制碱白泥生产碳酸钙.doc

河北联合大学成人教育毕业论文说明书 河北联合大学成人教育河北联合大学成人教育 毕业论文说明书毕业论文说明书 论文题目 论文题目 制碱白泥生产碳酸钙制碱白泥生产碳酸钙 学学 院 院 河北联合大学继续教育学院河北联合大学继续教育学院 专专 业 业 化工工艺化工工艺 班班 级 级 0909 化工本化工本 姓姓 名 名 指导教师 指导教师 20112011 年年 1212 月月 3030 日日 学学 号 号 2009180010620091800106 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 河北联合大学成人教育毕业论文河北联合大学成人教育毕业论文 制碱白泥生产碳酸钙制碱白泥生产碳酸钙 学学 院 院 河北联合大学继续教育学院河北联合大学继续教育学院 专专 业 业 化工工艺化工工艺 班班 级 级 0909 化工本化工本 姓姓 名 名 指导教师 指导教师 20112011 年年 1212 月月 3030 日日 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 河北联合大学成人教育河北联合大学成人教育 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 指导教师签字 系主任签字 学院河北联合大学继续教育学院学生姓名指导教师 设计 论文 题目 制碱白泥生产碳酸钙 主要研究 目标和 研究内容 制碱白泥自身难处理的特点 对制碱白泥的处置问题一直得不到有效的解决 因此白泥 的出路问题一直制约着氨碱法纯碱企业的发展 沉淀碳酸钙的应用广泛 可以将制碱白 泥转化为沉淀碳酸钙 实现固体废物的资源综合利用 这不仅解决白泥的出路具有现实 意义 而且还将取得的经济效益和环境效益的双赢 说明书 论文 的要求 1 标题 要求简洁 明确 字数不宜超过 20 个字 2 摘要和关键词 扼要叙述设计说明书的主要内容 特点文字要精练 本科生要求 有英文摘要和关键词 3 目录 写出目录 标明页码 4 正文 主要含引言 绪论 综述 研究或设计的主体内容 结论或建议等 5 参考文献 在毕业设计说明书末尾要列出在论文中参考过的专著 论文及其他资 料 图纸的 要求 无图纸 进度安排 1 查阅相关文献 搜集设计数据 制定工作进度计划表 撰写开题报 第 4 周 2 制定总体涉及方案 初步工艺计算 第 6 9 周 3 工艺计算 标准设备选型 非标准设备设计计算 第 10 14 周 4 论文初稿经教师指导后修改定稿 准备论文答辩 第 16 17 周 5 毕业论文答辩 第 18 周 设计的基 础数据和 主要参考 文献 1 张倍维 宋卫锋 谢武明 莫于婷 碱厂白泥生产沉淀碳酸钙的研究进展 J 广西轻工业 2009 2 91 93 2 焦春燕 多元硝酸铵中钙和镁含量的测定 J 化工矿物加工 2003 2 64 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 河北联合大学成人教育河北联合大学成人教育 毕业设计 论文 进程表毕业设计 论文 进程表 学 院继续教育学院姓 名合作者 设计 论文 题目制碱白泥生产碳酸钙 时 间工 作 内 容完 成 情 况 第 4 周 第 6 9 周 第 10 14 周 第 16 17 周 第 18 周 查阅相关文献 搜集设计数据 制定工 作进度计划表 撰写开题报 制定总体涉及方案 初步工艺计算 工艺计算 标准设备选型 非标准设备 设计计算 论文初稿经教师指导后修改定稿 准备 论文答辩 毕业论文答辩 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 指导教师签字 论文 说明书 2 万字 本人完 成部分 图纸 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 指导教师对设计的评语 成 绩 指 导 教 师 201 年 月 日 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 评议人对设计的评语及评定的成绩 成 绩 评议人 201 年 月 日 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 一 设计题目 制碱白泥生产碳酸钙 二 设计组成 说明书 27 页 三 答辩 评议 小组需要设计人答辩的问题 答辩成绩 四 答辩 评议 小组对设计的评语和总评成绩 总评成绩 答辩 评议 小组负责人 职务 工作单位 201 年 月 日 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 摘摘 要要 我国制碱厂大多数采用氨碱工艺生产纯碱 生产工艺过程中会产生大量的白色沉淀物 即为碱渣 俗称制碱白泥 由于制碱白泥自身难处理的特点 对制碱白泥的处置问题一直得不到有效的解决 因此 白泥的出路问题一直制约着氨碱法纯碱企业的发展 沉淀碳酸钙的应用广泛 可以将制碱白泥转化为沉 淀碳酸钙 实现固体废物的资源综合利用 这不仅解决白泥的出路具有现实意义 而且还将取得的经济 效益和环境效益的双赢 关键词关键词 白泥 沉淀碳酸钙 综合利用 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 AbstractAbstract Business of our country soda plant using ammonia soda process for