[发明专利]一种测定土样碳酸钙含量的方法及其装置

权利要求书

1.一种测定土样碳酸钙含量的装置，其特征在于：包括一个土样盐酸反应器和一个集气排水法体积测定装置；

所述土样盐酸反应器包括装有稀盐酸(1)的反应容器(2)，其顶部法兰盘(3)与反应容器顶盖(11)通过数个螺栓(4)相连接，对所述的反应容器(2)进行密封；一个杆件(5)穿过所述反应容器顶盖(11)插进所述的反应容器(2)内，杆件(5)下部设置一个用于盛放土样(19)的托盘(8)，所述托盘(8)可绕转轴(7)旋转；一个带有排气管阀门(9)和双通接头(10)的排气管(16)，其一端通过反应容器顶盖(11)的排气口插入所述的反应容器(2)内，另一端插入所述的集气排水法体积测定装置内；

所述集气排水法体积测定装置包括一个具有装液容器顶盖(12)的装液容器(14)和一个体积测量容器(18)；所述装液容器(14)内装有至少1/2容器高度的清水和油层(13)；一个排水管(17)的左端口通过所述装液容器顶盖(12)的出液口插入装液容器(14)内的清水中，其右端口插入所述体积测量容器(18)内；所述的体积测量容器(18)壁面设置有体积刻度。

2.根据权利要求1所述的一种测定土样碳酸钙含量的装置，其特征在于，所述的转轴(7)由一个电动微速马达进行驱动。

3.根据权利要求1所述的一种测定土样碳酸钙含量的装置，其特征在于，所述的杆件(5)上设置有开关(6)，用于控制托盘(8)的旋转与停止。

4.根据权利要求1所述的一种测定土样碳酸钙含量的装置，其特征在于，所述的排水管(17)右端口的下端面位置与装液容器(14)内的油层(13)液面处于同一水平面上。

5.根据权利要求1所述的一种测定土样碳酸钙含量的装置，其特征在于，所述的排气管(16)插入装液容器(14)内的管口和其内液体不接触。

6.一种测定土样碳酸钙含量的方法，其特征在于：

其测定土样碳酸钙含量的装置包括：一个土样盐酸反应器和一个集气排水法体积测定装置；

所述土样盐酸反应器包括装有稀盐酸(1)的反应容器(2)，其顶部法兰盘(3)与反应容器顶盖(11)通过数个螺栓(4)相连接，对所述的反应容器(2)进行密封；一个杆件(5)穿过所述反应容器顶盖(11)插进所述的反应容器(2)内，杆件(5)下部设置一个用于盛放土样(19)的托盘(8)，所述托盘(8)可绕转轴(7)旋转；一个带有排气管阀门(9)与双通接头(10)的排气管(16)，其一端通过反应容器顶盖(11)的排气口插入所述的反应容器(2)内，另一端插入所述的集气排水法体积测定装置内；

所述集气排水法体积测定装置包括一个具有装液容器顶盖(12)的装液容器(14)和一个体积测量容器(18)；所述装液容器(14)内装有至少1/2容器高度的清水和油层(13)；一个排水管(17)的左端口通过所述装液容器顶盖(12)的出液口插入装液容器(14)内的清水中，其右端口插入所述体积测量容器(18)内；所述的体积测量容器(18)壁面设置有体积刻度；

所述方法包括以下步骤：

S1.取土样(19)并烘干，然后称质量：2～100g；

S2.向反应容器(2)内倒入体积为20～1000mL、浓度为2mol/L的稀盐酸(1)；所述的稀盐酸(1)的加入量与所述的土样(19)质量的比例为10mL：1g；

S3.集气排水法体积测定装置的处理：向装液容器(14)内首先倒入至少1/2容器容积的清水，然后倒入油层(13)；盖上装液容器顶盖(12)后，使插入到装液容器(14)清水中的排水管(17)内充满清水；将所述的排水管(17)右端口的下端面位置与装液容器(14)内的油层(13)液面处于同一水平面上，从而装液容器(14)内部压力与体积测量容器(18)内的排水管(17)管口处的压力相平衡，清水不会从所述装液容器顶盖(12)的出液口中流出；

S4.装样：将土样(19)置于托盘(8)上，将带有杆件(5)与托盘(8)的反应容器顶盖(11)与顶部法兰盘(3)通过螺栓(4)连接，确保其密封性；未安装反应容器顶盖(11)前，排气管阀门(9)处于打开状态；然后拧紧螺栓(4)，关闭排气管阀门(9)，并将排气管(16)通过双通接头(10)与集气排水法体积测定装置相连；

S5.启动试验：打开排气管阀门(9)和排水管阀门(15)，并开启开关(6)启动自动控制试验；此时托盘(8)沿带电动微速马达的转动轴(7)发生旋转，土样(19)从托盘(8)上滚落至稀盐酸(1)中并与之充分反应；反应生成的CO₂由排气管(16)排出后，进入密封的装液容器(14)；容器内部压力发生变化，清水在气压作用下进入排水管(17)，流入体积测量容器(18)；当反应容器(2)内无气泡产生后，读出体积测量容器(18)中清水的体积，流出的清水体积即反应产生的CO₂体积；

S6.标定碳酸钙含量与CO₂体积的关系：分别取碳酸钙0.5g、1g、1.5g、2g、2.5g、3g，按上述测定步骤，测定其分别产生的CO₂体积，然后绘制碳酸钙质量与所测CO₂的体积关系曲线；

S7.计算碳酸钙含量：从所述的排水管(17)排出后流入到体积测量容器(18的清水体积即CO₂的体积，根据步骤S6所绘制的碳酸钙质量与所测CO₂的体积标定关系曲线，得出对应的碳酸钙质量；由此，所述土样(19)的碳酸钙含量w：w＝CaCO₃质量/土样质量。

7.根据权利要求6所述的一种测定土样碳酸钙含量的方法，其特征在于：在试验开始前，所述土样盐酸反应器装置与集气排水法体积测定装置的内部压力值均为一个大气压。