一种钽铌合金矿无轴螺旋连续进料智能控制装置的制作方法

1.本发明涉及钽铌湿法冶炼中钽铌合金矿物料连续进料、均衡反应、智能控制技术领域，具体为一种钽铌合金矿无轴螺旋连续进料智能控制装置。


背景技术：

2.钽铌作为高新技术产业的关键元素，钽铌日益受到世界各国的青睐，美国、欧盟和日本都把钽和铌列为战略性矿产。钽铌产品原料之一钽铌矿属于稀缺、不可再生资源，随着开采量的增加，钽铌矿储量日益短缺，价格越来越高。钽铌产品另外一种原料钽铌合金矿资源丰富，但是钽铌合金矿中杂质成份复杂，含有较多的金属单质和硅单质，例如，nb、ta、fe、w、si、al、mg、ca、mn、sn、ti等，在钽铌湿法冶炼工艺酸浸分解段，钽铌合金矿生成氢气的速率很难控制，爆炸风险非常高，很多钽铌湿法冶炼生产厂家基本放弃使用钽铌合金矿。目前，在钽铌合金矿湿法冶炼工艺酸浸分解过程中，采用少量、多次、不连续的投矿方式避免合金矿过量投矿急剧产生氢气发生爆炸。因此亟需设计一种装置，解决钽铌合金矿湿法冶炼工艺酸浸分解过程中，连续投矿进料、均衡反应、产生氢气速率可控安全生产等问题，同时还能极大提高机械效率，降低人力，节约成本，实现自动化智能控制。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种钽铌合金矿无轴螺旋连续进料智能控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钽铌合金矿无轴螺旋连续进料智能控制装置，包括分解槽、调浆槽、第一电动机、第二电动机、重量计量装置、第三电动机、第一稳压桶和第二稳压桶，所述分解槽的底部固定有出料管；所述第三电动机的输出端固定有第一搅拌轴；所述第一搅拌轴上固定有若干第一搅拌叶；所述第一电动机的输出端连接有第二搅拌轴；所述第二搅拌轴延伸到调浆槽内部；所述第二搅拌轴上固定有若干第二搅拌叶；所述调浆槽内部的底部设置有第一破拱喷头和第二破拱喷头；所述第一破拱喷头与所述第二破拱喷头分别通过管路与脉冲式破拱器连接；所述调浆槽的出口端连接有无轴螺旋进料器；所述第二电动机的输出端连接有无轴螺旋进料器；所述无轴螺旋进料器的另一端延伸到料斗内部；所述无轴螺旋进料器上设置有重量计量装置；所述无轴螺旋进料器的出料管上设置有第一开关阀；所述料斗上固定有第一输料管；所述第一输料管上设置有第二开关阀；所述第一输料管延伸到分解槽内部；所述第一稳压桶上连接有硫酸酸管；所述第一稳压桶上固定有第三输料管；所述第三输料管的另一端延伸到第一计量器；所述第一计量器上连接有第二输料管；所述第二输料管的另一端延伸到分解槽；所述第二稳压桶上连接有氢氟酸酸管；所述第二稳压桶上连接有第四输料管；所述第四输料管延伸到第二计量器内部；所述第二计量器上连接有第五输料管；所述第五输料管延伸到分解槽内部；所述第五输料管上设置有第三开关阀；所述第四输料管上设置有第二气动控制阀；所述第二输料管上设置有第四开关阀；所述第三输料管上设置有第五开关阀；所述分解槽内部的上端
固定板；29-第一开关阀；30-第二开关阀；31-第三开关阀；32-第四开关阀；33-出料管；35-抽风管；36-脉冲式破拱器；38-出水结构；381-中空转轴；382-密封轴承；383-喷水头；384-密封轴承法兰；385-匀速电动马达；386-第一传动轮；387-第二传动轮；388-传动皮带。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“倾斜”、“斜”、“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。此外，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“若干个”的含义是一个、两个或两个以上。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.