一、概述

KZDL-4型智能測硫儀（快速智能定硫儀），主要用于測定煤碳、鋼鐵及各種礦物中全硫的含量，是煤碳、電力、冶金、化工、建材、商檢等部門的實驗室*儀器。本儀器是在現(xiàn)有國內(nèi)其它測硫儀的基礎(chǔ)上研制而成的，是根據(jù)GB/T214—1996（代替GB214—83）中庫侖滴定法原理而設(shè)計的。該儀器測量過程有微機自動控制，并由微機對測試數(shù)據(jù)進行多種校正和處理，改變了KZDL—3型線性不好現(xiàn)象和零點漂移以及沒有其他輔助功能的缺點。數(shù)字顯示煤中含硫毫克數(shù)、百分比、時鐘以及各種相應數(shù)據(jù)，同時打印出使用單位的化驗室名稱、樣號、樣重、水份、全硫毫克數(shù)和百分比以及干基硫等數(shù)據(jù)報表。測定結(jié)果的準確度和精確度優(yōu)于國標GB/T214—1996。

二、主要技術(shù)指標

1. 硫的測量范圍：0—40%

2. 試樣分析時間：2—9min自行設(shè)定，自動判斷終點。

3. 控溫：控溫溫度為1150℃±5℃，使用溫度為0—1300℃，可任意設(shè)定。外接鉑銠—鉑熱電偶，加熱體為硅碳管（型號：Φ40/30×200mm），高溫區(qū)長度≧90毫米。

4. 升溫速度：自動控制加熱電流進行勻速升溫，約35分鐘以后到達控溫溫度1150℃。

5. 樣重：可以自行輸入及修改。

6. 樣號：用戶任意編碼及修改。

7. 時間：循環(huán)顯示年、月日、時分。

8. 水份：煤樣的分析水份，用戶根據(jù)需要輸入，可計算出干基全硫含量。

9. 精度：可以自行輸入及修改。

10. 打?。好姘迨酱蛴C，可打印出單位的化驗室名稱、化驗時間、水份、樣號、樣重、硫含量、百分含量、干基硫。

11. 電源：220V±10%，50Hz.

三、原理

1. 分析原理

　　煤樣在1150℃高溫條件下干凈化過的空氣流中燃燒，煤中各種形態(tài)的硫均被燃燒分解為SO2和SO3而逸出。反應如下：

煤（有機物）+ O2→CO2↑ + H2O + SO2↑ + CI2↑ +……

4FeS2　 +　 11 O2　→　2Fe2O3 　+ 　8 SO2↑

2MSO4　→ 2MO　+　2 SO2↑　+ 　O2↑（M指金屬元素）

2SO2　+　 O2　→　2SO3　↑

　　生成的SO2和少量SO3空氣流帶到電解池內(nèi)，與水化全生成H2 SO3　　和少量H2 SO4，破壞了碘—*電對的電位平衡，儀器便立即以自動電解*溶解生成的碘來氧化滴定H2 SO3。反應式為：

　　陽極：2Iˉ-2e→ I2

陰極：2H+  +  2e→H2　

碘氧化H2SO3反應式為：I2﹢H2SO3+H2O→2Iˉ+H2SO4+2H+

電解產(chǎn)生碘所耗用的電量，由控制器采集并計算出相應的含硫毫克數(shù)。煤樣所含硫的毫克數(shù)除以煤樣的重量（毫克）即可計算出煤中全硫含量（%）。

四、結(jié)構(gòu)

　　該儀器由空氣凈化預處理、單片機控制器、燃燒爐、電解池和攪拌器等部分組成。

1、空氣凈化預處理部分

該部分由電磁泵、空氣流量計（0—1000毫升/分）、干燥管等組成。系統(tǒng)示意圖見（圖一）。

　　（1）電磁泵：分別使空氣進和出。

　　（2）干燥管：主要是除去空氣中酸性氣體和水份等雜質(zhì)。由于從電解池中抽出的氣體含水份量大，故需經(jīng)常烘烤和更換硅膠。

　　（3）流量計：玻璃管浮子流量計，配有針形閥用以調(diào)節(jié)電解池的氣體流量，應調(diào)到約1000ml/min.

