167038. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés lúgos oldatok és/vagy zagyok, főleg alumíniumlúgok és/vagy zagyok koncentrációjának automatikus és folyamatos mérésére
167038 (tranzisztor, dióda, stb.) paraméterei állandóak, a berendezés közvetlenül a mintavétel közelébe telepíthető. Nagyfrekvenciás fej szilárdanyag-tartalomra való érzékenysége: Szilárdanyag: őrölt bauxit (1 ß - 0,5 mm szemcseméret) <5,4-10~4 ohm" 1 cm" 1 (10 g/l szilárdanyag-tartalomváltozás ~0,15 ohm-4 cm" 1 vezetőképességértékénél <0,6% a hiba. A mérési adatok szerint a mérőcella zagyok oldatfázis koncentrációjának a követésére is alkalmas, mivel a zagy szilárdanyag tartalomváltozását csak minimális mértékben érzékeli. így pl. a feltárásra kerülő zagy kb. 300 g/l szilárdanyagtartalmú, a maximális ingadozás ±50 g/l. Tízszeres hígítás esetén az ±5 g/l szilárdanyag tartalomváltozásnak felel meg, ami ±0,5% sz Na2 0 mérési hibát okoz. A továbbiakban a 3-5. ábrák kapcsán a találmány szerinti eljárás példakénti foganatosítását ismertetjük. a) Sz Na2 0 koncentráció mérés Az alumínátlúgokban kb. 1-50 g/l kausztikus Na2 0 tartományban az alábbi reakció játszódik le: Al2 0 3 +Na 2 0=2 NaA10 2 Mivel az OH" ion mozgékonysága sokkal nagyobb, mint az A102 vagy az üzemi alumínátlúgokban előforduló egyéb ionoké (C03 stb.), így a vezetőképességet az OH ion határozza meg. Tehát közvetlenül vezetőképességméréssel az alumínátlúgok sz Na2 0 tartalma viszonylag pontosan meghatározható. 14 g/l sz Na2 0, 10 g/l A1 2 0 3 és 2 g/l karbonát Na2 O környékén az üzemi alumínátlúgokban előforduló főkomponensekre az alábbi vezetőképesség-összefüggéseket kapjuk: ohm"1 cm" 1 (sz Na 2 Og/l ohm -1 cm~ l (Al 2 0 3 g/l 6,0-10"o 3 6,10-10" 4 ohm"1 cm _1 (karb. Na 2 Og/l 4,0-10"4 10 15 20 25 szólnak a fenti szempontok. A hígítási arány - a mérőfejjel közvetlenül a mérendő koncentrációtartomány — kiválasztásánál az üzemi viszonyokat kell figyelembe venni. Nagyobb A12 0 3 koncentrációingadozás esetén célszerű a 20 g/l sz Na2 O koncentrációtartományt választania, mivel itt még az alumínium zavaró hatása kicsi, a lúgot sem kell erősen hígítani. 1 hónapon keresztül végzett ipari ellenőrző mérések a feltáró lúgon az alábbi eredményeket adták: A1,0, t Na2 0 ingadozás : mérések számának ± 1 g/l ±3 g/l ±4 g/l ± 5 g/l 48,1% 85,1% 96,2% 100,0%-a. ngadozás: mérések számának ± lg/1 ± 4 g/l ± 6 g/l ± 8g/l ±10 g/l 22,2% 74,0% 85,1% 92,5% 100,0%-a. 30 35 40 45 Ezeknek az értékeknek a voltozása a sz Na2 0 függvényében a 3. és 4. ábrán van felrajzolva. A diagrammokból kitűnik, hogy főleg azsz Na2 0 de az 50 Al2 0 3 koncentráció függvényében is változnak a vezetőképesség összefüggések. A 3. ábrán látható, hogy az NaA102 képletnek megfelelő összetételű vegyület szigorúan csak ~20 g/l sz Na2 O koncentráció alatt létezik, felette egyre inkább növekszik az alumínátion 55 által relatíve megkötött OH"mennyisége, a molviszony növekedése csökkentő hatása a vezetőképességre egyre jobban megfigyelhető. A 4. ábrából látható, hogy a vezetőképesség karbonátkoncentrációtól való függése a sz Na2 0 50 koncentráció növekedésével 0-ra csökken, majd előjelet vált. Ha tömény lúgokat (150-300 g/l kNa2 0) kell elemezni, (a timföldgyárban található lúgok többsége ilyen) a lúgot hígítani kell. Célszerű minél kisebb hígítási arányt választani a 55 mérési pontosság érdekében, azonban ennek ellene Látható, hogy ±1,5% relatív hibával lehet mérni ebben a rendszerben tízszeres hígítás esetén (sz Na2 0 130-200 g/l), ha a vezetőképességmérés ±0,5%-nál nem pontatlanabb. sz Na2 0g/l=kNa 2 0g/l -6,08 A1 2 0 3 g/l összefüggés mivel csak 20 g/1 sz Na2 O koncentráció alatt létezik, töményebb lúgok hígításos mérésénél az eredeti lúgra vonatkoztatva csak egy fiktív szám kémiai tartalom nélkül, mely technológiai és méréstechnikai szempontból előnyösen használható. Mint említettük, a karbonát zavaró hatása csökkenthető pl. polihidroxidok adagolásával. Ekkor komplexképződési folyamatok játszódnak le, melynek hatására a A3f (karbonát Na2 0-sz Na2 0 görbe eltolódik, tehát a 0 pont tetszés szerinti koncentrációértékre beállítható. így a ±1,5% relatív hiba +l%-ra csökken. b)Al2 0 3 koncentráció mérés: A 3. ábrán látható, hogy a sz Na2 0 koncentráció növekedésével a vezetőképesség egyre inkább az A12 0 3 koncentrációtól kezd függeni és az sz Na2 0 koncentráció vezetőképességét befolyásoló hatása csökken. Az 5. ábrából kitűnik, hogy konstans A12 0 3 koncentrációnál a 5C -sz Na20 görbe lapos maximumon halad keresztül. A maximum helye főképp a hőfoktól függ. Az 1 görbe 50 C°-on 85 g/l A12 0 3 , a 2 görbe 50 C°-on 105 g/l A12 0 3 , a 3. görbe 30 C°-on 85 g/l A12 0 3 , a 4 görbe 30 C°-on 105 g/l A12 0 3 koncentrációnál ábrázolja a sz Na 2 0 vezetőképesség függését. A maximum környékén 40-50 g/l sz Na2 0 koncentrációtartományban gyakorlatilag a lúg vezetőképessége csak az A12 0 3 tartalomtól függ. Hogy ezen ideális tartományban lehessen mérni, a termosztálási hőfokkal vagy NaOH adagolásával a maximum környékére kell beállítani a mérendő lúgot. 3