producing soda ash most In the production process will produce a large amount of white precipitate The alkaline residue Commonly known as soda waste mud As a result of Soda Waste Mud itself difficult handling characteristics On the base of white mud disposal problem has not effectively solve Therefore white mud outlet problem has been restricting the soda ash enterprise development Precipitated calcium carbonate is widely used Can of soda waste mud into the precipitated calcium carbonate Solid waste comprehensive utilization of resources It not only solves the outlet has the realistic meaning of white mud But also will achieve economic benefits and environmental benefits Keywords Keywords White mud Precipitated calcium carbonate Comprehensive utilization 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 目目 录录 前言 1 1 白泥的来源 1 2 白泥的特性 1 2 1 白泥的化学成分 1 2 2 白泥的主要特性 2 3 白泥综合利用现状 2 3 1 作为填料的应用 2 3 2 在建筑方面的应用 2 3 3 固体建筑涂料 3 3 4 防水建筑涂料 3 3 5 腻子 3 3 6 在建筑行业的应用 3 4 沉淀碳酸钙的应用 4 4 1 高档烟卷纸专用碳酸钙 4 4 2 沉淀碳酸钙在橡胶中的应用 5 4 3 沉淀碳酸钙在塑料中的应用 5 4 4 沉淀碳酸钙在纸张中的应用 5 4 5 沉淀碳酸钙在涂料中的应用 5 4 6 沉淀碳酸钙在其他行业中的应用 5 5 白泥综生产沉淀碳酸钙的研究进展 5 6 主要研究内容 7 7 试验方法 7 7 1 水洗 7 7 2 干燥 7 7 3 化学助剂 7 7 4 碳酸钙含量的测定 8 7 5 镁 以 MGO 计 含量的测定 8 7 6 铁含量的测定 8 7 7 锰含量的测定 8 7 8 白度的测定 9 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 7 9 沉降体积的测定 9 7 10 盐酸不溶物含量的测定 9 8 数据处理 10 8 1 碳酸钙含量 10 8 2 镁含量 10 9 白泥精制最佳工艺方法的研究 10 9 1 白泥精制方法 10 9 2 白泥精制工艺步骤 11 9 3 水洗法处理最佳试验条件的确定 11 9 5 白泥最佳精制方法的探讨 14 10 助剂法处理白泥的试验研究 15 10 1 白泥白度提高的原理 17 10 2 化学助剂的选择方法 17 10 3 化学助剂的确定 18 10 4 白泥试样的指标综合分析 21 11 白泥的增白机理 22 11 1 还原三价铁 22 11 2 酸碱性对保险粉还原性能的影响 22 结论 24 参考文献 26 致谢 27 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 前前 言言 近年来 我国纯碱生产发展迅速 在采氨碱工艺的碱厂中产生了大量的白色沉淀物 即为碱渣 由 于这些白泥产生量巨大 呈高碱性 无机物含量高 脱水困难高等特点很难处理 大量白泥采取自然堆 放 填埋或排海的处理方式 自然堆放或填埋不仅占据了大片土地 而且会逐渐对土壤 地下水系统造 成环境污染 如果处理不当 将存在产生严重二次污染的隐患 有很大的环境风险 另一方面随着海洋 环境保护法律法规的日益严格 海洋环境保护主管部门也不允许继续排海 因此 白泥的出路问题一直 制约着氨碱法纯碱企业的进一步扩大再生产 是氨碱厂的一大技术难题 今年来国内外制碱企业对白泥的综合利用做了大量的工作 也取得了一定的效果 目前虽然综合利 用的途径非常多 如制成土壤改良剂等 取得了一定的经济效益和社会效益 但利用数量小 整体来看 制碱白泥的综合利用技术尚不成熟 这个问题也未彻底得以解决 1 1 白泥的来源白泥的来源 纯碱作为重要的基础化工原料 广泛应用于冶金 化工 建材 造纸 医药 食品等行业 目前 全国纯碱年产量约 3000 多万吨 其中氨碱法纯碱约 2000 多万吨 碱渣近 2000 万吨 我国采用氨碱法生 产的纯碱约 300 多万吨 占世界产量的十分之一 每年产生碱渣近 300 万吨 氨碱法生产纯碱过程中蒸馏工序排出的大量蒸馏废液及盐水工序中洗涤桶排出的盐泥废液再经窑气 碳化中和后产生的白色沉淀物即为碱渣 俗称制碱白泥 以下称为白泥 2 2 白泥的特性白泥的特性 2 1 白泥的化学成分 各纯碱企业白泥的化学成分并不完全一致 以我厂为例 其白泥的主要成分如表 1 表 1 我厂纯碱白泥的化学成分 