CN212640582U - 合金矿物空压连续进料、均衡反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，包括分解槽、调浆槽、第一电动机、第一稳压桶、第二稳压桶、氢氟酸酸管、第三稳压桶、硫酸酸管和第二电动机，所述分解槽的底部固定有出料管；所述第二电动机的输出端连接有第一搅拌轴；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；所述调浆槽上固定有第二输料管。该实用新型的有益效果是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，制造方便。
Description
技术领域
本实用新型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，具体为合金矿物空压连续进料、均衡反应装置。
背景技术
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。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，包括分解槽、调浆槽、第一电动机、第一稳压桶、第二稳压桶、氢氟酸酸管、第三稳压桶、硫酸酸管和第二电动机，所述分解槽的底部固定有出料管；所述第二电动机的输出端连接有第一搅拌轴；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；所述调浆槽上固定有第二输料管；所述第二输料管上设置有第三开关阀；所述第二输料管的另一端延伸到第一稳压桶内部；所述第一稳压桶的侧壁连接有输风管；所述第一稳压桶的另一侧壁连接有第一输料管；所述第一输料管的另一端延伸到第一计量器内部；所述第一输料管上设置有第一开关阀；所述第一计量器上连接有第四输料管；所述第四输料管延伸到分解槽内部；所述第四输料管上设置有第二开关阀；所述第一稳压桶底部设置有多孔结构；所述多孔结构的一端与输风管联通，另一端与第一输料管联通；所述输风管的另一端与鼓风机的出口密封连接；所述第三稳压桶上连接有硫酸酸管；所述第三稳压桶上连接有第八输料管；所述第八输料管上设置有第二气动开关；所述第八输料管的另一端延伸到第三计量器内部；所述第三计量器上连接有第七输料管；所述第七输料管上设置有第五开关阀；所述第七输料管延伸到分解槽内部；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六输料管；所述第六输料管上设置有第一气动开关；所述第六输料管的另一端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四开关阀；所述分解槽内部的上端设置有固定板；所述分解槽上设置有出水结构和抽风管；所述出水结构和抽风管竖直固装在固定板上，其均延伸到分解槽内部。
优选的，所述第一计量器、第二计量器和第三计量器均为透明材质。
优选的，所述第二电动机的输出端通过第一连接法兰连接有第一搅拌轴。
优选的，所述第一电动机的输出端通过第二连接法兰连接有第二搅拌轴。
优选的，所述固定板上开设有用于第四输料管穿过的第一通孔；所述固定板上开设有用于第七输料管穿过的第二通孔；所述固定板上开设有用于第五输料管穿过的第三通孔。
优选的，所述出水结构包括通过密封轴承安装在固定板上的中空转轴，所述中空转轴的下端延伸到所述分解槽的内上部且固定有喷水头，所述中空转轴的上端延伸到所述固定板的外部上方且连接有与外部管路连接的密封轴承法兰，所述固定板上固定有匀速电动马达，所述匀速电动马达的输出端同轴固定有第一传动轮，所述中空转轴上固定有第二传动轮，所述第一传动轮通过传动皮带与所述第二传动轮传动连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置集加矿系统、加酸系统、反应系统、抽风系统、应急系统、控制系统于一体，不仅解决了钽铌合金矿物湿法冶炼酸浸工艺过程中连续进料、均衡反应、产生氢气速率可控安全生产的问题，同时还能极大提高机械效率，降低人力，节约成本。
2、本实用新型的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置结构简单，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。
3、本实用新型的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置使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可控，实现钽铌湿法大量使用钽铌合金矿为原料安全生产钽铌。
附图说明
图1为实用新型的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置结构示意图；
图2为图1中A处的放大结构中出水结构示意图；
图3为实用新型的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置的多孔结构与输风管组合结构示意图。
图中：1-分解槽；2-第一搅拌轴；3-第一搅拌叶；4-调浆槽；5-第一电动机；6-第二搅拌轴；7-第二搅拌叶；8-第一稳压桶；9-第一开关阀；10-第一输料管；11-第二开关阀；12-第二输料管；13-第三开关阀；14-第一计量器；15-多孔结构；16-输风管；17-第四输料管；19-固定板；20-第五输料管；21-第二计量器；22-第四开关阀；23-第六输料管；24-第一气动开关；25-第七输料管；26-第三稳压桶；27-氢氟酸酸管；28-第二稳压桶；30-硫酸酸管；31-第二气动开关；32-第八输料管；33-第三计量器；34-第五开关阀；35-出料管；36-第二电动机；37-抽风管；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；39-鼓风机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”、“第七”、“第八”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”、“第六”、“第七”、“第八”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“若干个”的含义是一个、两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。
