Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru pH roztworów lub zawiesin, zwlaszcza zawiesin silnie krystalizujacych i sedymentujacych, przeznaczone szczególnie do kontroli procesu lugowania materialów cynkonosnyctu Lugowanie materialów cynkonosnych jest poczatkowym, waznym etapem w calym skomplikowa¬ nym procesie przygotowywania elektrolitu, z którego w procesie elektrolizy otrzymuje sie cynk elektrolityczny* Zadaniem tego etapu jest wylugowanie cynku w mozliwie najwiekszym stopniu 1 przeprowadzenie go do roztworu* W dalszych etapach roztwór musi byc dokladnie oczyszczony, gdyz od stopnia oczyszczenia elektrolitu zalezy zarówno ilosc i jakosc* wypro¬ dukowanego cynku, jak równiez zuzycie jednostkowe pradu elektrycznego w procesie elektro¬ lizy.Lugowanie prowadzi sie cyklicznie i wówczas caly cykl lugowania odbywa sie w jednym lugowniku , po czym lugownik opróznia sie i napelnia kolejna porcja wsadu, badz tez lugowa¬ nie prowadzi sie w sposób ciagly w kilku polaczonych szeregowo lugownikach, przez które przeplywa lugowana gestwa* Proces lugowania jest procesem chemicznym prowadzonym w srodo¬ wisku kwasnym w okreslonym przedziale zmian pH lugowanej gestwy* Zmiane kwasowosci gestwy reguluje sie przez dodawanie do lugownika elektrolitu kwasnego, a przebieg procesu lugowa¬ nia kontroluje sie przez pomiar zmian pH lugowanej gestwy* Kazde odstepstwo od zalozonego rezimu zmian pH w procesie lugowania prowadzi do strat materialu wsadowego zawierajacego cynk oraz pogorszenia wlasnosci sedymentacyjnych i filtracyjnych roztworu, co wplywa na zmniejszenie uzysku lugowania oraz pogorszenie jakosci cynku elektrolitycznego* Dotychczas kontrole pH lugowanej gestwy prowadzi sie najczesciej okresowo w ten sposób, ze pobiera sie próbke gestwy z lugownika, a nastepnie okresla pH pobranej próbki za pomoca uniwersalnego papierowego wskaznika pH* Ze wzgledu na okresowosc tych pomiarów oraz mala ich dokladnosc - subiektywnosc oceny zmiany zabarwienia wskaznika - trudno jest utrzymac okreslony rezim technologiczny procesu* 146 1472 146 147 Znany jest równiez ciagly pomiar pH, polegajacy na tym, ze do gestwy wprowadza sie elektrode pomiarowa oraz elektrode odniesienia i mierzy stezenie jonów wodorowych, przy czym sygnal proporcjonalny do stezenia jonów wodorowych wzmacnia sie we wzmacniaczu* Jednoczesnie z uwagi na to, ze stezenie jonów wodorowych zmienia sie w zaleznosoi od tem¬ peratury, kompensuje sie jej wplyw, na przyklad za pomoca elektrody do kompensacji tempe¬ ratury.Lugowana gestwa ma wlasnosci silnie krystalizujace 1 brudzace* Zanieczyszczenia osadza¬ jace sie na elektrodach moga powaznie zaklócic dzialanie elektrody pomiarowej, stad wynika koniecznosc czyszczenia elektrody, aby utrzymac ja w pelnej sprawnosci pomiarowej* Znane i stosowane jest czyszczenie reczne prowadzone okresowo* Nie zapewnia ono jednak zadanej czystosci elektrody, co ma wplyw na obnizenie dokladnosci pomiarów.Stosowane jest równiez czyszczenie mechaniczne polegajace na tym, ze elektrode pomiarowa czysci sie cyklicznie, na przyklad za pomoca wirujacych szczotek lub gumowych pierscieni* Czestotliwosc czyszczenia nie moze byc za duza, poniewaz w czasie czyszczenia nastepuje zaklócenie pomiaru* Jesli w czasie dokonywania pomiaru nastapi wynurzenie elektrod z bada¬ nej zawiesiny, elektrode pomiarowa czysci sie dalej z czestotliwoscia wczesniej zadana* Znane urzadzenie do kontroli procesu lugowania materialów cynkonosnych z mechanicznym czyszczeniem elektrody pomiarowej sklada sie z sondy