成分CaOMgOSiO2ClH2OFeAlR2O3酸不溶物 含量 44 816 690 982 8733 920 300 485 642 98 从表 1 可以看出 白泥含水率低 氯离子含量高 SiO2和酸不溶物等杂质含量也高 同时不同的白泥 成分相差较大 处理方法也有不同 需要具体情况具体分析 2 2 白泥的主要特性 从表 1 可以看出 白泥以钙盐为主要成分 其中碳酸钙含量最高 除此之外还有 CaCl2 CaSO4 CaO 和 Mg OH 2等 白泥成分中多数是不溶成分 其中还有含有少量的铁 铝和锰的氧化物等 因铁 锰是 黑色金属 从外观上可以看见白泥中分散着少许黑色颗粒 此外以 SiO2为主的少量酸不溶物也对白泥的 综合利用产生了影响 白泥中的可溶性盐类 CaCl2 NaCl 含量偏高 即氯离子含量也偏高 这在很大程度 上限制了白泥在建筑材料工业的利用 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 白泥的主要特点是粒度较小 颗粒沉降速度慢 具有胶体的性质 含水率高 难以脱水 白泥 pH 值 为 10 12 为高碱性物质 属于国家危险废物名录中规定的 HW35 类废碱 不能随意堆放或倾倒 但目前 氨碱厂产生的大量白泥难以处置 因此研究对白泥的综合利用技术就显得尤为重要 3 3 白泥综合利用现状白泥综合利用现状 3 1 作为填料的应用 从白泥中提取的精制碳酸钙与普通轻质碳酸钙质量相当 制浆造纸企业从白泥提取精制碳酸钙产品 可作为填料和塑料制品的填料使用 作为造纸填料可在企业内部消化 不需进过脱水干燥 包装运输等 工序 工艺流程简短 可以将 80 90 作为废弃物排放的白泥转化为造纸填料 尽可能地减少了废弃物排 放造成对环境的污染 碱回收的白泥进过多级洗涤和筛选 即可生产精制碳酸钙 每吨提取成本费约 150 元 商品轻质沉淀碳酸钙采购价一般高于 550 元 吨 对于一个使用精制碳酸钙 4000 吨 年的企业 如果 全部自产自用 商品轻质碳酸钙按 550 元 吨 自制成本按 150 元 吨计 两者相抵 仅此一项可减少费 用 16 万元 年 有较好的经济效益 并且从根本上治理了白泥污染 3 2 在建筑材料方面的应用 利用白泥代替石灰生产普通硅酸盐水泥是迄今为止制碱白泥综合利用取得成功经验的主要途径 大 量使用白泥不仅解决二次污染 而且可以减轻石灰石原料磨机的负荷 节约能源 但需对水泥生产工艺 及配方作一定的调整 特别适用与湿法回转窑生产 白泥可直接加入淘泥机 采用湿法工艺综合利用草 浆白泥生产普通硅酸盐水泥 工艺成熟 技术可行 产品质量符合国家标准 而且有小路 广泛应用与建筑墙壁粉刷装饰等用的内墙 外墙涂料 都属于建筑涂料范围 是以聚乙烯醇 PVA 缩甲醛胶为基料 以白泥为调料 混以一定量的颜料 少量的表面活性剂 经研磨而成为水溶性涂料 用于建筑墙壁的粉刷装饰等 具有无毒 无味 不燃 物美价廉等特点 同时制备简单 与墙面有较好 的粘接力 耐水性好 使用效果好 内墙涂料中的白色涂料对白度要求高 需要大量的颜料调色 才能 用白泥生产出白度较高的涂料 在百度要求不高的情况下可广泛应用 解决白泥的白度问题 是扩大白 泥使用范围的一个主要问题 由于外墙涂料对白泥要求不高 故白泥生产彩色涂料 经适当的调色 效 果更好 而这时白泥的白度就变的不十分重要 与内墙涂料所不同的是 在制作时只需加入一定比例的 防水剂 并使用一些钛白粉 立德粉 滑石粉等颜料 以提高涂层的光泽和耐晒性质 防止涂层的老化 对外墙涂料的颜色 可根据需要任意调配 但由于内墙涂料对白泥的白度要求较高 而外墙涂料利用白 泥的成本较大 目前还无法大量利用白泥用作这一领域 3 3 固体建筑涂料 固体建筑涂料是采用轻质 CaCO3加入少量立德粉 滑石粉 氧化钙 PVA CMC 几少量活性剂 色料 在搅拌器中充分混合 转入粉碎机中粉碎 目筛后包装即可使用 白泥可代替轻质碳酸钙 用于固体涂 料的生产 6 3 4 防水建筑涂料 采用氧杂环树脂 白泥 甲苯 乙醇或氯化橡胶 磷酸三甲苯醋 可制成建筑物板材防水涂料 是 一种应用较广泛的建筑涂料 用白泥制作的建筑涂料 首先工艺简单 其次白泥消耗量大 不需要像涂 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 布填料等要求白度 杂质等指标那么高 不需要十分精细加工 并且原材料价格便宜 远低于轻质碳酸 钙 便于推广应用 7 另外环境保护方面 不会造成处理后的二次污染 是解决白泥综合利用的很有价 值的开发研究方向 3 5 腻子 腻子或称油灰 是一种颜料或漆料制成的供涂料施工过程中填补不平整的工作面 使物料表面平整 光滑 腻子中颜料含量很高 常用的有油基腻子 酯胶腻子和石膏性腻子等 其成分以酚醛漆料 酯胶 清漆为油基 以白泥 滑石粉 重晶石粉 锌钡白等为基料加以少量溶剂油 碳黑浆 制成灰色腻子 这时白泥的白度就显得不很重要 而使用的范围就更广泛 3 6 在塑料行业中的应用 塑料制品如编织袋 编织布 半硬质塑料地板革 钙塑型包装箱 管材 异形才以及汽车 家电等 工业配套塑胶零部件的生产中都要用到碳酸钙作为填充料 如人造革目前仍然是我国塑料行业的重头产 品 其加工工艺的是先将树脂 增塑剂和填充料碳酸钙以及必要的助剂调成糊状 然后再涂布到棉布 化纤布等基材上经塑化而成 以树脂投入量为 100 份计 碳酸钙使用量可达 3050 份 4 4 沉淀碳酸钙的应用沉淀碳酸钙的应用 从白泥成分中可以看出 其主要成分是碳酸钙 碳酸钙是一种重要的无机化工产品 广泛的应用于 涂料 橡胶 塑料 油墨 医药 造纸等工业中 