用于在固體堆中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量至少氧含量的裝置制造方法
【專利摘要】一種用于在固體堆內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量至少一個(gè)氧分壓的裝置，包括：至少一個(gè)被設(shè)置于固體堆內(nèi)的測(cè)量變送器用于本地地記錄氧分壓，其中該測(cè)量變送器輸出一個(gè)代表氧分壓的測(cè)量信號(hào)至一個(gè)上級(jí)單元，其被設(shè)置于固體堆外，用于接收和處理所述測(cè)量變送器的測(cè)量信號(hào)。
【專利說(shuō)明】用于在固體堆中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量至少氧含量的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在固體堆中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量至少氧含量的裝置。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]在采礦中，以及在廢物處理中，例如，在堆肥的情況中，或在凈化處理各種材料的情況下，一系列過(guò)程，尤其是化學(xué)、生物過(guò)程，使用固體堆進(jìn)行。例如，在處理各種礦石中，尤其是在開采銅和鐵礦中，總是經(jīng)常使用微生物支持的浸出過(guò)程。在這種微生物浸出情況中，其也被稱為“生物浸出”，微生物幫助將不溶性礦石的金屬鹽類消化為水溶性鹽。該術(shù)語(yǔ)，微生物，在這種過(guò)程中，經(jīng)常指細(xì)菌和古菌，其將硫化物和元素硫氧化為硫酸鹽，也部分氧化二價(jià)鐵至三價(jià)鐵。這樣的細(xì)菌的示例包括硫細(xì)菌、嗜酸氧化亞鐵硫桿菌，其氧化硫化物、硫和鐵，以及嗜酸氧化硫硫桿菌，其將硫化物、硫氧化為硫酸鹽。微生物礦石浸出涉及的過(guò)程可以是需氧的或厭氧的。為此所需的氧氣必須足量供給至固體堆內(nèi)進(jìn)行的過(guò)程，其中，取決于應(yīng)用的細(xì)菌需氧還是厭氧，必須控制氧氣供應(yīng)量在適合于細(xì)菌的范圍內(nèi)。
[0003]例如，W001/18269A1公開了一種用于從銅硫礦獲得銅的方法。在這種方法中，待消化的礦石在生物浸出溶液中成漿，在相對(duì)于環(huán)境密封的反應(yīng)器中攪拌懸浮液。通過(guò)微生物支持的處理將銅從礦石中溶解出來(lái)。通過(guò)控制通風(fēng)，向漿液提供足量氧氣。所述控制基于反應(yīng)器內(nèi)衆(zhòng)液和任選的氣相中的氧氣測(cè)量。
[0004]除了在密閉反應(yīng)器中，微生物浸出也可以是在堆積的、粉碎的、硬巖礦石的固體堆內(nèi)。為此，從上部用浸出液，例如，用如濃度為0.5g/l的硫酸水溶液噴灑所述堆。在這種情況下，過(guò)程所需微生物位于堆內(nèi)硬巖礦石表面上或在它們自己的培養(yǎng)基上。當(dāng)浸出液慢慢流過(guò)固體堆時(shí)，難以溶解的金 屬礦物發(fā)生生物消化，因此金屬離子，例如，鐵或銅離子開始在浸出液中富集。堆的底部相對(duì)于其下的巖石是密封的，因此可以借助于通道和排水管的取走富集了金屬離子的浸出液并加以收集。收集的浸出液可以從上部噴灑回至堆上。在給定的情況下，為了測(cè)試金屬浸出的效率，和在給定的情況下，為了確定浸出液慢慢流過(guò)堆的過(guò)程中的酸消耗，可以及早進(jìn)行分析。對(duì)應(yīng)于確定的酸消耗，可以在重新噴灑到堆上之前，將酸加到浸出液中。當(dāng)重循環(huán)的浸出液充分富集了所需金屬時(shí)，可以提取金屬離子，例如通過(guò)沉淀。之后其余的已缺乏金屬離子的浸出液可以重新應(yīng)用到堆上。所述礦石浸出能夠以這種形式持續(xù)150天，礦石的金屬產(chǎn)量達(dá)到80%。
[0005]為了給微生物浸出過(guò)程提供充足的氧氣，用富氧空氣給堆充氣，例如從其底部。為了監(jiān)控并在給定情況下能夠控制(開環(huán)或閉環(huán)控制)堆的充氣，需要測(cè)量堆內(nèi)氧氣濃度。
