CN108689388A - 一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,包括如下步骤: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,对熟料进行水磨溶出,并进行固液分离,分离得到的固体焙烧后加工制得硫酸,分离得到的液体加CO2得到粗氢氧化铝,粗氢氧化铝与脱色剂和分散剂进行粉碎得到氢氧化铝,氢氧化铝再同活性硅微粉、石英粉、碳酸钙、高岭土和镁钙石制得陶瓷坯体用增白剂。本发明具有磷石膏和赤泥综合利用率高,处理成本低,附加产值大的特点,制得的氢氧化铝是制备的陶瓷坯体用增白剂的良好原料,所制得的陶瓷坯体用增白剂具有生产成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,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,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。堆放磷石膏渣占用大量土地,形成渣山,严重污染环境。
赤泥亦称红泥,从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般平均每生产1吨氧化铝,附带产生1.0~2.0吨赤泥。目前全世界每年产生的赤泥超过7000万吨,我国每年产生的赤泥为3000万吨以上。大量的赤泥不能充分有效的利用,只能依靠大面积的堆场堆放,占用了大量土地,也对环境造成了严重的污染。另一方面,目前拜耳法制取氧化铝时所用的铝土矿铝硅比低,相应的拜耳赤泥中的残余Al量也越来越高,拜耳赤泥的剩余利用价值也更高。
建筑陶瓷自上世纪90年代开始用硅酸锆作为坯体增白剂和增强剂,而我国属锆资源缺乏国家,95%以上的锆英砂全部依赖进口,价格昂贵,所以人们发明了一种使用氢氧化铝作为主要原料的陶瓷坯体增白剂以代替硅酸锆使用。但是,现目前国内的氢氧化铝的价格持续升高,尤其是高纯白的氢氧化铝,这就导致了这种增白剂成本高的问题。
现目前,磷石膏和赤泥主要用做建筑水泥或者直接铺路等方面,其不仅消耗量少,不能解决磷石膏和赤泥堆存造成的环境污染问题,而且附加值低,同时磷石膏中夹带的酸和赤泥中夹带的碱导致建材品质下降,而且磷石膏和赤泥的有价成分得不到充分利用。而将磷石膏和赤泥进行综合利用,用于制酸并联产陶瓷坯体用增白剂的工艺,未见报道。
发明目的
本发明的目的在于,提供一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法。本发明具有磷石膏和赤泥综合利用率高,处理成本低,附加产值大的特点,制得的氢氧化铝是制备的陶瓷坯体用增白剂的良好原料,所制得的陶瓷坯体用增白剂具有生产成本低的优点。
本发明的技术方案
一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,包括如下步骤:
(1)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,对熟料进行水磨溶出,并进行固液分离;
(2)将步骤(1)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;
(3)向步骤(1)中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生,然后将沉淀在95~125℃下烘干,至水分低于0.5%后,得到粗氢氧化铝,向粗氢氧化铝中加入0.1%~1wt%的脱色剂和分散剂进行粉碎,其中脱色剂和分散剂的重量比为1:0.1~2.5,得氢氧化铝;
(4)取步骤(3)制得的氢氧化铝,再取活性硅微粉、石英粉、碳酸钙、高岭土和镁钙石作为原料,向原料各组分中分别加水研磨制成氢氧化铝浆料、活性硅微粉浆料、石英粉浆料、碳酸钙浆料、高岭土浆料和镁钙石浆料,然后将上述浆料放入搅拌容器中混合均匀,再经干燥,入窑烧成,干磨,得到陶瓷坯体用增白剂。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(1)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、硫酸钠或烧碱;所述改性剂为无烟煤、碳或煤矸石。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(1)中,所述的生料中,磷石膏和赤泥按照1~1.3:1~1.5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18~25%;焙烧是在温度1200~1300℃下焙烧时间2~3小时;溶出时的液固体积比为2.5~5:1。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(1)中,所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(2)中,所述焙烧的条件是将硫化物置于35~50%的富氧环境下,在900~1200℃下焙烧3~5小时。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(3)中,所述脱色剂为过碳酸钠、过硼酸钠或过硫酸钠中的一种或一种以上的混合物;所述分散剂为乙醇或聚乙二醇;所述研磨采用氧化铝衬板的球磨机,研磨介质为氧化铝球,球料比为7~10:1。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(4)中,按重量份计,所述陶瓷坯体用增白剂包括氢氧化铝70~100份、活性硅微粉10~25份、石英粉10-15份、碳酸钙5-15份、高岭土15-25份和镁钙石2~5份。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(4)中,研磨后粒径为0.5~2μm。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(4)中,入窑烧成的温度为450~550℃。
