一种危险废物生料磨处置用模拟装置的制作方法

1.本发明涉及化学器材领域，尤其涉及一种危险废物生料磨处置用模拟装置。


背景技术：

2.在水泥窑协同处置过程中，不含有机物与挥发性/半挥发性重金属的固态废物会投加在生料磨进行处置。由于除了有机物与挥发性金属外，危险废物中还存在有其他有害成分，这些有害成分可能会通过发生化学反应、产生有毒有害气体、腐蚀设备等方式危害到设备、人员、环境的安全。因此需要有一个可靠的设备，在实验室环境下模拟危险废物在生料磨中的状态，从而分析危险废物在生料磨中的反应，确认是否会产生出有毒有害气体，为之后的中试、大试提供数据基础，为此，本方案设计了一种危险废物生料磨处置用模拟装置。


技术实现要素：

3.本发明提出的一种危险废物生料磨处置用模拟装置，解决了现有技术中无法模拟危险废物在生料磨中反应的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种危险废物生料磨处置用模拟装置，包括：
6.放置台，所述放置台包括底座和滑接底座顶部的底板，所述放置台上安装有驱动机构、以用于驱动底板在底座顶部往复移动；
7.测试机构，所述测试机构包括安装在底板顶部的石墨电热板、放置在石墨电热板顶部的反应容器和放置在底座顶部的防倒吸瓶、第一吸收瓶、第二吸收瓶和抽气泵，反应容器顶部安装有密封盖，第一吸收瓶与防倒吸瓶和第二吸收瓶之间均通过管道连通，反应容器与防倒吸瓶之间连接有出气管，抽气泵与第二吸收瓶之间连接有吸气管；以及
8.固定机构，所述固定机构包括转动连接在底板顶部的转盘、固定在转盘顶部的安装块和固定板，所述固定板的一侧滑接有竖板，安装块上安装有调节机构、以用于驱动竖板沿固定板表面上下移动，所述固定机构还包括安装在竖板顶部的固定框和分别安装在固定框两端上的两个锁紧机构，所述反应容器位于固定框之间、且被锁紧机构锁紧。
9.优选的，所述防倒吸瓶与第一吸收瓶之间通过第一连接管连通，第一吸收瓶与第二吸收瓶之间通过第二连接管连通，第一吸收瓶与第二吸收瓶内均添加有氢氧化钠溶液，所述第一连接管位于第一吸收瓶内的一端位于氢氧化钠溶液的液面之下，第二连接管位于第一吸收瓶的内的一端位于氢氧化钠溶液的液面上，第二连接管位于第二吸收瓶内的一端位于氢氧化钠溶液的液面下，而吸气管位于第二吸收瓶内的一端位于氢氧化钠溶液的液面上。
10.优选的，所述底座内部开设有安装孔，所述驱动机构包括转动连接在底座顶部的转轮、铰接在转轮顶部偏离圆心位置处的连杆和安装在安装孔的、并用于确定转轮转动的电机，所述连杆的另一端与底板的一侧铰接。
11.优选的，所述转轮与连杆之间通过连接组件铰接，所述连接组件包括固定轴、固定在固定轴底部的螺纹柱和固定在固定轴顶部的限位块，所述连杆的顶面开设有多个与固定轴吻合的连接孔，所述转轮的顶面开设有多个与螺纹柱吻合的螺纹孔，螺纹孔与连接孔一一对应设置，所述固定轴插合在其中一个连接孔内，且螺纹柱螺接在相应位置处的螺纹孔内。
12.优选的，所述底座的顶部固定有两个平行设置的限位板，两个限位板相靠近的一侧剧固定有滑块，所述底板的两侧外壁上均开设有滑槽，两个滑块的一侧分别延伸至两个滑槽内、并与滑槽滑接，所述底板的底面安装有多个滚珠。
13.优选的，所述安装块上转动连接有调节轴，所述调节机构固定在调节轴一端的调节杆和固定在调节轴另一端的齿轮，所述竖板远离固定板的一侧外壁上开设有多个与齿轮啮合的齿槽，所述竖板的底部固定有限位柱，所述底板的顶部开设有与限位柱卡合的限位孔，转盘的顶面开设有通孔，限位柱的底部贯穿通孔卡合在限位孔内，所述竖板靠近固定板的一侧开设有连接槽，连接槽内设有连接板，连接槽为t形槽，且连接槽底部设有开口，连接板与连接槽吻合，且连接板的一侧与固定板的外壁固接。
14.优选的，所述锁紧机构包括固定在固定框底部的固定套、活动套设在固定套内的套杆和固定在套杆一端的压环，所述压环与反应容器的外壁抵接，固定套的外壁上螺纹连接有锁紧螺栓，锁紧螺栓的一端与套杆的外壁抵接。
15.优选的，所述密封盖与反应容器之间安装有多个锁扣、以用于将密封盖固定在反应容器顶部，所述反应容器外壁上安装有温度显示器，且反应容器内壁上安装有与温度显示器电连的温度传感器。