[0006]在H.M.Lizama,Copper bio-leaching behavior in an aerated heap(充氣堆中銅生物浸出反應(yīng))，Int.J.Miner.Process.62 (2001)，257-269頁(yè)一文中，描述了固體堆內(nèi)的氧氣測(cè)量，其中在堆內(nèi)不同高度移除氣體樣本的情況中，將鋼管插入固體堆的所需深度，通過(guò)該鋼管從不同深度吸取氣體樣本。氣體樣本被提供給設(shè)置在固體堆外的氧傳感器，氣體樣本中的氧氣濃度得以測(cè)量。
[0007]該方法的不足是，一方面，它僅提供氣體分析儀內(nèi)條件下的氣體樣本的氧氣濃度。不提供局部(即在樣本提取的位置)氧分壓的信息。然而，通常在氣體分析儀內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)條件，例如1013hPa的壓力，標(biāo)準(zhǔn)溫度，例如0°C，并且在測(cè)量前氣體經(jīng)常被干燥，而在硬巖礦石堆內(nèi)存在因通風(fēng)導(dǎo)致的壓力梯度，因微生物代謝導(dǎo)致的升高的溫度，因浸出液慢慢流過(guò)堆導(dǎo)致的高濕度。此外，通過(guò)長(zhǎng)的鋼管吸取氣體樣本會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果延遲和“模糊”。因此，該已知方法不是在所有情況下都足夠精確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]所以，本發(fā)明的目的是提供一種克服所述現(xiàn)有技術(shù)中的不足的測(cè)量裝置。
[0009]通過(guò)一種在固體堆內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量至少一個(gè)氧分壓的裝置實(shí)現(xiàn)該目的，所述裝置包括:
[0010]設(shè)置在固體堆內(nèi)的至少一個(gè)測(cè)量變送器用于本地地記錄氧分壓，其中每個(gè)測(cè)量變送器被實(shí)施例為輸出代表氧分壓的測(cè)量信號(hào)至上級(jí)單元，其被設(shè)置在固體堆外并且被實(shí)施為接收和處理每個(gè)測(cè)量變送器的測(cè)量信號(hào)。
[0011]化學(xué)、生物過(guò)程更多依賴于局部氧分壓而不是局部氧氣濃度。通常，氧分壓增加加速這樣的過(guò)程的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。通過(guò)使用至少一個(gè)設(shè)置在固體堆內(nèi)的測(cè)量變送器本地地記錄氧分壓，可以直接做出關(guān)于化學(xué)、生物過(guò)程狀態(tài)的推斷。相反，另一種測(cè)量方法，例如以上所述，在樣本被從固體堆本地移除并在固體堆遠(yuǎn)處分析的情況下，不能提供有關(guān)固體堆內(nèi)局部氧分壓的信息。因此，它們次于利用本發(fā)明裝置所做的測(cè)量。在借助于通風(fēng)系統(tǒng)將富氧空氣注入固體堆的過(guò)程中，在堆的基底出現(xiàn)明顯的正壓力，其向上向外。來(lái)自于此的氧分壓梯度疊加在由于化學(xué)、生物過(guò)程的氧分壓梯度上，以在堆內(nèi)形成總的氧分壓分布。因此，通過(guò)以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的形式記錄局部氧分壓有助于達(dá)到精確地監(jiān)控和/或控制生物浸出過(guò)程。
[0012]除了提高精確度外，這種直接測(cè)量比上述通過(guò)位于取樣位置遠(yuǎn)處的氣體傳感器的測(cè)量更經(jīng)濟(jì)更速效。
[0013]在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述裝置包括至少兩個(gè)設(shè)置在固體堆內(nèi)的測(cè)量變送器，用于本地地記錄氧分壓。使用兩個(gè)或多個(gè)測(cè)量變送器用于本地地記錄固體堆內(nèi)的氧分壓能夠確定氧氣分布，即氧分壓是如何在固體堆內(nèi)分布的，從而能夠更精確地借助于通風(fēng)控制氧氣供給。
