[发明专利]一种磷石膏和粉煤灰制列车闸片材料联产酸的工艺

说明书

本发明提供了一种磷石膏和粉煤灰制列车闸片材料联产酸的工艺，包括如下步骤：将磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合研磨制成生料，送入窑内焙烧得熟料；将熟料进行溶出，并进行固液分离；分离得到的溶液制备氧化铝；将制得的氧化铝与铜粉、铁粉、锰铁矿粉、二氧化硅、二硫化钼、氮化硼、石墨和聚丙烯腈纤维经高速搅拌机混合均匀，压制素坯，将该素坯固定在支撑钢背上，通过高温烧结得列车闸片材料；将分离得到的残渣经浮选得硫化物；硫化物加工制得硫酸。本发明具有制备列车闸片材料和制酸成本低，废渣利用率高，采用氧化铝粉制备的列车闸片材料具有品质高、硬度及抗压强度高的优点，且制酸工艺简单。

技术领域

本发明涉及一种磷石膏和粉煤灰制列车闸片材料联产酸的工艺，属于冶金化工领域。

背景技术

现有技术中普遍使用的闸片材料有粉末冶金和高分子合成材料两类，其中高分子合成材料因强度低、耐热性差、热衰严重，不能适用于时速300公里以上高速列车的制动要求；而粉末冶金通过优化配方和工艺，可以达到强度高、导热性好，摩擦性能稳定等优点，因此是较为理想的闸片用制动材料。在现有列车闸片材料的生产原料中含有大量的氧化铝粉，且现有氧化铝粉的制作工艺复杂、生产成本高，导致氧化铝粉价格贵，大大的增加了列车闸片材料的生产成本。

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。

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。

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列车闸片材料，同时联产酸的工艺，未见报道。

发明目的

本发明的目的在于，提供一种磷石膏和粉煤灰制列车闸片材料联产酸的工艺。本发明具有制备列车闸片材料和制酸成本低，废渣利用率高，采用氧化铝粉制备的列车闸片材料具有品质高、硬度及抗压强度高的优点，且制酸工艺简单。

本发明的技术方案

一种磷石膏和粉煤灰制列车闸片材料联产酸的工艺，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制得的熟料进行溶出，并进行固液分离；

C、向步骤B分离得到的溶液中加入CO₂至白色沉淀不再产生，然后将白色沉淀滤出后清洗烘干并灼烧，粉碎得氧化铝粉；

D、将步骤C制得的氧化铝粉与铜粉、铁粉、锰铁矿粉、二氧化硅、二硫化钼、氮化硼、石墨和聚丙烯腈纤维经高速搅拌机混合均匀，压制素坯，将该素坯固定在支撑钢背上，通过高温烧结得列车闸片材料；

E、将步骤B分离得到的残渣经浮选，分离得硫化物；

F、将步骤E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。

前述的磷石膏和粉煤灰制列车闸片材料联产酸的工艺中，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。