pomiarowej z zainstalowana elektroda pomiarowa i elektroda odniesienia, wzmacniaosa sygnalu stezenia jonów wodorowych oraz ukladu czyszczenia wyposazonego w gumowy pierscien czyszczacy zalaczany cyklicznie przez generator impulsów* Urzadzenie posiada wskaznik wartosci pH i czujnik temperatury* Stosowanie takiego urzadzenia do pomiarów pH zawiesin krystalizujacych w warunkach wystepujacych przerw w kontrolowanym procesie jest niekorzystne z nastepujacych wzgledów* Po wynuszeniu sie elektrod z goracej gestwy nastepuje szybkie ich wyschniecie oraz wykrys¬ talizowanie na elektrodach trudnousuwalnej warstwy gestwy* Urzadzenie czyszczace dziala niezaleznie od zanurzenia elektrod ze stala czestotliwoscia i zalaczajac sie po wykrysta¬ lizowaniu warstwy gestwy na elektrodzie, element czyszczacy nie jest w stanie usunac tej warstwy* Ponadto w przypadkach czyszczenia elektrody "na sucho" moze nastapic uszkodzenie membrany pomiarowej, a takze bardzo czesto elementu czyszczacego* Po ponownym zanurzeniu tak oczyszczonej elektrody wskazania beda obarczone bledami wynikajacymi z trwalego zanie¬ czyszczenia elektrody i jej porysowania* Niedogodnoscia znanego rozwiazania, stosowanego w praktyce przemyslowej, jest równiez to, ze pomiarów pH dokonuje sie dopiero podczas procesu separacji gestwy po lugowaniu* Pomiar pH poza procesem lugowania nie odzwierciedla przebiegu tego procesu, daje informa¬ cje opózniona, co nie pozwala na skuteczna ingerencje w kontrolowany proces* Znane sa równiez pehametry, w których stosuje sie ultradzwiekowe czyszczenie elektrod.Czyszczenie ultradzwiekowe polega na tym, ze wytwarza sie fale ultradzwiekowa o odpowied¬ nie mocy i kieruje ja na elektrody* Czyszczenie takie moze byc skuteczne tylko wtedy, gdy elektrody sa zanurzone, natomiast po wynuszeniu sie elektrod skutecznosc czyszczenia spada do minimum lub nie zachodzi w ogóle na skutek bardzo duzego tlumienia ultradzwieków w po¬ wietrzu* Ponadto przy duzej agresywnosci chemicznej zawiesin oraz duzej zdolnosci krysta- lizacyjnej okres poprawnej pracy takich ukladów ultradzwiekowych jest krótki.Z polskiego opisu patentowego nr 135 105 znane jest urzadzenie do ciaglego pomiaru pH roztworów o duzym stezeniu i wysokiej temperaturze, zwlaszcza do ciaglego pomiaru pH roz¬ tworów saletry amonowej* Urzadzenie sklada sie z trzech podstawowych czesci: trójdroznego zaworu regulacyjnego, glowicy pomiarowej oraz przetwornika pH* Glowica pomiarowa ma ksztalt rury ulozonej poziomo z dwoma gniazdami, w których umieszczone sa elektrody do pomiaru pH* Wewnatrz glowicy znajduje sie przegroda z kanalami przeplywowymi w górnej i dolnej czesci* W urzadzeniu tyra w sposób ciagly przeplywa strumien wody, który mie .a sie z badanym medium, dlatego tez mozna go stosowac tylko w takich procesach, gdzie dodawanie wody jest dopuszczalne* Nie mozna go stosowac równiez do cieczy o wlasnosciach brudzacych, gdyz wyniki pomiarów obarczone bylyby duzym bledem*146 147 3 Urzadzenie wedlug wynalazku wyposazone w co najmniej jedna elektrode pomiarowa, elektro¬ de odniesienia i korzystnie elektrode do kompensacji temperatury, zaopatrzone we wzmacniacz sygnalu stezenia jonów wodorowych, polaczony z elektrodami, oraz w zespól czyszczenia mecha¬ nicznego skladajacy sie z elementu czyszczacego i mechanizmu napedowego charakteryzuje sie tym, ze posiada sonde do kontroli poziomu roztworu lub zawiesiny oraz korzystnie zespól czyszczenia hydraulicznego, obejmujacy urzadzenie natryskowe wraz z elementem wlaozajacym i wylaczajacym przeplyw