工业使用的碳酸钙按其加工工艺的不同可分为两大类 一类是经化学加工而成的沉淀碳酸钙 PCC 施加碱性胶黏剂的纸张所采用的填料主要就是 PCC 另一类是 天然石灰石经机械粉碎 研磨加工到一定细度的重质碳酸钙 工业上又称为研磨碳酸钙 GCC 目前我国 工业沉淀碳酸钙的技术指标见表 2 表 2 工业沉淀碳酸钙的技术指标 项目 优等品 指标 一等品合格品 主含量 以 CaCO3 计 98 0 100 097 0 100 097 0 100 0 pH 值 10 悬浮液 8 0 10 08 0 10 58 0 11 0 105 挥发物含量 0 400 701 00 盐酸不熔物含量 0 100 200 30 沉降体积 mL g 2 82 62 4 铁 Fe 含量 0 080 100 10 锰 Mn 含量 0 0060 0080 010 白度 90 090 0 工业上沉淀碳酸钙得到广泛的应用预发展 前景广阔 下面简单介绍一下沉淀碳酸钙的应用 4 1 高档烟卷纸专用碳酸钙 碳酸钙在卷烟纸生产中的添加量配比为纤维的 40 50 可以有效提高卷烟纸的透气度 其作用 由 于碳酸钙晶体具有高的双折射率 其折光率高 使烟纸包囊的烟丝不可见 即不露底 能调节烟纸燃烧 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 速度 使烟纸与烟丝燃烧速度相适应 这是由于卷烟纸用碳酸钙以特定的结晶形状在纸张中有互相交织 交错而形成多孔性钩体 燃烧后的卷烟纸灰能很好地粘结在烟纸上 以鳞片状灰为最佳 增加卷烟纸白 度 使卷烟纸有较高的透气度 透气性高能使烟丝充分燃烧降低焦油含量 4 2 沉淀碳酸钙在橡胶中的应用 可以增加橡胶体积 降低产品成本 改善橡胶的加工性能 在硫化橡胶中 碳酸钙可以调节橡胶的 硬度 在胶乳 胶浆中 碳酸钙特别是活性碳酸钙的添加可以调节粘度 在半透明制品或透明制品中 添加超细碳酸钙可以达到半透明或透明的效果 4 3 沉淀碳酸钙在塑料中的应用 可以增加塑料体积 降低产品成本 提高塑料的硬度和刚性 改善塑料的加工性能 提高塑料的耐 热性 改进塑料的散光性 可使塑料具有某些特殊性能 22 4 4 沉淀碳酸钙在纸张中的应用 作为纸张的填料 在纸张中添加适量的碳酸钙 可以保证纸张具有一定的强度和白度 同时降低成 本 在钢版纸的涂料中也作白色颜料 在纸张中起一些特殊作用 如在邮票中 因为邮票加工中要打孔 纸张的填料要求柔软 这就需要特殊的碳酸钙 这种碳酸钙的用量约为纤维的 40 4 5 沉淀碳酸钙在涂料中的应用 在涂料中 碳酸钙用作填料 起骨架作用 所以在涂料工作中 碳酸钙被称为体质颜料 由于碳酸 钙价格便宜 颗粒细 能在涂料中均匀分散 所以碳酸钙在涂料工业中也是用量较大的填料 4 6 沉淀碳酸钙在其他行业中的应用 碳酸钙是制药工业中培养基的重要组份之一 其作用除了提供金属钙外 还对稳定发酵培养过程中 PH 值变化发挥缓冲作用 所以碳酸钙成为制药工业微生物发酵的缓冲剂 在某些食品中 如口香糖 巧克 力等 碳酸钙作强化剂 既降低成本 又作为基质材料 碳酸钙还是饲料的添加剂 作为牲畜家禽体内 钙质的主要来源 促进牲畜家禽的健康成长 在呀高中 碳酸钙作为磨擦剂使用 一般填充量大于 40 在化妆品中 较细的优质碳酸钙也作填充剂 碳酸钙还用于印刷 油灰 封蜡 胶黏剂中 大多是起增 加体积和降低成本的填充作用 5 5 白泥综生产沉淀碳酸钙的研究进展白泥综生产沉淀碳酸钙的研究进展 在 1999 年进行了从碱回收白泥中提取碳酸钙的研究 其流程是 经洗涤以除去残余可溶性 NaOH Na2S 经筛选以除去或降低尘埃杂质 通入 CO2气体将过量有效 CaO 转化为碳酸钙 化学反应式为 CaO H2O Ca OH 2 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O 再经脱水 烘干 筛分 可以使其各项技术性能指标达到普通沉淀碳酸钙 HG2226 91 的要求 李仲明 8 等人在 2006 年对碱回收白泥制备轻质碳酸钙进行了深入研究 通过对消化前的绿液进行絮 凝提纯处理 避免绿液中的炭末 杂土 硅胶及 Fe Mn 离子等杂质进入消化 苛化系统 以提高白泥的 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 白度和纯度 并且开发白泥专用砂磨机对白泥进行定向研磨解絮规整 使其细度和微观结构满足造纸填 料的需要 同时定向研磨又可筛除砂子 焦炭等硬体杂质 具体工艺如下 1 绿液提纯 2 消化 增白 3 清洗稳定 4 定向研磨 5 轻质 CaCO3浆液输送 最后进行干燥处理 胡祥正 9 等人在 2001 年对苇浆黑液碱回收白泥精制填料碳酸钙的研究中 设计了 3 种精制方法 水 洗法 干燥法和助剂法 找出了白泥精制的最佳条件和可行性路线 其结论为利用水洗法 干燥法和助 剂法精制产品碳酸钙的白度有小到大依次增高 各种方法中精制的产品碳酸钙中硅的含量基本稳定 残 碱的含量也很低 实施碳酸化操作制得的产品 碳酸钙的残碱含量比没有此步骤操作制得的产品的要低 从物料和能源的消耗看 直接水洗法耗水量大 洗涤 1 吨白泥需要 30t 50t 的水 动力和能源消耗多 生产效率低 助剂法消耗水量较少 1 吨白泥只需水 5t 10t 直接碳酸化法精制 1 吨白泥只需水 3t 6t 但碳酸化需要 CO2 目前 沉淀碳酸钙行业标准要求其白度 90 度 而市场上某些行业要求在 92 度以上 所以白度是沉淀碳酸钙中重要指标之一 36 胡庆福 37 等人在 2002 年做了对沉淀碳酸钙的增白研究 白 