一种磷酸铁生产计量投料装置的制作方法

1.本实用新型属于磷酸铁生产技术领域，具体涉及一种磷酸铁生产计量投料装置。


背景技术：

2.磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，是一种白色、灰白色单斜晶体粉末，是铁盐溶液和磷酸钠作用产生的盐，其主要用途在于制造磷酸铁锂电池材料、催化剂及陶瓷等。
3.常用的磷酸铁生产工艺是先利用含有硫酸、有机酸的水溶液与铁粉反应，从而制得硫酸亚铁水溶液；接着，将硫酸亚铁水溶液送入反应釜中，再向反应釜中滴加由过硫酸铵、磷酸铵等组成的混合液，并加入磷酸控制ph值至3以下且在一定温度下搅拌混合，使之进行反应；反应后的混合物经去磁过滤、压滤、漂洗后喷雾烘干便可得到磷酸铁产品。其中，利用反应釜制取磷酸铁时，所加入的硫酸亚铁水溶液以及由过硫酸铵、磷酸铵组成的混合液需要根据实际情况计量配比后，定量投入到反应釜中，且用以调节ph值的磷酸的投入量也需要根据实际情况严格控制，才能保证磷酸铁的高效高质量制取。但现有实际生产中，通常是由人工手动称量配料后，再按加料顺序将配好的物料通过反应釜的进料管直接倾倒进反应釜中，这种加料方式存在以下一些问题：1、人工手动称量投料操作存在误差大、效率低，费时费力的问题，且按指定的加料顺序投料时，易出现漏投、错投或重复投等现象，从而影响了磷酸铁的制备，甚至可能造成该次制备所用原料的整体报废，致使物料严重浪费；2、由于原料均为液体，直接倾倒易造成较大迸溅，且进入反应釜的物料分布不均，不利于后续的搅拌混合；3、反应釜内的搅拌机构存在搅拌效率较低、效果较差，搅拌不够均匀安全的问题，尤其是物料易沉积在反应釜底部，而底部物料不易被搅拌到，存在搅拌死角，从而造成底部物料与上层物料混合不均，大大影响了磷酸铁的制取效率和质量，有待改进。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种磷酸铁生产计量投料装置，可实现原料的自动计量投料，投料速率和流量可控且分布更加均匀，投料完成后有提示，反应时的搅拌也更加高效、均匀和完全，以解决上述问题。
5.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种磷酸铁生产计量投料装置，包括控制中心和由釜体、釜体顶部的釜盖所组成的反应釜，所述釜盖外顶部的中心架设有磷酸溶液箱、两侧对称架设有硫酸亚铁水溶液箱和酸铵混液箱，所述磷酸溶液箱、硫酸亚铁水溶液箱和酸铵混液箱均包括箱体，所述箱体的顶部设有补料管、上部内设有液位传感器、外部侧壁上设有警示灯和蜂鸣报警器、底部设有带有电磁阀的排料管，所述排料管对应的釜盖上均设有带有流量调节阀的进料管，所述进料管顶端均与对应的排料管底端连通，所述釜体内设有ph检测仪，所述ph检测仪、液位传感器、警示灯、蜂鸣报警器和电磁阀均与控制中心电连接；所述釜体中心竖直且转动设有搅拌轴，所述搅拌轴顶端固设有圆锥形缓冲散料块，所述硫酸亚铁水溶液箱和酸铵混液箱对应的进料管的尾端均朝向缓冲散料块的锥面倾斜设置且该端端口与相应锥面平行；所述搅拌轴上呈上下分布有若干组搅拌桨，每
组搅拌桨均包括四个呈周向间隔均布的搅拌杆，所述搅拌杆上沿其长度方向间隔分布有若干导流孔，所述搅拌杆尾端均向上或向下倾斜设置，且同一组的相邻两搅拌杆之间的倾斜方向以及上、下相邻的两搅拌杆之间的倾斜方向均相反；所述搅拌轴底部安装有翻搅组件，所述釜体底部设有出料管。
