本发明涉及一种用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，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，其主要成分为硫酸钙，此外还含有多种其他杂质。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，排出的磷石膏渣占用大量土地，形成渣山，严重污染环境。
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，粉煤灰已成为我国当前排量较大的工业废渣之一。现目前，我国粉煤灰年产量已超过6亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。
加气砖也叫做加气混凝土砌块，应用非常的广泛，主要用在机械厂房和民用建筑中的墙体材料、填充墙、楼板和屋面板等承重墙材以及非承重材料和周围的填充围墙。加气砖随着发展出现了一系列具有重量轻、保温隔热性能好、抗震能力强和加工性能好等优点的各类加气砖，其中现有的防火加气砖具有较好的耐火性，安全性高，受到了广泛青睐。但是现目前由于防火加气砖的主要原料氢氧化铝的市场价格较为昂贵，导致了其生产成本过高的问题。
现目前，我国一方面磷石膏和粉煤灰都存在大量堆积，污染环境的问题，另一方面磷石膏和粉煤灰中都还存在许多有用组分。目前人们对磷石膏和粉煤灰的利用，主要都是用于建材方面，不过磷石膏中存在的酸会导致建材质量不佳，且这种利用方式的附加产值较低。目前综合利用磷石膏和粉煤灰制酸并联产防火加气砖的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺。本发明将磷石膏和粉煤灰进行综合利用，具有可减少环境污染，附加值高，且制得的氢氧化铝是生产防火加气砖的良好原料，制备的防火加气砖有生产成本低的优点。
本发明的技术方案
一种用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，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，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离；
b、将步骤a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；
c、向步骤a中固液分离得到的液体中加入co2至沉淀不再产生，然后将沉淀烘干，制得氢氧化铝；
d、将步骤c制得氢氧化铝与水泥、石灰、高岭石、石英石、过硫酸铵、硅酸钙、聚乙烯醇粉末、凹凸棒土和橡胶粉投入混料机中混合均匀，然后粉碎，研磨得混合料，加入水，搅拌均匀的得到浆料，将浆料注入模具浇注成砖坯，将砖坯放入蒸养釜中蒸养，制得防火加气砖。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，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；所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，步骤a中，所述的生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.4:1-1.5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14-26%；所述焙烧的温度为1060-1360℃，时间为1.5-4h；所述水磨溶出时的液固体积比为4-7:1。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，步骤b中，所述焙烧的温度1000-1200℃；时间为2-5h；条件为将硫化物置于40-45%的富氧环境下。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，步骤c中，所述烘干的温度为100-120℃，沉淀烘干后水分低于0.5%。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，按重量份计，步骤d中，所述防火加气砖包括18-25份氢氧化铝与20-25份水泥、15-20份石灰、11-16份高岭石、7-10份石英石、2-3份过硫酸铵、15-20份硅酸钙、1-2份聚乙烯醇粉末、7-8份凹凸棒土和3-5份橡胶粉。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，步骤d中，所述研磨得混合料为80-100目。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，步骤d中，所述混合料与水的重量比为1：1-1.2。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，步骤d中，所述蒸养的温度为180-190℃，时间为10-15h。
前述的用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，所述蒸养的温度为185℃，时间为12h。
本发明通过将磷石膏和高硫铝土矿反应、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（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、本发明通过将磷石膏和粉煤灰综合利用，混合添加剂和改性剂后经研磨，水磨溶出后进行固液分离，即可得到成分分明的产物，可大量消耗磷石膏和粉煤灰，减少磷石膏和粉煤灰对环境的污染。
2、本发明通过将工业废渣磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合研磨后焙烧，再进行水磨溶出和固液分离，原料成本低廉，工艺简单，且焙烧过程形成的主要成分金属硫化物、偏铝酸盐和硅酸盐成分分明，均可单独提取回收，大大提高了磷石膏和粉煤灰的附加值。
3、本发明利用废料磷石膏和粉煤灰，加上添加剂和改性剂作为原料，焙烧后经过水磨溶出和固液分离就能得到成分分明的产物，焙烧过后产物中不含有机物，非常利于后期对产物各组分进行分别提取，尤其是固液分离中得到液体，几乎只含有可溶的偏铝酸钠，通入co2气体后即可得到纯度很高的氢氧化铝，纯度可达98%以上，是制备防火加气砖的良好原料。
4、本发明通过廉价的工业废渣磷石膏和粉煤灰，加上一定的添加剂和改性剂制得氢氧化铝的工艺简单，原料成本低廉，所得氢氧化铝的成本很低，用于生产防火加气砖，大大降低了防火加气砖的生产成本。
5、本发明通过将工业废渣磷石膏、粉煤灰、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，再从分离出的沉淀中提取得到硫酸，生产成本低，工艺简单。
实验数据
取样实施例1-5制得的防火加气砖，进行耐火温度、导热系数和密度检测。得表1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1：一种用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，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，生料中，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添加，碳的混合比例为生料总重量的14%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1360℃，焙烧时间为1.5h，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；
