HU208739B - Method and device for detectking impurityh content detectable by colorimetric method of a material product - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés kolometrikus módszerrel kimutatható szennyezőanyagot tartalmazó szilárd anyagtermék szennyezőanyag-tartalmának, különösen alumíniumoxid-hidrát, illetve -trihidrát marónátron tartalmának meghatározására koíorimetrikus módszerrel, előnyösen automatikus, programozott módon. Az eljárás és berendezés olyan anyagtermék szennyezőanyag-tartalmának meghatározására vonatkozik, amelyet például forgó szűrődobtól való elvezetés során szállítószalagon, tömbszerű lepény formájában vezetnek. A találmány lehetővé teszi a vizsgált szennyezőanyag-tartalom folyamatos ellenőzését, és adott esetben a technológiai folyamat ennek figyelembevételével történő vezérlését.

Az ún. „Bayer-eljárás” keretében bauxitot marónátronnal reagáltatnak, az aluminát oldatot megtisztítják a marónátronban lévő oldhatatlan szennyeződésektől, és bontóegységek sorozatán vezetik keresztül. Az 1. ábrán látható 1 bontóegységekben az oldatban lévő aluminát egy része oldhatatlan alumíniumoxid-hidrát formájában kicsapódik, leülepszik. Az aluminiun-hidrát ezután forgó szűrőben lesz átszűrve. A lepény formájú keletkezett anyagtermék viszonylag nagy mennyiségben tartalmaz oldott marónátront, különösen a lepény interstíciós folyadék részében. A marónátrontartalom csökkentése érdekében a folyamatot két lépésben hajtják végre. Első lépésben az alumíniumoxid-hidrátot keverővei ellátott, 3 tankban 4 szűrőből érkező mosófolyadékkal alumíniumoxid szuszpenzióba viszik vissza. Második lépésben az így kapott szuszpenziót a 4 szűrőn keresztül szűrik, az így keletkezett lepényt ugyanebben a szűrőben forró vízzel mossák, és a mosófolyadékot az 5 csővezetéken keresztül a 3 tankba vezetik, ahol a fent említett lépés keretében az alumíniumoxid-hidrát szuszpenzióba vitelére használják fel.

A mosás után a 4 szűrőn kapott lepényt a szűrőből eltávolítják és 6 szállítószalagra viszik fel amellyel pörkölő-égetőkemencébe szállítják.

Különböző technológiai megfontolásokból a 4 szűrőből a pörkölő-égetőkemencébe távozó alumíniumoxid-hidrát szabad marónátrontartalmát meghatározott küszöbérték, 300 ppm alatt kell tartani, és célszerű egy alsó határérték, jellemzően 175 ppm fölött maradni. A szabad marónátrontartalom a 6 szállítószalagról vett mintából acidimetria segítségével időről időre könnyen meghatározható. Ez azonban hosszadalmas eljárás. A mintát kemencében három órán keresztül ki kell szárítani, forró desztillált vízzel 30 percen keresztül ki kell lúgozni, majd színes indikátor vagy pH-mérő jelenlétében titrálni kell. A szállítószalagon szállított anyagtermék mennyisége azonban például a fenti példa, alumíniumoxid esetében általában óránként több tonna; a mintavétel időpontjából addig az időpontig, amíg a mérési eredmény rendelkezésre áll, jelentős mennyiségű, adott esetben több tonna anyagtermék jut a következő technológiai helyszínre, például a pörkölő-égetőkemencébe. Ez az anyagtermék-mennyiség adott esetben az előírásokat meghaladó szennyezőanyag-tartalommal rendelkezhet, hiszen ellenőrző adat nem állt rendelkezésre. A költségek csökkentése érdekében ezért a szállítószalag mellé egy munkást állítanak, aki pipettával fenolftalein oldatot csepegtet a szállított tömbszerű lepény felületére, és a színváltozásból - a létrejövő piros elszíneződésből - optikai úton következtet a marónátrontartalomra. Ez a módszer természetesen meglehetősen pontatlan, csak durva szennyezőanyag-tartalom-eltérések kimutatására alkalmas.