6.优选的，所述翻搅组件包括转动套设在搅拌轴上的防护筒，所述防护筒底端固定连接在釜体内底部上，所述防护筒侧壁上呈圆周间隔均布有四组转动设置的转轴，所述转轴伸入防护筒的一端上固定套设有从动锥齿轮、伸出防护筒的一端固定套接有翻搅轮，所述从动锥齿轮对应的搅拌轴上固定套设有主动锥齿轮，所述从动锥齿轮与主动锥齿轮垂直啮合连接。
7.优选的，所述釜体内设有温度传感器、外部设有夹套，所述夹套内壁上设有隔热保温层，所述夹套内紧贴釜体外壁绕设有加热电阻丝，所述控制中心设于夹套外部，所述温度传感器和加热电阻丝均与控制中心电连接。
8.优选的，所述搅拌轴底端依次穿过釜体底部和夹套底部至夹套外并传动连接有电机，所述电机外部罩设有防护箱。
9.优选的，所述出料管底端伸出夹套且其上设有出料阀。
10.优选的，所述补料管顶端上铰接设有密封盖。
11.优选的，所述夹套外底部的左右两侧上均对称设有一对支撑腿，且其中一对支撑腿的底端通过减震机构固定连接有定向轮、另一对支撑腿的底端通过减震机构固定连接有刹车式万向轮。
12.优选的，所述减震机构包括连接框架，所述连接框架的顶、底两端之间连接有伸缩杆和减震弹簧，所述减震弹簧套设在伸缩杆外部。
13.本实用新型的有益效果是：本实用新型设计合理，结构简单，通过硫酸亚铁水溶液箱和酸铵混液箱上的液位传感器、电磁阀与控制中心的设置配合，可实现硫酸亚铁水溶液和酸铵混合液的自动计量投料，通过磷酸溶液箱上的液位传感器、电磁阀与ph检测仪、控制中心的设置配合，同样可实现磷酸的自动投料和投入量的严格控制，保证反应所需的酸性环境，即磷酸铁制备所需的各生产原料的计量投料操作均可实现自动化，无需人工手动称量投料，操作简单便捷，省时省力，效率更高且误差小，可有效保证投料精度，提高磷酸铁的制备效率和质量。同时，警示灯可配合上述自动计量投料操作，在投料完成后自动启动运行，以向工作人员显示出相应生产原料添加完毕，便于工作人员及时进行后续工作，防止出现生产原料的漏投、错投或重复投等现象，进一步保证投料作业的精确无误，避免影响磷酸铁的制备合格率和出现原料的浪费。此外，液位传感器、相应蜂鸣报警器与控制中心的设置配合，可在对应箱体内的物料液位下降到极限值时，自动启动相应蜂鸣报警器，以发出警报，及时提醒工作人员向相应箱体中补充物料，保证后续工序顺利稳定进行。
14.各进料管上的流量调节阀的设置，能够有效控制相应液态生产原料的进料速率，保证匀速进料，加上转动的搅拌轴及其顶端的缓冲散料块的设置配合，能够在投料时对相应生产原料进行有效的缓冲和均匀布料，使投入的物料分布更加均匀，避免物料迸溅和局部浓度过高，更有利于后续物料之间的搅拌混合，保证磷酸铁制备的效率和质量。
15.转动的搅拌轴及其上搅拌杆的设置配合，可实现对物料的搅拌混合，各搅拌杆上的导流孔可有效减小搅拌阻力，提高搅拌效率，且上、下相邻的两搅拌杆的倾斜方向相反，
可使不同高度的物料之间形成层间对流，能大大增强搅拌效果，进一步提高搅拌效率，而同一组搅拌桨的相邻两搅拌杆的倾斜方向也相反，还可使同一高度的物料形成波浪式的运动轨迹，能更进一步增强对物料搅拌混合的效果，保证物料均匀度，更有利于提高磷酸铁制备的效率和质量。同时，翻搅组件的设置，可对底层物料进行翻搅扰动，将底层物料翻搅到中上层，保证底层物料也能得到充分搅拌，从而使物料之间混合得更加均匀、完全，避免出现物料沉积和搅拌死角，从而大大提高对物料混合搅拌的效率和质量，保证磷酸铁的制备效率和质量。