cieczy czyszczacej* Urzadzenie jest wyposazone w uklad sterowania, który sklada sie z ukladu kontroli poziomu, multiwibratora z zadajnikiem czestotliwosci, ukladu blokady pracy multiwibratora, ukladów opóznien sygnalu podawanego z ukladu kontroli poziomu oraz korzystnie ukladu blokady pracy urzadzenia natryskowego* Sonda do kontroli poziomu roztworu lub zawiesiny jest polaczona z wejsciem ukladu kon¬ troli poziomu, natomiast wyjscie tego ukladu jest polaczone z wejsciami ukladów opóznien, wejsciem ukladu blokady pracy multiwibratora oraz korzystnie z jednym wejsciem ukladu blokady pracy urzadzenia natryskowego* Wyjscie ukladu blokady pracy multiwibratora i wyjs¬ cie drugiego ukladu opóznienia sa dolaczone do wejscia blokujacego multiwibratora, nato¬ miast z wejsciem wyzwalajacym multiwibratora polaczone jest wyjscie pierwszego ukladu opóznienia, które jest równiez polaczone z wejsciem ukladu blokady pracy multiwibratora* Z kolei wyjscie multiwibratora dolaczone jest do mechanizmu napedowego elementu czyszcza¬ cego oraz korzystnie do drugiego wejscia ukladu blokady pracy urzadzenia natryskowego, z którego wyjsciem jest polaczony element wlaozajaoy i wylaczajacy przeplyw cieczy czysz¬ czacej* Rozwiazanie wedlug wynalazku zastosowane do kontroli procesu lugowania materialów cynko- nosnych umozliwia dokonywanie pomiarów pH z duza dokladnoscia, niezaleznie od wystepuja¬ cych, zamierzonych przerw w procesie lugowania, czy tez awarii nieuniknionych w warunkach przemyslowych* Pozwala to prowadzic w sposób optymalny bardzo trudny proces lugowania, wplywajac na poprawe warunków sedymentacji, filtracji i oczyszczania roztworów, a przez to uzyskanie bardziej czystego elektrolitu, z którego otrzymuje sie w procesie elektrolizy cynk o wyzszej jakosci przy nizszym zuzyciu jednostkowym energii elektrycznej* Ma to rów¬ niez wplyw na zmniejszenie zawartosci cynku w szlamach poelektrolitycznyeh, jak równiez na poprawe warunków pracy osób prowadzacych proces. Za pomoca tego urzadzenia mozna doko¬ nywac pomiarów badz bezposrednio w strefie najlepszego wymieszania gestwy badz po wyprowa¬ dzeniu strugi pomiarowej do odrebnego przeplywowego naczynia pomiarowego* Urzadzenie wedlug wynalazku jest niezawodne w dzialaniu, a elektrody pomiarowe zainsta¬ lowane w tyra urzadzeniu wykazuja duza trwalosc* Rozwiazanie to moze byc stosowane w wielu róznych procesach przemyslowych* Urzadzenie wedlug wynalazku w przykladowym wykonaniu, z przeznaczeniem do kontroli pro¬ cesu lugowania materialów cynkonosnych, jest przedstawione schematycznie na rysunku* Urzadzenie to sklada sie z glowicy pomiarowej 1, sondy 2 do kontroli poziomu gestwy w naczyniu pomiarowym 3, wzmacniacza 4 sygnalu stezenia jonów wodorowych oraz wskaznika 5 wartosci pH* W glowicy pomiarowej 1 sa zainstalowane: elektroda pomiarowa 6, elektroda od¬ niesienia 7 i elektroda B do kompensacji temperatury* Urzadzenie jest wyposazone w uklad czyszczenia elektrod oraz uklad sterowania* Uklad czyszczenia elektrod sklada sie z zespolu czyszczenia mechanicznego zawierajacego element czyszczacy 9 w postaci gumowego pierscienia, z mechanizmem napedowym oraz zespolu czyszczenia hydraulicznego skladajacego sie z urzadzenia natryskowego 10 i zaworu zdalnie sterowanego 11 jako elementu wlaczajacego i wylaczajacego przeplyw cieczy czyszczacej* Uklad sterowania jest zlozony z ukladu kontroli 12 poziomu gestwy, multiwibratora 13 z za¬ dajnikiem czestotliwosci 14, ukladu blokady 15 pracy multiwibratora 13, ukladów opóznien 16 1 17 sygnalu