JPH054027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、焼結鉱、鉄鉱石や滓類等の試料中に
含まれる酸化第一鉄を自動的に定量する装置に関
し、更に詳述すると、固形分析用試料を溶解、希
釈する前処理操作及びその後の滴定分析操作を連
続して自動的に行なうことができ、安全かつ能率
的に酸化第一鉄を定量し得る酸化第一鉄定量装置
に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 従来、焼結鉱、鉄鉱石、滓類等に含まれる酸化
第一鉄を定量する場合、JIS Ｍ 8213に規定され
た重クロム酸カリウム滴定法が一般に採用されて
いる。

この方法によれば、まず固形試料を分解用フラ
スコにはかり取り栓をし、これに二酸化炭素ガス
発生装置と二酸化炭素ガス洗浄装置を順次連結
し、二酸化炭素ガスを発生させて分解フラスコ内
の空気を二酸化炭素ガスで置換する。これに塩酸
（１＋１）をコツク付漏斗から注入し、炭酸ガス
を静かに通じながら分解用フラスコを加熱し、フ
ラスコをときどき振り動かして試料を分解する。
試料の分解が終われば加熱をやめ、二酸化炭素ガ
スを通じながら室温まで冷却した後二酸化炭素ガ
スを止め、栓を抜き、コツク付漏斗の足に付着し
ている塩化鉄を射水して洗い落とす。この溶液に
混酸30mlを加え、水で約300mlにうすめ、ジフエ
ニルアミンスルホン酸ナトリウム溶液数滴を指示
薬として加え、直ちにＮ／10重クロム酸カリウム
標準溶液で滴定し、終点近くで溶液の緑色が青緑
色に変わり最後の１滴で紫色に変わる点を終点と
するものである。

重クロム酸カリウム滴定法は、上述したように
非常に複雑な操作を必要とするものであるが、従
来はこれら操作をすべて手作業で行なつているう
え、この場合分析用固形試料の溶解に用いる強酸
の取扱いに安全上細心の注意を要するため、従来
の分析操作は作業能率が極めて悪いという問題が
あつた。また、作業の大部分が高温下において行
なわれ、しかも有毒ガスの発生を伴なうなど、用
手法による酸化第一鉄分析操作は非常な危険を伴
なうものであつた。更に、用手法では溶解時の時
間及び温度の正確なコントロールが困難で、これ
が定量値のバラツキの原因となる上、重クロム酸
カリウムの滴定時における滴定個人誤差が大き
く、これが分析精度を悪化させる原因となつてい
た。

本発明者らは、上記事情に鑑み、従来手作業で
行なわれていた滴定法による酸化第一鉄分析操作
を自動化し、酸化第一鉄の定量を精度良く、能率
的かつ安全に行なうことにつき鋭意研究を行なつ
た結果本発明をなすに至つたもので、本発明は酸
化第一鉄を含む固形試料を溶解、希釈して滴定用
液体試料を調製する前処理操作、及び滴定操作を
連続して自動的に行なうことができる自動システ
ム化された酸化第一鉄定量装置を提供することを
目的とする。

問題点を解決するための手段及び作用 即ち、本発明は上記目的を達成するため、所定
数の試料容器装着部が形成された回転又は移動可
能な支持台と、支持台に装着された試料容器の底
部を加熱する加熱体と、溶解酸注入端、不活性ガ
ス注入端及び希釈液注入端が設けられた上下動可
能な第１蓋体と、滴定液注入端、不活性ガス注入
端及び滴定電極が設けられた上下動可能な第２蓋
体と、支持台、加熱体、第１蓋体及び第２蓋体の
動作を制御する制御部とを具備し、かつ上記支持
台が、回転又は移動により試料容器装着部に装着
された試料容器を第１蓋体の下方から第２蓋体の
下方に送るものであり、上記第１蓋体が、下降し
たときに溶解酸注入端、不活性ガス注入端及び希
釈液注入端を下方の試料容器内部に挿入した状態
で該試料容器を密閉するものであり、上記第２蓋
体が、下降したときに滴定液注入端、不活性ガス
注入端及び滴定電極を下方の試料容器内部に挿入
した状態で該試料容器を密閉するものであり、上
記加熱体が、第１蓋体により密閉された試料容器
の底部をを加熱するものである酸化第一鉄定量装
置を提供する。