附图说明
16.图1是本实用新型的主视结构示意图；
17.图2是本实用新型翻搅组件的俯视结构示意图；
18.图3是本实用新型减震机构的结构示意图；
19.图4是本实用新型的控制原理示意图。
20.图中标号：1为釜盖，2为硫酸亚铁水溶液箱，3为磷酸溶液箱，4为酸铵混液箱，5为箱体，6为密封盖，7为补料管，8为液位传感器，9为警示灯，10为蜂鸣报警器，11为排料管，12为电磁阀，13为进料管，14为流量调节阀，15为ph检测仪，16为釜体，17为缓冲散料块，18为搅拌轴，19为搅拌杆，20为导流孔，21为防护筒，22为从动锥齿轮，23为转轴，24为翻搅轮，25为主动锥齿轮，26为温度传感器，27为夹套，28为隔热保温层，29为加热电阻丝，30为控制中心，31为电机，32为防护箱，33为出料管，34为出料阀，35为支撑腿，36为减震机构，37为定向轮，38为刹车式万向轮，39为连接框架，40为伸缩杆，41为减震弹簧。
具体实施方式
21.下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
22.如图1至4所示，一种磷酸铁生产计量投料装置，包括控制中心30和由釜体16、釜体16顶部的釜盖1所组成的反应釜。釜盖1外顶部的中心架设有磷酸溶液箱3、两侧对称架设有硫酸亚铁水溶液箱2和酸铵混液箱4。磷酸溶液箱3、硫酸亚铁水溶液箱2和酸铵混液箱4均包括箱体5，箱体5的顶部设有补料管7、上部内设有液位传感器8、外部侧壁上设有警示灯9和蜂鸣报警器10、底部设有带有电磁阀12的排料管11，排料管11对应的釜盖1上均设有带有流量调节阀14的进料管13，进料管13的顶端均与对应的排料管11的底端连通。釜体16内设有ph检测仪15，ph检测仪15、液位传感器8、警示灯9、蜂鸣报警器10和电磁阀12均与控制中心30电连接。使用时，通过硫酸亚铁水溶液箱2和酸铵混液箱4上的液位传感器8、电磁阀12与控制中心30的设置配合，可分别实现硫酸亚铁水溶液和酸铵混合液的自动计量投料，通过磷酸溶液箱3上的液位传感器8、电磁阀12与ph检测仪15、控制中心30的设置配合，同样可实现磷酸的自动投料和投入量的严格控制，保证反应所需的酸性环境，即磷酸铁制备所需的各生产原料的计量投料操作均可实现自动化，无需人工手动称量投料，操作简单便捷，省时省力，效率更高且误差小，可有效保证投料精度，提高磷酸铁的制备效率和质量。同时，警示灯9可配合上述自动计量投料操作，在投料完成后自动启动运行，以向工作人员显示出相应生产原料添加完毕，便于工作人员及时进行后续工作，防止出现生产原料的漏投、错投或重复投等现象，进一步保证投料作业的精确无误，避免影响磷酸铁的制备合格率和出现原料
的浪费。此外，液位传感器8、相应蜂鸣报警器10与控制中心30的设置配合，可在对应箱体5内的物料液位下降到极限值时，自动启动相应蜂鸣报警器10，以发出警报，及时提醒工作人员向相应箱体5中补充物料，保证后续工序顺利稳定进行。控制中心30采用常规的plc控制器即可；
