专利名称：在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法
技术领域：
本发明涉及检测方法，且特别是涉及在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法。
背景技术：
目前，一贯作业炼钢厂中大都设有再生酸工场(Acid Regeneration Plant ；ARP)。此再生酸工场的任务主要是处理冷热轧制程洁净钢材之后所产生的废盐酸(HCl)溶液。于再生酸工场中，将废盐酸溶液焙烧成氧化铁附属产品，并同时回收盐酸溶液，以继续用来清洗钢材。在整个焙烧操作过程中，浓缩酸为焙烧原料，而浓缩酸中所含的亚铁离子的含量为最重要的品管项目。目前，检测浓缩酸中所含亚铁离子的含量的方法，是以传统人工采样，再利用乙烯二胺四乙酸(EDTA)滴定法来进行分析检测。然而，由于人工离线采样分析不仅步骤繁琐，也非常耗时。举例而言，目前每4小时仅能进行采样与分析一次，因而也只能提供一组检测数据来做为焙烧制程的操作依据。因此，这样的检测方式会导致工场品管产生相当长的空窗期，而造成制程品管延迟现象，并导致调控迟滞现象，进而降低焙烧制程的稳定度。这样的调控迟滞现象会严重影响焙烧制程中氧化铁的生产作业。例如，当浓缩酸中的亚铁离子含量过高时，会产生过饱和结晶现象，而导致输送浓缩酸的管线堵塞。另一方面，当浓缩酸中的亚铁离子含量太低时，则可能会引发氧化铁产品的纯度不足与产能过低的问题。因此，目前亟需一种检测浓缩酸中亚铁离子含量的方式，藉以改善传统以人工方式检测浓缩酸中的亚铁离子含量所引发的种种缺失。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其使用热力学试验与回归分析取得亚铁离子的含量与浓缩酸密度的关系的方程式，并利用在线量测浓缩酸的密度的方式，如此可在线实时检测出浓缩酸中的亚铁离子含量。藉此，可在焙烧制程前，实时调控浓缩酸的组成，而可显著提升焙烧制程的稳定度。本发明的另一方面是提供一种在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，可在线实时检测出浓缩酸中的亚铁离子，因此运用本发明的方法可避免传统人工采样与电位滴定分析的耗时、耗力与制程品管延迟的缺陷，进而可有效协助生产的稳定操作。根据本发明的上述目的，提出一种在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其包含下列步骤。在预设温度下，利用输送管来将浓缩酸传送至焙烧炉，其中此浓缩酸包含盐酸成分、氯化亚铁(FeCl2)成分、以及水溶剂。前述的盐酸成分具有预设含量，且此盐酸成分具有第一密度，氯化亚铁成分具有第二密度，水溶剂具有第三密度。设置在线比重装置于焙烧炉前的输送管中。利用前述的在线比重装置测量浓缩酸的第四密度。利用第一方程式、前述盐酸成分的预设含量、第一密度、第二密度与第三密度，计算氯化亚铁成分的含量。其中，第一方程式为第四密度=第三密度X水溶剂的重量分数+第一密度X盐酸成分的重量分数+第二密度X氯化亚铁成分的重量分数。依据本发明之一实施例，上述的在线比重装置的溶液入口与溶液出口与输送管连通。依据本发明的另一实施例，上述的在线比重装置与分布式控制系统连接，且于测量浓缩酸的第四密度后，上述在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法更包含将所测量出的第四密度传送分布式控制系统(Distributed Control System ；DCS)中。依据本发明的又一实施例，上述计算氯化亚铁成分的含量的步骤是在分布式控制系统中进打。根据本发明的上述目的，另提出一种在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其包含下列步骤。在预设温度下，利用输送管来将浓缩酸传送至焙烧炉，其中此浓缩酸包含盐酸成分、氯化亚铁成分、以及水溶剂，前述的预设温度为75°C，且盐酸成分的含量为400克/公升。设置在线比重装置于焙烧炉前的输送管中。利用此在线比重装置测量浓缩酸的密度。利用方程式与前述的浓缩酸密度，计算氯化亚铁成分中的亚铁离子含量。其中，此方程式为亚铁离子含量=-902.818+803.4678X浓缩酸的密度。
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的说明如下:
第I图绘示盐酸水溶液在30°c时模式预测和文献值(实验值)的比较示意图。第2图绘示盐酸水溶液在40°C时模式预测和文献值(实验值)的比较示意图。第3图绘示氯化亚铁水溶液在30°C时模式预测和实验值的比较示意图。第4图绘示氯化亚铁水溶液在40°C时模式预测和实验值的比较示意图。第5图绘示盐酸与氯化亚铁混合物的水溶液的预测密度与实验值的比较图。第6图绘示依照本发明之一实施方式的一种浓缩酸的密度与亚铁离子的含量间的关系式的一次线性回归图。第7图绘示依照本发明之一实施方式的一种在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法的装置示意图。第8图绘示依照本发明之一实施方式的一种在线密度检测法与人工电位滴定分析法的检测结果比较图。