podawanego z ukladu kontroli 12 poziomu gestwy oraz ukladu blokady 18 pracy urzadzenia natryskowego 10*4 146 147 Elektrody 6 i 7 do pomiaru pH gestwy oraz elektroda 6 do kompensacji temperatury, zain¬ stalowane w glowicy pomiarowej 1 umieszczonej w naczyniu pomiarowym 3, polaczone sa ze wzmacniaczem 4 sygnalu jonów wodorowych, a sonda 2 poziomu gestwy jest polaczona z wejsciem ukladu kontroli 12 poziomu* Wyjscie tego ukladu 12 jest polaczone z wejsciami ukladów opóz¬ nien 16 i 17, wejsciem ukladu blokady 15 pracy., multiwibratora oraz z jednym wejsciem ukladu blokady 18 pracy urzadzenia natryskowego* Wyjscie ukladu blokady 15 pracy multiwibratora i wyjscie ukladu opóznienia 17 sa dolaosone do wejscia blokujacego multiwibratora 13, na¬ tomiast wyjscie ukladu opóznienia 16 polaczone jest z wejsciem wyzwalajacym multiwibratora 13 oraz wejsciem ukladu blokady 15 pracy multiwibratora* Z kolei wyjscie multiwibratora 13 dolaczone jest do silnika napedzajacego element czyszczacy 9 oraz do drugiego wejscia ukla¬ du blokady 18 pracy urzadzenia natryskowego 109 a wyjscie ukladu blokady 18 jest polaczone z zaworem 11* Przyklad I* Przebieg procesu lugowania materialów cynkonosnych kontroluje sie przez pomiar zmian pH lugowanej gestwy* W tym celu z lugownika, ze strefy najlepszego wy¬ mieszania gestwy, wyprowadza sie w sposób ciagly struge pomiarowa 1 kieruje sie ja do prze¬ plywowego naczynia pomiarowego 3, w którym mierzy sie stezenie jonów wodorowych za pomoca elektrod pomiarowej 6 i odniesienia 7 zanurzonych w gestwie* Elektroda 8 równiez zanurzona w gestwie kompensuje wplyw temperatury na pomiar stezenia jonów wodorowyoh* Wartosc mierzo¬ nego pH wskazuje wskaznik 5 wspólpracujacy ze wzmacniaczem 4« Jednoczesnie w sposób ciagly kontroluje sie poziom gestwy w naczyniu pomiarowym 3 za pomooa sondy 2 poziomu, polaczonej z ukladem kontroli 12 poziomu gestwy* W trakcie dokonywania pomiarów, gdy sonda 2 poziomu i elektrody 6, 7 i 8 sa zanurzone w gestwie, na wyjsciu ukladu kontroli 12 poziomu jest stale sygnal wysoki* Nie dzialaja wówczas uklady opóznien 16 i 17 sygnalu podawanego z ukladu kontroli 12 poziomu oraz uklad blokady 15 pracy multiwibratora, natomiast multiwlbrator 13 dziala z czestotliwoscia opty¬ malna ustalona dla badanej gestwy, a zadana zadajniklem 14* Na wyjsciu multiwibratora 13 pojawiaja sie z ustalona czestotliwoscia impulsy, które zalaczaja silnik napedzajacy element 9 czyszczacy elektrode pomiarowa 6* W tym czasie na wyjsciu ukladu blokady 16 pracy urzadzenia natryskowego jest sygnal zerowy, bo na pier¬ wszym wejsciu ukladu 16 jest ciagle sygnal wysoki i zespól czyszczenia hydraulicznego jest wylaczony* Jezeli na skutek zaklócen w procesie ciaglego lugowania lub okresowych przerw wystepujacych przy lugowaniu cyklicznym poziom gestwy w naczyniu pomiarowym 3 spadnie po¬ nizej wartosci krytycznej i elektrody oraz sonda poziomu 2 wynurza sie, wówczas przez uklad kontroli 12 poziomu nastepuje uruchomienie blokady 15, która wyjsciem jest polaczona z wejsoiem blokujacym multiwibratora 13 i wstrzymanie dzialania multiwibratora 13* Urucho¬ mione natomiast zostaja uklady opóznien 16 i 17 sygnalu podawanego z ukladu kontroli 12 poziomu, a równoczesnie uklad kontroli 12 poziomu gestwy zmienia poziom sygnalu na pier¬ wszym wejsciu ukladu blokady 18 pracy urzadzenia natryskowego 10* Po czasie L ^ okreslonym parametrami ukladu opóznien 16 sygnalu podawanego z ukladu kontroli poziomu zostaje odblokowane wejscie blokujace multiwibratora 13, w zwiazku z tym