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
学 号：
20091800106

河北联合大学成人教育
毕业论文说明书

论文题目：
制碱白泥生产碳酸钙
学 院：
河北联合大学继续教育学院
专 业：
化工工艺
班 级：
09化工本
姓 名：

指导教师：

2011 年 12 月 30 日

河北联合大学成人教育毕业论文

制碱白泥生产碳酸钙

学 院：
河北联合大学继续教育学院
专 业：
化工工艺
班 级：
09化工本
姓 名：

指导教师：

2011年12月30日

河北联合大学成人教育
毕业设计（论文）任务书

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

指导教师签字: 系主任签字:

河北联合大学成人教育
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

本人完成部分
论文
（说明书）
2万字
图纸

指导教师签字：

指导教师对设计的评语：

成 绩：

指 导 教 师：
201 年 月 日

评议人对设计的评语及评定的成绩：

成 绩：

评议人：
201 年 月 日

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

摘 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：白泥，沉淀碳酸钙，综合利用

Abstract
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:White mud,Precipitated calcium carbonate,Comprehensive utilization

目 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

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
前 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 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 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
CaO
MgO
SiO2
Cl
H2O
Fe
Al
R2O3
酸不溶物
含量%
44.81
6.69
0.98
2.87
33.92
0.30
0.48
5.64
2.98

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。
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）%
98.0～100.0
97.0～100.0
97.0～100.0
pH值（10%悬浮液）
8.0～10.0
8.0～10.5
8.0～11.0
105℃挥发物含量 %
0.40
0.70
1.00
盐酸不熔物含量 %
0.10
0.20
0.30
沉降体积 mL/g
2.8
2.6
2.4
铁（Fe）含量 %
0.08
0.10
0.10
锰（Mn）含量 %
0.006
0.008
0.010
白度%
90.0
90.0
-
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试验方法
试验用白泥成分经分析主要成分为：
成分
CaO
MgO
SiO2
Cl
H2O
Fe
Al
Na
含量%
44.81
6.69
0.98
2.87
33.92
0.30
0.48
0.81
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%。
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。

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数据处理
8.1碳酸钙含量
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
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

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，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.

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
1
2
3
4
5
6
7
碳酸钙含量（