一种用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置的制作方法

1.本实用新型属于游离氧化钙消解领域，尤其涉及一种用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置，主要应用于转底炉等煤基直接还原工艺处理钢厂含锌尘泥中游离氧化钙消解残量的控制。


背景技术：

2.钢铁厂生产过程会产生各种固废尘泥，其中含有大量铁、碳、锌、铅等有价元素可以回收利用，但由于其中锌、铅等元素在直接回用烧结、高炉等生产线时，对工艺过程产生不利影响：如造成高炉内炉衬侵蚀、结瘤等，使操作不能顺行；因此，目前许多钢厂已经采用转底炉等煤基直接还原工艺处理含锌钢厂尘泥；该类工艺主要由尘泥配碳造块和转底炉等直接还原两个步骤组成。在配碳造块步骤中，成品率高和强度高是基本要求，但由于尘泥中含未被消解的游离氧化钙(f-cao)，配碳尘泥在成块过程中，会因为游离氧化钙遇水产生消解反应膨胀而破裂，降低球块成品率和强度。因此，在尘泥造球或压块前，需要消解其游离氧化钙。目前消解尘泥中游离氧化钙的常用方法包括以下两种，一种方法是加水浸泡尘泥，使游离氧化钙与水反应生产氢氧化钙，然后用于造块；另一种方法是将含水量高的尘泥与含水量低的尘泥混合搅拌，在降低混合尘泥水分的同时，利用高水分含量尘泥中的水消解游离氧化钙。不管采用哪种消解方法，都需要对消解过程进行控制，将游离氧化钙降低到一定的目标值。
3.为了提高球块的成品率和强度，需要经常确定消解后的尘泥产品中残余游离氧化钙的含量，并与目标含量进行对比，据此确定消解过程参数调整量，达到控制消解过程的目的，尘泥中游离氧化钙含量的测定则普遍采用乙二醇萃取苯酸滴定等化学法；比如中国专利cn 211877777 u公开的一种游离氧化钙测定仪，包括滴定位，滴定位下方设置有加热搅拌装置，用于对样品瓶内的溶液进行加热及充分搅拌，滴定位上方设置有冷凝管安装平台，安装平台用于可拆卸挂置冷凝管，冷凝管的底部与滴定位对应，滴定位设置有光源、颜色采集单元，颜色采集单元为采集待检测样品颜色的颜色传感器或摄像头；上述装置通过乙二醇萃取苯酸滴定测量游离氧化钙的含量；此种测定方法存在的主要问题如下：样品准备和测定环境要求高，测定耗时长，所需试剂和仪器多，检测人员培训量大，检测费用高。
4.尘泥中游离氧化钙消解源于f-cao(游离氧化钙)水化反应产生ca(oh)2的反应，由于此方应属于放热反应，故放热量与游离氧化钙的反应量成正比；研究进一步发现，在非绝热条件下，尘泥样品加水消解的最大温升与游离氧化钙的含量正相关；因此，在一定的非绝热条件下，检测一定量尘泥样品与水反应消解所造成的特征温升(消解过程中的最高温升)，并对一系列尘泥样品的特征温升对应的尘泥中f-cao含量进行标定，即可通过尘泥样品的特征温升检测，确定该样品所代表的尘泥中f-cao的含量；进而通过与消解尘泥中残留f-cao目标控制含量的对比，确定消解的尘泥中f-cao偏离目标含量的值，为尘泥消解工艺参数调整和控制提供数量依据；基于上述可见，此种方法属物理检测方法，与化学检测方法相比，能适应现场检测频度高、快速、简洁、费用低，易与检测的要求。
5.鉴于目前没有利用上述物理检测原理测定尘泥游离氧化钙含量的装置，因此需要研发一种测定尘泥样品加水消解产生温升和特征温升的装置，进而完成尘泥样品中游离氧化钙含量的测定，使其能够快速、简单、高效地测量尘泥样品中游离氧化钙消解过程中温度的变化。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置，能够快速、简单、高效地测量尘泥样品中残留游离氧化钙消解过程中温度的变化，得到温升与时间的测定曲线和特征温升，进而间接确定消解尘泥样品中残余游离氧化钙含量，实现消解后的尘泥中残留游离氧化钙的快速测定，适应现场检测的需求。
7.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.本实用新型提供了一种用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置，包括搅拌釜、加水器、混合器、测温金属片以及测温仪；
9.所述加水器和所述混合器设于所述搅拌釜内部；
10.所述测温金属片镶嵌于所述搅拌釜的底壁上；
11.所述测温仪与所述测温金属片连接。
12.优选地，所述搅拌釜的侧壁上对称设有通孔，所述通孔靠近所述搅拌釜的上壁设置。
13.优选地，所述加水器与所述混合器固定在所述搅拌釜的上壁。
14.优选地，所述加水器与所述混合器同轴设置。
15.优选地，所述搅拌釜采用绝热材料或金属材料。
16.优选地，所述绝热材料为木材或塑料。
17.优选地，所述测温金属片为强导热材料。
