CN103869042A - 一种智能石灰活性度的检验装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种酸碱中和滴定法智能石灰活性度的检验装置及控制方法，应用于冶金、化工、电石、氯碱、建筑、火力电厂脱硫等行业。包含的步骤为：酸溶液的标定；ph传感器的标定；实验的初始化，搅拌转速和水温的控制；称取石灰试样，置入反应器进行消化反应；实验数据的自动存储、分析计算；显示检验结果，并输出数据，实验终止。检验装置设有温度控制器(1)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)，设有系统控制器(9)与人机交互单元(8)、温度控制器(1)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)、输出外设部件(14)相连。
Description
技术领域
本发明涉及一种酸碱中和滴定法智能石灰活性度的检验装置及控制方法。属于材料性能检验的技术领域，涉及活性石灰的活性度检验，特别是对高活性石灰的活性度检验具有非常重要的意义。广泛应用于冶金、化工、电石、氯碱、建筑、火力电厂脱硫等行业。
技术背景
活性石灰是一种化学性能活泼、反应能力强的材料，是由石灰石经过高温煅烧而成的，其化学式为CaO。它质量优劣的一个重要衡量指标为“活性度”。活性度是表征石灰进行消化反应速度的指标，即在一定时间内，用以中和氧化钙与水发生消化反应生成的氢氧化钙所需的4mol/L盐酸的体积来表示。
冶金石灰作为炼钢用的“造渣剂”快速的去除钢水中的有害元素硫、磷等杂质，不仅影响着钢水的冶炼过程，还直接影响钢水的最终质量，所以石灰活性度是表征石灰质量非常关键且重要的指标。
石灰活性度的检验在国际上有温度升高法和酸碱中和滴定法，用酸碱中和滴定法现在执行的检验标准为YB/T105-2005“冶金石灰物理性能检验方法”，其原理为：手动制备浓度为4mol/L的盐酸溶液，并进行手动标定；在溶液中滴加碱性显色剂酚酞试剂，将活性石灰与水进行反应，生成呈碱性的氢氧化钙，溶液显红色，同时手动滴加盐酸，通过人为观察颜色变化来判断滴定的等当量点，手动记录发生中和反应所用盐酸的体积，用盐酸的体积来表征活性石灰的活性度。
现行冶金行业标准石灰活性度的检测完全采用手动的方法，其缺陷主要有：一、人为操作误差很大，并且不可避免的会出现错误，严重影响了活性石灰活性度检测结果的准确性。二、酚酞指示剂的显色范围ph值是8.2～10，溶液中和反应的等当量点在显色范围内，而不是在中性点ph值7附近；并且溶液ph值大于10时，酚酞试剂显示无色，失去了指示剂的作用，所以对中和反应的控制造成了很大的误差。三、实验中多处接触盐酸，对操作者皮肤有潜在的灼烧危险。
发明内容
本发明的目的旨在解决现存的技术问题，提供一种智能石灰活性度的检验装置及控制方法，提供一种智能、精确、快速、方便的检测装置和方法，实现盐酸溶液的自动标定和石灰活性度的自动检测，完全实现检测工作的数字化和智能化。
本发明目的的实现，主要通过如下技术方案执行：
智能石灰活性度的检验装置，包含加热器(2)、温度传感器(3)、滴定管(6)、ph传感器(7)，其特征是检验装置设有温度控制器(1)，与加热器(2)相连；设有搅拌控制器(10)与搅拌桨(5)相连；设有流量控制器(11)与ph传感器(7)、流量泵(12)、滴定管(6)相连；系统控制器(9)与人机交互单元(8)、温度控制器(1)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)、输出外设部件(14)相连。
智能石灰活性度的检验装置，其特征是温度控制器(1)实现检验工作中温度的监控和初始水温的控制；加热器采用直接电阻方式；温度传感器(3)采用热电偶、pt100或pt1000等器件。
智能石灰活性度的检验装置，其特征是搅拌控制器(10)调节搅拌桨的搅拌速率恒定；搅拌桨采用聚四氟、塑料或不锈钢材质，与之相关的搅拌方式采用电磁或机电方式。
智能石灰活性度的检验装置，其特征是流量控制器(11)采集ph传感器(7)的信号，输出控制指令给流量泵(12)，通过滴定管(6)实现滴定工作的完成。