2、單片機控制器部分：

該部分包括庫侖積分、程序控制、溫度控制三部分。由單片機統(tǒng)一控制。

　　3、燃燒爐：

本儀器采用管式高溫爐為燃燒爐，其加熱元件為一端接線的雙螺紋硅碳管，型號為Φ40/30×200×160。為保護硅碳管，在其外套一剛玉護管，然后再填充高鋁硅酸棉，以達到良好的保溫性能。燃燒管采用剛玉管（異徑管），直接放入硅碳管內(nèi)。

4、電解池和攪拌器：電解池用有機玻璃制成，容積約400毫升，在上蓋上固定一對電解電極和一對指示電極，上蓋與其殼體用橡膠密封圈密封，電解電極面積為1×1.5cm2,電解陰電極置于電解池的中心，電解陽電極置于電解池的邊緣，以使生成的碘盡快擴散，指示電極面積為0.5×1.0 cm2。電解池內(nèi)下側(cè)裝有燒結(jié)玻璃熔板氣體過濾器，將燃燒放出的氣體噴成細霧狀，以便將燃燒生成的SO2和少量的SO3氣體迅速地溶解在電解液中。在電解池內(nèi)放有一用塑料封裝的鐵芯作為攪拌棒，電磁攪拌器轉(zhuǎn)速約為500轉(zhuǎn)/分，且連續(xù)可調(diào)，攪拌速度越快，使分析結(jié)果越趨于準確，但不宜太快，過快易引起失步。 

五、使用條件

1. 環(huán)境溫度：5—40℃

2. 相對濕度：85%

3. 載氣：干燥無酸性氧化物的凈化空氣流速大于1500毫升/分。

4. 被測氣體流速：約1000毫升⁄分。

六、控制器前面板功能和操作說明

   前面板（見圖三、四）由2個顯示窗、4個指示燈、18個鍵和1臺微型面板打印機組成。左顯示窗有4位數(shù)碼管，顯示測量溫度。右顯示窗有5位數(shù)碼管，顯示實驗結(jié)果及各種數(shù)據(jù)。右顯示窗第4位閃亮時允許修改數(shù)據(jù)，數(shù)字鍵有效，為設(shè)定狀態(tài)。

圖三、控制器面板示意圖

1、指示燈：

電解－電解池內(nèi)有電解電流時，“電解　”指示燈亮，否則，指示燈滅。

開關(guān)—當電解開關(guān)開時，“開關(guān)”指示燈亮，關(guān)時指示燈滅。

送樣—在送樣前進、退出過程中，此指示燈亮。

啟動—自動送樣開始運轉(zhuǎn)此指示燈亮。

2、鍵盤：由8個單鍵和10個雙鍵組成18個功能鍵和10個數(shù)字鍵。

   圖四：鍵盤示意圖

2.1 RST—單片機復位鍵。一般不用，程序遇到干擾死機時才用。

2.2 ESC—按此鍵，取消修改，進入試驗結(jié)果顯示。

2.3打印——在儀器待機狀態(tài)進行手動打印。因該儀器結(jié)束實驗時自動打印結(jié)果，所以此鍵一般不用。

2.4電解開關(guān)——此鍵是個乒乓鍵，與開關(guān)指示燈配合使用。“開關(guān)”指示燈亮，為電解開關(guān)“開”，指示燈滅為電解開關(guān)“關(guān)”。