18.优选地，所述强导热材料为铝或铜。
19.本实用新型所提供的一种用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置，还具有以下几点有益效果：
20.1、本实用新型的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置，通过检测尘泥样品消解过程中温升，间接确定尘泥样品中游离氧化钙含量，使其满足检测样品准备方便，检测简便，检测费用低，能实现快速检测，适应现场检测的需求；
21.2、本实用新型的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置，能够快速、简单、高效地测量游离氧化钙消解过程中温度的变化，得到温升与时间的测定曲线；
22.3、与化学滴定法等尘泥游离氧化钙检测方法相比，采用本实用新型的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置间接测定游离氧化钙时，检测时间一般不超过 4min，采用磁化水消解钢厂尘泥样品中游离氧化钙时，检测时间不超过2min，且采用磁化水对同样的样品，温升增幅可高约1℃左右，整个过程检测快速、简洁、高效。
附图说明
23.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特
征、目的和优点将会变得更明显：
24.图1为本实用新型的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置的结构示意图。
具体实施方式
25.为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
26.结合图1所示，本实用新型的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置包括搅拌釜1、设于搅拌釜1内部的加水器2和混合器3、镶嵌在搅拌釜1内壁上的测温金属片5以及与测温金属片5连接的测温仪6；
27.结合图1所示，搅拌釜1为箱体结构，内部设有容纳空间，其侧壁上设有通孔 4，为避免搅拌釜1内部的尘泥从通孔4溢出来，该搅拌釜1上的通孔4靠近所述搅拌釜1的上壁设置；其中搅拌釜1的上壁、侧壁以及底壁的材质可以为金属材料或绝热材料，具体选择可根据尘泥样品中游离氧化钙的含量而定，比如当尘泥样品中f-cao含量较多(比如f-cao含量＞3.0wt％)时采用金属材料，如不锈钢、铸铁等。当尘泥样品中f-cao含量较少(比如f-cao含量≤3.0wt％)时采用绝热材料，如木材或塑料等，其目的在于对应不同的f-cao含量的尘泥样品，在特征温升检测时间较短时，温升特征值会适当高，相对测量误差较小。
28.结合图1所示，加水器2固定在搅拌釜1上壁，用于向搅拌釜1内部加水将尘泥等消解；混合器3用于将加水后的尘泥搅拌，目的是将尘泥与水充分混合，便于尘泥中游离氧化钙的消解；其中为了节省搅拌釜1的内部空间，加水器2和混合器 3采用同轴结构(参见图1)。
29.结合图1所示，测温金属片5可镶嵌在搅拌釜1的侧壁/底壁上，能与尘泥直接接触，该测温金属片5为强导热材料，比如铜、铝等，便于测温。
30.结合图1所示，测温仪6与测温金属片5连接，通过测量测温金属片5的温度来测量尘泥样品消解过程中的温度以及温升(温升是指后续温度测量值与初始温度测量值差值的绝对值)；其中测温仪6可采用红外测温仪。
31.其中上述的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置在使用时，将称取好的尘泥样品加入搅拌釜1内，其中尘泥样品是经烘干处理并搅拌均匀的尘泥；然后通过加水器2加水进行游离氧化钙的消解，形成混合物，并在混合器3的作用下搅拌均匀后，立刻通过测温仪6对混合物连续测温，然后绘制温升δt与时间t的测量曲线，其中温升δt是指后续温度测量值与初始温度测量值差值的绝对值；其中δ t～t测量曲线为单峰值曲线，温升峰值为特征温升值；然后再采用化学法测定同样的尘泥样品中游离氧化钙含量，据此操作，建立起该尘泥样品的特征温升值与其游离氧化钙含量的对应关系。再反向操作，即可由测得的特征温升值，确定尘泥样品中游离氧化钙含量；并以此作为结合尘泥消解的目标f-cao含量调整消解工艺参数的数量依据。
32.结合具体的例子对本实用新型的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置进一步介绍；实施例中采用上述中用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置。
33.实施例1