[0014]所述至少兩個(gè)測(cè)量變送器可以設(shè)置在位于固體堆內(nèi)的不同的測(cè)量位置。測(cè)量位置可以位于，例如固體堆內(nèi)的不同深度，和/或在水平方向上彼此間隔地設(shè)置。這樣，提供了選擇以確定固體堆內(nèi)氧含量的分布或曲線，并且相應(yīng)地為了達(dá)到某個(gè)分布而控制固體堆的通風(fēng)。
[0015]所述上級(jí)單元可以是控制單元，例如可編程邏輯控制器或過(guò)程控制系統(tǒng)，其也被用于控制固體堆內(nèi)進(jìn)行的過(guò)程，例如微生物浸出，尤其是也用于控制固體堆的通風(fēng)。所述至少一個(gè)測(cè)量變送器可以被實(shí)施為輸出可被控制系統(tǒng)處理的信號(hào)。如果所述裝置包括多個(gè)測(cè)量變送器，這些測(cè)量變送器中的一些，優(yōu)選所述裝置的所有測(cè)量變送器，可以實(shí)施為輸出可被控制系統(tǒng)處理的信號(hào)。
[0016]在另一實(shí)施方式中，所述上級(jí)單元可以包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，連接至所述至少一個(gè)測(cè)量變送器并被設(shè)置在固體堆外，并且被實(shí)施為接收和處理來(lái)自所述至少一個(gè)或多個(gè)測(cè)量變送器的測(cè)量信號(hào)。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以包括，例如，測(cè)量發(fā)送器或另一計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)。例如可以考慮受讓人的Liquiline測(cè)量發(fā)送器之一。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也可以由多個(gè)單獨(dú)模塊形成，例如多個(gè)測(cè)量發(fā)送器，其可以被連接用于相互通信或用于與固體堆內(nèi)進(jìn)行的過(guò)程，例如微生物浸出過(guò)程的控制單元通信。補(bǔ)充地或可選地，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以包括記錄設(shè)備或被連接至記錄設(shè)備。
[0017]用作控制單元的可以是，例如，可編程邏輯控制器、過(guò)程控制系統(tǒng)或類似物。由于本發(fā)明可以確定固體堆內(nèi)一個(gè)或多個(gè)測(cè)量位置的實(shí)際氧分壓，尤其是固體堆內(nèi)的氧分壓分布，控制單元可以借助于通風(fēng)系統(tǒng)為生物浸出非常精確地確定最佳氧氣注入。這可以促進(jìn)提取率，相應(yīng)地促進(jìn)生物浸出過(guò)程的產(chǎn)量。例如在最初描述的循環(huán)過(guò)程的情況中，在為了逐漸使浸出液富集金屬離子，浸出液在固體堆上多次應(yīng)用的情況中，產(chǎn)出提高可以減少過(guò)程循環(huán)數(shù)量，從而縮短該方法所需時(shí)間。不僅如此，控制改進(jìn)也節(jié)省能源和費(fèi)用。
[0018]在實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)測(cè)量變送器可以至少部分地被設(shè)置在保護(hù)性管內(nèi)，例如鋼保護(hù)管，其從固體堆表面上的位置延伸向下至所需測(cè)量位置，在那里本地地測(cè)量氧含量。如果裝置具有多個(gè)測(cè)量變送器，這些測(cè)量變送器可以被相應(yīng)地至少部分地設(shè)置在它們各自的保護(hù)管內(nèi)。在一個(gè)或多個(gè)測(cè)量變送器和設(shè)置在固體堆外數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的線纜連接可以至少部分地穿過(guò)一個(gè)或多個(gè)保護(hù)管延伸?；蛘?，所述至少一個(gè)測(cè)量變送器可以非常堅(jiān)固，例如使用具有保護(hù)系統(tǒng)的牢固的殼體，例如保護(hù)籠，其圍繞測(cè)量變送器的傳感器元件，以使測(cè)量變送器可被堆埋或堆積。