泥白度下降的原因是其中含有铁 锰等黑色金属 以及 Fe Mn 离子及氧化物形式存在 使白色碳酸钙着 色而白度降低 可以通过化学增白 其方法为 以除 Fe 为例 如果在消化过程中 或在碳化过程中 或 在熟浆液中 加入还原剂使其与 Fe3 离子及其氧化物起反应 把 Fe3 还原成能溶于水的 Fe2 离子 经过滤 除去白泥中铁离子 以达到除铁增白作用 加入的物质如亚硫酸氢钠 亚硫酸钙 硫化硫酸钠 连二亚 硫酸钠 水合肼等都是强还原剂 另外 通过选择不同的还原剂 络合剂 调节剂和温度进行正交试验 比较其对轻质碳酸钙白度影响程度的大小 确定了最佳增白效果下还原剂 络合剂 调节剂的适宜用量 以及最优温度 但是本方法用于白泥的增白 将会带入新的杂质 可能会降低白泥中碳酸钙的含量 影 响沉淀碳酸钙产品的质量 6 6 主要研究内容主要研究内容 试验之前 要对白泥试样进行预处理 可以提高白泥试样的处理效果 为后续试验做好充分准备 为了找出白泥精制的最佳路线 设计了一个白泥精制工艺的试验步骤 得出白泥精致的最佳试验条 件和方法 确定采用化学助剂法处理白泥试样后 研究选用那种助剂并且用此助剂处理白泥试样因素的探讨 条件的确定 最后比较白泥试样处理前与处理后的效果 综合分析其指标 初步探讨了白泥白度提高的机理 主要对化学还原助剂还原三价铁离子的反应以及酸碱性对助剂还 原性的影响进行简要探讨 7 7 试验方法试验方法 试验用白泥成分经分析主要成分为 成分CaOMgOSiO2ClH2OFeAlNa 含量 44 816 690 982 8733 920 300 480 81 沉淀碳酸钙产品的白度和碳酸钙含量是两个主要质量指标 作为主要指标 原始白泥试样的碳酸钙 含量和白度分别为 54 74 和 20 5 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 7 1 水洗 称取 2g 白泥样品 与一定量的蒸馏水混合 充分搅拌制成悬浊液 用事先称重好的定量滤纸进行抽 滤 7 2 干燥 将上述滤饼或样品 放入烘干箱中于 105 恒温干燥 时间 6 小时 7 3 化学助剂 白泥中影响白度的物质主要是铁 锰等黑色金属 他们以 Fe Mn 离子及氧化物形式存在 因此 可 以选择化学还原法对白泥试样进行处理 减少铁 锰等黑色金属的含量 从而到达提高白泥试样白度的 目的 以除铁为例 利用化学还原剂将三价铁离子还原成可溶性的二价铁离子 再通过水洗即可去除 以达到增白的目的 选用硫化硫酸钠 Na2S2O3 亚硫酸氢钠 NaHSO3 保险粉 NaS2O4 三种化学还原 剂对等量白泥进行还原增白处理 7 4 碳酸钙含量的测定 白泥试样用盐酸溶解 以甲基红一溴甲酚绿为指示剂 用氢氧化钠标准溶液滴定 即得碳酸钙的含 量 7 5 镁 以 MgO 计 含量的测定 白泥试样用盐酸溶解 以钙指示剂为指示剂 用 EDTA 标准溶液滴定 得到钙量 再取一份试液 以 铬黑 T 为指示剂 用 EDTA 标准溶液滴定 得到钙镁总量 根据两次滴定结果 可得镁量 7 6 铁含量的测定 采用紫外分光光度法 称取 0 863g 硫酸铁氨 NH4Fe SO4 2 12H2O 精确至 0 001g 置于 200mL 少杯 中 加入 100mL 水 10mL 硫酸 溶解后全部移到 1000mL 容量瓶中 取上述铁标准溶液 0 00 2 00 5 00 10 00 15 00 20 00 和 30 00mL 于 100mL 容量瓶中 加水 至约 60mL 用盐酸调整 pH 值约为 2 用精密 pH 试纸检验 pH 值 然后加 2 5mL 抗坏血酸 10mL 缓冲溶液 乙酸 乙酸钠缓冲液 pH 4 5 5mL 邻菲啰啉液 用水稀释至刻度 放置 15 分钟 在 510nm 波长下 以水为参比 用分光光度计测量 以铁含量为横坐标 对应吸光度为纵坐标绘制曲线 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 通过回归方程 y 0 019x 0 0084 计算在不同吸光度条件下的铁含量 7 7 锰含量的测定 采用紫外分光光度法 称取 0 308gMnSO4 H2O 完全溶于水后移入 1000mL 容量瓶中 从中移取 25 00mL 于 250mL 容量瓶中 现配 其浓度为 0 0100mg mL 用移液管移取 0 00 1 00 5 00 10 00 15 00 20 00 和 25 00mL 的锰标准溶液 分别置于 250mL 的烧杯中 各加入 40mL 水 1 5mL 硝酸溶液 10mL 磷酸溶液和 0 3g 的髙碘酸钾 盖上表面皿 加热至 沸 煮沸 3 分钟 冷却后全部移入 100mL 的容量瓶 加水至刻度 在 525nm 的波长 以水作参比 用分光光度计测量 以锰含量为横坐标 以吸光度为纵坐标绘制曲 线 通过回归方程 y 0 0114x 0 0015 计算在不同吸光度条件下的锰含量 7 8 白度的测定 将氧化物标准白板置于白度计上 根据氧化镁国家试物标准证书上查出相应的白度值 将白度计调 至白度值 反复校正白度计至稳定 再将试样制作成白板用白度计测定值 每测定一次必须校正标准白 度一次 7 9 沉降体积的测定 称取约 10g 试样 精确至 0 01g 置于盛有 30mL 水带磨口塞的刻度量筒中 加水至刻度 上下振摇 3 分钟 100 120 次 分钟 在室温下静置 3h 记录沉降物所占的体积 mL 7 10 盐酸不溶物含量的测定 称取约 4g 试样 精确至 0 01g 置于烧杯中 加少量水润湿 滴加 20mL 盐酸溶液 1 1 加热至 沸 趁热用中速定量滤纸过滤 