184911. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés timföldgyári zagyok és iszapok, továbbá sűrű szuszpenziók szilárdanyag tartalmának és/vagy az oldatfázis szilárdanyag tartalomtól független összetételének folyamatos mérésére
3 184911 4 A Bayer-timföldgyártás korszerű üzemellenőrzése megköveteli a folyamatos és on-line méréstechnika mind szélesebb körű alkalmazását. A timföldgyártás során keletkező nátrium-hidroxidot és nátrium-aluminátot oldatfázisban tartalmazó, továbbá szilárd fázisú bauxittal, vörösiszappal, vagy a bauxitból képződő más jellegű és összetételű, de hányóra kerülő iszappal, illetve timföldhidráttal stb. képezett zagyok, illetve iszapos szuszpenziók szilárdanyag tartalmának és összetételének mérésére eddig csak közvetett mérőmódszerek állnak rendelkezésre. Ismeretesek olyan eljárások, amelyek a villamos vezetőképesség, a sűrűség vagy a fajsúly alapján határozzák meg zagyok szilárdanyag tartalmát. Az ily módon végzett mérések hibája viszonylag nagy, mivel az eredmény függ a folyadékfázis összetételének, hőmérsékletének és a szilárd fázis szemcseösszetételének változásától. Timföldgyári gyakorlatban a kézi mintavétel és laboratóriumi gravimetriás mérés terjedt el, amelynek hibája igen nagy. A fajsúly és sűrűségmérés alapján főként a zagy fajsúlyának mérését ajánlják. Újabban a sűrűségmérésre radiometriás módszereket használnak az oldatoknál és szuszpenzióknál. A szuszpenziók és iszapok sűrűségének mérésére alkalmazott ilyen eljárások cementgyári vagy timföldgyári iszapok sűrűségét mérik a csővezetékre szerelt 137Cs sugárforrás gamma-sugarainak abszorpciója révén. A módszer az alkalmazott viszonylag nagy fotonenergia miatt közel azonos érzékenységgel érzékeli az oldatot és az iszapot (szilárd fázist) képező atomok (ionok) sugárabszorpcióját, és így nem tud különbséget tenni az egyes fázisok koncentrációjának változásából adódó különbségek között. A szuszpenziók vizsgálatára kifejlesztett röntgensugaras vagy radioizotóp sugárforrást felhasználó módszerek laboratóriumi berendezéseken alapulnak, sem kialakításuk, sem felhasznált szerkezeti anyagaik miatt nem alkalmasak üzemi, nagynyomású, nagy hőmérsékletű, csővezetékekben áramló zagyok szilárdanyag koncentrációjának mérésére. A röntgensugárral működő berendezéseknél még a sugárforrás intenzitásának instabilitásával is számolni kell, ami természetesen növeli a mérés hibáját. A felsorolt és az eddig használatos eljárások és berendezések közös hátránya, hogy a mérés nem független a folyadékfázis összetételének, esetenként hőmérsékletének, áramlási sebességének változásától, továbbá a szilárd fázisú részecskék összetételének és szemcseméretének változása is negatívan befolyásolja a mérés pontosságát, ezért ezek csak igen szűk határok között ingadozhatnak. Az eddig alkalmazott megoldások másik, közös hátránya, hogy a folyamatos, közvetlen, ún. on-line mérés a vas csővezetékben nem, vagy csak részlegesen volt megoldható, kisebb átmérőjű megkerülő (by-pass)-ágban pedig a mérés, illetve az érzékelés az eltömődések, lerakódások miatt rövid időn belül lehetetlenné válik. Végül az ismert radioizotópos megoldások 137Cs izotóp kemény gamma-sugárzását használják a mérésre, amely esetben a fázisok koncentrációváltozása és főként az oldatfázis komponenseinek változása a szilárdanyag koncentráció mérés hibáját jelentős mértékben megnöveli. Ugyancsak ismeretes, hogy