CN108751793A - 一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,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,分离得到的液体加CO2得到氢氧化铝,氢氧化铝研磨得氢氧化铝粉,氢氧化铝粉再同石英粉、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅烷偶联剂、三甲基己二胺和过氧化甲乙酮制得高阻燃石英石板材。本发明将磷石膏和粉煤灰进行综合利用,具有可减少环境污染,附加值高,且制得的氢氧化铝是制备高阻燃石英石板材的阻燃剂的良好原料,制备的高阻燃石英石板材的生产成本低,有较好的耐热度和强度的特点。

Description

一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法
技术领域
本发明涉及一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,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,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。
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,粉煤灰已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。
石英石具有品种丰富多样、色差小、硬度高、耐刮花、强度高、耐冲击性能优良、耐污染等优点深受消费者的喜爱,被广泛用于实验室、商场、办公室、家居环境内。随着人们安全意识的增强,许多公共性的建筑等对建筑装饰材料的安全性有了更高的要求,石英石板材也不例外,于是人们设计了一种阻燃石英石板,具有很好的阻燃性能。但是现目前用作阻燃石英石板阻燃剂的氢氧化铝的价格持续升高,导致了这种阻燃石英石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。目前人们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高阻燃石英石板材的工艺,未见报道。
发明目的
本发明的目的在于,提供一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法。本发明将磷石膏和粉煤灰进行综合利用,具有可减少环境污染,附加值高,且制得的氢氧化铝是制备高阻燃石英石板材的阻燃剂的良好原料,制备的高阻燃石英石板材的生产成本低,有较好的耐热度和强度的特点。
本发明的技术方案
一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,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CO2至沉淀不再产生,然后将沉淀烘干,制得氢氧化铝;
D、将步骤C中得到氢氧化铝粉碎,制得氢氧化铝粉;
E、将步骤D制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中,再加入石英粉、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅烷偶联剂、三甲基己二胺和过氧化甲乙酮进行搅拌,得到混合料,然后将混合料投入压制设备,在真空条件下,振动成型,然后固化,水磨抛光,制得高阻燃石英石板材。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,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。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤A中,所述的生料中,磷石膏和粉煤灰按照1-1.8:1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10-27%;所述焙烧的温度为1080-1380℃,时间为1-4h;所述水磨溶出时的液固体积比为3-6:1。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤B中,所述焙烧的温度1000-1200℃;时间为2-5h;条件为将硫化物置于40-45%的富氧环境下。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤C中,所述烘干的温度为在100-120℃,沉淀烘干后水分低于0.5%。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,按重量份计,步骤E中,所述高阻燃石英石板材包括20-30份氢氧化铝粉、40-50份石英粉、10-20份环氧树脂、5-10份聚氨酯树脂、1-3份硅烷偶联剂、1-3份三甲基己二胺和2-3份过氧化甲乙酮。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,按重量份计,所述高阻燃石英石板材包括25份氢氧化铝粉、45份石英粉、15份环氧树脂、7份聚氨酯树脂、2份硅烷偶联剂、2份三甲基己二胺和2.5份过氧化甲乙酮。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤E中,所述搅拌的转速为500-700r/min,时间为10-30min。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤E中,所述固化的温度为150-200℃,时间为1-2h。
前述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,所述固化的温度为175℃,时间为1.5h。
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(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、本发明通过将磷石膏和粉煤灰综合利用,混合添加剂和改性剂后经研磨,水磨溶出后进行固液分离,即可得到成分分明的产物,可大量消耗磷石膏和粉煤灰,减少磷石膏和粉煤灰对环境的污染。
2、本发明通过将工业废渣磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合研磨后焙烧,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。
3、本发明利用废料磷石膏和粉煤灰,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,几乎只含有可溶的偏铝酸钠,通入CO2气体后即可得到纯度很高的氢氧化铝,纯度可达98%以上,是制备高阻燃石英石板材的阻燃剂的良好原料.
4、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,用于生产高阻燃石英石板材,大大降低了高阻燃石英石板材的生产成本。
5、本发明通过将工业废渣磷石膏、粉煤灰、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。
为进一步证明本发明的效果,发明人做了如下检测。
对实施例1-5所制得的高阻燃石英石板材取样,分别测试氧指数与燃烧等级。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1:一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤如下:
A、将磷石膏、粉煤灰、碳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1.8:1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10%送入工业立窑内焙烧,焙烧温度为1080℃,焙烧时间为4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;
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1000℃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;
C、向步骤A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100℃下烘干,至水分低于0.5%后,制得氢氧化铝;
D、将步骤C中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网,制得氢氧化铝粉;
E、按重量比计,将30份步骤D制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中,再加入50份石英粉、20份环氧树脂、10份聚氨酯树脂、3份硅烷偶联剂、3份三甲基己二胺和3份过氧化甲乙酮,在700r/min的转速下搅拌30min,得到混合料,然后将混合料投入压制设备,在真空条件下,振动成型,然后在200℃下固化2h,再水磨抛光,制得高阻燃石英石板材。
实施例2:一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤如下:
A、将磷石膏、粉煤灰、碳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,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27%送入工业立窑内焙烧,焙烧温度为1380℃,焙烧时间为1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2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;
C、向步骤A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120℃下烘干,至水分低于0.5%后,制得氢氧化铝;
D、将步骤C中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网,制得氢氧化铝粉;
E、按重量比计,将20份步骤D制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中,再加入40份石英粉、10份环氧树脂、5份聚氨酯树脂、1份硅烷偶联剂、1份三甲基己二胺和2份过氧化甲乙酮,在500r/min的转速下搅拌10min,得到混合料,然后将混合料投入压制设备,在真空条件下,振动成型,然后在150℃下固化1h,再水磨抛光,制得高阻燃石英石板材。
实施例3:一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤如下:
A、将磷石膏、粉煤灰、碳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,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15%送入工业立窑内焙烧,焙烧温度为1150℃,焙烧时间为3.5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42%的富氧环境下,在1100℃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;
C、向步骤A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℃下烘干,至水分低于0.5%后,制得氢氧化铝;
D、将步骤C中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网,制得氢氧化铝粉;
E、按重量比计,将22份步骤D制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中,再加入42份石英粉、12份环氧树脂、7份聚氨酯树脂、1.5份硅烷偶联剂、1.3份三甲基己二胺和2.3份过氧化甲乙酮,在530r/min的转速下搅拌20min,得到混合料,然后将混合料投入压制设备,在真空条件下,振动成型,然后在160℃下固化1.5h,再水磨抛光,制得高阻燃石英石板材。
实施例4:一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤如下:
A、将磷石膏、粉煤灰、碳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,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20%送入工业立窑内焙烧,焙烧温度为1280℃,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43%的富氧环境下,在1150℃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;
C、向步骤A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℃下烘干,至水分低于0.5%后,制得氢氧化铝;
D、将步骤C中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网,制得氢氧化铝粉;
E、按重量比计,将23份步骤D制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中,再加入45份石英粉、15份环氧树脂、8份聚氨酯树脂、2份硅烷偶联剂、2份三甲基己二胺和2.5份过氧化甲乙酮,在600r/min的转速下搅拌15min,得到混合料,然后将混合料投入压制设备,在真空条件下,振动成型,然后在175℃下固化1.5h,再水磨抛光,制得高阻燃石英石板材。
实施例5:一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,步骤如下:
A、将磷石膏、粉煤灰、碳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,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24%送入工业立窑内焙烧,焙烧温度为1300℃,焙烧时间为1.5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4.5:1;
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43%的富氧环境下,在1150℃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;
C、向步骤A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120℃下烘干,至水分低于0.5%后,制得氢氧化铝;
D、将步骤C中得到氢氧化铝粉碎过200目筛网,制得氢氧化铝粉;
E、按重量比计,将28份步骤D制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中,再加入、48份石英粉、18份环氧树脂、8份聚氨酯树脂、2.5份硅烷偶联剂、2.5份三甲基己二胺和2.8份过氧化甲乙酮,在650r/min的转速下搅拌25min,得到混合料,然后将混合料投入压制设备,在真空条件下,振动成型,然后在180℃下固化1.8h,再水磨抛光,制得高阻燃石英石板材。