[0019]所述裝置的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量變送器可以選自，例如，電化學(xué)氧傳感器，尤其是電流或電勢(shì)型氧傳感器。一種已知電流型氧傳感器的變形是Clark電極，其可從例如US2913386中得知。受讓人銷售這種用于確定氧氣濃度的電化學(xué)測(cè)量變送器，例如，名稱為OxymaxC0S51和Oxymax C0S71。Clark電極包括，通過(guò)膜從待測(cè)介質(zhì)分離的，這里是堆內(nèi)存在的氣體或堆內(nèi)存在的液體的，電解質(zhì)室，其包含電解質(zhì)水溶液，例如，氯化鉀溶液或一些其他含鹵化物鹽溶液。兩個(gè)電極浸入電解質(zhì)溶液中，其中一個(gè)連接作為陰極，另一個(gè)作為陽(yáng)極。氧氣可從測(cè)量介質(zhì)擴(kuò)散穿過(guò)膜浸入電解質(zhì)溶液，在陰極上被還原。在這種情況下，陰極電流作為該測(cè)量變送器的測(cè)量信號(hào)與測(cè)量介質(zhì)中的氧分壓是成比例的。
[0020]在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)測(cè)量變送器是光學(xué)氧傳感器，尤其是根據(jù)熒光猝滅原理工作的氧傳感器。如果有多個(gè)測(cè)量變送器，一個(gè)、一些或所有測(cè)量變送器可以是光學(xué)氧傳感器。受讓人銷售這樣的光學(xué)氧傳感器，例如，名稱為Oxymax C0S61。這樣的測(cè)量變送器包括膜，其中包含熒光標(biāo)記分子，例如過(guò)度金屬?gòu)?fù)合物，以及激發(fā)光源，例如一個(gè)或多個(gè)LED，以及光電檢測(cè)器，例如一個(gè)或多個(gè)二極管，其記錄膜中包含的由標(biāo)記分子發(fā)出的熒光輻射。標(biāo)記分子的熒光衰減的速率即為膜的區(qū)域內(nèi)氧分壓的測(cè)量。光電傳感器輸出的電學(xué)信號(hào)作為這樣的光學(xué)測(cè)量變送器的測(cè)量信號(hào)。
[0021]這樣的光學(xué)測(cè)量變送器具有以下優(yōu)勢(shì)，它們也可被用于化學(xué)侵蝕環(huán)境或介質(zhì)，其包含化學(xué)成份，尤其是硫化物，其可導(dǎo)致電化學(xué)測(cè)量單元中毒。此外，所述光學(xué)測(cè)量原理適合于在變化的環(huán)境條件中應(yīng)用，因此該測(cè)量變送器在含水氣體中或被浸出液浸濕時(shí)給出均衡穩(wěn)定和可靠的測(cè)量值。不需要在敏感膜上有流動(dòng)氣體或液體以得到優(yōu)良的測(cè)量質(zhì)量。
[0022]光學(xué)測(cè)量變送器的另一優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)定操作該測(cè)量變送器需要很少的維護(hù)工作。確實(shí)根據(jù)熒光淬滅原理工作的測(cè)量變送器的膜需要經(jīng)常更換、在給定情況下測(cè)量變送器應(yīng)重新校準(zhǔn)和調(diào)整。然而，維護(hù)間隔相當(dāng)長(zhǎng)，例如，以年為數(shù)量級(jí)，因此相對(duì)于氣體分析儀以及電化學(xué)氧測(cè)量單元的維護(hù)工作，該維護(hù)工作相對(duì)較小。同時(shí)，這里所述的具有光學(xué)氧傳感器的裝置的資金成本明顯小于以上引用文章中描述的技術(shù)的成本。
[0023]光學(xué)測(cè)量變送器的卓越之處還在于其需要顯著小量的電流供應(yīng)，尤其是與電化學(xué)測(cè)量變送器相比，因?yàn)樗鼈儍H在測(cè)量的瞬間需要電流供應(yīng)。相反，電化學(xué)測(cè)量變送器為了維持極化需要持續(xù)供應(yīng)能量。優(yōu)選地，所述裝置可以在測(cè)量變送器是光學(xué)測(cè)量變送器的程度上，被實(shí)施為間歇地工作，即在記錄測(cè)量值時(shí)，僅在某個(gè)時(shí)間間歇期間為所述至少一個(gè)或多個(gè)測(cè)量變送器供應(yīng)能量。
