本发明涉及一种磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺，属于冶金化工领域。
背景技术：
氧化铝陶瓷是电子陶瓷的主要门类，也是真空开光、真空电容器的主导产品之一。氧化铝具有较高的导热率、高熔点、高绝缘、低介电常数、低介质损耗以及良好的封装工艺，适应性等特点。而在现有高耐磨耐高温陶瓷的生产原料中含有大量的氧化铝，且现有氧化铝粉的制作工艺复杂、生产成本高，导致氧化铝粉价格贵，大大的增加了高耐磨耐高温陶瓷的生产成本。
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。
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。
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高耐磨耐高温陶瓷，同时联产酸的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺。本发明具有制备高耐磨耐高温陶瓷和制酸成本低，废渣利用率高，采用氧化铝粉制备的高耐磨耐高温陶瓷具有高强度、高耐磨、耐高温的优点，且制酸工艺简单。
本发明的技术方案
一种磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺，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制得的熟料进行溶出，并进行固液分离；
c、向步骤b分离得到的溶液中加入co2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干并灼烧，粉碎得氧化铝粉；
d、将步骤c制得的氧化铝粉与碳化硅、氧化锆和硅微粉配料后进行球磨、混料、粉碎、干燥得到混合物a；将石蜡和油酸加热至110-130℃至熔化得到混合物b；将混合物a与混合物b混合均匀后，采用热压铸成型，烧结得高耐磨耐高温陶瓷；
e、将步骤b分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；
f、将步骤e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。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，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。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，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%。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，步骤a中，所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，步骤a中，是在温度1000-1350℃下焙烧时间1-2h。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，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。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，步骤c中，灼烧是在温度800-1200℃下灼烧时间3-5h。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，步骤d中,按重量份计，所述高耐磨耐高温陶瓷包含氧化铝粉70-90份，碳化硅30-40份、氧化锆20-30份、硅微粉1-3份、石蜡10-15份和油酸0.4-0.6份。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，步骤d中，所述混合物a的粒度为200-300目。
前述的磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺中，步骤d中，所述热压铸成型的压力为0.5-1mp，温度为70-80℃；所述烧结是在温度为1500-1600℃下，烧结3-4h。
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氧化铝，将氧化铝与其它原料制备高耐磨耐高温陶瓷，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，大大降低了制酸和高耐磨耐高温陶瓷的成本投入。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氧化铝，将氧化铝与其它原料制备高耐磨耐高温陶瓷，高耐磨耐高温陶瓷具有品质高、耐磨性和稳定性高的优点，且高耐磨耐高温陶瓷成本低。
3、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。
为进一步证明本发明的效果，发明人做了如下试验。
1、高耐磨耐高温陶瓷的试验
发明人分别对以下五组实施例中的高耐磨耐高温陶瓷进行耐磨及高温试验，试验结果见表1；
通过表1本发明高耐磨耐高温陶瓷检测结果表分析得到，本发明的高耐磨耐高温陶瓷具有品质高、耐磨性和稳定性高的优点。
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1：一种磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺，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1.5h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照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、向步骤b分离得到的溶液中加入co2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干,在温度800℃下灼烧时间5h后粉碎得氧化铝粉；
f、将步骤e制得的氧化铝粉与碳化硅、氧化锆和硅微粉配料后进行球磨、混料、粉碎、干燥得到混合物a；将石蜡和油酸加热至110℃至熔化得到混合物b；将混合物a与混合物b混合均匀后，在压力为0.5mp，温度为70℃下热压铸成型，在温度为1500℃下，烧结3h下得高耐磨耐高温陶瓷；其中按重量份计，所述高耐磨耐高温陶瓷包含氧化铝粉70份，碳化硅30份、氧化锆20份、硅微粉1份、石蜡10份和油酸0.4份；所述混合物a的粒度为200目。
实施例2：一种磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺，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2h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照1:1.1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1:1.2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、向步骤b分离得到的溶液中加入co2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干,在温度1000℃下灼烧时间4h后粉碎得氧化铝粉；
f、将步骤e制得的氧化铝粉与碳化硅、氧化锆和硅微粉配料后进行球磨、混料、粉碎、干燥得到混合物a；将石蜡和油酸加热至120℃至熔化得到混合物b；将混合物a与混合物b混合均匀后，在压力为0.7mp，温度为80℃下热压铸成型，在温度为1550℃下，烧结4h下得高耐磨耐高温陶瓷；其中按重量份计，所述高耐磨耐高温陶瓷包含氧化铝粉80份，碳化硅35份、氧化锆25份、硅微粉2份、石蜡12份和油酸0.5份；所述混合物a的粒度为300目。
实施例3：一种磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺，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1.5h，制得熟料；其中，磷石膏和粉煤灰按照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，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、向步骤b分离得到的溶液中加入co2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干,在温度1100℃下灼烧时间3h后粉碎得氧化铝粉；
f、将步骤e制得的氧化铝粉与碳化硅、氧化锆和硅微粉配料后进行球磨、混料、粉碎、干燥得到混合物a；将石蜡和油酸加热至130℃至熔化得到混合物b；将混合物a与混合物b混合均匀后，在压力为0.8mp，温度为80℃下热压铸成型，在温度为1600℃下，烧结3h下得高耐磨耐高温陶瓷；其中按重量份计，所述高耐磨耐高温陶瓷包含氧化铝粉85份，碳化硅38份、氧化锆25份、硅微粉3份、石蜡13份和油酸0.6份；所述混合物a的粒度为200目。
实施例4：一种磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺，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1:1.6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、向步骤b分离得到的溶液中加入co2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干,在温度1200℃下灼烧时间3h后粉碎得氧化铝粉；
f、将步骤e制得的氧化铝粉与碳化硅、氧化锆和硅微粉配料后进行球磨、混料、粉碎、干燥得到混合物a；将石蜡和油酸加热至120℃至熔化得到混合物b；将混合物a与混合物b混合均匀后，在压力为0.9mp，温度为70℃下热压铸成型，在温度为1500℃下，烧结4h下得高耐磨耐高温陶瓷；其中按重量份计，所述高耐磨耐高温陶瓷包含氧化铝粉85份，碳化硅33份、氧化锆28份、硅微粉2份、石蜡13份和油酸0.5份；所述混合物a的粒度为300目。
实施例5：一种磷石膏和粉煤灰制高耐磨耐高温陶瓷联产酸的工艺，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、向步骤b分离得到的溶液中加入co2至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干,在温度1200℃下灼烧时间5h后粉碎得氧化铝粉；
f、将步骤e制得的氧化铝粉与碳化硅、氧化锆和硅微粉配料后进行球磨、混料、粉碎、干燥得到混合物a；将石蜡和油酸加热至130℃至熔化得到混合物b；将混合物a与混合物b混合均匀后，在压力为1mp，温度为80℃下热压铸成型，在温度为1600℃下，烧结4h下烧结得高耐磨耐高温陶瓷；其中按重量份计，所述高耐磨耐高温陶瓷包含氧化铝粉90份，碳化硅40份、氧化锆30份、硅微粉3份、石蜡15份和油酸0.6份；所述混合物a的粒度为300目。