Claims (10)

1.一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法,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CO2至沉淀不再产生,然后将沉淀烘干,制得氢氧化铝;
D、将步骤C中得到氢氧化铝粉碎,制得氢氧化铝粉;
E、将步骤D制得的氢氧化铝粉放入搅拌机中,再加入石英粉、环氧树脂、聚氨酯树脂、硅烷偶联剂、三甲基己二胺和过氧化甲乙酮进行搅拌,得到混合料,然后将混合料投入压制设备,在真空条件下,振动成型,然后固化,水磨抛光,制得高阻燃石英石板材。
2.根据权利要求1所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,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所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,其特征在于:步骤A中,所述的生料中,磷石膏和粉煤灰按照1-1.8:1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10-27%;所述焙烧的温度为1080-1380℃,时间为1-4h;所述水磨溶出时的液固体积比为3-6:1。
4.根据权利要求1所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,其特征在于:步骤B中,所述焙烧的温度1000-1200℃;时间为2-5h;条件为将硫化物置于40-45%的富氧环境下。
5.根据权利要求1所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,其特征在于:步骤C中,所述烘干的温度为在100-120℃,沉淀烘干后水分低于0.5%。
6.根据权利要求1所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,其特征在于:按重量份计,步骤E中,所述高阻燃石英石板材包括20-30份氢氧化铝粉、40-50份石英粉、10-20份环氧树脂、5-10份聚氨酯树脂、1-3份硅烷偶联剂、1-3份三甲基己二胺和2-3份过氧化甲乙酮。
7.根据权利要求6所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,其特征在于:按重量份计,所述高阻燃石英石板材包括25份氢氧化铝粉、45份石英粉、15份环氧树脂、7份聚氨酯树脂、2份硅烷偶联剂、2份三甲基己二胺和2.5份过氧化甲乙酮。
8.根据权利要求1所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,其特征在于:步骤E中,所述搅拌的转速为500-700r/min,时间为10-30min。
9.根据权利要求1所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,其特征在于:步骤E中,所述固化的温度为150-200℃,时间为1-2h。
10.根据权利要求9所述的制酸联产高阻燃石英石板材的方法,其特征在于:所述固化的温度为175℃,时间为1.5h。
CN201810712554.2A 2018-07-03 2018-07-03 一种制酸联产高阻燃石英石板材的方法 Pending CN108751793A (zh)

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