本发明涉及一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法，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，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。
石英石具有品种丰富多样、色差小、硬度高、耐刮花、强度高、耐冲击性能优良、耐污染等优点深受消费者的喜爱，被广泛用于实验室、商场、办公室、家居环境内。随着人们安全意识的增强，许多公共性的建筑等对建筑装饰材料的安全性有了更高的要求，石英石板材也不例外，于是人们设计了一种阻燃石英石板，具有很好的阻燃性能。但是现目前用作阻燃石英石板阻燃剂的氢氧化铝的价格持续升高，导致了这种阻燃石英石板生产成本高的问题。
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高阻燃石英石板材的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法。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制备高阻燃石英石板材的阻燃剂的良好原料，制备的高阻燃石英石板材的生产成本低，有较好的耐热度和强度的特点。
本发明的技术方案
一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法，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中得到氢氧化铝粉碎，制得氢氧化铝粉；
e、将步骤d制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中，再加入石英粉、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅烷偶联剂、三甲基己二胺和过氧化甲乙酮进行搅拌，得到混合料，然后将混合料投入压制设备，在真空条件下，振动成型，然后固化，水磨抛光，制得高阻燃石英石板材。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，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。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤a中，所述的生料中，磷石膏和粉煤灰按照1-1.8:1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10-27%；所述焙烧的温度为1080-1380℃，时间为1-4h；所述水磨溶出时的液固体积比为3-6:1。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，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。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤c中，所述烘干的温度为在100-120℃，沉淀烘干后水分低于0.5%。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，按重量份计，步骤e中，所述高阻燃石英石板材包括20-30份氢氧化铝粉、40-50份石英粉、10-20份环氧树脂、5-10份聚氨酯树脂、1-3份硅烷偶联剂、1-3份三甲基己二胺和2-3份过氧化甲乙酮。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，按重量份计，所述高阻燃石英石板材包括25份氢氧化铝粉、45份石英粉、15份环氧树脂、7份聚氨酯树脂、2份硅烷偶联剂、2份三甲基己二胺和2.5份过氧化甲乙酮。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤e中，所述搅拌的转速为500-700r/min，时间为10-30min。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤e中，所述固化的温度为150-200℃，时间为1-2h。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法，所述固化的温度为175℃，时间为1.5h。
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，是制备高阻燃石英石板材的阻燃剂的良好原料.
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，用于生产高阻燃石英石板材，大大降低了高阻燃石英石板材的生产成本。
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。
为进一步证明本发明的效果，发明人做了如下检测。
对实施例1-5所制得的高阻燃石英石板材取样，分别测试氧指数与燃烧等级。得表1结果。
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1：一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、碳酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.8:1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10%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1080℃，焙烧时间为4小时，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3:1；
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5小时，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，制得氢氧化铝；
d、将步骤c中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网，制得氢氧化铝粉；
e、按重量比计，将30份步骤d制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中，再加入50份石英粉、20份环氧树脂、10份聚氨酯树脂、3份硅烷偶联剂、3份三甲基己二胺和3份过氧化甲乙酮，在700r/min的转速下搅拌30min，得到混合料，然后将混合料投入压制设备，在真空条件下，振动成型，然后在200℃下固化2h，再水磨抛光，制得高阻燃石英石板材。
实施例2：一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、碳酸钠和碳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27%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1380℃，焙烧时间为1小时，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45%的富氧环境下，在1200℃下焙烧2小时，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，制得氢氧化铝；
d、将步骤c中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网，制得氢氧化铝粉；
e、按重量比计，将20份步骤d制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中，再加入40份石英粉、10份环氧树脂、5份聚氨酯树脂、1份硅烷偶联剂、1份三甲基己二胺和2份过氧化甲乙酮，在500r/min的转速下搅拌10min，得到混合料，然后将混合料投入压制设备，在真空条件下，振动成型，然后在150℃下固化1h，再水磨抛光，制得高阻燃石英石板材。
实施例3：一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、碳酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.2:1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15%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1150℃，焙烧时间为3.5小时，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42%的富氧环境下，在1100℃下焙烧5小时，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，制得氢氧化铝；
d、将步骤c中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网，制得氢氧化铝粉；
e、按重量比计，将22份步骤d制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中，再加入42份石英粉、12份环氧树脂、7份聚氨酯树脂、1.5份硅烷偶联剂、1.3份三甲基己二胺和2.3份过氧化甲乙酮，在530r/min的转速下搅拌20min，得到混合料，然后将混合料投入压制设备，在真空条件下，振动成型，然后在160℃下固化1.5h，再水磨抛光，制得高阻燃石英石板材。
实施例4：一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、碳酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.5:1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20%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1280℃，焙烧时间为2小时，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43%的富氧环境下，在1150℃下焙烧3小时，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，制得氢氧化铝；
d、将步骤c中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网，制得氢氧化铝粉；
e、按重量比计，将23份步骤d制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中，再加入45份石英粉、15份环氧树脂、8份聚氨酯树脂、2份硅烷偶联剂、2份三甲基己二胺和2.5份过氧化甲乙酮，在600r/min的转速下搅拌15min，得到混合料，然后将混合料投入压制设备，在真空条件下，振动成型，然后在175℃下固化1.5h，再水磨抛光，制得高阻燃石英石板材。
实施例5：一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、粉煤灰、碳酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.6:1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24%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1300℃，焙烧时间为1.5小时，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4.5:1；
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43%的富氧环境下，在1150℃下焙烧3小时，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，制得氢氧化铝；
d、将步骤c中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网，制得氢氧化铝粉；
e、按重量比计，将28份步骤d制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中，再加入、48份石英粉、18份环氧树脂、8份聚氨酯树脂、2.5份硅烷偶联剂、2.5份三甲基己二胺和2.8份过氧化甲乙酮，在650r/min的转速下搅拌25min，得到混合料，然后将混合料投入压制设备，在真空条件下，振动成型，然后在180℃下固化1.8h，再水磨抛光，制得高阻燃石英石板材。