本発明の酸化第一鉄定量装置は、下記動作によ
つて固形試料中の酸化第一鉄を定量する。これら
の動作は、制御部の制御により行なわれる。

第１蓋体を下降させ、支持台に装着した試料
容器の開口部を第１蓋体で密閉する。

加熱体で試料容器を加熱すると共に、第１蓋
体の不活性ガス注入端及び溶解酸注入端から試
料容器内に不活性ガス及び溶解酸を注入するこ
とにより、不活性ガス雰囲気下において固形試
料を溶解酸で加熱溶解する。その後、希釈液注
入端から試料容器内に希釈液を注入し、溶解試
料を希釈して滴定試料液を得る。

制御部の制御で第１蓋体を上昇させ、支持台
を回転又は移動させることにより、試料容器を
第１蓋体の下方から第２蓋体の下方に送る。

第２蓋体を下降させ、支持台に装着した試料
容器の開口部を第２蓋体で密閉する。

第２蓋体の不活性ガス注入端及び滴定液注入
端から試料容器内に不活性ガス及び滴定液を注
入し、滴定試料液の滴定電極を用いて不活性ガ
ス雰囲気下で行なう。

以下、本発明の一実施例につき図面を参照して
説明するが、本発明は下記の実施例に限定される
ものではない。

実施例 第１図は本発明の一実施例に係る酸化第一鉄定
量装置を示すもので、この定量装置は分析部１及
びこれに連絡する制御部２からなるものである。

分析部１の箱形本体１ａ内には上下分割壁１ｂ
及び左右分割壁１ｃ，１ｄがそれぞれ配設され、
これにより上部に試料処理室３及び滴定ポンプ室
４、下部に分注器室５及び酸・希釈液格納室６が
それぞれ独立して設けられている。そして、上記
試料処理室３内には試料処理装置７、滴定ポンプ
室４内には滴定ポンプ８及びこの滴定ポンプ８に
連絡する滴定液タンク９、分注器室５内には溶解
酸用分注器１０及び希釈液用分注器１１、酸・希
釈液格納室６内には上記分注器１０及び１１にそ
れぞれ連絡する酸タンク１２及び希釈液タンク１
３がそれぞれ収納されている。なお、上記試料処
理室３の内壁面は塩化ビニル樹脂等の耐蝕性樹脂
にて形成されていると共に、処理室３内で発生し
た酸素等のガスは滴定ポンプ室４、分注器室５、
酸・希釈液格納室６に侵入することなく処理室３
から直接系外に排出されるようになつており、こ
れにより試料処理時に発生したガスで処理室３の
壁面や他の室４，５，６の壁面が腐食されるのを
防止するようになつている。

また、制御部２の箱形本体２ａ内には、その幅
方向一端側に制御回路１４が収納されていると共
に、本体２ａ上にはこの制御回路１４と連絡する
制御内容、滴定条件等の表示用デイスプレイ１
５、制御等の操作用キーボード１６及び試料重量
測定用電子天秤１７がそれぞれ配置されている。
なお、本体２ａ内の幅方向他端側には部品等の収
納棚１８が設けられている。

ここで、上記分析部１の試料処理装置７は第２
図に示す構成を有するものである。即ち、第２図
中１９はビーカーを着脱可能に保持するビーカー
嵌入孔（試料容器装着部）２０が周方向に沿つて
複数（図面においては10個）穿設された円板状タ
ーンテーブル（支持台）、２１はその一端部が上
記ターンテーブル２０中央にナツト２２で固定さ
れた回転軸、２３は回転軸２１の他端部に連結さ
れた減速器、２４は減速器２３に連結されたモー
タで、制御部２の制御によつてモータ２４を間欠
的に駆動することにより、ターンテーブル１９が
図中矢印Ｘ方向に１ステツプずつ（本装置におい
てはビーカー嵌入孔は10個であるから１ステツプ
の回転角度は36度となる。）間欠的に回転するよ
うになつている。なお、上記ターンテーブル１
９、減速器２３及びモータ２４からなるテーンテ
ーブル部２５は、前記試料処理室３の底壁１ｂに
適宜手段で取り付けられている。