请参阅图1至图3所示，本发明提供一种钽铌合金矿无轴螺旋连续进料智能控制装置技术方案：包括分解槽1、调浆槽4、第一电动机5、第二电动机10、重量计量装置12、第三电动机15、第一稳压桶21和第二稳压桶23，所述分解槽1的底部固定有出料管33；所述第三电动机15的输出端固定有第一搅拌轴2；所述第一搅拌轴2上固定有若干第一搅拌叶3；所述第一电动机5的输出端连接有第二搅拌轴6；所述第二搅拌轴6延伸到调浆槽4内部；所述第二搅拌轴6上固定有若干第二搅拌叶7；所述调浆槽4内部的底部设置有第一破拱喷头8和第二破拱喷头9；所述第一破拱喷头8与所述第二破拱喷头9分别通过管路与脉冲式破拱器36连接；所述调浆槽4的出口端连接有无轴螺旋进料器11；所述第二电动机10的输出端连接有无轴螺旋进料器11；所述无轴螺旋进料器11的另一端延伸到料斗13内部；所述无轴螺旋进料器11上设置有重量计量装置12；所述无轴螺旋进料器11的出料管上设置有第一开关阀29；所述料斗13上固定有第一输料管14；所述第一输料管14上设置有第二开关阀30；所述第一输料管14延伸到分解槽1内部；所述第一稳压桶21上连接有硫酸酸管20；所述第一稳压桶21上固定有第三输料管18；所述第三输料管18的另一端延伸到第一计量器17；所述第一计量器17上连接有第二输料管16；所述第二输料管16的另一端延伸到分解槽1；所述第二稳压桶23上连接有氢氟酸酸管22；所述第二稳压桶23上连接有第四输料管25；所述第四输料管25延伸到第二计量器26内部；所述第二计量器26上连接有第五输料管27；所述第五输料管27
延伸到分解槽1内部；所述第五输料管27上设置有第三开关阀31；所述第四输料管25上设置有第二气动控制阀24；所述第二输料管16上设置有第四开关阀32；所述第三输料管18上设置有第五开关阀19；所述分解槽1内部的上端固定有固定板28；所述分解槽1上设置有出水结构38和抽风管35；所述出水结构38和抽风管35均延伸到分解槽1内部。
24.本实施例中，所述固定板28上开设有用于第一输料管14穿过的第一通孔；所述固定板28上开设有用于第二输料管16穿过的第二通孔；所述固定板28上开设有用于第五输料管27穿过的第三通孔；所述固定板28上开设有用于出水结构38穿过的第四通孔；所述固定板28上开设有用于抽风管35穿过的第五通孔。
25.本实施例中，所述重量计量装置12、料斗13、第一计量器17和第二计量器26为透明材质。
26.本实施例中，所述第一电动机5的输出端通过第一连接法兰连接有第二搅拌轴6。
27.本实施例中，所述第三电动机15的输出端通过第二连接法兰连接有第一搅拌轴2。
28.本实施例中，所述无轴螺旋进料器11上开设有用于调浆槽4的出口端连接的限位孔。
29.本实施例中，所述出水结构38包括通过密封轴承382安装在固定板28上的中空转轴381，所述中空转轴381的下端延伸到所述分解槽1的内上部且固定有喷水头383，所述中空转轴381的上端延伸到所述固定板28的外部上方且连接有与外部管路连接的密封轴承法兰384，所述固定板28上固定有匀速电动马达385，所述匀速电动马达385的输出端同轴固定有第一传动轮386，所述中空转轴381上固定有第二传动轮387，所述第一传动轮386通过传动皮带388与所述第二传动轮387传动连接。
30.本发明的钽铌合金矿物无轴螺旋连续进料、均衡反应及智能控制装置，包括加矿系统、加酸系统、反应系统、抽风系统、应急系统、控制系统六个部分。加矿系统包括调浆槽4、无轴螺旋进料器11、重量计量装置12、料斗13和第一输料管14，加矿系统控制物料按照设定的速率连续均衡地加至分解槽1中。加酸系统包括加硫酸系统和加氢氟酸系统，加硫酸系统包括硫酸酸管20、第一稳压桶21、第三输料管18、第一计量器17和第二输料管16；加氢氟酸系统包括氢氟酸酸管22、第二稳压桶23、第四输料管25、第二计量器26和第五输料管27，加酸系统控制硫酸和氢氟酸按照设定的速率连续均衡地加至分解槽1中。反应系统包括分解槽1，钽铌合金矿物料、硫酸和氢氟酸在分解槽1中进行反应。抽风系统包括抽风管35，抽风管35与尾气处理系统相连，将分解槽1中产生的废气及时快速抽出。应急系统包括出水结构38，当分解槽1内氢气量超过临界值时，电脑自动控制抽风系统增加抽风量，同时启动应急系统，应急系统迅速通过出水结构38持续360
°
旋转向分解槽1内喷洒大量自来水，自来水以均匀方式洒向分解槽1内。控制系统以分解槽1内的氢气含量为应变量，通过软件编程实现电脑控制，与加矿系统、加酸系统、反应系统、抽风系统、应急系统相连接。具体的工作过程为：调浆槽4顶部敞开，将水与钽铌合金矿按液固比1:4-1:10加入调浆槽4，开启第一电动机5，完成混料。将水和钽铌合金矿按液固比1:4-1:10混料，区别于现有技术中水和钽铌合金矿按液固比1:1-1:2投料，减少了水的使用量，减少了酸耗，降低了生产成本，同时能加大产能，缩短生产周期。物料按液固比1:4-1:10混料，物料密集，比重大，容易结块沉降，搅拌困难，在下料的过程中容易出现搭桥现象，为了控制顺畅下料，在调浆槽4中设置有第一破拱喷头8和第二破拱喷头9，第一破拱喷头8和第二破拱喷头9同时发生震动，破坏搭桥现象，