34.本实施例的尘泥样品为取lt灰和og泥经拌料消解工艺得到的混合消解尘泥烘干料；
35.取1kg尘泥样品，放于如图1所示的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置中，加尘泥样品质量的12wt％的自来水，快速搅拌均匀后开始连续测温，将后续温度测量值与初始温度测量值差值的绝对值δt与时间t做δt-t的曲线，得到峰值δt
max
即为该消解混合尘泥的特征温升值；之后采用滴定法测定另一份相同尘泥的样品中游离氧化钙含量，据此操作，建立起该混合尘泥样品的特征温升值与该尘泥样品中游离氧化钙含量的对应关系。再反向操作，即可由测得的特征温升值，确定被测尘泥样品中游离氧化钙含量。
36.本实施例中，尘泥样品的特征温升值为3.5℃，特征温升值出现的时间为3min。对应的混合尘泥样品中的游离氧化钙含量为1.45wt％。
37.实施例2
38.本实施例的尘泥样品为取lt灰和og泥经拌料消解工艺得到的混合消解尘泥烘干料；
39.取1kg尘泥样品，放于如图1所示的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置中，加尘泥样品质量的12wt％的磁化水，其中磁化参数为：磁化强度400mt，磁化时间为44min；然后快速搅拌均匀后开始连续测温，将后续温度测量值与初始温度测量值差值的绝对值δt与时间t做δt-t的曲线，得到峰值δt
max
即为该尘泥样品的特征温升值；之后采用滴定法测定该尘泥样品中游离氧化钙含量，据此操作，建立起该尘泥的特征温升值与其游离氧化钙含量的对应关系。再反向操作，即可由测得的特征温升值，确定该种尘泥中不同的游离氧化钙含量。
40.本实施例中，尘泥样品的特征温升值为3.9℃，温升特征值出现的时间为2.2min。对应的混合尘泥的游离氧化钙含量为1.45wt％。
41.实施例3
42.本实施例的尘泥样品为取lt灰和og泥经拌料消解工艺得到的混合消解尘泥烘干料；
43.取1kg尘泥样品，放于如图1所示的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置中，加尘泥样品质量的12wt％的磁化水，其中磁化参数为：磁化强度400mt，磁化时间为50min；然后快速搅拌均匀后开始连续测温，将后续温度测量值与初始温度测量值差值的绝对值δt与时间t做δt-t的曲线，得到峰值δt
max
即为该混合尘泥的特征温升值；之后采用滴定法测定尘泥样品中初始游离氧化钙含量，据此操作，建立起该混合尘泥的特征温升值与其游离氧化钙含量的对应关系。再反向操作，即可由测得的特征温升值，确定该种混合尘泥中不同游离氧化钙含量。
44.本实施例中，尘泥样品的特征温升值为4.5℃，特征温升值出现的时间为1.5min。对应的混合尘泥的游离氧化钙含量为1.45wt％。
45.实施例4
46.本实施例的尘泥样品为取lt灰和og泥经拌料消解工艺得到的混合消解尘泥烘干料；
47.取1kg尘泥样品，放于如图1所示的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置中，加尘泥样品质量的12wt％的磁化水，其中磁化参数为：磁化强度400mt，磁化时间为58min；然后快速搅拌均匀后开始连续测温，将后续温度测量值与初始温度测量值差值的绝对值δt与时间t做δt-t的曲线，得到峰值δt
max
即为该消解混合尘泥的特征温升值；之后
采用滴定法测定尘泥样品中游离氧化钙含量，据此操作，建立起该混合尘泥的特征温升值与其游离氧化钙含量的对应关系。再反向操作，即可由测得的特征温升值，确定混合尘泥样中游离氧化钙含量。
48.本实施例中，尘泥样品的特征温升值为4.0℃，特征温升值出现的时间为1.9min。对应的混合尘泥的游离氧化钙含量为1.45wt％。
49.综上所述，本实用新型的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置，通过检测消解过程中特征温升，间接确定尘泥中游离氧化钙含量，使其满足样品准备方便，检测简便，检测费用低，能实现快速检测，适应现场检测的需求；该尘泥游离氧化钙消解温升检测装置，能够快速、简单、高效地测量尘泥样品中游离氧化钙消解过程中温度的变化，得到温升与时间的测定曲线；与化学滴定法等游离氧化钙检测方法相比，采用本实用新型的用于尘泥中游离氧化钙消解的温升检测装置间接测定样品中游离氧化钙含量时，检测时间一般不超过4min，采用磁化水消解测定钢厂尘泥样品中的游离氧化钙时，检测时间不超过2min，且采用磁化水对同样的样品，温升增幅可提高约1℃左右，整个过程检测快速、简洁、高效。
50.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。