用热水洗涤至滤液中无氯离子 将滤纸连同不溶物一并移入已恒重的瓷 坩埚内 低温灰化后移入高温炉内 在 875 25 下灼烧至恒重 8 8 数据处理数据处理 8 1 碳酸钙含量 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 CaCO3含量的计算公式 38 见式 2 1 Y C1 V1 C2 V2 0 05005 m 100 2 1 式中 Y 主含量 CaCO3的含量 C1 C2 分别为使用 HCL 和 NaOH 的浓度 mol L V1 V2 分别为消耗 HCL 和 NaOH 的体积 mL m 试样的质量 g 0 05005 于 1 00mol L HCL 标准溶液相当的以克计的碳酸钙质量 8 2 镁含量 镁含量的计算公式 2 2 Y2 C V2 V1 0 04 10 m 100 2 2 式中 Y2 镁含量 C EDTA 标准溶液的浓度 mol L V1 钙含量测定中滴定用的 EDTA 标准溶液的体积 mL V2 镁含量测定中滴定用的 EDTA 标准溶液的体积 mL m 试样的质量 g 0 04 与 1 000mol L EDTA 标准溶液相当氧化镁的质量 9 9 白泥精制最佳工艺方法的研究白泥精制最佳工艺方法的研究 9 1 白泥精制方法 1 干燥 将白泥放入烘干箱中 于 105 恒温干燥 5 6 小时 2 水洗 将白泥试样和一定量的蒸馏水混合 充分搅拌 制成白泥悬浊液 再用循环式多用真空泵对白泥进 行抽滤 根据所查文献 24 工业上 60 80 是适宜的洗涤水温度 3 助剂 根据对白泥成分的分析 白泥中除了以碳酸钙为主的不溶性成分外 还有少量可溶性 Ca2 Na Cl 等离子 通过水洗法可将白泥试样中的可溶性离子随着洗水带走 可降低这些离子对白泥的影响 同时 提高白泥中碳酸钙的含量 但如果直接通过水洗法处理 白泥将损失较多的钙 因此 本试验操作是在室温下将白泥溶于适量 蒸馏水 充分搅拌后过滤并在滤液中加入适量的无水碳酸钙粉末 在将滤液和白泥试样一起进行二次过 滤 这样即可去除可溶性离子 又可提高白泥中碳酸钙的含量 避免了钙过多的流失 其化学反应方程 式为 Ca2 CO32 CaCO3 9 2 白泥精制工艺步骤 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 为了找出白泥精制工艺的最佳试验条件和方法 本试验设计了一个研究白泥精制工艺的试验步骤 具体操作如表 3 1 所示 在表 3 1 中 试验 1 属于干燥法 试验 2 和 3 属于水洗法 试验 4 5 6 和 7 属于助剂法 通过改 变操作方法的顺序进行白泥试样的处理 再研究比较各个工艺处理对白泥试样品质的影响 最后得出白 泥精制工艺的最佳试验条件和方法 将为工业生产中的精制白泥工艺提供优化措施 9 3 水洗法处理最佳试验条件的确定 在开始研究白泥精制工艺的试验前 要先进行试验 2 的操作 确定水洗法精制白泥的最佳处理条件 这样才能更好地进行后续试验 水洗法精制白泥的影响因素有洗涤水的温度和用水量 研究这两个因素 对沉淀碳酸钙的两个主要质量指标白度和碳酸钙含量指标的影响 并找出水洗法处理的最佳试验条件 即洗涤水的温度和用数量 已知水洗精制方法洗涤水温度在 60 80 范围 本试验选取用 60 70 80 三种温度的蒸馏水 对白泥进行水洗处理 每次称取经过预处理的白泥试样 2g 分别用 60 70 80 三种温度的蒸馏水 与之混合 记录用水量 充分搅拌 制成白泥悬浊液 再对白泥试样抽滤 烘干 最后测定白泥试样的 白度和碳酸钙含量 分析它们与洗涤水的温度和用水量的关系 确定水洗法处理白泥试样的最佳洗涤水 温度和用水量 不同温度洗涤水处理白泥试样的用水量与白度的关系如图 3 1 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 从图 3 1 可以知道 水洗法处理白泥试样 可以使白泥的白度达到 69 70 用水量与白度的关系 用 60 70 80 三种温度的蒸馏水洗涤白泥试样 用水量越大则试样的白度值越大 并当达到一定 用水量时 其白度变化趋缓 从图中还可以得出 水洗白泥试样的操作中 洗涤水的温度与用水量成反 比 即温度越高 试样消耗的水越少 根据图 3 1 三种温度洗涤水水洗每克白泥试样的用水量见表 3 2 表 3 2 不同温度水洗每克白泥试样的用水量 从图 3 2 可以知道 水洗法处理白泥试样 可以使白泥的碳酸钙含量达到 67 68 洗涤水用水量与 白泥试样碳酸钙含量的关系 用水量越大则试样的碳酸钙含量指标越高 当用水量达到 90mL 后 白泥试 样碳酸钙含量指标变化不明显 图中 60 70 80 的三条曲线基本重合 说明水洗处理后白泥试样 的碳酸钙含量与洗涤水的温度没有相关性 最后可以得出 为达到碳酸钙含量的指标饱和 水洗每克白 泥试样的用水量应该我是 45 50mL 综上所述 因为洗涤水的温度对水洗处理后的白泥试样碳酸钙含量没有影响 并且为满足白泥试样 碳酸钙含量指标饱和的要求 水洗每克白泥试样的用水量为 45 50mL 而为满足白度指标饱和的要求 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 三种温度的洗涤水处理每克白泥试样的用水量都大于 45 50mL 为了同时满足水洗法精制白泥的白度和 碳酸钙含量两个指标饱和的要求 只要参照达到白泥白度指标饱和的试验条件即可 所以从白泥试样的白度与洗涤水的温度和用水量的关系可以得出水洗处理白泥试样的最佳试验条件 选用 60 