23.釜体16的中心竖直且转动设有搅拌轴18，搅拌轴18的顶端固设有圆锥形缓冲散料块17，硫酸亚铁水溶液箱2和酸铵混液箱4对应的进料管13的尾端均朝向缓冲散料块17的锥面倾斜设置且该端端口与相应锥面平行，使得在投料时，各进料管13上的流量调节阀14的设置，能够有效控制相应液态生产原料的进料速率，保证匀速进料，加上转动的搅拌轴18及其顶端的缓冲散料块17的设置配合，能够对相应生产原料进行有效的缓冲和均匀布料，使投入的物料分布更加均匀，避免物料迸溅和局部浓度过高，更有利于后续物料之间的搅拌混合，保证磷酸铁制备的效率和质量；
24.搅拌轴18上呈上下分布有若干组搅拌桨，每组搅拌桨均包括四个呈周向间隔均布的搅拌杆19，搅拌杆19上沿其长度方向间隔分布有若干导流孔20，搅拌杆19的尾端均向上或向下倾斜设置，且同一组的相邻两搅拌杆19之间的倾斜方向以及上、下相邻的两搅拌杆19之间的倾斜方向均相反。搅拌轴18的底部安装有翻搅组件。反应时，转动的搅拌轴18及其上搅拌杆19的设置配合，可实现对物料的搅拌混合，各搅拌杆19上的导流孔20可有效减小搅拌阻力，提高搅拌效率，且上、下相邻的两搅拌杆19的倾斜方向相反，可使不同高度的物料之间形成层间对流，能大大增强搅拌效果，进一步提高搅拌效率。而同一组搅拌桨的相邻两搅拌杆19的倾斜方向也相反，还可使同一高度的物料形成波浪式的运动轨迹，能更进一步增强对物料搅拌混合的效果，保证物料均匀度，更有利于提高磷酸铁制备的效率和质量。同时，翻搅组件的设置，可对底层物料进行翻搅扰动，将底层物料翻搅到中上层，保证底层物料也能得到充分搅拌，从而使物料之间混合得更加均匀、完全，避免出现物料沉积和搅拌死角，从而大大提高对物料混合搅拌的效率和质量，保证磷酸铁的制备效率和质量。釜体16的底部设有出料管33，用以出料。
25.在本实施例中，翻搅组件包括转动套设在搅拌轴18上的防护筒21，防护筒21的底端固定连接在釜体16的内底部上。防护筒21的侧壁上呈圆周间隔均布有四组转动设置的转轴23，转轴23伸入防护筒21的一端上固定套设有从动锥齿轮22、伸出防护筒21的一端固定套接有翻搅轮24。从动锥齿轮22对应的搅拌轴18上固定套设有主动锥齿轮25，从动锥齿轮22与主动锥齿轮25垂直啮合连接，使得搅拌轴18转动的同时，其上固定套设的主动锥齿轮25同步转动，通过齿轮传动，便可带动各从动锥齿轮22转动，进而带动相应翻搅轮24转动，实现对底层物料的翻搅扰动，将底层物料翻搅到中上层，保证底层物料也能得到充分搅拌，从而使物料之间混合得更加均匀、完全，避免出现物料沉积和搅拌死角，从而大大提高对物料混合搅拌的效率和质量，保证磷酸铁的制备效率和质量。
26.在本实施例中，釜体16内设有温度传感器26、外部设有夹套27，夹套27内壁上设有隔热保温层28，夹套27内紧贴釜体16的外壁绕设有加热电阻丝29。控制中心30设于夹套27的外部，温度传感器26和加热电阻丝29均与控制中心30电连接，使得在使用时，通过加热电阻丝29通电发热，可对釜体16加热升温，以提供磷酸铁制备所需温度条件。同时，通过加热电阻丝29、温度传感器26和控制中心30的设置配合，可实现自动温控，能够使釜体16的内部温度稳定维持在磷酸铁制备所需的温度范围内，保证磷酸铁的制备质量。隔热保温层28可
用以对釜体16进行隔热保温，减少热量散失，从而降低加热保温的能耗，有利于节约生产成本，其采用现有常规的隔热保温棉即可。