[0024]在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)測(cè)量變送器可以包括溫度傳感器，記錄測(cè)量位置的局部溫度，其中測(cè)量變送器被實(shí)施為除了輸出代表氧分壓的測(cè)量信號(hào)外，還輸出溫度傳感器記錄的代表溫度的溫度測(cè)量信號(hào)。如果存在多個(gè)測(cè)量變送器，一些或所有測(cè)量變送器可以包括溫度傳感器，記錄各自測(cè)量位置的局部溫度，其被實(shí)施為除了輸出代表氧分壓的測(cè)量信號(hào)外，還輸出由溫度傳感器記錄的代表溫度的溫度測(cè)量信號(hào)。該溫度測(cè)量信號(hào)可被輸出至例如上級(jí)單元或上述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)?；蛘咴谠O(shè)置有測(cè)量氧含量的測(cè)量變送器的測(cè)量位置也設(shè)置額外的溫度傳感器，其記錄測(cè)量位置的溫度，并且被實(shí)施為輸出代表記錄溫度的測(cè)量信號(hào)。這些額外的溫度傳感器可通過(guò)線纜連接與上級(jí)單元和/或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接，其在用于氧氣測(cè)量的測(cè)量變送器被如上所述設(shè)置在保護(hù)管內(nèi)的情況中，也延伸通過(guò)保護(hù)管。
[0025]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以被實(shí)施為控制固體堆的通風(fēng)。或者，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也可以被實(shí)施為僅記錄和額外處理和輸出獲得自測(cè)量變送器以及在給定的情況下溫度傳感器的測(cè)量信號(hào)，以及被實(shí)施為輸出測(cè)量信號(hào)或進(jìn)一步處理的測(cè)量信號(hào)至控制單元用于固體堆的控制和通風(fēng)。在這種情況中，針對(duì)無(wú)線或有線通信該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與控制單元連接。此外，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以具有用戶界面用于輸出源于測(cè)量信號(hào)的測(cè)量值或用于輸入用戶的參數(shù)或命令。
[0026]所述至少一個(gè)測(cè)量變送器和所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(如果有的話)借助于光伏能量供應(yīng)可操作，這樣所述裝置可以獨(dú)立于固體堆附近存在的電流源而運(yùn)轉(zhuǎn)。如果所述裝置包括多個(gè)測(cè)量變送器，優(yōu)選所有測(cè)量變送器都通過(guò)光伏能量供應(yīng)的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。在本實(shí)施方式中，光學(xué)測(cè)量變送器也尤其有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈內(nèi)缟纤寖H消耗少量電流并且/或者可以間歇地運(yùn)轉(zhuǎn)，使得具有相對(duì)小的太陽(yáng)能模塊(太陽(yáng)能電池板)的小光伏能量供應(yīng)就足夠。這種裝置尤其可以被實(shí)現(xiàn)為可運(yùn)輸?shù)?，即可移?dòng)的。
[0027]所述裝置，尤其是可移動(dòng)裝置，可以具有，例如，相對(duì)于環(huán)境密封的殼體，其中所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)被設(shè)置在相對(duì)于環(huán)境可密封的殼體內(nèi)，并在外壁上與太陽(yáng)能模塊(太陽(yáng)能電池板)連接，并且在殼體內(nèi)設(shè)置有能量供應(yīng)單元，其儲(chǔ)存借助于太陽(yáng)能電池板獲得的電能和/或?qū)⑵涮峁┙o數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。該能量供應(yīng)單元可以包括能量?jī)?chǔ)存器作為能量緩沖，例如可充電電池。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]現(xiàn)在將在附圖所示的示例實(shí)施方式的基礎(chǔ)上更詳細(xì)地描述本發(fā)明，唯一附圖顯示如下:
