[发明专利]一种磷石膏和粉煤灰制酸联产陶瓷刀具材料的工艺

说明书

本发明提供了一种磷石膏和粉煤灰制酸联产陶瓷刀具材料的工艺，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，窑内焙烧得熟料；熟料进行溶出，并进行固液分离；将分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；硫化物加工制得硫酸；将分离得到的溶液制备高纯氧化铝粉；将高纯氧化铝粉与氧化锆、氧化钛、碳酸钡、LiSbO3、铌酸钾钠、氧化铈、硝酸镧、羧甲基纤维素、羰基镍粉、硼砂、腐植酸钠、聚丙烯酸、聚乙二醇和耐磨助剂制得陶瓷刀具材料。本发明具有制酸和制备陶瓷刀具材料成本低，废渣利用率高，工艺简单，采用高纯氧化铝粉制备的陶瓷刀具材料具有硬度高、耐磨性好，抗弯强度高、韧性好的特点。

技术领域

本发明涉及一种磷石膏和粉煤灰制酸联产陶瓷刀具材料的工艺，属于冶金化工领域。

背景技术

我国是个产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料。我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年将达到3亿吨，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（CaSO₄），其含量一般可达到70-90%左右。此外，磷石膏还含有多种杂质：未分解的磷矿，未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁、铝化合物、酸不溶物、有机质等。我国每年排放磷石膏约2000万吨，累计排量近亿吨。磷石膏在建材方面的利用率不到5%，大量磷石膏渣场占用土地，严重污染环境。

陶瓷切削工具具备了高硬度、高密度、耐高温，抗磁化、抗氧化、耐腐蚀性强、化学稳定性好、高耐磨性等特点，是高速钢等传统切削工具良好的替代品，解决了钼、镍等资源稀缺的问题。在现有技术中陶瓷刀具材料导热性好，防止刀具过热，具有很高的硬度和耐磨性，适用于高硬度材料的切割、切削不易老化折断的特点，但是在陶瓷刀具材料的生产中，陶瓷刀具材料的制备原料中含有大量的高纯氧化铝粉，而现有高纯氧化铝粉的制作工艺复杂、生产成本高，导致高纯氧化铝粉成品价格贵，大大的增加了陶瓷刀具材料的生产成本。

现目前，针对磷石膏和粉煤灰的综合利用的技术很少，基本上集中在建材和铺路等传统领域，这造成了磷石膏和粉煤灰中大量高价值成分的浪费，附加值非常低。而将磷石膏和粉煤灰综合利用来制酸，同时联产陶瓷刀具材料的工艺，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陶瓷刀具材料的工艺。本发明具有制酸和制备陶瓷刀具材料成本低，废渣利用率高，工艺简单，采用高纯氧化铝粉制备的陶瓷刀具材料具有硬度高、耐磨性好，抗弯强度高、韧性好的特点。

本发明的技术方案

一种磷石膏和粉煤灰制酸联产陶瓷刀具材料的工艺，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；

B、将步骤A制得的熟料以液固体积比为4-6:1进行水磨溶出，并进行固液分离；

C、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；

D、将步骤C分离出的硫化物置于30-50%的富氧环境下，在800-1200℃下焙烧3-5h，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；

E、将步骤B分离得到的溶液加入氧化钙恒温搅拌，过滤得高纯偏铝酸钠溶液，向高纯偏铝酸钠溶液中通入CO₂气体至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后得氢氧化铝；

F、将步骤E制得的氢氧化铝加入盐酸搅洗3-4次，再进行搅拌水洗，水洗至滤液呈中性，得高纯氢氧化铝，将高纯氢氧化铝焙烧，得高纯氧化铝粉；