16.一种危险废物生料磨处置用模拟装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
17.s1、将需要进行分析的危险废物、钢球/钢段、水泥原料称重后放入反应容器中，盖上密封盖后将反应容器放置到石墨电热板上，然后开启石墨电热板，加热反应容器，并开启抽气泵；
18.s2、启动电机，从而带动底座水平往复震动，从而达到模拟实际生料磨环境的目的；
19.s3、试验结束后，停止驱动机构和石墨电热板，然后对吸收液、反应容器内物料进行化学分析，确认模拟过程中是否产生有毒有害气体、重金属及其他有害成分挥发情况、危险废物中重金属的流向、对设备的损害等。
20.本发明中：
21.1、通过测试机构和驱动机构之间的配合，可以有效模拟实际生料磨环境，从而帮助分析危险废物在生料磨中的反应，确认是否会产生出有毒有害气体。
22.2、通过固定机构和锁紧组件的设置，可以方便的将反应容器固定好，避免在震动的时候反应容器发生移动。
23.3、通过调节机构的设置，可以方便在反应技术后将反应容器从石墨电热板上转移下来，避免了反应容器温度过高而将实验人员烫伤。
24.本发明结构合理，设计巧妙，操作简单，不仅可以有效的模拟实际生料磨环境，从而帮助分析危险废物在生料磨中的反应，确认危险废物中可能产生的有毒物质的种类，而且可以方便在测量技术后对反应容器进行转移。
附图说明
25.图1为本发明的正视剖视图。
26.图2为图1中a处的放大图。
27.图3为本发明的安装架的结构示意图。
28.图4为本发明的安装块与调节轴的结构示意图。
29.图5为本发明的压环的俯视图。
30.图6为本发明的蒸馏装置的结构示意图。
31.图中标号：1、底座；2、反应容器；3、防倒吸瓶；4、第一吸收瓶；5、第二吸收瓶；6、抽气泵；7、锁扣；8、底板；9、石墨电热板；10、密封盖；11、限位板；12、安装孔；13、电机；14、连杆；15、固定套；16、压环；17、温度显示器；18、套杆；19、固定框；20、出气管；21、第一连接管；22、第二连接管；23、吸气管；24、固定轴；25、连接孔；26、转轮；27、螺纹柱；28、螺纹孔；29、滑槽；30、滑块；31、滚珠；32、调节杆；33、齿轮；34、安装块；35、连接槽；36、连接板；37、固定板；38、竖板；39、限位柱；40、转盘；41、限位孔；42、锁紧螺栓；43、调节轴；44、蒸馏瓶；45、可调电炉；46、蒸馏罐；47、馏出液导管；48、接收瓶。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.参照图1
‑
5，一种危险废物生料磨处置用模拟装置，包括：
34.放置台，放置台包括底座1和滑接底座1顶部的底板8，放置台上安装有驱动机构、以用于驱动底板8在底座1顶部往复移动，底座1内部开设有安装孔12，驱动机构包括转动连接在底座1顶部的转轮26、铰接在转轮26顶部偏离圆心位置处的连杆14和安装在安装孔12的、并用于确定转轮26转动的电机13，连杆14的另一端与底板8的一侧铰接，通过电机13转动带动转轮26转动，转轮26进而通过连杆14来带动底板8往复移动，从而给可以达到模拟实际生料磨环境的目的；
35.转轮26与连杆14之间通过连接组件铰接，连接组件包括固定轴24、固定在固定轴24底部的螺纹柱27和固定在固定轴24顶部的限位块，连杆14的顶面开设有多个与固定轴24吻合的连接孔25，转轮26的顶面开设有多个与螺纹柱27吻合的螺纹孔28，螺纹孔28与连接孔25一一对应设置，固定轴24插合在其中一个连接孔25内，且螺纹柱27螺接在相应位置处的螺纹孔28内，通过将连接组件安装在连杆14和转轮26上的不同位置处，从而给可以调节底板8往复移动时的行程，也可以达到调节底板8振幅和评率的目的；
36.底座1的顶部固定有两个平行设置的限位板11，两个限位板11相靠近的一侧剧固定有滑块30，底板8的两侧外壁上均开设有滑槽29，两个滑块30的一侧分别延伸至两个滑槽29内、并与滑槽29滑接，底板8的底面安装有多个滚珠31，限位板11、滑块30和滑槽29的设置使得底座8只能在底座1顶部进行水平方向的震动，而滚珠31的设置则是减小底板8与底座1之间的摩擦力；