na wyjsciu multiwibratora 13 pojawia sie sygnal zalaczajacy silnik napedzajacy element 9 czyszczacy elektrode pomiarowa 6. Po czasie Xp okreslonym parametrami ukladu opóznien 17, na wyjsciu multiwibratora 13 znika sygnal sterujacy silnikiem* Sygnal z wyjscia multiwibra¬ tora 13 podawany jest natomiast na drugie wejscie ukladu blokady 18 pracy urzadzenia na¬ tryskowego; wtedy na wyjsciu ukladu 18 pojawia sie sygnal sterujacy zaworem 11 i przez urzadzenie natryskowe 10 strumien cieczy czyszczacej zostaje skierowany na wszystkie elek¬ trody* Czas trwania czyszczenia awaryjnego wynosi X2 " U^ Po zakonczeniu czyszczenia awaryjnego caly uklad czyszczenia elektrod zostaje wylaczony az do czasu podniesienia sie poziomu gestwy w naczyniu pomiarowym i ponownego zanurzenia sie sondy 2 poziomu*146 147 5 Przyklad II* Do urzadzenia, w którym prowadzi sie proces technologiczny, bezpo¬ srednio w strefe najlepszego wymieszania gestwy, wprowadza sie sonde 2 do kontroli poziomu gestwy oraz glowloe pomiarowa 1, w której sa zainstalowane elektroda pomiarowa 69 elektroda odniesienia 7 1 elektroda 8 do kompensacji temperatury. Za pomoca elektrody pomiarowej 6 1 elektrody odniesienia 7 mierzy sie stezenie jonów wodorowych gestwy w strefie jej najlep¬ szego wymieszania 1 jednoczesnie w tej strefie, przy uzyciu sondy 2, kontroluje sie poziom gestwy w urzadzeniu* Wplyw temperatury na pomiar stezenia jonów wodorowych kompensuje sie za pomoca elektrody 8* Dalej postepuje sie jak w poprzednim przykladzie* Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do pomiaru pH roztworów lub zawiesin zwlaszcza zawiesin silnie krystalizuja¬ cych 1 sedymentujacych, wyposazone w co najmniej jedna elektrode pomiarowa, elektrode od¬ niesienia 1 korzystnie elektrode do kompensacji temperatury,zaopatrzone we wzmacniacz syg¬ nalu stezenia jonów wodorowych, polaczony z elektrodami, oraz w zespól czyszczenia mecha¬ nicznego skladajacy sie z elementu czyszczacego i mechanizmu napedowego, znamienne t y m, ze posiada sonde /2/ do kontroli poziomu roztworu lub zawiesiny oraz korzystnie zespól czyszczenia hydraulicznego, obejmujacy urzadzenie natryskowe /10/ wraz z elementem /11/ wlaczajacym i wylaczajacym przeplyw cieczy czyszczacej, i jest wyposazone w uklad sterowania zawierajacy multiwibrator /13/ z zadajnikiem czestotliwosci /14/ oraz uklad kontroli /12/ poziomu roztworu lub zawiesiny, którego wejscie jest polaczone z sonda /Z/ poziomu, natomiast wyjscie jest polaczone z wejsciami ukladów opóznien /16 i 17/ sygnalu podawanego z ukladu kontroli poziomu, wejsciem ukladu blokady /15/ pracy multiwibratora oraz korzystnie z jednym wejsciem ukladu blokady /18/ pracy urzadzenia natryskowego, a wyjs¬ cie ukladu blokady /15/ pracy raultiwibratora i wyjscie drugiego ukladu opóznienia /17/ sygnalu podawanego z ukladu kontroli poziomu sa dolaczone do wejscia blokujacego raultiwi¬ bratora /13/, z kolei z wejsciem wyzwalajacym multiwibratora /13/ polaczone jest wyjscie pierwszego ukladu opóznienia /16/ sygnalu podawanego z ukladu kontroli poziomu, przy czym wyjscie tego ukladu /16/ jest polaczone równiez z wejsciem ukladu blokady /15/ pracy mul- tiwibratora, natomiast wyjscie multiwibratora /13/ dolaczone jest do mechanizmu napedowego elementu czyszczacego /9/ oraz korzystnie do drugiego wejscia ukladu blokady /IB/ pracy urzadzenia natryskowego, polaczonego wyjsciem z elementem /11/ wlaczajacym i wylaczajacym przeplyw cieczy czyszczacej*146 147 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 220 zl PL