本发明涉及一种生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，属于冶金化工领域。
背景技术
木塑材料，即木塑复合材料，是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过35%～70%以上的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注塑成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材，主要用于建材、家具、物流包装等行业。这种材料在遇明火或在加热情况下容易燃烧，所以人们设计了一种阻燃涂层，涂覆后可提高木塑材料的防火性能，但是现目前由于作为这种阻燃涂层的主要添加剂的氢氧化铝的市场价格昂贵，导致了这种阻燃涂层的生产成本高的问题。
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。
我国铝土矿探明储量达到23亿吨，但其中一水硬铝石型高硫铝土矿占到了总储量的6.52%。这类矿石的特点是含铝含硫高、硅含量较低。此类高硫铝土矿若直接用于传统氧化铝的生产，其中的硫会会破坏铝土矿的溶出性能，硫的积累使碱耗增加，种分分解率下降，引起溶液中铁离子浓度增高，氢氧化铝被污染。影响正常的生产操作，甚至使生产无法进行。
现目前，我国一方面磷石膏大量堆积，污染环境，对磷石膏的利用，主要是用作建筑材料方面，但是磷石膏中夹带的酸会导致建材品质下降，而且附加值也低；另一方面，对于高硫铝土矿，虽然出现了一些提铝工艺，但是这些工艺大都对高硫铝土矿的利用率不高且工艺较为复杂。目前综合利用磷石膏和高硫铝土矿制木塑材料阻燃涂层并联产酸的工艺，未见报道。
发明目的
本发明的目的在于，提供一种生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法。本发明将磷石膏和高硫铝土矿进行综合利用，具有减少环境污染，附加值高，利用率高，工艺简单的特点，且本发明制得的氢氧化铝是作为木塑材料阻燃涂层的阻燃添加剂的良好原料，所制备的木塑材料阻燃涂层具有生产成本低的优点。
本发明的技术方案
一种生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，包括如下步骤：
a、将磷石膏、高硫铝土矿、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，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离；
b、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；
c、向步骤b制得的偏铝酸钠溶液中通入co2气体，得氢氧化铝沉淀，用蒸馏水洗涤氢氧化铝沉淀，对洗涤后的氢氧化铝沉淀进行烘干，研磨，制得氢氧化铝；
d、取步骤c制得的氢氧化铝放入搅拌机，加入聚氯乙烯、脲醛树脂、气相法白炭黑、氯化石蜡、硼酸锌、钼酸钠和偶联剂进行搅拌，得混合料，再将混合料与固化剂和丙醇混合，制得木塑材料阻燃涂层；
e、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。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，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。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤a中，所述的生料中，磷石膏和高硫铝土矿按照1～1.7:1～1.4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14～28%；所述焙烧的温度为950～1350℃，时间为0.5～4h；所述水磨溶出时的液固体积比为5～7:1。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤b中，所述氧化钙为分析纯，用量为7～12g/l；所述加热的温度为80～90℃；所述搅拌的时间为1.5～2h。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤c中，所述co2气体中co2的浓度大于38%，含尘量小于20mg/hm3；所述烘干的温度为95℃～115℃。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤d中，所述偶联剂为偶联剂kh-570；固化剂为固化剂t31。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤d中，按重量份计，所述木塑材料阻燃涂层包括30～40份氢氧化铝、30～50份聚氯乙烯、50～70份脲醛树脂、10～20份气相法白炭黑、5～10份氯化石蜡、3～5份硼酸锌、1～2份钼酸钠、1～2份偶联剂、4～8份固化剂和6～10份丙醇。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤d中，所述搅拌的温度为80～90℃，时间为10～30min。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤d中，所述混合的时间为5～10min。
前述的生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤e中，所述焙烧的温度为1100～1200℃；时间为2～5h；条件为将硫化物置于40～45%的富氧环境下。
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（高硫铝土矿）→na2o·al2o3+cao·sio2↓+[硫]
从该反应式可知，用磷石膏中的cao与高硫铝土矿中的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、本发明以磷石膏和高硫铝土矿作为主要反应原料综合利用，再通过添加一定量的添加剂和改性剂进行焙烧后水磨浸出，然后进行固液分离即可对各组分进行分别提取再利用，在大量消耗磷石膏和高硫铝土矿的同时，可缓解磷石膏对环境所造成的污染。
2、本发明将工业废弃物磷石膏和高硫铝土矿配以改性剂、添加剂进行综合利用，进行焙烧后，然后经水磨溶出后经固液分离，在焙烧过程中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，大大提高了磷石膏和高硫铝土矿的附加值。
3、本发明通过磷石膏、高硫铝土矿、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，得到的产物成分分明，均可单独提取回收，工艺过程简单，有效提高了磷石膏和高硫铝土矿的利用率。
4、本发明将磷石膏和高硫铝土矿配以改性剂、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，工艺非常简单，尤其是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，可达99%以上，作为木塑材料阻燃涂层的阻燃添加剂的良好原料。
5、本发明利用工业废渣磷石膏和高硫铝土矿制取氢氧化铝的纯度高，处理工艺简单，且主要原料成本低廉，大大降低了产物氢氧化铝的价格，用于生产木塑材料阻燃涂层，可大大节省生产成本。
6、本发明通过将工业废渣磷石膏、高硫铝土矿、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。
为了证明本发明的优点，发明人做了如下实验：
分别使用本发明实施例1-5制得的木塑材料阻燃涂层对150mm*150mm*10mm的木塑板以600g/m2进行涂料，然后以本生灯外焰接触木塑板面板涂层，用红外测温仪测木塑板背面的温度，直到温度达到220℃或炭化开裂时停止燃烧，记录时间，得表1中数据。
