一种自动滴定的定硫仪的制作方法

本发明属于化学分析仪器制造的技术领域，具体涉及一种碘还原法检测高含硫矿石中含硫量的化学分析仪器，可在冶金、化工等矿山行业的企业、科研院所、高等院校用于快速、准确检测硫矿石中的硫元素量。

背景技术：

自然界中，硫矿物分布广泛，硫元素丰度高，其化学性质与氧相近，易形成稳定的化合物，它以金属硫化物和硫酸盐的形式广泛存在于各种矿石中，除用以制造硫酸为目的的硫铁矿和各种矾矿外。硫一般都作为矿石中常见的有害杂质，其含量0～60％，一方面在冶炼、燃烧的过程中，会引起环境污染，另一方面，带入最终成品中会影响产品性能，因此，检测矿石中含硫量是必不可少的检测项目。

要检测硫就必须让矿石中的硫完全释放出来，通常采用加热分解的方式。主要有高频炉加热、电弧炉加热和管式炉加热三种方式。高频电炉的高频电流流向紫铜管绕制而成的感应圈状或其它形状的加热线圈，产生交变的电磁场，将需要加热的物料放于感应圈中，电磁感应在物料中产生涡流，受电阻作用而使电能转化为热能而使物料温度上升；电弧炉利用电极电弧产生的高温，分解样品释放二氧化硫；管式炉就是传统的加热方式。

矿石中硫的检测一般有红外吸收法(红外碳硫分析仪)、电导法(电导碳硫仪)、重量法(碳硫联合测定仪)、滴定法(滴定仪)、容量法(气容碳硫仪)、测定金属中的碳、硫含量，还有icp法、直读光谱法、x光荧光法、质谱法、色谱法、活化分析法等，各有其优点和适用范围。在我国，使用最为广泛的是：红外碳硫分析仪，气容碳硫分析仪，电导碳硫仪。

红外吸收法：试样在富氧条件下的加热分解，反应生成二氧化硫，二氧化硫随载气经处理后进入相应的吸收池，吸收相应的红外辐射，由探测器转发为电信号，经计算机处理输出结果。此方法具有准确、快速、灵敏度高的特点，尤其适合低硫含量的检测，采用此方法的红外碳硫分析仪，自动化程度较高，价格也比较高，适用于分析精度要求较高的场合。

电导法：这是根据电导率的变化来测量分析硫含量的一种方法，被测样品经高温燃烧后产生的混合气体，经过电导池的吸收后，电阻率发生改变，从而测定硫的含量，其特点是准确，快速、灵敏。多用于低碳、低硫的测定。

重量法：硫的测定常用湿法，试样用酸分解氧化，转变为硫酸盐，然后在盐酸介质中加入氯化钡，生成硫酸钡，经沉淀、过滤、洗涤、灼烧，称量最后计算得出硫的含量。重量法的缺点是分析速度慢，所以不可能用于企业现场碳硫分析，优点是具有较高的准确度，至今仍被国内外作为标准方法推荐，适用于标准实验室和研究机构。

容量法测硫为碘量法、酸碱滴定法。碘量法定硫，既快速又准确，是我国碳、硫联合测定最常用的方法，采用此方法的碳硫分析仪的精度，碳含量下限为0.050％，硫含量下限为0.005％，可满足大多数场合的需要。

燃烧-碘量法测定硫的机理是：在高温燃烧中把不同价态的硫分解氧化为二氧化硫,二氧化硫用淀粉吸收液吸收,生成亚硫酸,用碘标准溶液滴定亚硫酸为硫酸.如果吸收二氧化硫的同时不及时滴定,生成的亚硫酸达一定浓度时则分解为二氧化硫气体逸出,导致分析结果偏低.及时的滴定,迅速把亚硫酸转化为稳定的硫酸,使分析结果稳定.所以,滴定速度和吸收的速度要大体保持一致,过慢,则容易导致气体逸出使结果偏低,过快则容易滴定过量,使分析结果偏高。