Az MSZ 6506 84 (1984) számú magyar szabvány alumíniumoxidból álló szemcsés elektrokorund szenynyezőanyag-tartalmának meghatározására fehérségmérést ír elő. A szabvány szerint a mérendő mintát a mérést megelőzően homogenizálni kell, miközben a kúpalakú szemcsehalmazt elsimítják. A módszer hiányossága, hogy nem teszi lehetővé szállítószalagon szállított termék szennyezőanyag-tartalmának meghatározását.

A GB 2 004 371 lajstromszámú brit szabadalmi leírásból szállítószalagon szállított termék nedvességtartalmának meghatározására szolgáló berendezés ismerhető meg. A berendezés szintkiegyenlítő eszközzel rendelkezik, amely csuklósán tagolt paralelogrammakonstrukciót és az anyagfelülettel mechanikus kapcsolatban lévő domború palástfelületű félhengert tartalmaz. A félhengert a termék felületére egy mikrohullám átalakító súlyából származó erőhatás préseli. A szintklegyenlítő eszköz segítségével állandó anyagvastagságot érnek el.

A fenti berendezés anyagtermékek szennyezőanyag-tartalmának meghatározására nem használható. A berendezés szintkiegyenlítő eszköze a vizsgált anyag teljes szélességében egyenletes rétegvastagságot hoz létre, sűrűségkíegyenlítést eredményez, ami adott esetben szükséges lehet, a szennyezőanyag-tartalom kolorimetrikus úton történő meghatározásához azonban szükségtelen, ilyen célra történő alkalmazása ezért jelentős felesleges többletköltséggel járna.

A találmánnyal célunk a fenti módszerek hiányosságainak kiküszöbölése, olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amellyel a szállított anyagtermék szenynyezőanyag-tartalma egyszerűen, gyorsan, és adott esetben folyamatosan, vagy legalábbis automatikusan vezérelhető rendszeres időközönként megbízhatóan megállapítható.

A megoldás kidolgozása során több nehézséggel kellett szembenézni. Az egyik, hogy a szállítószalagon szállított anyagtermék időegyésgenkénti mennyisége és formája változó, a tömbszerű lepény felülete szabálytalan, vastagsága általában 2 cm és 30 cm között változhat Koíorimetrikus módszer alkalmazása esetén tehát a műszer távolsága az anyagfelülettől ugyancsak változó, ami a mérési eredmények bizonytalansághoz vezet. További nehézséget jelen, hogy a szinintenzitás (fehérségtartalom), amelyet kolorimetria alkalmazása esetén a szennyezőanyag-tartalomra (például marónátrontartalomra) való következtetés céljából mérünk, a vizsgált anyagtermék változó tömörségétől függően is változhat, hiszen az anyagtermék tömörsége a színezőreagens diffúzióját befolyásolja.

Mindezeket figyelembe véve a kitűzött feladatot a találmány szerint azáltal oldottuk meg, hogy a tömb2

HU 208 739 Β szerű lepény formában szállítószalagon szállított anyagtermék felületét legalább a szállítószalag szélességének egy részén mechanikus úton szintkiegyenlitjük, a szintkiegyenlített felületrészre a vizsgált szenynyezőanyagnak megfelően választott színezőreagenst permetezünk, a színezőreagens hatására megváltozott színintenzitást, illetve a bekövetkezett színintezitásváltozást mérőeszközzel abszolút vagy realtív módon mérjük, adott esetben ismert referencia-színintenzitással összehasonlítjuk, és a mért színintezitásból - előnyösen referencia gradációfüggvényhez való viszonyítás alapján - következtetünk az anyagtermék szennyezőanyag-tartalmára.

A találmány szerinti eljárást célszerűen programozott vezérléssel szabályozva rendszeres időközönként ismételjük.

A találmány szerinti eljárást előnyösen alumíniumoxid-hidrát marónátrontartalmának meghatározására használjuk. Színezőreagensként ekkor előnyösen fenoiftaleint használunk.