智能石灰活性度的检验装置，其特征是系统控制器(9)采集并分析温度控制器(1)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)的信息，输出给人机交互单元(8)、输出外设部件(14)实现下位机的工作控制。
智能石灰活性度的检验方法，其检验步骤为：1)酸溶液的标定；2)ph传感器的标定；3)实验的初始化，搅拌转速和水温的控制；4)称取石灰试样，置入反应器进行消化反应；5)实验数据的自动存储、分析计算；6)显示检验结果，并输出数据，实验终止。
智能石灰活性度的检验方法，其特征是检验装置自动完成酸溶液的标定，并修改内置函数；酸溶液采用盐酸溶液，其浓度3.5～4.5mol/L。
智能石灰活性度的检验方法，其特征是搅拌转速为0～600RPM，实验中自动调节搅拌转速；水温为40±0.3℃。
智能石灰活性度的检验方法，其特征是消化反应中自动读取溶液的ph值，其范围5～12；根据ph值的变化调节滴定工作，实现活性度检测的智能化控制；实验结果包含5分钟和10分钟的检测数据。
智能石灰活性度的检验方法，其特征是活性度检测误差在0.5％以内。
有益效果
本发明涉及的智能石灰活性度的检验装置及控制方法，与先前技术和装置相比，具有如下优势：
1、实现了盐酸溶液溶度的自动标定；
2、避免了人为误差和错误，降低了劳动强度，减少了皮肤接触盐酸造成灼烧的危险性；
3、控温精度±0.3℃，与原精度±1℃有了很大提高；
4、流量控制精度达0.01ml，与原1ml的精度提高了很大；
5、智能石灰活性度检测仪的检测精度小于等于0.5％，与原4％的精度大大提高；
6、实现了检测数据的实时分析、处理、显示，并实现了全部的智能数字化操作、存储和审阅，大大方便了检验工作。
附图说明
图1为本发明装置示意图
图2为本发明装置及方法的功能控制原理图
其中：温度控制器(1)、加热器(2)、温度传感器(3)、反应器(4)、搅拌桨(5)、滴定管(6)、ph传感器(7)、人机交互单元(8)、系统控制器(9)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)、流量泵(12)、储液罐(13)、输出外设部件(14)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明的基本思想是融合了加热器、各传感器、搅拌器的作用，通过系统控制器(9)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)、流量泵(12)、温度控制器(1)、输出外设部件(14)的相互统筹工作，实现滴定法石灰活性度检验的完全自动化和精确化。
本发明涉及的智能石灰活性度的检验装置，如图1所示，包含温度控制器(1)、加热器(2)、温度传感器(3)、反应器(4)、搅拌桨(5)、滴定管(6)、ph传感器(7)、人机交互单元(8)、系统控制器(9)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)、流量泵(12)、储液罐(13)、输出外设部件(14)。
活性石灰在进行消化反应时是个放热反应，随着实验的进行溶液温度会逐渐升高，通过温度调节器实现实时温度的监控和初始水温的控制，并与系统控制器相连接，实现温度数据的分析和对下位机的控制。在实验时，随着反应的进行，石灰水溶液的粘稠度逐渐增大，搅拌桨的负载逐渐增大，通过搅拌控制器实现搅拌作用的平稳一致，避免由于负载的增大导致的搅拌转速降低。本发明涉及温度传感器，采用热电阻pt100、pt1000或热电偶等器件，可以更好的控制检验中温度的精确度，并与相应的控制器协调工作，另外，可综合考虑精确度和仪器成本的因素。本发明涉及搅拌桨，采用聚四氟、塑料或不锈钢材质，与之相关的搅拌方式采用电磁方式或机电方式，综合考虑耐酸碱及机械强度的作用，既要耐酸碱腐蚀，又要有较高的强度，避免折断。
如图1和图2所示，装置工作步骤为：1)酸溶液的标定；2)ph传感器的标定；3)实验的初始化，搅拌转速和水温的控制；4)称取石灰试样，置入反应器进行消化反应；5)实验数据的自动存储、分析计算；6)显示检验结果，并输出数据，实验终止。
