本发明涉及一种磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺，属于冶金化工领域。
背景技术：
玻璃类材料是典型的硬脆性材料，可加工性差。玻璃类材料抛光工序是玻璃类制品最后一道加工工序，而现在玻璃的超精密抛光要求为亮面效果，不能有划伤、崩边、未透、碎片等不良的效果。在现有软抛磨头材料具有较好的组织均匀性和抛光一致性，可用于玻璃类材料的超精密抛光，且抛光性能良好，但是在软抛磨头材料的生产中，软抛磨头材料的制备原料中含有大量的高纯氧化铝粉，由于该高纯氧化铝粉制作工艺复杂、生产成本高，导致高纯氧化铝粉成品价格贵，大大的增加了软抛磨头材料的生产成本。
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。
我国铝土矿大部分为一水硬铝石型，占到资源总量的98%以上，特点是高硅、高铝、低铁，矿石整体铝硅比较低，80%以上的是中低品铝土矿，低品位铝土矿中铝硅比小于4，铝硅比大于9的矿石仅18.5%左右，因此开发中低品铝土矿资源，是实现我国氧化铝工业可持续发展的必经之路。
现目前，针对磷石膏和低品铝土矿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，这造成了磷石膏和低品铝土矿中大量高价值成分的浪费，附加值非常低。而将磷石膏和低品铝土矿综合利用来制备软抛磨头，同时联产酸的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺。本发明具有制酸和制备软抛磨头材料成本低，磷石膏及低品铝土矿的利用率高，工艺简单，制备的软抛磨头材料具有抛光性能好、抛光效率高的特点。
本发明的技术方案
一种磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺，包括如下步骤：
A、将磷石膏、低品铝土矿、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；
G、将步骤F制得的高纯氧化铝粉与氧化铈、碳化硅、氧化镁、金刚石、羟丙基纤维素、D-504/PEG混合研磨、过筛得混合物料，将混合物料与去离子水、硅胶和交联剂XR-500加热搅拌混合，自然冷却到室温、压制得软抛磨头材料。
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，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。
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，步骤A中，所述的生料中，磷石膏和低品铝土矿按照1:0.9-1.9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%。
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，步骤A中，所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，步骤A中，是在温度1000-1350℃下焙烧时间1-2h。
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，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。
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，步骤F中，所述盐酸的浓度为40-60g/L，温度为40-60℃；
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，步骤F中，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。
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，步骤G中，按重量份计，所述软抛磨头材料包含高纯氧化铝粉20-25份，氧化铈25-30份、碳化硅20-23份、氧化镁4-5份、金刚石8-13份、羟丙基纤维素8-10份、D-504/PEG 1-2份、去离子水30-40份、硅胶70-80份和交联剂XR-500 5-8份。
前述的磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺中，步骤G中，所述混合物料的粒径400-600μm；所述加热搅拌的温度为70-80℃，搅拌的时间为40-60min。
本发明通过将磷石膏和低品铝土矿反应、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（低品铝土矿）→ Na2O·Al2O3 + CaO·SiO2↓ + [硫]
从该反应式可知，用磷石膏中的CaO与低品铝土矿中的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低品铝土矿作为原料，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粉，将高纯氧化铝粉与其它原料制备软抛磨头材料，由于整个工艺中主要以磷石膏和低品铝土矿为原料，添加少量其他物质即可，因此，大大降低了制酸和软抛磨头材料的成本投入。还大大增加了磷石膏和低品铝土矿的利用率，为缓解磷石膏对环境的污染和充分利用低品铝土矿具有重要的贡献。
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粉，将高纯氧化铝粉与其它原料制备软抛磨头材料，软抛磨头材料具有抛光性能好、抛光效率高的特点，软抛磨头材料成本低。
为进一步证明本发明软抛磨头材料的效果，发明人进行以下实验；
发明人准备五块相同未经抛光过的玻璃板，采用同一抛光机将五组实施例中的软抛磨头材料分别对五块的玻璃板进行抛光6min，检测玻璃板抛光面的表面粗糙度，实验结果如下：