前述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤(4)中,干磨后的细度为0.1~2μm。
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、本发明通过以磷石膏和赤泥作为原料,通过添加改性剂和添加剂后焙烧,经水磨溶出后进行固液分离,经过焙烧后的主要成分为金属硫化物、偏铝酸盐和硅酸盐,各种产物分明,容易分别提取,大大提高磷石膏和赤泥的综合利用率。
2、本发明通过将两大工业废渣磷石膏和赤泥以及其他添加物焙烧,水磨溶出,固液分离后得到的产物分明,总体反应原料成本低,处理工艺传统、简单,大大降低了磷石膏和赤泥的处理成本。
3、本发明将对环境造成严重污染的磷石膏和赤泥作为主要原料,在添加一定量的添加剂和改性剂通过焙烧后水磨溶出,然后经过固液分离后得到的各产物分明,很利于高价值组分的提取,能很大程度的提升了磷石膏和赤泥的附加产值。
4、本发明原料经过入窑焙烧后,不含有机质,非常利于后期各有用成分的提取,固液分离得到的液体中几乎只含可溶的偏铝酸钠,通过加入CO2即可得到氢氧化铝,经脱色剂和分散剂处理以后,纯度可达99%以上,白度可达95%以上,是制备的陶瓷坯体用增白剂的良好原料。
5、本发明通过以磷石膏和赤泥两种废渣作为原料反应回收酸并联产陶瓷坯体用增白剂,增白剂中的氢氧化铝提取成本较低,用于生产陶瓷坯体用增白剂,可大大降低增白剂的生产成本。同时,由于本发明工艺制得的氢氧化铝的纯度非常高,由此制备的增白剂品质也高,具有很好的强度、耐磨性和白度。
实施例性能测试
在陶瓷坯体料100g中,分别加实施例1,2和3制得的陶瓷坯体用增白剂6g、4g制成陶瓷制品。并用硅酸锆作为对比例,对制成的陶瓷制品进行技术参数测试,测试结果如表1。
从测试结果可以看出,各组实施例使用的陶瓷坯体用增白剂与对比例的白度、耐磨性和强度基本一致。
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1:一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤如下:
(1)将磷石膏、赤泥、碳酸钠和碳混合并研磨制成生料,生料中,磷石膏和赤泥按照1:1.5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,碳的混合比例为生料总重量的18%送入工业回转窑内焙烧,焙烧温度为1300℃,焙烧时间为2小时,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;
(2)将步骤(1)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50%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;
(3)向步骤(1)中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生,然后将沉淀在95℃的干燥箱中,至水分低于0.5%后,得到粗氢氧化铝,向粗氢氧化铝中加入1wt%的过碳酸钠和无水乙醇进行研磨,其中过碳酸钠和无水乙醇的重量比为1:2.5,研磨采用氧化铝衬板的球磨机,研磨介质为氧化铝球,球料比为10:1,得氢氧化铝;
(4)取步骤(3)制得氢氧化铝70份,再取活性硅微粉10份、石英粉10份、碳酸钙5份、高岭土15份和镁钙石2份作为原料,向原料各组分中分别加水研磨至D50为0.5μm,然后制成氢氧化铝浆料、活性硅微粉浆料、石英粉浆料、碳酸钙浆料、高岭土浆料和镁钙石浆料,然后将上述浆料放入搅拌容器中混合均匀,再经干燥,入窑在450℃烧成,干磨到细度小于2μm,得到陶瓷坯体用增白剂。
实施例2:一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤如下:
(1)将磷石膏、赤泥、碳酸钠和碳混合并研磨制成生料,生料中,磷石膏和赤泥按照1.3:1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,碳的混合比例为生料总重量的25%送入工业回转窑内焙烧,焙烧温度为1200℃,焙烧时间为3小时,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2.5:1;
(2)将步骤(1)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35%的富氧环境下,在900℃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;
(3)向步骤(1)中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生,然后将沉淀在125℃的干燥箱中,至水分低于0.5%后,得到粗氢氧化铝,向粗氢氧化铝中加入0.1wt%的过碳酸钠和无水乙醇进行研磨,其中过碳酸钠和无水乙醇的重量比为1:0.1,研磨采用氧化铝衬板的球磨机,研磨介质为氧化铝球,球料比为7:1,得氢氧化铝;