[0029]圖1圖示用于在固體堆內(nèi)多個(gè)相互分開的測(cè)量位置處測(cè)量氧分壓的裝置?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]圖1圖示用于在例如，硬巖礦石堆的固體堆6內(nèi)(僅示意指示)，多個(gè)測(cè)量位置2、
3、4、5處本地地測(cè)量氧分壓的裝置I。相互分開的測(cè)量位置2、3、4、5位于固體堆6內(nèi)的不同深度，因此可以測(cè)量固體堆6中的氧分配，或分布或曲線。在每個(gè)測(cè)量位置2、3、4、5處設(shè)置有測(cè)量變送器7，其記錄在測(cè)量位置處存在的氣相中的或在測(cè)量位置處存在的液體中的氧分壓，例如，浸出液慢慢流過(guò)固體堆，產(chǎn)生代表目前氧分壓的測(cè)量信號(hào)。測(cè)量變送器7通過(guò)線纜連接8與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9連接，其在此所示的示例中包括兩個(gè)測(cè)量發(fā)送器。當(dāng)然，在替代實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也可以由單個(gè)測(cè)量發(fā)送器實(shí)施或由具有一個(gè)或多個(gè)處理器和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)單元不同地實(shí)施。
[0031]測(cè)量變送器7被容納在保護(hù)管10內(nèi)，其可以例如是鋼的，并且從固體堆6的表面延伸向下至測(cè)量位置2、3、4、5。測(cè)量變送器7與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9的線纜連接8在保護(hù)管10內(nèi)延伸，因此在延伸通過(guò)固體堆6的區(qū)段中受到保護(hù)防止侵蝕或機(jī)械損傷。
[0032]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9設(shè)置在相對(duì)于環(huán)境可密封的殼體11內(nèi)。殼體11可以被實(shí)施為，例如，帶門的鋼柜，其在裝置I正常運(yùn)轉(zhuǎn)中相對(duì)于環(huán)境影響密封地封閉殼體11，其可以由維護(hù)人員打開以便裝置I的保養(yǎng)和/或維護(hù)。形成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9的兩個(gè)測(cè)量發(fā)送器有用戶界面，有顯示屏器和多個(gè)按鈕，用于讀出測(cè)量值和用于輸入命令和/或參數(shù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9與記錄設(shè)備12連接，其記錄并儲(chǔ)存較長(zhǎng)一段時(shí)間的由測(cè)量變送器7記錄的測(cè)量信號(hào)和/或來(lái)源于此的測(cè)量值。
[0033]如本示例所示測(cè)量變送器7被被實(shí)施為根據(jù)熒光淬滅原理工作的光學(xué)氧傳感器。這些氧傳感器的每個(gè)也具有溫度傳感器(未示出)，其包括，例如熱變電阻器(例如PtlOO)。該溫度傳感器記錄各個(gè)測(cè)量位置2、3、4、5處的溫度。這些測(cè)量變送器7被實(shí)施為，除了生成代表在測(cè)量位置2、3、4、5處的氧分壓的測(cè)量信號(hào)外，還基于由溫度傳感器記錄的溫度生成溫度測(cè)量信號(hào)并將其通過(guò)線纜連接8輸出至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9。
