CN108726488A - 一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，包括如下步骤：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，分离得到的固体焙烧后加工制得硫酸，分离得到的液体提纯后通入CO2制得氢氧化铝，再与乙烯基树脂、无机纤维、引发剂、固化剂和色浆制得建筑用保温板。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建筑用保温板的良好原料，制备的建筑用保温板的具有生产成本低的特点。

Description

一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法
技术领域
本发明涉及一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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。
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。
传统建筑材料如混凝土、砖、沥青油毡、聚合物板、幕墙玻璃等，其防水性能虽然较好，但是这些材料的导热系数都比较大，不利于建筑物的保温。所以人们发明了一种建筑用保温板，其具有耐高温、耐腐蚀、耐老化、阻燃、密封性好等优点。这种保温板需要在板壳及板芯中填充大量的氢氧化铝，但是近年来由于氢氧化铝的价格升高，导致了这种保温板生产成本高的问题。
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建筑用保温板的工艺，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酸联产建筑用保温板的方法。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建筑用保温板中阻燃剂的良好原料，制备的建筑用保温板的具有生产成本低的特点。
本发明的技术方案
一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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、取步骤D制得的氢氧化铝放入高速混合机，再加入乙烯基树脂、无机纤维、引发剂、固化剂和色浆搅拌均匀得到混合物，然后使混合物经注塑机通入墙板模具中，将模具加热，使混合物固化得到墙板壳，向墙板壳中通入保温材料，冷却固化至常温，制得建筑用保温板。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，步骤A中，所述的生料中，磷石膏和粉煤灰按照1-1.2:1～1.7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7～23%；所述焙烧的温度为1150～1350℃，时间为0.5～3.5h；所述水磨溶出时的液固体积比为3～8:1。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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℃。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，步骤E中，所述的引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯；所述固化剂为过氧化甲乙酮；所述无机纤维为玻璃纤维或陶瓷纤维。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，按重量份计，步骤E中，所述建筑用保温板包括50-60份氢氧化铝、20-40份乙烯基树脂、10-20份无机纤维、引2-3份发剂、2-3份固化剂和1-2份色浆。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，步骤E中，所述搅拌的速度为150-200r/min，搅拌时间为20-40min。
前述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，步骤E中，所述模具加热的温度为150-200℃。
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，是作为建筑用保温板的良好原料。
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，可大大降低建筑用保温板的生产成本，且所制备的低建筑用保温板具有较低的导热系数和较高的氧指数。
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所制得的建筑用保温板进行导热系数和氧指数测试，得表1结果。
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酸联产建筑用保温板的方法，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1:1.7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7%送入工业立窑内焙烧，焙烧温度为1350℃，焙烧时间为3.5h，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12g/L加入分析纯氧化钙，加热至95℃，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，取步骤D制得的50份氢氧化铝放入高速混合机，再加入20份乙烯基树脂、10份玻璃纤维、2份过氧化苯甲酰、2份过氧化甲乙酮和1份色浆以150r/min的速度搅拌20min，得到混合物，然后使混合物经注塑机通入墙板模具中，将模具加热至150℃，使混合物固化得到墙板壳，向墙板壳中通入保温材料，冷却固化至常温，制得建筑用保温板。
实施例2：一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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1.2:1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23%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8:1；
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50%的富氧环境下，在1250℃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，取步骤D制得的60份氢氧化铝放入高速混合机，再加入40份乙烯基树脂、20份玻璃纤维、3份过氧化苯甲酰、3份过氧化甲乙酮和2份色浆以200r/min的速度搅拌40min，得到混合物，然后使混合物经注塑机通入墙板模具中，将模具加热至200℃，使混合物固化得到墙板壳，向墙板壳中通入保温材料，冷却固化至常温，制得建筑用保温板。
实施例3：一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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1.1:1.3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15%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9g/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，取步骤D制得的54份氢氧化铝放入高速混合机，再加入28份乙烯基树脂、14份玻璃纤维、2.3份过氧化苯甲酰、2.3份过氧化甲乙酮和1.2份色浆以160r/min的速度搅拌27min，得到混合物，然后使混合物经注塑机通入墙板模具中，将模具加热至160℃，使混合物固化得到墙板壳，向墙板壳中通入保温材料，冷却固化至常温，制得建筑用保温板。
实施例4：一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，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1.1:1.6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1250℃，焙烧时间为2.2h，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9g/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，取步骤D制得的57份氢氧化铝放入高速混合机，再加入35份乙烯基树脂、18份玻璃纤维、2.7份过氧化苯甲酰、2.8份过氧化甲乙酮和1.7份色浆以180r/min的速度搅拌35min，得到混合物，然后使混合物经注塑机通入墙板模具中，将模具加热至160℃，使混合物固化得到墙板壳，向墙板壳中通入保温材料，冷却固化至常温，制得建筑用保温板。

Claims (10)

1.一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于，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、取步骤D制得的氢氧化铝放入高速混合机，再加入乙烯基树脂、无机纤维、引发剂、固化剂和色浆搅拌均匀得到混合物，然后使混合物经注塑机通入墙板模具中，将模具加热，使混合物固化得到墙板壳，向墙板壳中通入保温材料，冷却固化至常温，制得建筑用保温板。
2.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：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。
3.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：步骤A中，所述的生料中，磷石膏和粉煤灰按照1-1.2:1～1.7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7～23%；所述焙烧的温度为1150～1350℃，时间为0.5～3.5h；所述水磨溶出时的液固体积比为3～8:1。
4.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：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。
5.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：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。
6.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：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℃。
7.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：步骤E中，所述的引发剂为过氧化苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯；所述固化剂为过氧化甲乙酮；所述无机纤维为玻璃纤维或陶瓷纤维。
8.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：按重量份计，步骤E中，所述建筑用保温板包括50-60份氢氧化铝、20-40份乙烯基树脂、10-20份无机纤维、引2-3份发剂、2-3份固化剂和1-2份色浆。
9.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：步骤E中，所述搅拌的速度为150-200r/min，搅拌时间为20-40min。
10.根据权利要求1所述的磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，其特征在于：步骤E中，所述模具加热的温度为150-200℃。
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