また、２６は所定位置Ａのビーカー挿入孔２０
下方に配置された円板状電気ヒータ（加熱体）で
ある。この加熱体２６は、試料処理室３の底壁１
ｂに取り付けられたエアシリンダ２７の上下動可
能な駆動軸２７ａ上端に固定されており、制御部
２の制御でエアシリンダ２７の駆動軸２７ａを駆
動することによりＡ位置の嵌入孔２０に嵌入され
たビーカー２８の底壁に加熱体が当接すると共
に、制御部２の制御で加熱体の温度をコントロー
ルすることにより、ビーカー２８底部が適宜温度
に加熱されるようになつている。

更に、２９は上記位置Ａ及びそのＸ方向に隣の
位置Ｂの両ビーカー挿入孔２０上方に配置された
下面にゴムパツキンが貼られた台形板状の可動蓋
（蓋体）で、この可動蓋２９は上述した第１蓋体
及び第２蓋体を一体に形成したものである。ま
た、３０は試料処理室３の底壁１ｂに取り付けら
れたモータ、３１はモータ３０の回転軸に固定さ
れ、モータ３０で駆動される偏心カム、３２は偏
心カム３１に回動自在に取り付けられ、偏心カム
の回転により運動するローラー、３３はローラー
３２が収容され、ローラー３２の運動によつて上
下動する四角枠体、３４は四角枠体３３上面にそ
の下端が固定され、四角枠体３３と一体に上下動
する駆動軸で、この駆動軸３４上端に上記可動蓋
２９先端部が固定されている。従つて、制御部２
の制御でモータ３０を駆動することにより可動蓋
２９が上昇及び下降を行なうものであり、これに
よつて位置Ａ及びＢの嵌入孔２０に嵌入された２
個のビーカーの開口部が可動蓋２９が同時に閉塞
されるようになつている。

また、可動蓋２９のＡ位置ビーカー開口部に対
応する部分には前記溶解酸用分注器１０と連絡す
る溶解酸添加ノズル３５、前記希釈液用分注器１
１と連絡する希釈液添加ノズル３６及び酸化防止
用不活然ガス注入ノズル３７がそれぞれ配設さ
れ、Ａ位置のビーカー開口部を可動蓋２９で閉塞
した時に溶解酸、希釈液及び不活然ガスが制御部
２の制御により上記ノズル３５，３６及び３７か
らＡ位置のビーカー内にそれぞれ注入されて固形
試料が溶解、希釈されるようになつている。更
に、可動蓋２９のＢ位置のビーカー開口部に対応
する部分には、前記滴定液ポンプ８に連絡する滴
定液添加ノズル３８、滴定電極３９、撹拌装置４
０及び酸化防止用不活性ガス注入ノズル４１がそ
れぞれ配設され、Ｂ位置のビーカー開口部を可動
蓋２９で閉塞した時に撹拌装置４０で試料液が撹
拌されると共に、滴定液及び不活性ガスが上記ノ
ズル３８及び４１からＢ位置のビーカー内にそれ
ぞれ注入されて滴定が行なわれ、その信号が滴定
電極３９から制御部２に送られるようになつてい
る。