37.测试机构，测试机构包括安装在底板11顶部的石墨电热板9、放置在石墨电热板9顶部的反应容器2和放置在底座1顶部的防倒吸瓶3、第一吸收瓶4、第二吸收瓶5和抽气泵6，反应容器为不锈钢制作，底座1的顶部开设有用于多个用于放置防倒吸瓶3、第一吸收瓶4、
第二吸收瓶5的放置孔，反应容器2顶部安装有密封盖10，第一吸收瓶4与防倒吸瓶3和第二吸收瓶5之间均通过管道连通，反应容器2与防倒吸瓶3之间连接有出气管20，出气管20为橡胶软管，抽气泵6与第二吸收瓶5之间连接有吸气管23，防倒吸瓶3与第一吸收瓶4之间通过第一连接管21连通，第一吸收瓶4与第二吸收瓶5之间通过第二连接管22连通，第一吸收瓶4与第二吸收瓶5内均添加有氢氧化钠溶液，第一连接管21位于第一吸收瓶4内的一端位于氢氧化钠溶液的液面之下，第二连接管22位于第一吸收瓶4的内的一端位于氢氧化钠溶液的液面上，第二连接管22位于第二吸收瓶5内的一端位于氢氧化钠溶液的液面下，而吸气管23位于第二吸收瓶5内的一端位于氢氧化钠溶液的液面上，密封盖10与反应容器2之间安装有多个锁扣7、以用于将密封盖10固定在反应容器2顶部，锁扣7氛围子口扣和母扣，子口固定在密封盖10上，母扣固定在反应容器2上，反应容器2外壁上安装有温度显示器17，且反应容器2内壁上安装有与温度显示器17电连的温度传感器，温度传感器可以将反应容器2内的温度通过温度显示器17显示出来，便于实验人员对反应温度进行调控；
38.固定机构，固定机构包括转动连接在底板8顶部的转盘40、固定在转盘40顶部的安装块34和固定板37，固定板37的一侧滑接有竖板38，安装块34上安装有调节机构、以用于驱动竖板38沿固定板37表面上下移动，，安装块34上转动连接有调节轴43，调节机构固定在调节轴43一端的调节杆32和固定在调节轴43另一端的齿轮33，竖板38远离固定板37的一侧外壁上开设有多个与齿轮33啮合的齿槽，竖板38的底部固定有限位柱39，底板8的顶部开设有与限位柱39卡合的限位孔41，转盘40的顶面开设有通孔，限位柱39的底部贯穿通孔卡合在限位孔41内，竖板38靠近固定板37的一侧开设有连接槽35，连接槽35内设有连接板36，连接槽35为t形槽，且连接槽35底部设有开口，连接板36与连接槽35吻合，且连接板36的一侧与固定板37的外壁固接，通过调节机构的设置，可以在反应结束后，将温度很高的反应容器2从石墨电热板9上取下放置到一旁进行冷却，此时，通过逆时针转动调节杆32就可以带动齿轮33逆时针转动，进而可以调动竖板38上升，从而使得反应容器2被抬起来，直到限位柱39退出到限位孔41后，就可以转动转盘40，从而将反应容器2转动到偏离石墨电热板9正上方的位置再放下，而限位柱39插合在限位孔41的内部，则是可以避免底板8在震动的时候转盘40发生转动；
39.固定机构还包括安装在竖板38顶部的固定框19和分别安装在固定框19两端上的两个锁紧机构，反应容器2位于固定框19之间、且被锁紧机构锁紧，锁紧机构包括固定在固定框19底部的固定套15、活动套设在固定套15内的套杆18和固定在套杆18一端的压环16，压环16与反应容器2的外壁抵接，固定套15的外壁上螺纹连接有锁紧螺栓42，锁紧螺栓42的一端与套杆18的外壁抵接，利用锁紧螺栓42与套杆18之间的静摩擦力可以将套杆18锁住。
40.一种危险废物生料磨处置用模拟装置的使用方法，包括以下步骤：
41.s1、将需要进行分析的危险废物、钢球/钢段、水泥原料称重后放入反应容器2中，盖上密封盖10后将反应容器2放置到石墨电热板9上，然后开启石墨电热板9，加热反应容器2，并开启抽气泵6；
42.s2、启动电机13，从而带动底座8水平往复震动，从而达到模拟实际生料磨环境的目的；
43.s3、试验结束后，停止驱动机构和石墨电热板9，然后对吸收液、反应容器2内物料进行化学分析，确认模拟过程中是否产生有毒有害气体、重金属及其他有害成分挥发情况、
危险废物中重金属的流向、对设备的损害等。