2.5啟動——按一下此鍵，顯示窗口數(shù)碼管閃動，鍵入3位數(shù)字后（即樣的重量），再按啟動鍵，自動送樣開始運轉(zhuǎn)。

2.6停止—按此鍵，自動送樣強行返回。

2.7修改—與其他功能鍵配合使用。

2.8確定—與其他功能配合使用。

2.9換顯—每按一下此鍵，顯示窗囗循環(huán)顯示含硫重量和百分含量。

     如：含硫重量1.234顯示[01.234]，百分含量2.46%顯示[L2.46]。

2.10爐流—按此鍵，可顯示當前爐體電流。

2.11電解—每按一下此鍵，顯示窗口循環(huán)顯示電解池內(nèi)指示電壓和電解電流。

     如：指示電壓55.5mV顯示[U55.5]。電解電流234.5mA顯示[b243.5]。當在實驗過程中電解池的指示電壓低于35mv時，需要做廢樣。

2.12控溫—按此鍵，窗口顯示設(shè)定的控制溫度，如控溫1050，顯示[C1050]。

     修改方法：按此鍵→按修改→鍵入數(shù)字→按確定即可。

2.13參數(shù)—按此鍵，循環(huán)顯示實驗時間和打印格式。

 如；實驗時間5分鐘預分解時間45秒顯示[t5.45]。打印格式2顯示[P  2]。

     修改方法：按此鍵循環(huán)到需要的內(nèi)容→按修改→鍵入數(shù)字→按確定。

2.14時間——按此鍵，窗口循環(huán)顯示年、月、日、時分。

 如：2006年顯示[Y2006]，7月1日顯示[d07.01]，15時25分顯示[h15.25]。

修改方法：按此鍵循環(huán)到需要的內(nèi)容→按修改→鍵入數(shù)字→按確定。

2.15樣重——按此鍵，窗口顯示當前的樣的重量。

  如：試樣重量49.9mg顯示[E49.9]。在實驗過程當中，發(fā)現(xiàn)輸入試樣重量有錯誤時，可修改。

修改方法：桉樣重→按修改→鍵入數(shù)字→按確定。

2.16樣號—按此鍵，窗口顯示當前樣號。

如：試樣編號為4321，顯示[H4321]。

換樣號方法：按此鍵→按修改→鍵入數(shù)字→按確定。

2.17水份—做化驗需要干基全硫含量時，需輸入分析水份值。

輸入水份方法：按此鍵→按修改→鍵入數(shù)字→按確定。

顯示方式如：試樣水份為：2.34%，顯示[F 2.34]。

2.18精度—按此鍵，窗口循環(huán)顯示精度系數(shù)和低硫修正系數(shù)以及高硫修正系數(shù)。

如：精度系數(shù)0.999，顯示[J0.999]。修正方法同上。一般廠家安裝調(diào)試好后，用戶是不允許動的。

上述參數(shù)除樣重、樣號、水份停電丟失外，其他可修改參數(shù)停電記憶。

七、安裝與使用方法

1.儀器的控制器、燃燒爐、電解池以及攪拌器和空氣預處理單元等，按圖五連接氣路部分。按圖六連接電路部分。

2.高溫燃燒爐引線接在標有輸出的兩個接線柱上。熱電偶插入爐后面熱電偶孔，插到底，然后退回約2mm固定即可。高溫爐熱電偶接在標明“熱電偶”的兩個接線柱上，正端接“+”，負端接“-”。四芯插座接電解池。電源220V接在標明“輸入”的兩個接線柱上。

圖五：氣路連接示意圖（正面）

圖六：電路連接示意圖（背面）

3.接通電源，燃燒爐升溫。用自備的標準高溫計復測500℃的位置和高溫區(qū)的溫度（如1150℃）及其長度，若高溫區(qū)溫度不足1150℃，應將預置溫度往上設(shè)定，直到滿足要求為止。

    注：因熱電偶裝在加熱管外面，此點溫度低于內(nèi)部溫度。當高溫區(qū)溫度達1150℃，顯示溫度為1050℃。所以控溫溫度應設(shè)定1050℃。剛開機時，溫度可能高于室溫，可不必考慮。

    4.打開控制器上蓋，將送樣棒從控制器左側(cè)孔中插入送樣托架上滑塊孔內(nèi)，用滑塊上的螺釘旋緊固定，并進行試運行，將石英舟托盤放入燃燒管頭部，使其圓孔與鎳鉻絲送樣棒掛接，調(diào)節(jié)控制器與高溫爐距離，使送樣一、送樣二分別準確地保證石英舟的中部處于500℃和1150℃處。