A találmány szerinti berendezésnek az anyagtermék felületére irányított színezőreagensszóró készüléke és színmérő készüléke, például videokamerája van, továbbá - a találmány szerint - a szállítószalagon tömbszerű lepényformában szállított anyagtermék felületével együttműködő szintkiegyenlítő eszközzel van ellátva, amelynek vízszintes tengelycsap körül billenthetően ágyazott, előnyösen a színmérő készülék súlya és egy külön kiegyensúlyozó elem, például ellensúly által kiegyensúlyozott emelőkaqa, műanyaglemezből kialakított lefelé néző domború palástfelület révén az anyagtermék felületével érintkező félhengere és az emelőkarhoz kapcsolódó működtetőszerve van, ahol a félhenger két szélső alkotóján keresztül az emelőkarhoz mereven kapcsolódó kereten van rögzítve, és az említett működtetőszerv fejrésszel rendelkezik, amely behatárolt alternáló mozgást engedően kapcsolódik az emelőkarhoz, így lehetővé teszi az emelőkar oszcilláló mozgását, amikor a szintkiegyenlítő eszköz a szállítószalagon haladó anyagtermék változó vastagságának megfelelően változó felületét követi.

A találmány szerinti berendezés színmérő készüléke előnyösen az emelőkaron rögzíthető.

A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük. A rajzon:

A már hivatkozott 1. ábrán a technika állásához tartozó megoldás blokkvázlatát tüntettük fel;

A 2. ábra a találmány szerinti eljárást megvalósító berendezés blokkvázlatát mutatja;

A 3. ábrán a találmány szerinti berendezés szintkiegyenlítő eszközének részlete látható, oldalnézetben;

A 4. ábra egy példakénti színintenzitás-szennyezőanyag-tartalom függvény diagramját mutatja.

Amint az 1. ábrából kitűnik, a technika állásából ismert berendezés 1 bontóegységekből álló reaktorának kimenete 2 forgó szűrőre csatlakozik, amelyet keverővei felszerelt 3 tank követ. A 3 tank kimenete dobszűrőként kialakított 4 szűrőre csatlakozik, amely 5 csővezetéken keresztül a 3 tankra van visszacsatlakoztatva, és kimenetéhez 6 szállítószalag van elrendezve.

Amint a 2. ábrán látható, a találmány szerinti berendezés a 6 szállítószalaghoz illesztve van elrendezve, úgy hogy 9 szintkiegyenlítő eszköze a 6 szállítószalagon összefüggő tömbszerű lepény formájában haladó anyagtermék felületével működik együtt. A 9 szintkiegyenlítő eszközt követően 16 szórókészülék és színmérő készülék helyezkedik el, az anyagtermék felületére irányított helyzetben. A találmány szerinti berendezésnek 8 vízszintes tengelycsap körül billenthetően ágyazott 7 emelőkarja van, amelynek egyik oldalán 10 kiegyensúlyozó elem van elrendezve. A 7 emelőkarhoz a másik oldalon 11 működtetőszerv kapcsolódik. A 7 emelőkar ugyanezen oldalán helyezkedik el a 9 szintkiegyeniítő eszköz, valamint aló szórókészülék és a 17 színmérő készülék. Amint a 3. ábra vázlatosan szemlélteti, a 9 szintkiegyenlitő eszköz 13 félhengere, amelynek lefelé néző domború palástfelülete a 6 szállítószalagon érkező anyagtermék felületével érintkezik, és szintkiegyenlítő simító hatást fejt ki, szélső alkotói mentén rövid 14 szegélyléceken keresztül a 7 emelőkarhoz mereven rögzített 15 kerethez kapcsolódik. A 13 félhengemek kellően merevnek kell lennie ahhoz, hogy az anyagtermék felületi egyenetlenségeit szétmorzsolja, és lényegében sík felületet képezzen, ugyanakkor kellően rugalmasnak és kellően deformálhatónak kell lennie ahhoz, hogy a nem szétroncsolható anyagcsomók, göröngyök hatására ne roncsolódjon. Kísérleti eredmények azt támasztják alá, hogy a 13 félhenger anyagaként például néhány milliméter vastagságú politetrafluoretilén lemez kiválóan alkalmas.

