本发明涉及一种制备硫酸联产阻燃胶的方法，属于冶金化工领域。
背景技术
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。
阻燃橡胶指能延缓着火、降低火焰传播速度，且在离开火焰后，其自身燃烧火焰能迅速自行熄灭的橡胶。阻燃橡胶在燃烧时能分解成不然性气体，以遮蔽热源和氧，从而起到阻燃作用。凡是能降低塑料起燃的容易程度和火焰传布速率的助剂都称为阻燃剂。现有的一种阻燃效果较好的氢氧化铝阻燃胶，因为主要成分氢氧化铝的市场价格高，直接导致了生产成本高的问题。
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。
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，但是目前人们对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阻燃胶的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种制备硫酸联产阻燃胶的方法。本发明将磷石膏和粉煤灰进行综合利用，具有工艺简单，利用率高，附加值高，且生产的氢氧化铝是作为阻燃胶的良好阻燃剂原料，制备的阻燃胶的具有生产成本低的特点。
本发明的技术方案
一种制备硫酸联产阻燃胶的方法，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氧化钙，加热搅拌，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
d、向步骤c制得的偏铝酸钠溶液中通入co2气体至不再产生沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀，对洗涤后的沉淀进行烘干，研磨，制得氢氧化铝；
e、将步骤d制得的氢氧化铝，与天然胶进行塑炼，加入防老剂、电木、硬脂酸、氧化镁、氧化锌和陶土混合均匀后进行混练，再加入促进剂和硫化剂混合均匀后进行硫化，制得阻燃胶。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，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。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，步骤a中，所述的生料中，磷石膏和粉煤灰按照1-1.6:1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9-27%；所述焙烧的温度为1240-1340℃，时间为1-3h；所述水磨溶出时的液固体积比为3-6:1。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，步骤b中，所述焙烧的温度为1150-1250℃；时间为3-5h；条件为将硫化物置于40-50%的富氧环境下。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，步骤c中，所述氧化钙为分析纯，用量为7-10g/l；所述加热的温度为75-95℃；所述搅拌的时间为1-2h。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，步骤d中，所述co2气体中co2的浓度大于38%；所述烘干的温度为95-105℃。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，按重量份计，步骤e中，所述的阻燃胶包括氢氧化铝30-35份、天然胶70-90份、防老剂3-6份、电木10-15份、硬脂酸2-5份、氧化镁5-10份、氧化锌3-6份、陶土20-25份、促进剂2-4份和硫化剂3-6份。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，按重量份计，步骤e中，所述防老剂为防老剂cppd，所述促进剂为对氯代苯甲酸或促进剂m；所述硫化剂为硫磺或一氯化硫。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，步骤e中，所述塑炼的时间为10-15h；所述混练的时间为10-20min。
前述的制备硫酸联产阻燃胶的方法，步骤e中，所述硫化是在硫化机中硫化10-15min，硫化时的温度为165-170℃，压强为0.5-0.7mpa。
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、本发明将工业废渣磷石膏和粉煤灰进行综合利用，添加改性剂和添加剂后混合研磨，焙烧，经水磨溶出后进行固液分离，即可得到成分分明的产物，产物分别提取方便，对磷石膏和粉煤灰的利用工艺非常简单。
2、本发明将磷石膏和粉煤灰配以改性剂、添加剂混合研磨、焙烧，再水磨溶出后进行固液分离，即可得到成分分明的产物，其中的有价成分均可单独提取，大大提高了磷石膏和粉煤灰的利用率。
3、本发明通过将工业废渣磷石膏和粉煤灰、混合添加剂和改性剂研磨后焙烧，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。
4、本发明利用磷石膏和粉煤灰，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，经氧化钙简易提纯后的偏铝酸钠溶液，通入co2气体后经过洗涤的氢氧化铝，具有很高的纯度，纯度可达99%以上，是作为阻燃胶的良好阻燃剂原料。
5、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，可大大降低阻燃胶的生产成本。
为了证明本发明的优点，发明人做了如下测试：
对实施例1-4所制得的阻燃胶进行燃烧实验及拉伸试验，得表1结果。
从表1中的实验数据可以看出，实施例1-4所制得的阻燃胶具有拉伸强度好，拉伸伸长率高，阻燃效果好的优点。