的水对白泥试样进行水洗消耗的水量较多 而采用 80 的水洗涤 虽然用水量小 但需要消耗 更多的热量来加热洗涤水 从能源消耗的角度 综合考虑 水洗法处理白泥的最佳试验条件是洗涤水温 度 70 每克白泥需要消耗水量 65 70mL 9 4 助剂法处理最佳试验条件的确定 称取经过预处理的白泥试样 2g 根据 9 2 使用温度为 70 的蒸馏水 将白泥溶解于其中 充分搅拌 制成白泥悬浊液 进行过滤并在滤液中加入适量的无水碳酸钠粉末 再将滤液和白泥试样一起进行二次 过滤 记录下用水量 最后对白泥试样抽滤 烘干 测定白泥试样的白度和碳酸钙含量 分析它们与洗 涤水用水量和无水碳酸钠用量的关系 确定助剂法处理白泥试样的最佳试验条件 助剂法处理白泥试样最佳试验条件关键是确定添加助剂无水碳酸钠的用量 而洗涤水用水量还没有 确定 因为用水量不会影响无水碳酸钠用量 所以为得出白泥试样碳酸钙含量和白度与无水碳酸钠用量 的关系 先设定用水量每克为 60mL 进行试验 白泥试样碳酸钙含量和白度与无水碳酸钠用量的关系如图 3 3 根据图 3 3 可以知道 助剂法处理白泥试样可以使白泥的碳酸钙含量提高到 90 左右 白度值达到 75 77 从碳酸钙含量和白度与无水碳酸钠用量的关系可以得出 随着无水碳酸钠用量的增加 碳酸钙 含量和白度都逐渐增大 当无水碳酸钠用量大于 0 5g 时 碳酸钙含量和白度变化趋势都不明显 说明污 水碳酸钠用量在 0 5g 左右时达到饱和 而且此时对提高碳酸钙含量和白度的效果都最好 确定无水碳酸钠用量为 0 5g 后 再分析碳酸钙和白度指标与用水量的关系 如图 3 4 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 图 3 4 碳酸钙含量和白度与用水量的关系 由图 3 4 可知 助剂法处理白泥试样中碳酸钙含量和白度指标都随着用水量的增加而增大 当用水 量达到 100mL 以后 碳酸钙含量指标变化不明显 当用水量达到 110mL 以后 白度指标变化不明显 由 此得出助剂法处理每克白泥试样的用水量 50 55mL 综上所述 助剂法处理白泥试样的最佳试验条件是白泥试样与所添加的助剂无水碳酸钠的干重质量 比为 1 0 25 可同时满足水洗法精制白泥的白度和碳酸钙含量两个指标饱和 试验中每克白泥需要消耗 水量 50 55mL 水温为 70 9 5 白泥最佳精制方法的探讨 按照 9 4 中设计的研究白泥精制工艺试验步骤 分别进行 1 至 7 组的实验 每次称取白泥试样 2g 每组实验做 4 个样本 测定其白泥试样技术指标 取平均值 其结果如表 3 3 表 3 3 精制白泥的各项技术指标及条件 实验号 1234567 碳酸钙含量 61 2267 6867 8589 1489 1889 2189 30 白度值 53 169 770 075 876 676 076 7 pH 值 10 09 359 319 769 719 589 54 用水量 mL 50 60130 140120 130100 11090 100160 170150 160 洗水温度 70707070707070 由表 3 3 可知 从实验 1 至 7 的效果来看 实验 4 5 6 7 处理白泥试样的品质好于实验 2 和 3 实验 1 的效果最差 即白泥精制方法的效果 助剂法 水洗法 干燥法 干燥法精制白泥得到的产品碳 酸钙含量是 61 22 水洗法可达到 67 68 助剂法高达 89 90 干燥法精制白泥得到的产品白度是 53 1 水洗法达到 69 70 助剂法达到 75 77 pH 值指标都达标 HG2226 91 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 若以干燥法实验 1 的指标作为初始值 那么可以看出助剂法提高碳酸钙含量要比水洗法提高的多 水洗法提高白度值要比助剂法提高的多 则说明提高白泥试样的碳酸钙含量指标主要依靠助剂法的处理 过程 而提高白泥试样的白度指标主要依靠水洗法的处理过程 即添加助剂对白泥试样碳酸钙含量的提 高效果最佳 水洗处理白泥试样对白度值的提高效果最佳 比较实验 2 和 3 实验 4 和实验 5 实验 6 和实验 7 可以看出后者处理白泥试样的指标碳酸钙含量 白度 pH 值和筛余物都略好于前者的 并且在达到相同处理白泥试样的水平条件下 后者所消耗的水量 也较少 而根据 9 3 白泥精制工艺步骤知道后者都比前者多一个干燥的操作步骤 说明在相同条件下 有干燥操作的白泥精制方法要比没有干燥操作的方法效果更好 且用水量较少 从表 3 3 助剂法实验 4 至 7 可以看出实验 6 和 7 的碳酸钙含量相当并且比实验 4 和 5 的碳酸钙含量 高 从试验方法的角度分析 实验 6 和 7 比实验 4 和 5 都增加了水洗操作处理 这说明碳酸钙含量的提 高的原因是水洗处理 实验 5 和 7 的白度值相当并且比实验 4 和 6 的白度值高 从试验方法的角度分析 实验 5 和 7 比实验 4 和 6 都增加了干燥操作处理 这说明碳酸钙含量的提高的原因是干燥处理 实验 4 和 5 的白度值相当并且比实验 6 和 7 的 pH 值高 从试验方法的角度分析 实验 6 和 7 比实验 4 和 5 都增 加了水洗操作处理 这说明 pH 值的降低的原因是水洗处理 从物料和能源的消耗来看 直接水洗法消耗的水量大 处理每克白泥试样要 65 70mL 的睡 工业生 产效率低助剂法消耗的水量较少 每克白泥试样要消耗 50 55mL 的水 但助剂法要添加化学助剂 干燥 法较水洗法处理白泥试样 用水量少 但处理效果不理想 然而根据实验数据分析 