A 2. ábrára visszatérve belátható, hogy a 7 emelőkar kiegyensúlyozásában a 9 szintkiegyenlítő eszköz, a 17 színmérő készülék, és a 10 kiegyensúlyozó elem (ellensúly) nehézségi elemének van szerepe.

A 11 működtetőszerv segítségével a 7 emelőkar szöghelyzete a 6 szállítószalagon haladó anyagtermék felszínéhez képest megfelelően beállítható. A 11 működtetőszerv fejrésze nem kapcsolódik mereven a 7 emelőkarhoz, hanem 12 megvezetésben úgy van ágyazva, hogy a 7 emelőkar számára bizonyos mozgásszabadságot biztosít, és ezáltal a 7 emelőkar oszcilláló mozgása révén lehetővé teszi, hogy a 9 szintkiegyenlítő eszköz a szállított anyagtermék vastagságának változásait kövesse.

A szintkiegyenlítés mélysége a 9 szintkiegyenlítő eszköz által kifejtett erőhatás változtatásával, példánk esetében a 10 kiegyensúlyozó elem helyzetének megfelelő beállítása révén szabályozható. A 9 kiegyensúlyozó elem 13 félhengerének alkotóhosszának nem kell a 6 szállítószalag szélességével megegyeznie, de mindenképpen lényeges, hogy valamivel hosszabb legyen, mint a 16 szórókészülék által a szállított anyagtermék sík felületén a színezőreagenssel létrehozott folt átmérője.

A 16 szórókészülék célszerűen sűrített levegővel működő vagy más hagyományos rendszerű, önmagában ismert szórókészülék lehet. A 16 szórókészüléket a találmány szerinti berendezésben a 9 szintkiegyenlítő eszköz és a 17 szinmérő készülék között kell elhelyezni.

HU 208 739 Β

A17 színmérö készülék előnyösen folyamatos színmérő eszköz vagy színes videokamera lehet Mindkét változatnak megvannak a maga előnyei. A színmérő készülék abszolút színintenzitásmérést tesz lehetővé, alkalmazása esetén nincs szükség gradációra - fehér referencia mérésére - minden mérési műveletnél. Hátrányos azonban, hogy közelítéssel konstans távolságban kell lennie a vizsgált felülettől, ezért a 7 emelőkaron kell rögzíteni. Hátrányos továbbá, hogy költsége a videokameráét jelentősen meghaladja. A színes videokamera ezzel szemben kellően nagy mélységélességgel rendelkezik ahhoz, hogy követni tudja az anyagtermék felületének egyenetlenségeit, változásait. Alkalmazását bonyolultabbá teszi viszont, hogy referenciamérést tesz szükségessé.

Magától értetődő, hogy bármely típusú 17 színmérő készülék jelfeldolgozó- és kijelzőegységgel és/vagy vezérlőkimenettel rendelkezik. A vezérlőkimenetről például a technika állásához tartozó berendezés 4 szűrőjének mosófolyadékadagolása vezérelhető.

A találmányt a továbbiakban egy példa alapján szemléltetjük. A 2. ábrán feltüntetett berendezés (mérőrendszer) tehát a 6 szállítószalaghoz illesztve van elrendezve, amely óránként mintegy 30 tonna tömegű alumíniumoxid-hidrátot szállít. A 17 színmérő készülék példánk esetében a Hunterlab cég által gyártott Qual-probe típusú folyamatos színmérő rendszer, amely a 7 emelőkaron van rögzítve. Egy a rajzon külön nem jelölt vezérlőegység segítségével 3 percenként a következő műveletsort vezéreljük:

- a 9 szintkiegyenlítő eszközt a 11 működtetőszerv segítségével érintkezésbe hozzuk a szállított anyagtermék felületével;

- a szintkiegyenlített felületre a 16 szórókészülék segítségével 0,2 t% sűrűségű alkoholos oldatot permetezünk mintegy 4 másodpercen keresztül;

- a permetezett színezőreagens foltjának átmérője előnyösen 6 cm;

- a vizsgált felületre fókuszálva mintegy 30 mm átmérőjű környezetben színmérést végzünk.