    5.電解池安裝及檢漏：用螺絲刀取下電解池蓋上的四個螺釘，將攪拌棒放入電解池內(nèi)，蓋上蓋，擰緊螺絲，蓋緊橡皮塞，打開凈化裝置電源開關(guān)，將氣流量調(diào)節(jié)到1000mL/min，如氣流量降到500mL/min以下，證明氣密性良好，否則需檢查各部件及其接口。

附：電解池連接圖

6.配制電解液：稱取6克*，6克*，溶于約250毫升蒸餾水中，然后加入10毫升冰醋酸即可。電解液的PH值在1—3時可以使用，當PH值小于1時，此電解液應棄除。

    每次做試驗前應進行幾次廢樣測定，使電解液中碘——碘離子電對的電極電位校正到所需數(shù)值。

    7.將電解液倒入電解池內(nèi)，打開攪拌器，緩慢調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速旋鈕至適當速度，但不能調(diào)的過快，過快會失步，當遇到失步時，關(guān)上電解開關(guān)，將速度旋鈕旋到zui小，等到電機停轉(zhuǎn)后，重新調(diào)節(jié)。

    8．在試樣稱量前，應盡可能地將試樣瓶內(nèi)的試樣混合均勻，打開瓶蓋用稱樣勺攪拌試樣，試樣充分混合是保證結(jié)果準確的關(guān)鍵。

    9．實驗步驟：

（1）開電源開關(guān)，儀器將控制爐體自動升溫。

（2）打開氣泵開關(guān)，檢查是否漏氣。再將氣體流量調(diào)節(jié)到1000mL/min左右。打開攪拌器開關(guān)，看轉(zhuǎn)速是否合適。

（3）待爐溫升到1050℃時，打開電解開關(guān)，按[2/電解]鍵，觀察電解電壓是否大于35mv，如小于35mv需做廢樣平衡電解液，直至電解電壓大于35mv或作出非零結(jié)果。

 （4）在瓷舟上稱取50毫克左右的煤樣，上面覆蓋一薄層三氧化鎢（或三氧化二鎢），將瓷舟放入石英托盤上，按[啟動]鍵，鍵入三位數(shù)樣重，再按一下[啟動]鍵，試驗開始。

    試驗開始后，分別在500℃和1150℃處停留，停留時間按設(shè)定輸入時間和煤樣燃燒*時的時間來確定，試樣經(jīng)燃燒后，庫侖滴定自動進行，整個試驗過程將由程序執(zhí)行，待石英托盤和瓷舟返回原位，打印機打出結(jié)果，試驗完畢。當做完平行樣后，需要打印報表時，請重新輸入樣號，自動打印報表。

    10.試驗完畢后，關(guān)閉電解開關(guān)，放出電解液，并用蒸餾水清洗電解池，然后關(guān)閉凈化裝置。

    11.試驗連續(xù)進行，如中間間隔時間較長，在試驗前需加燒一個廢樣。

八、打印機

    1.安裝打印機

用手指夾住打印機兩側(cè)的活動舌頭，把整個打印機插入儀器面板的安裝孔內(nèi)，并檢查打印機是否安裝牢固。

    2.安裝色帶

色帶盒使用一段時間后，需要更換時。

① 取下打印機。（取下打印機的前蓋板，用手指向內(nèi)夾住打印機的兩側(cè)活動舌頭，將整個打印機從儀器面板上輕輕取下，注意：取下打印機之前，一定要確認已關(guān)掉打印機電源）

② 小心取下舊色帶盒（注意：請先抬起色帶的左端，然后再抬色帶的右端，取下色帶盒 ）

③ 將新的色帶右端輕輕放在機頭右端的齒輪上，左端稍微抬起，不要放下，這時如發(fā)現(xiàn)色帶盒右端未落到底，請用手指按住色帶盒上的旋鈕，按箭頭方向稍微轉(zhuǎn)動一下，直到色帶盒的右端落到底后再放下色帶盒的左端，請檢查色帶是否拉直，如未拉直，直到把色帶拉入色帶盒內(nèi)并拉直為止。

