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1、第25卷第6期非金属矿Vol125No162002年11月Non2MetallicMinesNov,2002轻质碳酸钙增白研究112胡庆福刘宝树胡晓波(1河北科技大学,石家庄050018;2河北省环境科学研究院,石家庄050051)摘要轻质碳酸钙生产过程中因原料石灰石中含有着色矿物如铁、锰等化合物而降低碳酸钙白度,这属内部原因,可通过化学增白方法提高白度。其方法包括消化、碳化、熟浆液等过程增白。本文对消化过程增白时还原剂、络合剂、调节剂种类、加入量、消化温度等,通过正交试验设计,求出最佳因素及位级。其结果为:Zn做为还原剂,乙二胺
2、做为络合剂,H2BO3做为调节剂,加入量分别为氧化钙质量的0108%～0124%、013%～015%、0124%～018%,消化温度为30℃,轻钙白度由81%增至93%以上。关键词轻质碳酸钙白度方法我国2001年轻质碳酸钙生产企业近300家,生子及其氧化物起反应,把三价铁还原成能溶于水的2+产能力达2800kt/a,实际生产量达2600kt/a,在世界Fe离子,生产中经过滤除去浆料中铁离子,以达上仅次于美国,名列世界各国产量第二名。到除铁增白作用。加入的物质应为强还原剂,如亚我国轻钙产量虽大,但质量较低,品种少。随着硫酸氢钠、亚硫
3、酸钙、硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、过白色制品需求量的越来越大,对其白色填料的白度氧化氢、水合肼、次氯酸钠等。配合还原反应进行,要求也越来越高。如造纸用轻钙,化学建材中塑料适当调节酸碱度,也可采用络合过程除去或隐蔽有门窗、管材、管件等用的轻钙,对其白度、粒度、分散色的离子等。另外,选择适宜增白工艺条件如温度、度等要求较高。目前我国生产的轻钙白度大多数在浓度、反应时间等,才能收到良好的增白效果。根据90%以下,不能满足市场需求,故提高白度是目前轻加入强还原剂等部位的不同,可分为消化时增白、碳钙生产中重要指标之一,也是提高其档次的措施之化
4、时增白及熟浆液中增白三种方法。方法不同,添一。加助剂及工艺条件不同,效果各异,要根据企业具体纯碳酸钙本身是白色的,因原料石灰石含有着情况,因厂而异选择适宜的化学增白方法。色矿物铁等造成轻钙白度下降,或生产过程中有着2增白实验与结果色物质如有机物、碳粒等混入而降低产品白度。轻211增白工艺流程本文增白研究以消化过程为钙化工行业标准要求其白度≥90%,而市场上某些例。其工艺流程见图1。行业要求在92%以上。目前轻钙生产企业有相当一部分企业产品的白度≤90%,有的仅为83%～85%,或85%～87%。生产轻钙白度下降的因素分为两大类:其
5、一,原料石灰石中含有较高的着色矿物铁、锰等;其二,生产中操作不合理、装置水平低,设图1增白工艺流程示意图备腐蚀等外界引入有色物质多,造成白度降低。前实验中,消化时以灰/水=1/4～5进行消化、过者属于内在原因,可采用化学方法增白;后者属于外滤,除渣后进行碳化、分离、干燥制成碳酸钙产品,测在原因,可采用加强管理,改造工艺及设备,提高工其白度为基准,然后在消化过程中分别加入A还原艺及设备水平等予以解决。本文重点介绍化学增白剂、B络合剂、C调节剂,进行增白实验。方法。212增白试验与结果根据原料石灰石中铁、锰等1化学增白机理探讨含量,选
6、定不同还原剂、络合剂、调节剂用量,按正交石灰石中含有铁、锰等有色金属,在轻钙生产过试验设计进行试验,求出最佳增白工艺条件。本试3+2+3+2+验选择四个因素:还原剂A、络合剂B、调节剂C,消程中以Fe、Mn、Co、Ni离子及氧化物形式存在,而带入产品中,使白色碳酸钙着色而白度降化温度D℃,每个因素选3个水平,详见表1。4低。如果在消化过程中,或在碳化过程中,或在熟浆按L93正交试验,其结果详见表2。由表2筛3+3+选出A液中,加入某种物质,以除Fe为例,使其与Fe离2B1C2D3为优级组合,再次进行试验,结果详—11—见表3。表1
7、因素位级表因素A还原剂B络合剂C调节剂D用量用量用量消化温物质物质物质%%%度/℃位级1A1Na2S2O3018B1乙二胺012C1Na2SiO3014D1202A2Zn粉014B2EDTA1184C2H2BO3014D2303A3水合肼0124B3空白—C3空白—D340注:物质用量为该添加物与石灰乳中CaO的质量比。图2位级趋势图表2试验结果分析表3增白因素影响分析A还原剂B络合剂C调节剂D消化结果类别温度白度11由表2数据可知,四个因素对白度影响程度%%%℃%大小顺序号:调节剂C>消化温度D>还原剂A>11Na2S2O301
8、81乙二胺0121Na2SiO30141208712络合剂B。212EDTA11842H2BO3014340881621由表2位级和比较可知,还原剂中锌粉效果313空白3空白2308311最好,而Na2S2O3和水合肼效果相当,选择锌粉进一42Zn