また、前記分注器室５内の溶解酸用分注器１０
及び希釈液用分注器１１はそれぞれ第３図に示す
構成を有するものである。即ち、第３図中４２は
密閉槽で、この密閉槽４２底壁には上端が開口し
た有底筒状の計量筒４３がその上端部を密閉槽４
２内に突出させた状態で気密かつ液密に一体に配
設されている。また、密閉槽４２上壁には、電磁
弁４４が介装され一端が溶解酸タンク１２又は希
釈液タンク１３内の液中に挿入された流入管４５
の他端が連通していると共に、密閉槽４２下壁に
は、電磁弁４６が介装され一端がタンク１２又は
１３内に挿入された排出管４７の他端が連通して
おり、後述するようにタンク１２又は１３内の分
注液が流入管４５を流通して密閉槽４２内に導入
されると共に、密閉槽４２内の分注液が排出管４
７を流通してタンク１２又は１３内に還流される
ようになつている。更に、密閉槽４２上壁には電
磁弁４８が介装された気送管４９の一端が連通し
ている。この気送管４９他端側は電磁弁５０及び
トラツプ５１が介装された第１分岐管５２と、電
磁弁５３が介装された第２分岐管５４とに分岐し
ていると共に、第１分岐管５２は減圧用ポンプ５
５に連結し、第２分岐管５４は加圧用ポンプ５６
に連結しており、後述するようにこれらポンプ５
５又は５６の作動によつて密閉槽４２内が加圧又
は減圧されるようになつている。なお、トラツプ
５１は密閉槽４２内の分注液気散ガスが第１分岐
岐管５２を通つて減圧用ポンプ５５から外部に直
接排出されることを防止するための液溜めであ
る。また、上記計量筒４３内には、電磁弁５７が
介装され他端が上記溶解酸添加ノズル３５又は希
釈液添加ノズル３６に連結された吐出管５８の一
端側が密閉槽４２上壁を貫通して挿入されてお
り、この場合吐出管５８一端側は吐出管５８一端
と計量筒４３上端との間が所定距離ａとなるよう
に配設されている。なお、５９は密閉槽４２内に
その検出端が挿入された液面検出電極で、この電
極５９で密閉槽４２内の分注液液面を検知し、そ
の信号を制御部２に伝達するようになつている。

上記分注器１０，１１により溶解酸又は希釈液
を分注する場合、まず電磁弁４４，４８，５０を
開放すると共に、電磁弁４６，５３，５７を閉塞
し、減圧用ポンプ５５を作動させる。すると、密
閉槽４２内の空気が気送管４９及び第一分岐管５
２を通つてポンプ５５から外部に排出されて密閉
槽４２内が減圧状態となり、これによつてタンク
１２又は１３内の分注液が流入管４５を通つて密
閉槽４２内に流入する。流入した分注液が計量管
４３内に充満し、更に密閉槽４２内に溜まつてそ
の液面が所定高さに達すると、液面検出電極５９
がこれを検知して信号を制御部２に送り、制御部
２の制御で例えば制御リレーが作動して電磁弁４
４，４８，５０が閉じると共に、減圧用モータ５
５の作動が停止する。次に、電磁弁４６，４８，
５３を開放すると共に、電磁弁４４，５０，５７
を閉塞して加圧用ポンプ５６を作動させると、密
閉槽４２内が加圧されて計量筒４３内の分注液を
残して密閉槽４２内の分注液が排出管４７を通つ
てタンク１２又は１３に戻され、これにより計量
筒４３内に所定量の分注液が採取される。ここで
電磁弁４６を閉じると共に電磁弁５７を開放する
（他の電磁弁は同じ状態）と、モータ５６の作動
による密閉槽６内の加圧力で計量筒４３内の吐出
管５８一端より上方に存する分注液が吐出管５８
を通つてノズル３５又は３６から吐出される。こ
の場合、吐出量は計量筒４３上端から吐出管５８
下端までの距離ａと計量筒４３の内部断面積とか
ら計算される容積相当分であり、従つて吐出量は
ａの長さを調節することにより適宜量に設定する
ことができるものである。

次に、上記酸化第一鉄定量装置を使用する場合
につき説明する。

まず、所定量の分析用固形試料を電子天秤１７
で秤量する。なお、本装置においては秤量値がキ
ーボード１５の操作によつて自動的に制御回路１
４に記憶入力され、この秤量値に基づいて分析結
果が自動的にデータ補正されるようになつてい
る。

次に、秤量した試料をビーカーに入れ、ターン
テーブル１９のビーカー装着孔２０に装着する。
この場合、ビーカーは試料溶解位置（Ａ位置）の
手前位置Ｃのビーカー装着孔２０に装着する。な
お、複数の試料を処理する場合、Ｃ位置から順次
後方のビーカー装着孔２０にビーカーを装着して
いく。