[0034]裝置1，尤其是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9、記錄設(shè)備12和測(cè)量變送器7的能源供應(yīng)通過(guò)光伏系統(tǒng)13實(shí)現(xiàn)，其包括太陽(yáng)能模塊14 (太陽(yáng)能電池板)，和控制設(shè)備15用于產(chǎn)生并提供來(lái)自照射在太陽(yáng)能模塊14上的陽(yáng)光的電能。控制設(shè)備15使如此獲得的電能可用于裝置I的運(yùn)轉(zhuǎn)。多余的能量可以臨時(shí)儲(chǔ)存于能量存儲(chǔ)器中，在沒(méi)有陽(yáng)光的情況下，例如晚上，使得裝置I可用?？刂圃O(shè)備15和能量存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9和記錄設(shè)備12 —起容納于殼體11內(nèi)。太陽(yáng)能模塊14可被固定于殼體的外壁上。由于光學(xué)測(cè)量變送器7需要相對(duì)小的能量，因此可以利用相對(duì)小的太陽(yáng)能模塊14來(lái)運(yùn)行該設(shè)施。如圖1所示的柜體設(shè)備可被實(shí)施為便攜式，即可移動(dòng)設(shè)備，因此有利于在固體堆6的不同位置使用或在不同的固體堆6處連續(xù)使用。在此所示的示例中，柜體被安裝在支架16上。
[0035]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9可通過(guò)無(wú)線電或電線連接到用于浸出過(guò)程的遠(yuǎn)程控制單元(未示出)，除其他之外，所述遠(yuǎn)程控制單元還控制固體堆6的通風(fēng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9并可以將目前記錄的測(cè)量值或來(lái)源于此的控制信號(hào)傳送至控制單元?？刂茊卧梢曰诮邮盏臏y(cè)量值控制(開環(huán)和/或閉環(huán)控制)固體堆6的通風(fēng)。在這種情況下，控制單元也可以控制測(cè)量變送器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)6的能量供應(yīng)，尤其通過(guò)有線方式。
[0036]在另一實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也可以省略。在這種情況中，測(cè)量變送器被實(shí)施為直接輸出可由控制單元處理的信號(hào)，例如，4-20mA信號(hào)，HART信號(hào)，F(xiàn)IELDBUS信號(hào)或類似信號(hào)。測(cè)量變送器可為此直接連接至控制單元，例如通過(guò)電線，并可用從控制單元直接獲得倉(cāng)tfi。
[0037]在另一個(gè)用于較小應(yīng)用的更緊湊變形中，控制系統(tǒng)可設(shè)置在柜體設(shè)備內(nèi)，并與通風(fēng)系統(tǒng)連接用于控制固體堆的氧氣供應(yīng)。尤其在這種情況下，與測(cè)量變送器連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以被實(shí)施為控制所述過(guò)程，尤其是通風(fēng)。
[0038]除了這里描述的本發(fā)明的實(shí)施方式外，可以想到大量變化和變形。例如，本發(fā)明不僅可以用于礦石堆內(nèi)局部氧測(cè)量，也同樣可用于其他在固體堆內(nèi)進(jìn)行的過(guò)程，例如堆肥或凈化處理。
[0039]除了氧分壓和溫度，在這些和其他方法的情況下，可以例如通過(guò)設(shè)置分布在固體堆中的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量位置處的測(cè)量變送器，本地地記錄其他參數(shù)，和將其輸出到上級(jí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述其他參數(shù)例如為PH值、氧化還原電勢(shì)、導(dǎo)電率、濁度、或固體含量、某些分析物的濃度、自由酸的濃度、細(xì)菌量、細(xì)胞生長(zhǎng)、壓力或養(yǎng)分含量。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在固體堆內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量至少一個(gè)氧分壓的裝置(1)，包括: 設(shè)置在所述固體堆(6)內(nèi)的至少一個(gè)測(cè)量變送器(7)，用于本地地記錄氧分壓，其中每個(gè)測(cè)量變送器(7)被實(shí)施為將代表氧分壓的測(cè)量信號(hào)輸出至上級(jí)單元，所述上級(jí)單元被設(shè)置在所述固體堆(6)外并且被實(shí)施為接收并處理每個(gè)測(cè)量變送器(7)的測(cè)量信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1的裝置(I)，包括設(shè)置在所述固體堆(6)內(nèi)彼此遠(yuǎn)離的測(cè)量位置(2，3，4,5)處的至少兩個(gè)測(cè)量變送器(7)，例如位于所述固體堆中的不同深度。