A fentiekkel egyidejűleg rendszeres időközönként alumíniumoxid-hidrát mintákat veszünk, ügyelve arra, hogy a vett minták és a színmérés között ne legyen kölcsönhatás. A vett anyagmintákban az oldható marónátront acidimetrikus úton, rozolsav indikátorral mutatjuk ki.

A 4. ábra olyan függvény diagramját ábrázolja, amelyet a találmány szerint eljárás szerint végzett mérések alapján vettünk fel. A vízszintes koordináták a száraz alumíniumoxid-hidrát részecskék n számát jelzik ppm (részecskeszám/1 millió részecske) mértékegységben, míg a függőleges tengelyen a mért színintezitással arányos C értékeket vettük fel önkényesen választott relatív egységekben. A két értéksorozat közötti jó korreláció a diagramból kitűnik. Megjegyezzük, hogy a maradék diszperziónak a technológiai folyamat vezérlésére vonatkozóan nincs kedvezőtlen kihatása.

Jóllehet a fenti példa alumíniumoxid-hidrát marónátron-tartalmának meghatározására vonatkozott, hangsúlyozzuk, hogy a találmány szerinti eljárás és berendezés más anyagtermékek szennyezőanyag-tartalmának meghatározására is alkalmazható, feltéve, hogy az anyagtermék tömbszerű lepény formájában kerül szállításra, felszíne a technológiai folyamat következtében nem egyenletes, és a vizsgált szennyezőanyag megfelelő színezőreagens segítségével színreakció útján kimutható.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás kolorimetrikus módszenei kimutatható szennyezőanyagot tartalmazó szilárd anyagtermék szennyezőanyag-tartalmának, különösen alumíniumoxid-hidrát marónátrontartalmának meghatározására, ahol az anyagterméket tömbszerű lepény formájában szállítószalagon szállítjuk, felületét szintkiegyenlítjük, felületére a vizsgált szennyezőanyagnak megfelelően választott színezőreagenst juttatunk, és a színintenzitás változásából következtetünk az anyagtermék szennyezőanyag-tartalmára, azzal jellemezve, hogy a tömbszerű lepény felületét, a szállítószalag szélességének egy részén szintkiegyenlítjük, a színezőreagenst a szintkiegyenlített felületrészre permetezzük, és a színintenzitás színezőreagens hatására történő változását az anyagtermék folyamatos előrehaladása közben mérőeszközzel mérjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eljárást programozott vezérléssel szabályozva rendszeres időközönként ismételjük.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy alumíniumoxid-hidrát marónátrontartalmának meghatározásakor színezőreagensként fenolftaleint használunk.
4. 4. Berendezés szállítószalagon szállított anyagtermék szennyezőanyag-tartalmának automatikus, programozott meghatározására, amelynek a szállítószalagon tömbszerű lepény formájában szállított anyagtermék felületével együttműködő domború palástfelületű félhengerrel rendelkező szintkiegyenlítő eszköze, az anyagtermék felületére irányított színezőreagensszóró készüléke és színmérő készüléke van, azzal jellemezve, hogy a szintkiegyenlítő eszköznek továbbá vízszintes tengelycsap (8) körül billenthetően ágyazott, kiegyensúlyozott emelőkarja (7) és az emelőkarhoz (7) kapcsolódó működtetőszerve (11) van, ahol a félhenger (13) műanyaglemezből van kialakítva, és két szélső alkotója mentén az emelőkarhoz (7) mereven kapcsolódó kereten van rögzítve, továbbá a működtetőszerv (11) behatárolt alternáló mozgást engedően az emelőkarhoz (7) kapcsolódó fejrésszel rendelkezik.
5. 5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a színmérő készülék (17) az emelőkaron (7) van rögzítve.
6. 6. A 4. igényont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a színmérő készülék (17) videokamera.