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1：一种制备硫酸联产阻燃胶的方法，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，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.6:1重量比的比例混合，硫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9%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1240℃，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1150℃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按10g/l加入分析纯氧化钙，加热至90℃，搅拌1h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
d、向步骤c制得的偏铝酸钠溶液中通入，浓度大于38%的co2气体，至不再产生沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀，洗涤后的沉淀在95℃的干燥箱中烘干，然后研磨，制得氢氧化铝；
e、按重量份计，将步骤d制得的30份氢氧化铝，与70份天然胶放入塑炼机中塑炼10h，加入3份防老剂cppd、10份电木、2份硬脂酸、5份氧化镁、5份氧化锌和20份陶土混合均匀后放入炼胶机中混练10min，再加入2份对氯代苯甲酸和3份硫磺混合均匀后在硫化机中硫化10min，硫化时温度为165℃，压强为0.5mpa，制得阻燃胶。
实施例2：一种制备硫酸联产阻燃胶的方法，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，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1:1重量比的比例混合，硫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1340℃，焙烧时间为1h，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按7g/l加入分析纯氧化钙，加热至75℃，搅拌2h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
d、向步骤c制得的偏铝酸钠溶液中通入，浓度大于38%的co2气体，至不再产生沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀，洗涤后的沉淀在105℃的干燥箱中烘干，然后研磨，制得氢氧化铝；
e、按重量份计，将步骤d制得的35份氢氧化铝，与90份天然胶放入塑炼机中塑炼15h，加入6份防老剂cppd、15份电木、5份硬脂酸、10份氧化镁、10份氧化锌和25份陶土混合均匀后放入炼胶机中混练20min，再加入4份对氯代苯甲酸和6份硫磺混合均匀后在硫化机中硫化15min，硫化时温度为170℃，压强为0.7mpa，制得阻燃胶。
实施例3：一种制备硫酸联产阻燃胶的方法，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，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.5:1重量比的比例混合，硫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1330℃，焙烧时间为2h，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45%的富氧环境下，在1200℃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；
c、向步骤a中固液分离得到的液体中按8g/l加入分析纯氧化钙，加热至85℃，搅拌1.5h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
d、向步骤c制得的偏铝酸钠溶液中通入，浓度大于38%的co2气体，至不再产生沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀，洗涤后的沉淀在100℃的干燥箱中烘干，然后研磨，制得氢氧化铝；
e、按重量份计，将步骤d制得的32份氢氧化铝，与75份天然胶放入塑炼机中塑炼12h，加入4份防老剂cppd、12份电木、3份硬脂酸、6份氧化镁、6份氧化锌和22份陶土混合均匀后放入炼胶机中混练13min，再加入2.2份对氯代苯甲酸和4份硫磺混合均匀后在硫化机中硫化13min，硫化时温度为166℃，压强为0.55mpa，制得阻燃胶。
实施例4：一种制备硫酸联产阻燃胶的方法，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，生料中，磷石膏和粉煤灰按照1.4:1重量比的比例混合，硫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1300℃，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45%的富氧环境下，在1200℃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；
c、向步骤a中固液分离得到的液体中按8g/l加入分析纯氧化钙，加热至85℃，搅拌1.5h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
d、向步骤c制得的偏铝酸钠溶液中通入，浓度大于38%的co2气体，至不再产生沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀，洗涤后的沉淀在100℃的干燥箱中烘干，然后研磨，制得氢氧化铝；
e、按重量份计，将步骤d制得的34份氢氧化铝，与84份天然胶放入塑炼机中塑炼14h，加入5份防老剂cppd、14份电木、4份硬脂酸、8份氧化镁、8份氧化锌和23份陶土混合均匀后放入炼胶机中混练15min，再加入3.5份对氯代苯甲酸和5份硫磺混合均匀后在硫化机中硫化14min，硫化时温度为168℃，压强为0.65mpa，制得阻燃胶。