a timföldgyári Na OH-t és NaA102-t tartalmazó oldatok, az ún. aluminátlúgoldatok koncentrációját (azaz nátrium vagy alumínium tartalmát) és/vagy mólviszonyát (a nátrium és alumínium mólarányát) a villamos vezetőképesség mérésével, illetve a villamos vezetőképesség és az oldat valamely más paraméterének (például fajsúly, viszkozitás stb.) mérésével lehet meghatározni. Bár a villamos vezetőképesség igen érzékenyen reagál az oldatfázisban bekövetkező minden koncentráció változásra, a mérés önmagában csak bizonyos megszorításokkal ad egyértelmű koncentráció-meghatározási lehetőséget. A vezetőképesség maximális értéke tiszta oldatok esetén fordítottan arányos a mólviszonnyal, ez azonban zagyok és iszapos oldatok esetében eltolódást mutat és korrekcióra szorul, amely korrekciót az eddigiekben vezetőképesség vagy sűrűség, vagy ultrahang terjedési sebesség mérése révén csak igen pontatlanul leheteit elvégezni. A pontatlanság olyan mértékű volt, hogy az így kialakított berendezés jele nem volt alkalmas a folyamat szabályozására. A találmány célja folyamatosan, üzemi csővezetékben közvetlen megoldással (on-line módon), egyidejűleg mérni és meghatározni a különböző timföldgyári zagyok sz lárdanyag tartalmát és/vagy valamely kémiai összetevő koncentrációját. A találmány további célja kiküszöbölni a mintavételt, az ezzel járó hibát, a zagy mérés előtti szegregálódását, valamint a mérőérzékelő környezetében kialakuló lerakódások által okozott mérési pontatlanságot, továbbá a nehezen ülepedő, ill. szétváló zagyoknál a szilárd- és a folyadékfázis elválasztását. A találmány keretében cél az olyan kombinált berendezés létrehozása is, amely alkalmas az automatikus mérésre és előállítja a szükséges paramétereket, illetve sz ibályozó jeleket a számítógépes folyamatirányítás számára. A találmány tehát eljárás timföldgyári zagyok és iszapok, továbbá sűrű szuszpenziók szilárdanyag tartalmának és/vagy a szilárdanyagtól független összetételének folyamatos mérésére. A találmány lényege abban van, hogy ismert módon a villamos vezetőképesség mérésével meghatározzuk a kczeg koncentrációját és egyidejűleg műanyag csővezetékkel kiegészített vagy műanyag ablakkal ellátott mérőszakaszon lágy radioaktív, előnyösen 241Am sugárforrás áli al kibocsátott és az áramló közegen átvezetett sugárzás érzékelő-szervével meghatározzuk a közeg szilárdanyag tartalmát és ez utóbbival villamos úton kompenzáljuk a vezetőképességmérő jelét. A találmány lényege tehát az a felismerés, hogy ismert módon mérve a zagy villamos vezetőképességét és egyidejűleg műanyag csővezetékkel kiegészített vagy műanyag ablakkal ellátott mérőszakaszon megfelelően megválasztott lágy-gamma sugárzást átvezetve a zagyon, annak szilárdanyag tartalmára jellemző, roncsolá ; nélküli mérési eredményt kapunk, amely független az oldatfázis összetételének időbeni változásától, valamint a szilárd fázis szemcseméret ingadozásától; ezzel a mérési eredménnyel, azaz a radioaktív sugárzás érzékelőjéről kapott jellel, villamos úton kompenzáljuk a vezetőképességmérőjelét, ezáltal függetlenné téve a villamos vezetőképesség mérésen alapuló koncentráció meghatározást a zagyban lévő szilárdanyag mennyiségtől. A találmány egyben berendezés a találmány szerinti eljárás foganatosítására, amelynek mérőszakasza, abba beépített elektromos vezetőképességmérő érzékelője, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
