纯氧化铝细粉2000份、聚二甲基硅氧烷150份、聚苯基甲基硅氧烷40份、氧化锌60份和十二烷基三乙氧基硅烷10份；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为500pa。
h、将步骤g制得的半成品硅脂进行研磨；经研磨后半成品硅脂的细度为5-20μm后，加入到带加热夹套的真空捏合机中，然后向加热夹套中通入90℃的加热油，同时开动抽真空机对真空捏合机内部抽真空，并搅拌40min得氧化铝导热材料；所述抽真空后真空捏合机内部的绝对压强为100pa。