44.(1)固体样品氰化物检测的检测步骤
45.a、称取约10g干重的样品于称量纸上(精确到0.01g)，略微裹紧后移入蒸馏瓶；
46.b、参照图6，将称好的样品置于蒸馏装置中，蒸馏装置包括可调电炉45、置于可调电炉45顶部的蒸馏瓶44、与蒸馏瓶连通的蒸馏管46和固接在蒸馏管46另一端的馏出液导管47，蒸馏装置还包括接收瓶48，馏出液导管47的另一端延伸至接收瓶48内，蒸馏时，打开冷凝水，在接收瓶48中加入10ml氢氧化钠溶液作为吸收液。在加入试样后的蒸馏瓶44中依次加200ml水、3.0ml氢氧化钠溶液、2.0ml氯化亚锡溶液和10ml硫酸铜溶液，摇匀，迅速加入10ml磷酸，立即盖塞；
47.c、打开电炉45，由低档逐渐升高，馏出液以2ml/min～4ml/min速度进行加热蒸馏。接收瓶内试样近100ml时，停止蒸馏，用少量水冲洗馏出液导管47后取出接收瓶48，用水定容，此为试样a；
48.d、从试样a中吸取10.0ml液体于25ml具塞比色管中，向管中加入5.0ml磷酸二氢钾溶液，混匀，迅速加入0.30ml氯胺t溶液，立即盖塞，混匀，放置1min
‑
2min。向各管中加入6.0ml异烟酸
‑
巴比妥酸显色剂，加水稀释至标线，摇匀，于25℃显色15min。分光光度计在600nm波长下，用10mm比色皿，以水为参比，测定吸光度；
49.e、计算结果，对比固体样品各有害成分前后数据之差异性，评估重金属在该环境下是否会挥发、氰化物是否会分解。
50.(2)重金属检测步骤
51.检测项目：砷、铅、镉、铬、铜、镍、锌、锰、铍、铊、锡、锑、钒、钴、钼等
52.1、称取0.1000g样品；
53.2、将样品置于消解罐中，加入1ml优级纯盐酸、4ml优级纯硝酸、1ml优级纯氢氟酸和1ml优级纯双氧水；
54.3、将消解罐放入微波消解装置进行消解；
55.4、消解后冷却至室温，小心打开消解罐的盖子；
56.5、然后将消解罐放在赶酸仪中，于150℃敞口赶酸，至内容物近干；
57.6、冷却至室温后，用去离子水溶解内溶物，然后将溶液转移至50ml容量瓶中；
58.7、用去离子水定容至50ml；
59.8、使用电感耦合等离子体质谱仪进行重金属的测定。
60.(3)液体样品f
‑
、cl
‑
的检测步骤
61.1.将两吸收瓶中的液体定容至50ml容量瓶中；
62.2.用一次性注射器将3～5ml试液注入离子色谱仪；
63.3.离子色谱仪运行结束后计算结果，分析吸收液，确定在生料磨环境下是否会产生有毒的氟化氢、氯化氢气体。
64.工作原理：将需要进行分析的危险废物、钢球/钢段、水泥原料称重后放入反应容器2中，盖上密封盖10后将反应容器2放置到石墨电热板9上，然后开启石墨电热板9，加热反应容器2，并开启抽气泵6，接着启动电机13，电机13转动带动转轮26转动，转轮26进而通过连杆14带动底座8水平往复震动，从而达到模拟实际生料磨环境的目的，实验过程中产生的气体会被吸第一收瓶4和第二吸收瓶4内的氢氧化钠溶液所吸收，试验结束后，停止驱动机
构和石墨电热板9，然后将密封盖10打开，接着将反应容器2从石墨电热板9上取下来冷却，再取下反应容器2的时候，向下转动调节柄32，从而使得齿轮33逆时针转动，齿轮33进而带动竖板38上升，从而使得反应容器2上升，直到限位柱39退出到限位孔41后，就可以转动转盘40，从而将反应容器2转动到偏离石墨电热板9正上方的位置，之后再缓慢将绕哪反应容器2放下即可，最后再对吸收液、反应容器2内物料进行化学分析，最终确认模拟过程中是否产生有毒有害气体、重金属及其他有害成分挥发情况、危险废物中重金属的流向、对设备的损害等，最后，根据测试的数据来对比固体样品各有害成分前后数据之差异性，评估重金属在该环境下是否会挥发、氰化物是否会分解，分析吸收液，确定在生料磨环境下是否会产生有毒的氟化氢、氯化氢气体，评估对于设备的腐蚀情况、评估是否会对生料品质造成影响，基于以上信息，判断是否会对设备、人员、环境造成威胁，如果是，则针对性开发前处置设备等。
65.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。