通过对表1软抛磨头材料的实验结果分析可知，玻璃板表面经软抛磨头材料抛光6min后，玻璃板抛光面的粗糙度Ra（μm）能达到0.008-0.01之间，所以本发明的软抛磨头材料具有抛光性能好、抛光效率高的特点。
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1：一种磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、低品铝土矿、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，磷石膏和低品铝土矿按照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；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99.992%；
G、将步骤F制得的高纯氧化铝粉与氧化铈、碳化硅、氧化镁、金刚石、羟丙基纤维素、D-504/PEG混合研磨、过筛得混合物料，混合物料的粒径400-600μm，将混合物料与去离子水、硅胶和交联剂XR-500加热搅拌混合，加热搅拌的温度为70℃，搅拌40min后，自然冷却到室温、压制得软抛磨头材料；其中按重量份计，所述软抛磨头材料包含高纯氧化铝粉20份，氧化铈25份、碳化硅20份、氧化镁4份、金刚石8份、羟丙基纤维素8份、D-504/PEG 1份、去离子水30份、硅胶70份和交联剂XR-500 5份。
实施例2：一种磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、低品铝土矿、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，磷石膏和低品铝土矿按照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；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99.991%；
G、将步骤F制得的高纯氧化铝粉与氧化铈、碳化硅、氧化镁、金刚石、羟丙基纤维素、D-504/PEG混合研磨、过筛得混合物料，混合物料的粒径400-600μm，将混合物料与去离子水、硅胶和交联剂XR-500加热搅拌混合，加热搅拌的温度为75℃，搅拌50min后，自然冷却到室温、压制得软抛磨头材料；其中按重量份计，所述软抛磨头材料包含高纯氧化铝粉23份，氧化铈25份、碳化硅21份、氧化镁5份、金刚石10份、羟丙基纤维素9份、D-504/PEG 2份、去离子水33份、硅胶75份和交联剂XR-500 6份。
实施例3：一种磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、低品铝土矿、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，磷石膏和低品铝土矿按照1:1.4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1:1.2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；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99.99%；
G、将步骤F制得的高纯氧化铝粉与氧化铈、碳化硅、氧化镁、金刚石、羟丙基纤维素、D-504/PEG混合研磨、过筛得混合物料，混合物料的粒径400-600μm，将混合物料与去离子水、硅胶和交联剂XR-500加热搅拌混合，加热搅拌的温度为80℃，搅拌50min后，自然冷却到室温、压制得软抛磨头材料；其中按重量份计，所述软抛磨头材料包含高纯氧化铝粉22份，氧化铈28份、碳化硅22份、氧化镁4份、金刚石12份、羟丙基纤维素9份、D-504/PEG 2份、去离子水38份、硅胶77份和交联剂XR-500 7份。
实施例4：一种磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、低品铝土矿、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，磷石膏和低品铝土矿按照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；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%；
G、将步骤F制得的高纯氧化铝粉与氧化铈、碳化硅、氧化镁、金刚石、羟丙基纤维素、D-504/PEG混合研磨、过筛得混合物料，混合物料的粒径400-600μm，将混合物料与去离子水、硅胶和交联剂XR-500加热搅拌混合，加热搅拌的温度为75℃，搅拌55min后，自然冷却到室温、压制得软抛磨头材料；其中按重量份计，所述软抛磨头材料包含高纯氧化铝粉24份，氧化铈27份、碳化硅21份、氧化镁4份、金刚石9份、羟丙基纤维素9份、D-504/PEG 2份、去离子水35份、硅胶78份和交联剂XR-500 7份。
实施例5：一种磷石膏和低品铝土矿制备软抛磨头材料联产酸的工艺，步骤如下：
A、将磷石膏、低品铝土矿、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，磷石膏和低品铝土矿按照1:1.9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；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99.991%；
G、将步骤F制得的高纯氧化铝粉与氧化铈、碳化硅、氧化镁、金刚石、羟丙基纤维素、D-504/PEG混合研磨、过筛得混合物料，混合物料的粒径400-600μm，将混合物料与去离子水、硅胶和交联剂XR-500加热搅拌混合，加热搅拌的温度为80℃，搅拌60min后，自然冷却到室温、压制得软抛磨头材料；其中按重量份计，所述软抛磨头材料包含高纯氧化铝粉25份，氧化铈30份、碳化硅23份、氧化镁5份、金刚石13份、羟丙基纤维素10份、D-504/PEG 2份、去离子水40份、硅胶80份和交联剂XR-500 8份。