水洗法 助剂法增 加干燥步骤后 用水量减少 并且处理效果更佳 综上所述 综合起白泥试样处理效果和能源消耗率分析 最佳白泥精制工艺的实验 5 即干燥 助剂 水洗 干燥的操作步骤 处理条件是白泥与所添加的助剂无水碳酸钠的干重比为 1 0 25 没克白泥试样 用水量 45 50mL 水温 70 用这种方法处理白泥试样效果好 白泥品质高 处理效率高 用水量少 1010 助剂法处理白泥的试验研究助剂法处理白泥的试验研究 10 1 白泥白度提高的原理 在白泥精制工艺方法的研究中 助剂法处理白泥试样使用的化学助剂是无水碳酸钠粉末 用无水碳 酸钠作助剂可以大大提高白泥试样的碳酸钙含量指标 可达到 89 90 但是他相对于对白度指标的提高 却不理想 较低 只有 75 77 因此 助剂法处理白泥试样要重点研究如何提高白泥的白度 其关键是 化学助剂的选择 目前 衡量轻质碳酸钙产品的重要指标之一是白度 沉淀碳酸钙白度下降的原因主要有两个 第一 由于生产中操作不合理 设备腐蚀等因素引入有色物质 第二 原料石灰石中矿物铁 锰等含量较高 前者属于外在原因 可通过工艺设备改造予以解决 后者属于内在原因 可采用化学方法增白 白泥中影响白度的物质主要是铁 锰等黑色金属 它们以 Fe Mn 离子及氧化物形式存在 因此 可 以选择化学还原法对白泥试样进行处理 减少铁 锰等黑色金属的含量 从而达到提高白泥试样白度的 目的 以除铁为例 利用化学还原剂将三价铁离子还原成可溶的二价铁离子 再通过水洗即可去除 以 达到增白的目的 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 10 2 化学助剂的选择方法 使用无水碳酸钠作助剂处理白泥试样 即可去除可溶性离子 又可提高白泥中碳酸钙的含量 避免 了钙过多的流失 从之前的实验结果可以看出 虽然用无水碳酸钠作助剂 但是它对白泥试样碳酸钙含 量提高较大 对白度提高幅度不大 白度值只有 75 77 所以试验可以对白泥试样进行两步处理相结的方法 即先使用无水碳酸钠对白泥试样进行第一步实 验处理 重点提高白泥试样的碳酸钙含量指标 再选用一种化学还原剂对白泥试样进行第二步实验处理 可提高白泥试样的百度指标 在结束用无水碳酸钠对白泥试样做第一步实验处理后 然后将精选硫代硫酸钠 Na2S2O3 亚硫酸 氢钠 NaHSO3 保险粉 NaS2O4 三种化学还原剂对等量白泥进行还原增白处理 10 3 化学助剂的确定 根据 10 1 所述原理 室温下称取经过干燥过的预处理白泥试样 2g 使用温度为 70 的蒸馏水 将 白泥加入其中 加入硫代硫酸钠 Na2S2O3 亚硫酸氢钠 NaHSO3 保险粉 NaS2O4 三种化学还原剂 充分搅拌 制成白泥悬浊液 进行过滤并在滤液中加入适量的无水碳酸钠粉末 搅拌 在将滤液和白泥 试样一起进行二次过滤 记录下用水量和药剂用量 最后对白泥试样抽滤 干燥 测定白泥试样的白度和碳酸钙含量 分析出最佳的化学还原剂处理白泥试样的效果 确定助剂法处 理白泥试样的最佳化学还原剂 表 10 1 是硫代硫酸钠 Na2S2O3 亚硫酸氢钠 NaHSO3 保险粉 NaS2O4 三种化学还原剂对白泥 试样处理的提纯效果和增白效果 表 10 1 白泥的提纯和增白效果 实验内容炭酸钙含量 白度 硫代硫酸钠 90 2578 7 亚硫酸氢钠 89 4877 0 保险粉 89 7283 2 表 10 1 结果表明 使用硫代硫酸钠作助剂对白泥试样处理的碳酸钙含量指标最高 而使用保险粉作 助剂对白泥试样处理的白度指标最高 相对于使用无水碳酸钠处理白泥试样的碳酸钙含量和白度指标分 别是 89 90 和 75 77 三种化学还原剂处理白泥试样的碳酸钙含量指标没有明显提高 并且指标数值 相差不大 可以判断使用化学还原剂对白泥试样的碳酸钙含量指标基本没有影响 但是可以提高白泥试 样的百度指标 其中使用保险粉作化学还原剂对白泥试样白度值的提高幅度最大 可达 83 2 增白效果 最佳 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 综合碳酸钙含量和白度指标分析 在相同条件下选择使用保险粉作为化学还原剂处理白泥试样对提 纯效果和增白效果的最佳 保险粉与 Fe3 的反应 实质上是一种氧化还原反应 而氧化还原反应的特点是 反应机理比较复杂 它除主反应外 还伴有各种副反应 因此 在分析保险粉的除铁增白效果时 要在不同条件下考察其本 身的氧化还原特性 以便确定较佳的反应条件 酸碱性的不同会影响化学助剂的还原性 即影响处理白泥试样的白度 pH 值与白泥试样白度的关系 如图 10 1 图 10 1 pH 值与白度的关系 由图 10 1 可以看出 在 pH 7 的酸性条件下白度值与 pH 值呈正比关系 而当 pH 7 的碱性条件下 白泥试样的白度出现跳跃 突然放大 并随着 pH 值的增大而逐渐减小 当 pH 8 9 时 保险粉对白泥试 样的增白效果最佳 确定适合的 pH 值反应条件后 还要研究保险粉用量与白度的关系 如图 10 2 如图 10 2 不同 pH 值下保险粉用量与白度的关系 河北联合大学成人教育毕业论文说明书 图 10 2 可知 一定 pH 值的条件下 保险粉处理白泥试样的用量都有一个最佳用量 当 pH 8 9 时 保险粉的最佳用量是 0 4g 保险粉用量与碳酸钙含量和白度的关系如图 10 3 图 10 3 保险粉用量与碳酸钙含量和白度的关系 根据图 10 3 可以看出 随着保险粉用量的增加 碳酸钙含量变化不明显 说明保险粉的使用对碳酸 钙含量指标无影响 而其白度则逐渐增大 并在保险粉