(4)取步骤(3)制得氢氧化铝100份,再取活性硅微粉25份、石英粉15份、碳酸钙15份、高岭土25份和镁钙石5份作为原料,向原料各组分中分别加水研磨至D50为2μm,然后制成氢氧化铝浆料、活性硅微粉浆料、石英粉浆料、碳酸钙浆料、高岭土浆料和镁钙石浆料,然后将上述浆料放入搅拌容器中混合均匀,再经干燥,入窑在550℃烧成,干磨到细度小于2μm,得到陶瓷坯体用增白剂。
实施例3:一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,步骤如下:
(1)将磷石膏、赤泥、碳酸钠和碳混合并研磨制成生料,生料中,磷石膏和赤泥按照1.2:1.4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添加,碳的混合比例为生料总重量的22%送入工业回转窑内焙烧,焙烧温度为1250℃,焙烧时间为2.5小时,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;
(2)将步骤(1)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;
(3)向步骤(1)中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生,然后将沉淀在110℃的干燥箱中,至水分低于0.5%后,得到粗氢氧化铝,向粗氢氧化铝中加入0.5wt%的过碳酸钠和无水乙醇进行研磨,其中过碳酸钠和无水乙醇的重量比为1:1.2,研磨采用氧化铝衬板的球磨机,研磨介质为氧化铝球,球料比为8:1,得氢氧化铝;
(4)取步骤(3)制得氢氧化铝85份,再取活性硅微粉17份、石英粉12份、碳酸钙10份、高岭土20份和镁钙石3份作为原料,向原料各组分中分别加水研磨至D50为1μm,然后制成氢氧化铝浆料、活性硅微粉浆料、石英粉浆料、碳酸钙浆料、高岭土浆料和镁钙石浆料,然后将上述浆料放入搅拌容器中混合均匀,再经干燥,入窑在500℃烧成,干磨到细度小于2μm,得到陶瓷坯体用增白剂。
Claims (10)
1.一种磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)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,对熟料进行水磨溶出,并进行固液分离;
(2)将步骤(1)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;
(3)向步骤(1)中固液分离得到的液体中加入CO2至沉淀不再产生,然后将沉淀在95~125℃下烘干,至水分低于0.5%后,得到粗氢氧化铝,向粗氢氧化铝中加入0.1%~1wt%的脱色剂和分散剂进行粉碎,其中脱色剂和分散剂的重量比为1:0.1~2.5,得氢氧化铝;
(4)取步骤(3)制得的氢氧化铝,再取活性硅微粉、石英粉、碳酸钙、高岭土和镁钙石作为原料,向原料各组分中分别加水研磨制成氢氧化铝浆料、活性硅微粉浆料、石英粉浆料、碳酸钙浆料、高岭土浆料和镁钙石浆料,然后将上述浆料放入搅拌容器中混合均匀,再经干燥,入窑烧成,干磨,得到陶瓷坯体用增白剂。
2.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(1)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、硫酸钠或烧碱;所述改性剂为无烟煤、碳或煤矸石。
3.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述的生料中,磷石膏和赤泥按照1~1.3:1~1.5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18~25%;焙烧是在温度1200~1300℃下焙烧时间2~3小时;溶出时的液固体积比为2.5~5:1。
4.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述窑为工业回转窑、工业隧道窑或工业立窑。
5.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(2)中,所述焙烧的条件是将硫化物置于35~50%的富氧环境下,在900~1200℃下焙烧3~5小时。
6.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(3)中,所述脱色剂为过碳酸钠、过硼酸钠或过硫酸钠中的一种或一种以上的混合物;所述分散剂为乙醇或聚乙二醇;所述研磨采用氧化铝衬板的球磨机,研磨介质为氧化铝球,球料比为7~10:1。
7.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(4)中,按重量份计,所述陶瓷坯体用增白剂包括氢氧化铝70~100份、活性硅微粉10~25份、石英粉10-15份、碳酸钙5-15份、高岭土15-25份和镁钙石2~5份。
8.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(4)中,研磨后粒径为0.5~2μm。
9.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(4)中,入窑烧成的温度为450~550℃。
10.根据权利要求1所述的磷石膏和赤泥制酸联产陶瓷坯体用增白剂的方法,其特征在于:步骤(4)中,干磨后的细度为0.1~2μm。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181023 |
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