3.如權(quán)利要求1或2之一的裝置(I)，其中所述至少一個(gè)測(cè)量變送器(7)至少部分地被設(shè)置在保護(hù)管(10)內(nèi)，所述保護(hù)管(10)從所述固體堆(6)的表面上的位置向下延伸至設(shè)置所述測(cè)量變送器(7)處的測(cè)量位置(2，3，4，5)。
4.如權(quán)利要求1-3之一的裝置(I)，其中所述至少一個(gè)測(cè)量變送器(7)是光學(xué)氧傳感器，尤其是根據(jù)熒光淬滅原理工作的光學(xué)氧傳感器。
5.如權(quán)利要求1-4之一的裝置(I)，其中所述至少一個(gè)測(cè)量變送器是電化學(xué)氧傳感器，尤其是電流型或電勢(shì)型氧傳感器。
6.如權(quán)利要求1-5之一的裝置(I)，其中所述至少一個(gè)測(cè)量變送器包括溫度傳感器，其記錄局部溫度并且其中所述測(cè)量變送器被實(shí)施為，除了輸出代表氧分壓的測(cè)量信號(hào)，也輸出代表由所述溫度傳感器記錄的溫度的溫度測(cè)量信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1-6之一的裝置(I)，其中所述上級(jí)單元包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9)，其與所述至少一個(gè)測(cè)量變送器(7)連接并被設(shè)置在所述固體堆(6)外，并且被實(shí)施為接收并處理所述至少一個(gè)測(cè)量變送器(7)的所述測(cè)量信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7的裝置(I·)，其中所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9)被實(shí)施為用于控制所述固體堆(6)的通風(fēng)和/或針對(duì)無(wú)線或有線通信，與用于控制所述固體堆(6)的通風(fēng)的控制單元連接。
9.如權(quán)利要求1-8之一的裝置(I)，其中所述至少一個(gè)測(cè)量變送器(7)，尤其是所述裝置(I)的每個(gè)測(cè)量變送器(7)和/或所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9)借助于光伏能量供應(yīng)(13)可運(yùn)轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求7-9之一的裝置(I)，其中所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9)被設(shè)置在相對(duì)于環(huán)境可密封的殼體(11)中，并與外壁上的太陽(yáng)能模塊(太陽(yáng)能電池板)連接，并且其中在所述殼體(11)中設(shè)置有能量供應(yīng)單元，其儲(chǔ)存借助于所述太陽(yáng)能模塊獲得的電能和/或?qū)⒔柚谒鎏?yáng)能模塊獲得的電能提供給所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9)。
【文檔編號(hào)】C22B3/18GK103858006SQ201180072716
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月1日
【發(fā)明者】拉爾斯·邦德齊奧 申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾測(cè)量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司