本发明涉及一种利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺，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（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。
赤泥是用铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物。因其富含铁，呈赤红色泥浆状而得名。每生产1吨氧化铝，大约产生赤泥1.0-2.0吨。我国赤泥的年产生量约为1.0亿吨，累计堆存量约为5亿吨。
目前，为既能预防砂浆、混凝土开裂，又能使砂浆、混凝土细微裂缝自行修复以满足耐候耐久、不裂不渗的使用质量要求；从而减少建筑工程的维修、维护成本，降低建筑工程的使用安全隐患，提供一种能赋予砂浆、混凝土细微裂缝自然修复和闭合功能的渗晶催化络合剂。在现有的渗晶催化络合剂中含有大量的铝酸钠，而该铝酸钠一般采用铝矾土或氢氧化铝与氢氧化钠加工制备得到，且铝酸钠的制备工艺复杂、生产成本高，导致铝酸钠价格贵，大大的增加了渗晶催化络合剂的生产成本。
现目前，针对磷石膏和赤泥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，这造成了磷石膏和赤泥中大量高价值成分的浪费，附加值非常低。而将磷石膏和赤泥综合利用来制酸，同时联产渗晶催化络合剂的工艺，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渗晶催化络合剂的工艺。本发明具有制酸和制备渗晶催化络合剂成本低，废渣的利用率高，工艺简单，渗晶催化络合剂品质高的特点。
本发明的技术方案
一种利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺，包括如下步骤：
A、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；
B、将步骤A制得的熟料进行溶出，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3-5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；
E、将步骤B分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末，其中固体粉末的粒度为300-500目；
F、将步骤E得到的固体粉末中加入高活性二氧化硅、活化丝光沸石、无水硫酸钠、偏铝酸钠、氢氧化镁、聚羧酸高效减水剂、可再分散乳胶粉、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚份和无机凝胶，混合均匀制得渗晶催化络合剂。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺中，步骤A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渗晶催化络合剂的工艺中，步骤A中，所述的生料中，磷石膏和拜耳赤泥按照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%。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺中，步骤A中，所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺中，步骤A中，是在温度1000-1350℃下焙烧时间1-2小时。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺中，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。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺中，步骤E中，所述蒸发温度为80-120℃。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺中，步骤F中，按重量份计，所述渗晶催化络合剂包含固体粉末8-10份，高活性二氧化硅45-50份、活化丝光沸石15-20份、无水硫酸钠4-7份、氢氧化镁4-6份、聚羧酸高效减水剂1-2份、可再分散乳胶粉1-2份、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚1-2份和无机凝胶5-8份。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺中，步骤F中，所述高活性二氧化硅为细度400目以上的高活性二氧化硅。
前述的利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺中，步骤F中，所述活化丝光沸石粒度为300-400目。
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、本发明通过利用磷石膏和赤泥作为原料，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，
通过回收的铝酸钠与其它原料来制备渗晶催化络合剂，由于整个工艺中主要以磷石膏和赤泥为原料，添加少量其他物质即可，因此，大大降低了制酸和渗晶催化络合剂的成本投入。还大大增加了磷石膏和赤泥废渣的利用率，为缓解磷石膏和赤泥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渗晶催化络合剂，渗晶催化络合剂品质高，渗晶催化络合剂成本低。
为进一步证明本发明的效果，发明人做了如下实验。
1、渗晶催化络合剂品质检测
对以下五组实施例中随机抽取其中三组制得的渗晶催化络合剂进行检测，本发明的渗晶催化络合剂应用于制备《水泥基渗透结晶防水材料》的各项物理力学指标作了检测，检测方法及依据为：GB18445-2001水泥基渗透结晶型防水材料，得到三份检测报告如下；
从以上表格可以看出，本发明的渗晶催化络合剂符合GB18445-2001水泥基渗透结晶型防水材料的要求，且从数据上分析得出本发明的渗晶催化络合剂品质高，效果好的特点。
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1：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、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2小时，制得熟料；其中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:0.8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；