具体实施例方式为了改善传统检测方式所引发的问题，本发明在此提出在线实时检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法。在实施例中，进行浓缩酸中的亚铁离子的检测时，可先建立浓缩酸密度与亚铁尚子含量的关系式。一般而言，钢厂中的浓缩酸主要是由盐酸成分、氯化亚铁成分以及水溶剂所组成的溶液。其中，由于盐酸成分与氯化亚铁成分是浓缩酸溶液中主要的电解质成分，因此盐酸成分与氯化亚铁成分的浓度会影响浓缩酸溶液。故，在实施例中，可先利用测量与回归分析方式，分别建立盐酸水溶液与氯化亚铁水溶液在温度30°C、35°C与40°C的密度与重量分数的关系式。由于，盐酸水溶液易挥发，不易测量其密度，再加上盐酸水溶液的密度在文献上已有相当完整的记载。因此，本实施例利用文献，例如Perry的化学工程师手册(Perry’sChemical Engineers’ Handbook),所提供的盐酸水溶液在不同温度下的密度(kg/1)数据，如下表1，来进行回归分析，以获得盐酸水溶液的密度对浓度与温度的模式。再藉此来推算出盐酸水溶液在30°C、35°C与40°C时的密度。
权利要求
1.一种在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，包含: 在预设温度下，利用输送管来将该浓缩酸传送至焙烧炉，其中该浓缩酸包含盐酸成分、氯化亚铁成分、以及水溶剂，该盐酸成分具有预设含量，且该盐酸成分具有第一密度，该氯化亚铁成分具有第二密度，该水溶剂具有第三密度； 设置在线比重装置于该焙烧炉前的该输送管中； 利用该在线比重装置测量该浓缩酸的第四密度；以及 利用第一方程式、该预设含量、该第一密度、该第二密度与该第三密度，计算该氯化亚铁成分的含量，其中该第一方程式为该第四密度=该第三密度X该水溶剂的重量分数+该第一密度X该盐酸成分的重量分数+该第二密度X该氯化亚铁成分的重量分数。
2.按权利要求1所述的在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其中该在线比重装置的溶液入口与溶液出口与该输送管连通。
3.按权利要求1所述的在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其中该在线比重装置与分布式控制系统连接，且于测量该浓缩酸的该第四密度后，该在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法更包含将所测量出的该第四密度传送该分布式控制系统中。
4.按权利要求3所述的在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其中计算该氯化亚铁成分的该含量的步骤在该分布式控制系统中进行。
5.一种在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，包含: 在预设温度下，利用输送管来将该浓缩酸传送至焙烧炉，其中该浓缩酸包含盐酸成分、氯化亚铁成分、以及水溶剂，该预设温度为75°C，且该盐酸成分的含量为400克/公升； 设置在线比重装置于该焙烧炉前的该输送管中； 利用该在线比重装置测量该浓缩酸的密度；以及 利用方程式与该密度，计算该氯化亚铁成分中的亚铁离子含量，其中该方程式为该亚铁离子含量=-902.818+803.4678X该密度。
6.按权利要求5所述的在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其中该在线比重装置的溶液入口与溶液出口与该输送管连通。
7.按权利要求5所述的在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其中该在线比重装置与分布式控制系统连接，且于测量该浓缩酸的该密度后，该在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法更包含将所测量出的该密度传送该分布式控制系统中。
8.按权利要求7所述的在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其中该方程式储存在该分布式控制系统中，且计算该氯化亚铁成分中的该亚铁离子含量的步骤在该分布式控制系统中进行。
全文摘要
一种在线检测浓缩酸中的亚铁离子含量的方法，其包含下列步骤。在预设温度下，利用输送管来将浓缩酸传送至焙烧炉，其中此浓缩酸包含盐酸成分、氯化亚铁成分、以及水溶剂，前述的预设温度为75℃，且盐酸成分的含量为400克/公升。设置在线比重装置于焙烧炉前的输送管中。利用此在线比重装置测量浓缩酸的密度。利用方程式与前述的浓缩酸密度，计算氯化亚铁成分中的亚铁离子含量。其中，此方程式为亚铁离子含量=-902.818+803.4678×浓缩酸的密度。
文档编号G01N9/36GK103091203SQ20111033122
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者陈文昌, 汪上晓, 卢启聪, 周正晃, 沈瑞富 申请人:中国钢铁股份有限公司