次いで、自動運転を開始させると、ターンテー
ブル１９が１ステツプ回転してビーカーをＡ位置
に搬送すると共に、可動蓋２９が下降してビーカ
ー２８開口部が可動蓋２９で密閉され、不活性ガ
ス注入ノズル３７からビーカー内にCO₂ガス、
N₂ガス等の不活性ガスが注入される。更に、加
熱体２６が上昇してビーカー底壁に当接し、ビー
カー内の試料を加熱すると同時に、溶解酸添加ノ
ズル３５から所定量のHCl（１＋１）等の溶解酸
がビーカー内に添加され、これにより分析用固形
試料が溶解される。溶解が終了すると加熱体２６
が下降して加熱を止めると共に、希釈水添加ノズ
ル３６から所定量の希釈水がビーカー内に添加さ
れ、溶解試料が希釈されて滴定用試料が調製され
る。

次に可動蓋２９が上昇し、ターンテーブル１９
が１ステツプ回転してＡ位置のビーカーをＢ位置
に搬送すると共に、可動蓋２９が下降してビーカ
ー開口部が可動蓋２９で密閉される。そして、不
活性ガス注入ノズル４１からビーカー内に不活性
ガスが注入されると同時に、撹拌装置４０で試料
液が撹拌され、更に滴定液添加ノズル３８から試
料液中に滴定液が添加されて滴定が行なわれる。
滴定電極３９で検知された信号は制御部２に伝達
されると共に、その測定値は制御部２に記憶され
ている試料重量に基づいてデータ補正され、デイ
スプレイ１５に表示される。なお、この場合Ｃ位
置にあつたビーカーはＡ位置に搬送され、前記と
同様の処理が行なわれるものである。

上述した実施例の装置においては、ターンテー
ブル１９に複数のビーカー装着孔２０を設けると
共に、上下動可能な溶解及び滴定用可動蓋２９及
び加熱体２６を配設し、ターンテーブル１９を１
ステツプずつ回転させてビーカー内の試料を処理
するようにしたので、複数の試料を連続的に自動
処理できるものである。また、試料処理室３の内
壁面３を耐蝕性樹脂で形成し、かつ処理室３内で
発生したガスを処理室３から直接排出するように
したので、発生ガスにより装置が腐蝕されること
がない。

なお、上記実施例においては溶解用第１蓋体及
び滴定用第２蓋体を一体に形成したが、それぞれ
別体に形成してもよく、また加熱体、蓋体、支持
台の駆動手段も適宜手段を採用し得、その他の構
成についても本願の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更して差支えない。

発明の効果 以上説明したように、本発明に係る酸化第一鉄
定量装置は、固形分析用試料を溶解、希釈して滴
定用試料液を調製する前処理操作及び滴定分析操
作を連続して自動的に行なうことができ、精度良
く、安全かつ能率的に酸化第一鉄を定量し得るも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る酸化第一鉄定
量装置を示す概略正面図、第２図は同装置の試料
処理装置を示す一部省略斜視図、第３図は同装置
の分注器を示す概略図である。 １……分析部、２……制御部、１９……ターン
テーブル、２０……ビーカー装着孔、２６……加
熱体、２９……可動蓋、３５……溶解酸添加ノズ
ル、３６……希釈液添加ノズル、３７，４１……
不活性ガス注入ノズル、３８……滴定液添加ノズ
ル、３９……滴定電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定数の試料容器装着部が形成された回転又
   は移動可能な支持台と、支持台に装着された試料
   容器の底部を加熱する加熱体と、溶解酸注入端、
   不活性ガス注入端及び希釈液注入端が設けられた
   上下動可能な第１蓋体と、滴定液注入端、不活性
   ガス注入端及び滴定電極が設けられた上下動可能
   な第２蓋体と、支持台、加熱体、第１蓋体及び第
   ２蓋体の動作を制御する制御部とを具備し、かつ
   上記支持台が、回転又は移動により試料容器装着
   部に装着された試料容器を第１蓋体の下方から第
   ２蓋体の下方に送るものであり、上記第１蓋体
   が、下降したときに溶解酸注入端、不活性ガス注
   入端及び希釈液注入端を下方の試料容器内部に挿
   入した状態で該試料容器を密閉するものであり、
   上記第２蓋体が、下降したときに滴定液注入端、
   不活性ガス注入端及び滴定電極を下方の試料容器
   内部に挿入した状態で該試料容器を密閉するもの
   であり、上記加熱体が、第１蓋体により密閉され
   た試料容器の底部をを加熱するものであることを
   特徴とする酸化第一鉄定量装置。