目前，虽然有很多方法和仪器可以检测物质的含硫量，但是还存在一些问题：

(1)电弧法、高频炉熔样对样品的电磁性、电导性以及电热性有要求，对这些性能较差的样品熔样效果差，硫不能完全熔出或拖尾现象严重，导致检测结果偏低；传统管式炉虽然适应性广，但加热时间长、能耗高。

(2)对高硫检测缺乏自动检测的化学分析仪器，红外碳硫分析仪主要检测含硫2％以下的物质，对于高硫含量的样品通常采用减少称样量的办法来检测，过低的称样量对天平有更高的要求，同时，降低了秤样的代表性；碘量法的检测上限为10％，且为人工操作，对于大于10％的样品检测只能采用重量法，重量法分析时间长，差不多需要6-8小时，对操作人员要求高，重复性较差。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对高含硫矿石在管式炉中加热分解产生二氧化硫，硫含量高、分解的二氧化硫多，随载气进入吸收瓶后，来不及吸收，导致碘还原法无法检测高含硫矿石含硫量的问题，而提供一种结构简单、自动化程度高、能够快速、准确、适于检测高硫含量的自动滴定的定硫仪。

为实现本发明的上述目的，本发明一种自动滴定的定硫仪通过以下技术方案实现：

本发明种一种自动滴定的定硫仪，含有样品加热分解装置、温控仪、称量打印系统，所述的称量打印系统为用于打印检测结果的打印机、用于称量样品质量的电子天平；温控仪通过线路与加热分解装置连接，加热分解装置按照一定的加热速度进行加热，并按照设定的时间进行保温。它还含有供气系统、二氧化硫吸收装置、滴定装置、控制显示系统，所述的控制显示系统是由控制器与触控屏连接构成，所述的控制器采用plc、传统单片机或arm单片机；所述的供气系统是由气泵、空气过滤装置、气体质量流量计通过气管顺序连接而成，气体质量流量计再通过气管与样品加热分解装置连通，样品加热分解装置通过气管与二氧化硫吸收装置连通；在二氧化硫吸收装置内设有光敏感应装置，光敏感应装置与控制器连接；所述的滴定装置采用精密注射泵，滴定装置与二氧化硫吸收装置连通，并与plc控制器、传统单片机或arm单片机连接；所述的控制器还通过线路分别与温控仪、气体质量流量计连接；所述的触控屏通过线路分别与打印机、电子天平连接；所述的加热分解装置为内部带有耐高温陶瓷管的管式炉，采用陶瓷纤维一体化的炉膛，加热元件采用螺旋硅碳加热管，以硅碳棒为加热源，采用可控硅控制，采用b型或s型热电偶探测温度，具有重量轻、自身热容小、升温速度快、保温性能好的特点。

所述的空气过滤装置为铝合金或有机玻璃的气体过滤器，其内部装有钠石灰和脱脂棉。

所述的气泵采用微型气泵，为有刷或无刷隔膜泵，优选无刷隔膜泵。所述的气体质量流量计采用热释电的气体质量流量计，带有模拟量输出和(或)rs485/232接口。

所述的二氧化硫吸收装置为含有加液泵的吸收瓶，含有限位电藕和电磁阀；所述的光敏感应装置安装在吸收瓶内的固定支架上，光敏感应装置带有将光敏信号进行放大处理的放大线路板。

所述的精密注射泵高含有精密玻璃注射器(2～100ml)、微型电磁两位三通、支架以及限位的电藕开关。

所述的电子天平为带有通讯接口的万分之一或十万分之一的电子分析天平，其具有通讯接口，并提供详细的通讯协议。

所述的打印机为微型打印机，具有rs232或485通讯接口，并提供详细的通讯协议。

本发明一种自动滴定的定硫仪采用以上技术方案后，通过光敏感应系统的光电感应，确定进入吸收瓶的载气将二氧化硫进入吸收瓶中的速度和流量，通过控制滴定速度和载气的流量，确保进入吸收瓶中的二氧化硫能被全部吸收，从而，实现对高含硫矿石中硫的有效滴定，准确检测含硫量。