④ 裝上打印機的前蓋板。

3.安裝紙卷

安裝或更換紙卷時，打開打印機前蓋板，從打印機上取下紙卷軸，將新紙?zhí)自诩埦磔S上，將紙卷軸用力按入打印機的道槽內(nèi)（注意：一定要確認紙卷軸已按裝牢固，不會掉出）。將紙頭剪成三角樣式，接通打印機電源，按一下SEL鍵,使SEL指示燈滅，按一下LF鍵使機頭轉(zhuǎn)動，這時用手將紙頭送入機頭下面入紙口處，紙便會徐徐進入機頭，直到從機頭正前方漏出一定長度為止，再按一下LF或SEL鍵，然后關(guān)上電源，將打印紙頭從前蓋板的出紙口穿出，蓋好打印機的前蓋板。

    4.指示燈和按鍵的操作

（1）打印機面板有一個指示燈和兩個按鍵開關(guān)。指示燈只顯示按鍵SEL的狀態(tài)，和LF無關(guān)，指示燈亮表示打印機工作在在線狀態(tài)（即打印機等待打印命令狀態(tài)），反之為離線狀態(tài)。

（2）打印機在在線狀態(tài)時，按一下SEL鍵，進入離線狀態(tài)，再按一下SEL鍵又重新進入在線狀態(tài)。SEL鍵另一功能是在打印過程中實現(xiàn)暫停，即在打印過程中按一下SEL鍵，打印機會在打完當前一行字符后，暫停下來（這時可以進入送紙方式），再按一下SEL鍵，打印機又繼續(xù)打印。

注：操作完打印機后，打印機必須處在在線狀態(tài)，否則，打印機拒絕工作。

（3）LF鍵和送紙有關(guān)，打印機必須處在離線狀態(tài)時，按一下LF鍵，打印機即進入空送紙狀態(tài)，再次按一下LF鍵，打印機進入暫停。這時可按一下SEL鍵，打印機回到在線方式，另外從送紙方式也可直接進入在線方式，只需按SEL鍵即可。

5.打印格式共有三種：P0、P1、P2。

P0—禁止打印，打印機無效。

P1—與P2格式相同，只是打印方向相反。

P2—表格打印格式。每個試樣（按樣號區(qū)分）一個表格。表格由抬頭、內(nèi)容、尾線等組成。打印時如是新試樣（改變了樣號），就先打印上一個試樣表格的尾線，再打印出本試樣表格的抬頭和一次結(jié)果內(nèi)容。如試樣沒變，就只打印出結(jié)果內(nèi)容。每次結(jié)果的內(nèi)容是在一行內(nèi)順序打印出樣重、含硫量、全硫、干基硫。抬頭的內(nèi)容有：化驗室名稱、樣號、水份、日期時間等信息。

九、參數(shù)顯示

   爐體溫度在左邊顯示窗口顯示，其他參數(shù)數(shù)據(jù)在右顯示窗口顯示。右窗口顯示數(shù)據(jù)時，一般格式是“字母+數(shù)字”。其顯示方法和意見見表一。

表一

十、儀器的維護

1.儀器應防止灰塵及腐蝕氣體侵入，并置于干燥環(huán)境中使用，若*不用，應用塑料布罩好，并定期取出接上電源，以烘烤儀器內(nèi)的潮氣。

2.當燒結(jié)玻璃熔板及其管道內(nèi)有黑色沉結(jié)物時，需進行清洗。

清洗方法如下：取下電解池（不必將蓋打開），在電解池中先放入一些水，以不漫到熔板為宜，用滴管往熔板的支管中注入新配制的洗液（5克重鉻酸鉀和10毫升水，加熱溶解、冷卻后緩緩加入100毫升濃硫酸），待洗液流凈后，再反復加入2——3次，即可除去熔板及支管中的黑色沉結(jié)物，然后再用自來水沖洗電解池，并用洗耳球從熔板支管中抽水洗至不留洗液，熔板應潔白如初，將電解池裝好，打開電磁