使物料通过无轴螺旋进料器11顺畅进料。重量计量装置12可以准确反映出进料的重量，料斗13具有称量功能，再次称量进料物料的重量，保障物料连续均衡的进料。重量计量装置12，料斗13为透明材料，使进料情况可视化。第一稳压桶21，第二稳压桶23各自独立地保持同样的液位，确保硫酸和氢氟酸下料速度一致。确认开启第二电动机10、第一开关阀29、第二开关阀30、第二气动阀24、第三开关阀31、第四开关阀32、第五开关阀19和第三电动机15，其中的开关阀均采用电磁控制阀，同时加入钽铌合金矿物，硫酸和氢氟酸至分解槽1，钽铌合金矿物湿法冶炼工艺酸浸分解反应开始。以分解槽1内的氢气含量为首要控制因素，分解槽1内设置有氢气气体检测仪作为氢气检测点，当氢气达到设定的最高值(体积分数为3.8％)时，电脑自动控制加矿系统和加酸系统减小矿物和酸的进料速度，并且配备相应的计量泵进行控制，计量泵与电机连接，用来给第一稳压桶21，第二稳压桶23分别加入硫酸和氢氟酸，plc控制器对相关的计量泵进行控制，plc控制器信号连接进行操控的电脑等终端，使分解槽1内氢气下降至合理范围内(体积分数小于3.8％)；当分解槽1内氢气含量过低(体积分数小于1％)时，电脑自动控制加矿系统和加酸系统增加矿物和酸的进料速度，提高矿物分解效率。当分解槽1内氢气量超过临界值时，电脑自动控制抽风系统增加抽风量，同时启动应急系统，应急系统迅速向分解槽1内喷洒大量自来水，自来水以均匀方式洒向分解槽1内，目的是化除产生的大量泡沫，避免冒槽，同时可以降低分解槽1内酸的浓度和反应物料的温度，进而降低矿物分解速度，降低分解槽1内氢气浓度，当分解槽1内氢气减低至合理的范围时(体积分数小于3.8％)，应急系统自动停止向分解槽1内喷射自来水，同时抽风系统恢复初始设值。
31.工作原理：本装置的调浆槽4、第一电动机5、第二搅拌轴6、第二搅拌叶7、第一破拱喷头8、第二破拱喷头9、脉冲式破拱器36、第二电动机10、无轴螺旋进料器11、重量计量装置12、第一开关阀29、第一输料管14和料斗13组成本装置的加矿系统，本装置的第二输料管16、第一计量器17、第三输料管18、第五开关阀19、硫酸酸管20、第一稳压桶21、氢氟酸酸管22、第二稳压桶23、第二气动控制阀24、第四输料管25、第二计量器26和第五输料管27组成本装置的加酸系统，本装置的第三电动机15、第一搅拌轴2和第一搅拌叶3为本装置的反应系统，出水结构38和水泵的组合为本装置的应急系统，本装置的抽风系统包括抽风管35，抽风管35与尾气处理系统相连，将分解槽1中产生的废气及时快速抽出，本装置的应急系统包括出水结构38，本装置的控制系统包括电脑自动控制和plc控制器，本装置包括加矿系统、加酸系统、反应系统、抽风系统、应急系统、控制系统六个部分，加矿系统、加酸系统、抽风系统、应急系统均与反应系统相连接，控制系统控制上述所有环节，其中的加矿系统由调浆槽4、第一破拱喷头8、第二破拱喷头9、脉冲式破拱器36、第二电动机10、无轴螺旋进料器11、重量计量装置12、第一输料管14和料斗13实现矿物连续均衡进料，加酸系统实现连续均衡加酸，反应系统实现连续均衡反应，加矿系统、加酸系统、反应系统能够连续均衡稳定生产，反应后产生的氢气速率可控，实现安全生产，同时在控制系统的作用下，以分解槽内产生的氢气含量为应变量，实现智能联动控制，并且设置抽风系统、应急系统，进一步提高安全系数。具体为：以分解槽1内的氢气含量为首要控制因素，当分解槽1内氢气达到设定的最高值时，电脑自动控制加矿系统和加酸系统减小矿物和酸的进料速度，使分解槽1内氢气下降至合理范围内；当分解槽1内氢气含量过低时，电脑自动控制加矿系统和加酸系统增加矿物和酸的进料速度，提高矿物分解效率。当分解槽1内氢气量超过临界值时，电脑自动控制抽风系
统增加抽风量，同时启动应急系统。应急系统迅速向反应槽内喷洒大量自来水，自来水以均匀方式360度洒向分解槽1内，目的是化除产生的大量泡沫，避免冒槽，同时可以降低反应槽内酸的浓度，进而降低矿物分解速度，降低槽内氢气浓度。当分解槽1内氢气减低至合理的范围时，应急系统自动停止向槽内喷射自来水，同时抽风系统恢复初始设定值。
32.技术效果：本发明的钽铌合金矿物无轴螺旋连续进料、均衡反应及智能控制装置集加矿系统、加酸系统、反应系统、抽风系统、应急系统、控制系统于一体，不仅解决了连续进料、均衡反应、安全生产的问题，还能极大提高机械效率，降低人力，节约成本。该连续进料、均衡反应及智能控制装置结构简单，软件系统经简单编程，连接设备经简单机械制造便可完成，制造方便。
33.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。