27.在本实施例中，搅拌轴18的底端依次穿过釜体16的底部和夹套27的底部至夹套27外并传动连接有电机31，使得在使用时，利用电机31提供的动力，便可带动搅拌轴18转动。电机31的外部罩设有防护箱32，用以对电机31进行防护。出料管33的底端伸出夹套27且其上设有出料阀34，更便于控制出料。补料管7的顶端上铰接设有密封盖6，用以保证箱体5的密封性，避免相应生产原料受到外界污染而影响后续磷酸铁的制备质量。
28.在本实施例中，夹套27外底部的左右两侧上均对称设有一对支撑腿35，且其中一对支撑腿35的底端通过减震机构36固定连接有定向轮37、另一对支撑腿35的底端通过减震机构36固定连接有刹车式万向轮38，使得整个反应釜可灵活行走移动，便于根据实际需求改变反应釜的位置，配合进行磷酸铁的制备，可大大提高整个反应釜的使用灵活性和便捷性。减震机构36包括连接框架39，连接框架39的顶、底两端之间连接有伸缩杆40和减震弹簧41，减震弹簧41套设在伸缩杆40的外部，使得通过伸缩杆40和减震弹簧41的配合，可提高整个反应釜的缓冲减震性能，保证反应釜移动时的平稳性，减轻对反应釜及其内部造成的损伤，提高整个反应釜的使用寿命。
29.本实用新型的工作原理：本实用新型在使用时，先接通夹套27内的加热电阻丝29的电路，对釜体16进行加热升温，过程中温度传感器26实时检测釜体16的内部温度，并将温度信息传递给控制中心30。当控制中心30接收到的温度信息达到设定的所需温度上限值时，控制中心30可自动控制断开加热电阻丝29的电路，停止升温，此时便可按指定顺序添加各生产原料，具体为：先各进料管13上的流量调节阀14，根据实际情况调节好各流量调节阀14的开度。然后，先打开硫酸亚铁水溶液箱2对应的排料管11上的电磁阀12，进行硫酸亚铁水溶液的投料。过程中，电机31运行，带动搅拌轴18及其上的搅拌杆19和缓冲散料块17转动，对投入的物料进行缓冲均布。同时，硫酸亚铁水溶液箱2内的液位传感器实时检测硫酸亚铁水溶液的液位信息，并传递给控制中心30，当控制中心30接收到的液位信息的减少量达到设定的硫酸亚铁水溶液所需添加量时，控制中心30可自动控制对应的电磁阀12关闭，停止硫酸亚铁水溶液的投料，并启动对应箱体5上的警示灯9，以显示该原料投料完成。接着，控制中心30可继续自动控制打开酸铵混液箱4对应的排料管11上的电磁阀12，按前述步骤进行酸铵混合液的自动计量投料。
30.酸铵混合液投料完成后，搅拌轴18继续转动，利用其上的搅拌杆19和翻搅组件继续对物料进行搅拌混合，过程中，打开磷酸溶液箱3对应的排料管11上的电磁阀12，向釜体16中加入磷酸，以调节ph值，同时ph检测仪15工作，实时检测釜体16中的酸碱性，并将ph值传递给控制中心30。当控制中心30接收到的ph值低于设定值时，控制中心30便可自动控制关闭相应电磁阀12，停止磷酸的投料，不浪费磷酸，且保证反应所需的酸性环境。此外，反应过程中，当控制中心30接收到的温度信息低于设定的所需温度下限值时，控制中心30可自动控制接通加热电阻丝29的电路，继续加热升温，达到上限值时则再次断开、停止加热，以此实现温度的自动控制，使釜体16的内部温度稳定维持在改性磷酸铁制备所需的温度范围内，保证磷酸铁的制备质量。制备完成后，打开出料管33上的出料阀34，通过出料管33出料即可。
31.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用
新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。