泵，用空氣吹干玻璃熔板及其支管，然后再加入電解液使用。燃燒管與電解池間的玻璃閥門有黑色沉結(jié)物時，用濾紙條擦凈即可。

3.如燒結(jié)玻璃熔板清洗后，流量計指示的流速仍達不到1000毫升/分，或雖可達到1000毫升/分，但熔板處沒有氣泡或氣泡很少，需檢查電磁泵到電解池的各部分是否漏氣或堵塞，其中包括連接的乳膠管、硅橡膠管、氣體凈化管的橡膠塞及電解池等處。

4.不要用手觸摸指示電極與電解電極，放電解液時，如忘記將控制器面板上的電解開關(guān)按到“關(guān)”，則會在電解電極和指示電極上蒙上一層薄薄的碘，產(chǎn)生電極污染。指示電極一旦沾污，終點控制即失靈，常導致過滴定，此時應用乙醇棉球清洗電極。

5.為消除煤樣的爆燃和減少玻璃熔板變黑，可于燃燒管內(nèi)充填硅酸鋁棉，其厚度為3—4毫米，為使硅酸鋁棉大小合適可將燃燒進口端頂在硅酸鋁棉上打上印記，按此印記剪下硅酸鋁棉圓塊，用頭部直徑與此圓塊相仿的推棒將硅酸鋁棉推到高溫區(qū)后沿處。

6.儀器在使用過程中，注意不要將電解液流入燃燒管內(nèi)。

十一、常見故障顯示

    控制器可以自動判斷故障，以提示符號顯示出來，供化驗員和維護人員參考。

Err1——熱電偶接反。檢查熱電偶連線是否接反。

Err2——熱電偶開路。檢查熱電偶連線是否開路。

Err3——可控硅失控。檢查可控硅是否擊穿。電網(wǎng)電壓太低、電壓不穩(wěn)、電網(wǎng)干擾太大也容易引起此問題的出現(xiàn)。

Err4——可控硅觸發(fā)后沒有加熱電流。檢查硅碳管是否燒斷。硅碳管老化阻值變大也可能引起問題的出現(xiàn)。

Err5——電解池問題。無電解液或電解液嚴重失效，電極開路。、

Err6——送樣卡。送樣阻力大造成送樣停止或速度變慢。

Err7——送樣器故障。

測硫儀操做步驟

1.接通儀器主電源，打開儀器上電源開關(guān)讓儀器自動升溫。

2.在電解池中加入電解液塞上皮塞。

3.在異徑管與電解池連接的玻璃管中加入少量*。

4.打開攪拌凈化器的電源開關(guān)，看轉(zhuǎn)速及氣體流量是否合適（氣體流量在0.8——1之間）。

5.按儀器上紅色電解開關(guān)鍵使面板上開關(guān)指示燈亮。

6.溫度到設(shè)定溫度時開始做廢樣。方法是：在瓷舟中均勻放入適量的高硫煤，表面撒上三氧化鎢。放入石英舟中，按儀器上的啟動鍵在右邊窗口閃動后分別按5/0/0三個按鍵，再按啟動鍵。儀器自動把煤樣送入高溫爐燃燒。儀器做完自動打印出硫的結(jié)果，如果打印出非零結(jié)果，或右邊窗口顯示非零數(shù)值則廢樣成功，接下來可以做實驗樣,否則需重做廢樣,只至顯示非零結(jié)果。

7.實驗樣的做法：在瓷舟中稱取50毫克左右的分析煤樣。放勻，表面撒上三氧化鎢，放入石英舟中，按儀器上的啟動鍵在右邊窗口閃動后輸入三位試樣。（如煤樣重49.8毫克，則分別按4/9/8三個按鍵，再按啟動鍵。儀器自動把煤樣送入高溫爐燃燒。儀器做完自動打印出硫的結(jié)果。

8.實驗結(jié)束后關(guān)儀器上紅色電解開關(guān)鍵使面板上開關(guān)指示燈滅。放出電解液，加入蒸餾水清洗電解池極片后放出蒸餾水。關(guān)儀器上電源開關(guān)及儀器主電源。