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1：一种生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、高硫铝土矿、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和高硫铝土矿按照1:1.4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14%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为950℃，焙烧时间为4h，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、向步骤b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90℃，搅拌1.5h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
c、向步骤b制得的偏铝酸钠溶液中通入含尘量小于20mg/hm3，浓度大于38%的co2气体，制得氢氧化铝沉淀，用蒸馏水洗涤氢氧化铝沉淀，制得氢氧化铝，对其在95℃下烘干，研磨，制得氢氧化铝；
d、按重量份计，取30份步骤c制得的氢氧化铝放入搅拌机，加入30份聚氯乙烯、50份脲醛树脂、10份气相法白炭黑、5份氯化石蜡、3份硼酸锌、1份钼酸钠和1份偶联剂kh-570在80℃下搅拌10min，得混合料，再将混合料与4份固化剂t31和6份丙醇混合5min，制得木塑材料阻燃涂层；
e、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2h，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。
实施例2：一种生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、高硫铝土矿、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和高硫铝土矿按照1.7:1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28%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1350℃，焙烧时间为0.5h，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7:1；
b、向步骤b中固液分离得到的液体中按12g/l加入分析纯氧化钙，加热至80℃，搅拌2h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
c、向步骤b制得的偏铝酸钠溶液中通入含尘量小于20mg/hm3，浓度大于38%的co2气体，制得氢氧化铝沉淀，用蒸馏水洗涤氢氧化铝沉淀，制得氢氧化铝，对其在115℃下烘干，研磨，制得高纯氢氧化铝；
d、按重量份计，取40份步骤c制得的氢氧化铝放入搅拌机，加入50份聚氯乙烯、70份脲醛树脂、20份气相法白炭黑、10份氯化石蜡、5份硼酸锌、2份钼酸钠和2份偶联剂kh-570在90℃下搅拌30min，得混合料，再将混合料与8份固化剂t31和10份丙醇混合10min，制得木塑材料阻燃涂层；
e、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1100℃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。
实施例3：一种生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、高硫铝土矿、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和高硫铝土矿按照1.3:1.2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21%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为2.5h，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6:1；
b、向步骤b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1.7h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
c、向步骤b制得的偏铝酸钠溶液中通入含尘量小于20mg/hm3，浓度大于38%的co2气体，制得氢氧化铝沉淀，用蒸馏水洗涤氢氧化铝沉淀，制得氢氧化铝，对其在100℃下烘干，研磨，制得高纯氢氧化铝；
d、按重量份计，取35份步骤c制得的氢氧化铝放入搅拌机，加入40份聚氯乙烯、60份脲醛树脂、15份气相法白炭黑、7份氯化石蜡、4份硼酸锌、1.5份钼酸钠和1.5份偶联剂kh-570在85℃下搅拌20min，得混合料，再将混合料与6份固化剂t31和8份丙醇混合7min，制得木塑材料阻燃涂层；
e、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1150℃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。
实施例4：一种生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、高硫铝土矿、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和高硫铝土矿按照1.4:1.1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24%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1100℃，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6:1；
b、向步骤b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85℃，搅拌1.8h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
c、向步骤b制得的偏铝酸钠溶液中通入含尘量小于20mg/hm3，浓度大于38%的co2气体，制得氢氧化铝沉淀，用蒸馏水洗涤氢氧化铝沉淀，制得氢氧化铝，对其在102℃下烘干，研磨，制得高纯氢氧化铝；
d、按重量份计，取32份步骤c制得的氢氧化铝放入搅拌机，加入35份聚氯乙烯、55份脲醛树脂、12份气相法白炭黑、7份氯化石蜡、4份硼酸锌、1.3份钼酸钠和1.3份偶联剂kh-570在83℃下搅拌15min，得混合料，再将混合料与5份固化剂t31和7份丙醇混合6min，制得木塑材料阻燃涂层；
e、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1150℃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。
实施例5：一种生产木塑材料阻燃涂层联产硫酸的方法，步骤如下：
a、将磷石膏、高硫铝土矿、硫酸钠和碳混合并研磨制成生料，生料中，磷石膏和高硫铝土矿按照1.2:1.3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18%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1300℃，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、向步骤b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85℃，搅拌1.8h，过滤，制得偏铝酸钠溶液；
c、向步骤b制得的偏铝酸钠溶液中通入含尘量小于20mg/hm3，浓度大于38%的co2气体，制得氢氧化铝沉淀，用蒸馏水洗涤氢氧化铝沉淀，制得氢氧化铝，对其在102℃下烘干，研磨，制得高纯氢氧化铝；
d、按重量份计，取38份步骤c制得的氢氧化铝放入搅拌机，加入45份聚氯乙烯、65份脲醛树脂、18份气相法白炭黑、8份氯化石蜡、4.5份硼酸锌、1.8份钼酸钠和1.8份偶联剂kh-570在87℃下搅拌25min，得混合料，再将混合料与7份固化剂t31和8份丙醇混合8min，制得木塑材料阻燃涂层；
e、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1150℃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。