附图说明

图1是本发明一种自动滴定的定硫仪结构联系示意图；

图2是本发明一种自动滴定的定硫仪的控制原理图。

附图标记为：1-气泵；2-空气过滤装置；3-气体质量流量计；4-样品加热分解装置；5-二氧化硫吸收装置；6-光敏感应装置；7-滴定装置；8-控制器；9-温控仪；10-触控屏；11-打印机；12-电子天平。

具体实施方式

为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种自动滴定的定硫仪做进一步详细描述。

由图1所示的本发明一种自动滴定的定硫仪结构联系示意图看出，本发明一种自动滴定的定硫仪，含有供气系统、样品加热分解装置4、温控仪9、二氧化硫吸收装置5、滴定装置7、控制显示系统、称量打印系统。所述的供气系统是由气泵1、空气过滤装置2、气体质量流量计3通过气管顺序连接而成，气体质量流量计3再通过气管与样品加热分解装置4连通，样品加热分解装置4通过气管与二氧化硫吸收装置5连通；气泵1采用124v无刷隔膜微型气泵，流量0～2l/min，采用调速板pmw信号发生器，通过对改变模拟量值，调速板发生不同的pwm信号，从而控制气泵1的流量；气体质量流量计3通过检测气体的质量，避免了由于温度、压力、湿度等自然环境变化而引起的流量变化，保证了在检测过程中，气体量的恒定。所述的空气过滤装置2为铝合金或有机玻璃的气体过滤器，其内部装有钠石灰和脱脂棉；所述的气体质量流量计3带有模拟量输出和(或)rs485/232接口。所述的加热分解装置4为内部带有耐高温陶瓷管的管式炉，采用陶瓷纤维一体化的炉膛，加热元件采用螺旋硅碳加热管；温控仪9通过线路分别与加热分解装置4、控制器8连接，温控仪9与控制器8通过rs232通讯，采用单铂铑热电偶，温控仪9通过模拟信号控制调功板，调功板控制可控硅，采用移相方式控制加热元件，通过该方式，管式炉可以在10分钟内加热到1250℃，控制精度±2℃。所述的控制显示系统是由控制器8与触控屏10连接构成，所述的控制器8采用plc、传统单片机或arm单片机；在二氧化硫吸收装置5内设有光敏感应装置6，光敏感应装置6采用蓝光光敏的光敏电池，光敏感应装置6与控制器8连接。所述的滴定装置7采用精密注射泵，滴定装置7与二氧化硫吸收装置5连通，并与控制器8连接；所述的二氧化硫吸收装置5为含有加液泵的吸收瓶，由玻璃或石英制作，含有限位电藕和电磁阀。所述的称量打印系统为用于打印检测结果的打印机11、用于称量样品质量的电子天平12。所述的控制器8还通过线路与气体质量流量计3连接；所述的触控屏10通过线路分别与打印机11、电子天平12连接；所述的电子天平12为带有通讯接口的万分之一或十万分之一的电子分析天平。

本发明一种自动滴定的定硫仪的控制原理由图2所示。结合图1看出，将需要分析的高含硫矿石样品，用电子天平12准确称量后，放入加热分解装置4的陶瓷管的恒温区进行加热分解。空气经气泵1后，经过空气过滤装置2过滤，并由气体质量流量计3进入管式炉中的耐高温陶瓷管中作为载气，分解产生的二氧化硫随载气进入二氧化硫吸收装置5中，同时，气体流量随控制显示系统的命令而实时改变；二氧化硫吸收装置5将随载气进入的二氧化硫进行化学吸收，氧化成三氧化硫，并随吸收反应的进行程度和速度，吸收液的颜色不断发生变化；装在二氧化硫吸收装置5中的光敏感应装置6通过透过光强度的变化，感应到二氧化硫进入的速度，并将颜色的变化情况转变成电信号的变化，从而检测吸收反应的速度和程度；将产生的电信号传输给控制显示系统，控制显示系统将接受的电信号进行处理，并发出控制命令执行相应的操作；滴定装置7接受到控制显示系统的命令后，进行滴定，滴定的速度随吸收反应的速度变化而变化；称量打印系统将样品的称重量自动输入到控制显示系统中，滴定结束后，自动打印出检测结果。