[发明专利]一种快速准确检测铝灰中金属铝含量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于铝含量检测领域，涉及铝灰中铝含量的检测，尤其是一种快速准确检测铝灰中金属铝含量的方法以及实现该方法的装置。

背景技术

铝灰，即铝合金生产工艺中从熔炼炉和保温炉中扒出的熔渣，经过铝灰分离机处理过的物质，在以往的处置方式上，多以工业废渣弃去，这样不仅污染了环境，还浪费了资源。随着科学技术的发展，铝灰中金属铝的工业应用越来越广泛，铝灰中金属铝的含量决定了其不同的工业用途，而快速准确地检测出铝灰中金属铝的含量至关重要。

目前检测铝灰中金属铝含量的方法有目测法、研磨筛选法、碱溶氢发生法、EDTA滴定法等，这些方法操作步骤繁琐，且稳定性较差，检测过程中使用的化学试剂和仪器种类繁多，因此，在铝合金行业快速准确的检测出铝灰中金属铝含量的方法是一个至关重要的问题。

通过检索，发现如下两篇公开的专利文献：

1、一种检测焚烧灰中金属铝含量的方法及装置(CN103091200A)公开了一种检测焚烧灰中金属铝含量的方法及装置：焚烧灰样品放置于装有磁性搅拌棒的小敞口玻璃器皿中，再放置入大敞口玻璃器皿中，将量筒倒置盖住小敞口玻璃器皿，量筒底端开孔并用橡胶皮垫和胶水密封；将4～5％的氢氧化钠溶液倒入大敞口玻璃器皿中，利用气针针头插入量筒底部粘有橡胶皮垫的小孔，抽空空气；加热搅拌反应，记录量筒内溶液的液面高度值，直至液面高度不变，记录最后液面高度对应的体积V₁；则根据体积差可计算得到氢气体积，由此计算出金属铝的质量和其在焚烧灰中的质量百分比。

2、测定垃圾焚烧炉渣中金属铝含量的方法(CN201310318203.0)公开的是一种测定垃圾焚烧炉渣中金属铝含量的方法，将垃圾焚烧炉渣充分分散在饱和的Ca(OH)₂碱液中，采用排水法测定所放出的氢气体积，进而计算垃圾焚烧炉渣中金属铝的含量。

上述两篇专利文献中的方法均为碱溶氢发生法，该方法存在很多缺点：①反应时间较长(试验几次，反应时间在25-30min内)；②没有考虑到大气压、环境温度对反应过程的影响；③需要水浴加热，温度在50℃，温度不可控；④在量筒内空气还未抽空之前，金属铝就和碱反应产生氢气，如果抽空气时间稍微慢一些，抽掉的空气中会含有生成的氢气，影响反应结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种快速、反应彻底、操作简便、容易实施、对装置要求低、准确性高且经济环保的检测铝灰中金属铝含量的方法及其检测装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种快速准确检测铝灰中金属铝含量的方法，铝灰中的铝与盐酸反应生成氢气，测量出产生氢气的体积，根据产生氢气的量推算出铝灰中金属铝的含量，在铝灰与盐酸的反应容器中加入铜片，形成以盐酸为电解质，铜-铝为电极的原电池。

具体步骤如下：

⑴取样：在铝灰堆中由表及里取一探管铝灰；

⑵制样：称重计量所取铝灰的质量M，将称重后的铝灰粉碎，将粉碎后的铝灰用水冲洗至水清澈为止，将冲洗后的铝灰放在80-90℃的恒温干燥箱中烘干，烘干时要不定时对其进行搅拌；从烘干后的铝灰中挑出纯铝，称重记录质量m；将挑剩的铝灰用20目筛子筛分成两份，分别为20目以上的铝灰，称重计量质量为m₁以及20目以下的铝灰，称重计量质量为m₂；

⑶安装测定装置、检测装置的气密性；

⑷测定：①记下室温T、大气压P以及此时的水蒸汽压P(H₂O)；②分别称取20目以上和20目以下两种铝灰各0.1000～0.3000g，记录质量m₀；③用干燥的漏斗将铝灰和定量的金属铜片导入到反应容器中，用注射器量取20～30ml体积比为1:1的盐酸通过橡皮塞注射到反应容器中；④检测装置气密性，确保反应装置不漏气；⑤摇晃反应瓶，使盐酸与铝灰和金属铜片充分接触，反应结束前适当摇晃反应瓶促进反应进行；⑥读取反应装置中U型管反应前后的刻度差；

⑸计算：①20目以上或20目以下铝灰中金属铝含量按公式计算，式中：G₁为20目以上铝灰中金属铝含量、G₂为20目以下铝灰中金属铝含量、m₀为称取20目以上(以下)的铝灰样品质量(g)、V为产生氢气的体积(ml)、T为室温(K)、P为大气压(Pa)；