称取5.2g无水碳酸钠，溶解于2000ml的去离子水中，待完全溶解，开启盐酸溶液自动标定的开始键，自动进行盐酸溶液的标定，同时输出标定值，并将标定值写入程序软件，自动修改内置参数。
采用通用酸碱度标样如6.86和9.18进行ph传感器的标定，直接点击一点校正或两点校正，完成ph传感器的自动标定。
称取石灰试样50g，置于反应器内，检验装置自动检测溶液的ph值，当大于ph0时，启动控制滴加盐酸的下位机，滴加的速度受溶液ph值的控制，并与消化反应的进行程度相对应。自动生成5min和10min的活性度检测结果。并自动将检测数据存储起来，以备后期调用查看。
Claims (10)
1.智能石灰活性度的检验装置，包含加热器(2)、温度传感器(3)、滴定管(6)、ph传感器(7)，其特征是检验装置设有温度控制器(1)，与加热器(2)相连；设有搅拌控制器(10)与搅拌桨(5)相连；设有流量控制器(11)与ph传感器(7)、流量泵(12)、滴定管(6)相连；系统控制器(9)与人机交互单元(8)、温度控制器(1)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)、输出外设部件(14)相连。
2.根据权利要求1所述，智能石灰活性度的检验装置，其特征是温度控制器(1)实现检验工作中温度的监控和初始水温的控制；加热器采用直接电阻方式；温度传感器(3)采用热电偶、pt100或pt1000等器件。
3.根据权利要求1所述，智能石灰活性度的检验装置，其特征是搅拌控制器(10)调节搅拌桨的搅拌速率恒定；搅拌桨采用聚四氟、塑料或不锈钢材质，与之相关的搅拌方式采用电磁或机电方式。
4.根据权利要求1所述，智能石灰活性度的检验装置，其特征是流量控制器(11)采集ph传感器(7)的信号，输出控制指令给流量泵(12)，通过滴定管(6)实现滴定工作的完成。
5.根据权利要求1所述，智能石灰活性度的检验装置，其特征是系统控制器(9)采集并分析温度控制器(1)、搅拌控制器(10)、流量控制器(11)的信息，输出给人机交互单元(8)、输出外设部件(14)实现下位机的工作控制。
6.智能石灰活性度的检验方法，其检验步骤为：1)酸溶液的标定；2)ph传感器的标定；3)实验的初始化，搅拌转速和水温的控制；4)称取石灰试样，置入反应器进行消化反应；5)实验数据的自动存储、分析计算；6)显示检验结果，并输出数据，实验终止。
7.根据权利要求6所述，智能石灰活性度的检验方法，其特征是检验装置自动完成酸溶液的标定，并修改内置函数；酸溶液采用盐酸溶液，其浓度3.5～4.5mol/L。
8.根据权利要求6所述，智能石灰活性度的检验方法，其特征是搅拌转速为0～600RPM，实验中自动调节搅拌转速；水温为40±0.3℃。
9.根据权利要求6所述，智能石灰活性度的检验方法，其特征是消化反应中自动读取溶液的ph值，其范围5～12；根据ph值的变化调节滴定工作，实现活性度检测的智能化控制；实验结果包含5分钟和10分钟的检测数据。
10.根据权利要求6所述，智能石灰活性度的检验方法，其特征是活性度检测误差在0.5％以内。
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Effective date of registration: 20160407 Address after: 100021, No. 401, building 28, No. 1253 Grand Canal Road, Beijing, Chaoyang District (Jinsong incubator) Patentee after: An Zhuokechuang (Beijing) Technology Co., Ltd. Address before: 100013 Beijing, Chaoyang District Heping Street, building 2, unit 102, room 18, room Patentee before: An Yingzhi |