E、将步骤B分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末，其中固体粉末的粒度为300目；
F、将步骤E得到的固体粉末中加入高活性二氧化硅、活化丝光沸石、无水硫酸钠、偏铝酸钠、氢氧化镁、聚羧酸高效减水剂、可再分散乳胶粉、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚份和无机凝胶，混合均匀制得渗晶催化络合剂；按重量份计，渗晶催化络合剂包含固体粉末8份，高活性二氧化硅45份、活化丝光沸石15份、无水硫酸钠4份、氢氧化镁4份、聚羧酸高效减水剂1份、可再分散乳胶粉1份、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚1份和无机凝胶5份；其中高活性二氧化硅为细度700目的高活性二氧化硅，活化丝光沸石粒度为300目。
实施例2：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、烧碱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1.5小时，制得熟料；其中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:1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4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；
E、将步骤B分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末，其中固体粉末的粒度为400目；
F、将步骤E得到的固体粉末中加入高活性二氧化硅、活化丝光沸石、无水硫酸钠、偏铝酸钠、氢氧化镁、聚羧酸高效减水剂、可再分散乳胶粉、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚份和无机凝胶，混合均匀制得渗晶催化络合剂；按重量份计，渗晶催化络合剂包含固体粉末10份，高活性二氧化硅45份、活化丝光沸石20份、无水硫酸钠4份、氢氧化镁6份、聚羧酸高效减水剂2份、可再分散乳胶粉1份、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚2份和无机凝胶5份；其中高活性二氧化硅为细度500目的高活性二氧化硅，活化丝光沸石粒度为400目。
实施例3：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、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1300℃下焙烧时间1.5小时，制得熟料；其中，磷石膏和拜耳赤泥按照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，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；
E、将步骤B分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末，其中固体粉末的粒度为500目；
F、将步骤E得到的固体粉末中加入高活性二氧化硅、活化丝光沸石、无水硫酸钠、偏铝酸钠、氢氧化镁、聚羧酸高效减水剂、可再分散乳胶粉、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚份和无机凝胶，混合均匀制得渗晶催化络合剂；按重量份计，渗晶催化络合剂包含固体粉末9份，高活性二氧化硅45份、活化丝光沸石20份、无水硫酸钠4份、氢氧化镁6份、聚羧酸高效减水剂2份、可再分散乳胶粉2份、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚1份和无机凝胶8份；其中高活性二氧化硅为细度600目的高活性二氧化硅，活化丝光沸石粒度为300目。
实施例4：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、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1350℃下焙烧时间1小时，制得熟料；其中，磷石膏和拜耳赤泥按照1:1.5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；
E、将步骤B分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末，其中固体粉末的粒度为400目；
F、将步骤E得到的固体粉末中加入高活性二氧化硅、活化丝光沸石、无水硫酸钠、偏铝酸钠、氢氧化镁、聚羧酸高效减水剂、可再分散乳胶粉、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚份和无机凝胶，混合均匀制得渗晶催化络合剂；按重量份计，渗晶催化络合剂包含固体粉末8份，高活性二氧化硅48份、活化丝光沸石17份、无水硫酸钠6份、氢氧化镁5份、聚羧酸高效减水剂1.5份、可再分散乳胶粉1.5份、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚1.5份和无机凝胶7份；其中高活性二氧化硅为细度400目的高活性二氧化硅，活化丝光沸石粒度为400目。
实施例5：一种利用磷石膏和赤泥制酸联产渗晶催化络合剂的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、拜耳赤泥、烧碱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2小时，制得熟料；其中，磷石膏和拜耳赤泥按照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4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；
E、将步骤B分离得到的溶液经蒸发，得到固体物质，将固定物质粉碎得到固体粉末，其中固体粉末的粒度为300目；
F、将步骤E得到的固体粉末中加入高活性二氧化硅、活化丝光沸石、无水硫酸钠、偏铝酸钠、氢氧化镁、聚羧酸高效减水剂、可再分散乳胶粉、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚份和无机凝胶，混合均匀制得渗晶催化络合剂；按重量份计，渗晶催化络合剂包含固体粉末10份，高活性二氧化硅50份、活化丝光沸石20份、无水硫酸钠7份、氢氧化镁6份、聚羧酸高效减水剂2份、可再分散乳胶粉2份、6-9万粘度的羟丙基甲基纤维素醚2份和无机凝胶8份；其中高活性二氧化硅为细度500目的高活性二氧化硅，活化丝光沸石粒度为300目。