b、将步骤a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；
c、向步骤a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，粉碎，制得氢氧化铝；
d、按重量份计，将25份步骤c制得氢氧化铝与25份水泥、20份石灰、16份高岭石、10份石英石、3份过硫酸铵、20份硅酸钙、2份聚乙烯醇粉末、8份凹凸棒土和5份橡胶粉投入混料机中混合均匀，然后粉碎，研磨过100目筛网得混合料，以混合料与水的重量比为1：1加入水，搅拌均匀的得到浆料，将浆料注入模具浇注成砖坯，将砖坯放入蒸养釜中以温度为190℃蒸养15h，制得防火加气砖。
实施例2：一种用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，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，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.4:1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，碳的混合比例为生料总重量的26%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1060℃，焙烧时间为4h，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；
b、将步骤a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；
c、向步骤a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，粉碎，制得氢氧化铝；
d、按重量份计，将18份步骤c制得氢氧化铝与20份水泥、15份石灰、11份高岭石、7份石英石、2份过硫酸铵、15份硅酸钙、1份聚乙烯醇粉末、7份凹凸棒土和3份橡胶粉投入混料机中混合均匀，然后粉碎，研磨过80目筛网得混合料，以混合料与水的重量比为1：1.2加入水，搅拌均匀的得到浆料，将浆料注入模具浇注成砖坯，将砖坯放入蒸养釜中以温度为180℃蒸养10h，制得防火加气砖。
实施例3：一种用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，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，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1:1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，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3.5h，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5：1；
b、将步骤a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；
c、向步骤a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，粉碎，制得氢氧化铝；
d、按重量份计，将121份步骤c制得氢氧化铝与23份水泥、18份石灰、14份高岭石、8份石英石、2.5份过硫酸铵、18份硅酸钙、1.5份聚乙烯醇粉末、7.5份凹凸棒土和4份橡胶粉投入混料机中混合均匀，然后粉碎，研磨过90目筛网得混合料，以混合料与水的重量比为1：1.1加入水，搅拌均匀的得到浆料，将浆料注入模具浇注成砖坯，将砖坯放入蒸养釜中以温度为185℃蒸养12h，制得防火加气砖。
实施例4：一种用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，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，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.1:1.3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，碳的混合比例为生料总重量的21%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1200℃，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6:1；
b、将步骤a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43%的富氧环境下，在1150℃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；
c、向步骤a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，粉碎，制得氢氧化铝；
d、按重量份计，将20份步骤c制得氢氧化铝与22份水泥、17份石灰、13份高岭石、8份石英石、2.5份过硫酸铵、17份硅酸钙、1.5份聚乙烯醇粉末、7.5份凹凸棒土和4份橡胶粉投入混料机中混合均匀，然后粉碎，研磨过85目筛网得混合料，以混合料与水的重量比为1：1.1加入水，搅拌均匀的得到浆料，将浆料注入模具浇注成砖坯，将砖坯放入蒸养釜中以温度为185℃蒸养12h，制得防火加气砖。
实施例5：一种用磷石膏和粉煤灰制酸联产防火加气砖的工艺，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，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.3:1.4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，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1300℃，焙烧时间为1.8h，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6:1；
b、将步骤a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43%的富氧环境下，在1150℃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；
c、向步骤a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，粉碎，制得氢氧化铝；
d、按重量份计，将23份步骤c制得氢氧化铝与24份水泥、19份石灰、15份高岭石、9份石英石、2.5份过硫酸铵、18份硅酸钙、1.7份聚乙烯醇粉末、7.8份凹凸棒土和4份橡胶粉投入混料机中混合均匀，然后粉碎，研磨过95目筛网得混合料，以混合料与水的重量比为1：1.1加入水，搅拌均匀的得到浆料，将浆料注入模具浇注成砖坯，将砖坯放入蒸养釜中以温度为188℃蒸养14h，制得防火加气砖。