请参阅图1至图3所示，本实用新型提供合金矿物空压连续进料、均衡反应装置技术方案：合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，包括分解槽1、调浆槽4、第一电动机5、第一稳压桶8、第二稳压桶26、氢氟酸酸管27、第三稳压桶28、硫酸酸管30和第二电动机36，所述分解槽1的底部固定有出料管35；所述第二电动机36的输出端连接有第一搅拌轴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上固定有第二输料管12；所述第二输料管12上设置有第三开关阀13；所述第二输料管12的另一端延伸到第一稳压桶8内部；所述第一稳压桶8的侧壁连接有输风管16；所述第一稳压桶8的另一侧壁连接有第一输料管10；所述第一输料管10的另一端延伸到第一计量器14内部；所述第一输料管10上设置有第一开关阀9；所述第一计量器14上连接有第四输料管17；所述第四输料管17延伸到分解槽1内部；所述第四输料管17上设置有第二开关阀11；所述第一稳压桶8底部设置有多孔结构15；所述多孔结构15的一端与输风管16联通，另一端与第一输料管10联通；所述输风管16的另一端与鼓风机39的出口密封连接；所述第三稳压桶28上连接有硫酸酸管30；所述第三稳压桶28上连接有第八输料管32；所述第八输料管32上设置有第二气动开关31；所述第八输料管32的另一端延伸到第三计量器33内部；所述第三计量器33上连接有第七输料管25；所述第七输料管25上设置有第五开关阀34；所述第七输料管25延伸到分解槽1内部；所述第二稳压桶26上连接有氢氟酸酸管27；所述第二稳压桶26上连接有第六输料管23；所述第六输料管23上设置有第一气动开关24；所述第六输料管23的另一端延伸到第二计量器21内部；所述第二计量器21上连接有第五输料管20；所述第五输料管20延伸到分解槽1内部；所述第五输料管20上设置有第四开关阀22；所述分解槽1内部的上端设置有固定板19；所述分解槽1上设置有出水结构38和抽风管37；所述出水结构38和抽风管37竖直固装在固定板19上，其均延伸到分解槽1内部。
本实施例中，所述第一计量器14、第二计量器21和第三计量器33均为透明材质。
本实施例中，所述第二电动机36的输出端通过第一连接法兰连接有第一搅拌轴2。
本实施例中，所述第一电动机5的输出端通过第二连接法兰连接有第二搅拌轴6。
本实施例中，所述固定板19上开设有用于第四输料管17穿过的第一通孔；所述固定板19上开设有用于第七输料管25穿过的第二通孔；所述固定板19上开设有用于第五输料管20穿过的第三通孔。
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19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19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19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。
本实用新型的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，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、第二输料管12、第一稳压桶8、第一输料管10、第一计量器14、第四输料管17、鼓风机39和输风管16，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30、第二稳压桶28、第八输料管32、第三计量器33和第七输料管25；加氢氟酸系统包括氢氟酸酸管27、第三稳压桶26、第六输料管23、第二计量器21和第五输料管20，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37，抽风管37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1:1-1:3加入调浆槽4，开启第一电动机5，完成混料。物料按液固比1:1-1:3混料，物料比重大，无搅拌容易沉降，需要保持搅拌，第一稳压桶8中无法安置搅拌设备，设置鼓风机39，输风管16和多孔结构15，采用多孔吹气方法使物料保持翻滚，不沉降，保障顺畅下料。开启鼓风机39，鼓风机39将压缩空气持续地鼓入输风管16，输风管16将压缩空气输送至多孔结构15，第一稳压桶8中的物料在压缩空气的作用下保持翻滚，使第一输料管10中顺畅下料。第一稳压桶8，保持同样的液位，确保下料速度一致。确认开启第三开关阀13、第一开关阀9、第二气动开关31、第一气动开关24、第二开关阀11、第五开关阀34、第四开关阀22、和第二电动机36，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内壁上部设置有氢气检测点，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电机和加酸系统计量泵，以减小矿物和酸的进料速度，配备相应的计量泵进行控制，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。
工作原理：本装置由调浆槽4、第一电动机5、第二搅拌轴6、第二搅拌叶7、第一稳压桶8、第一开关阀9、第一输料管10、第二开关阀11、第二输料管12、第三开关阀13、第一计量器14、第四输料管17、鼓风机39、输风管16和多孔结构15组成为本装置的加矿系统，本装置由第四开关阀22、第二计量器21、第六输料管23、第一气动开关24、第五输料管20、第三稳压桶26、氢氟酸酸管27、第二稳压桶28、硫酸酸管30、第二气动开关31、第八输料管32、第五开关阀34、第七输料管25和第三计量器33组成为本装置的加酸系统，本装置由分解槽1、第一搅拌轴2、第一搅拌叶3和第二电动机36组成为本装置的反应系统，本装置的抽风系统包括抽风管37，抽风管37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和PLC控制器，因此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，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(体积分数为3.8％)，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(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，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，其中的加矿系统由第一稳压桶8、鼓风机39、输风管16、均匀排列的多孔结构15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。
技术效果：本实用新型的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置集加矿系统、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。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，其特征在于：包括分解槽(1)、调浆槽(4)、第一电动机(5)、第一稳压桶(8)、第二稳压桶(26)、氢氟酸酸管(27)、第三稳压桶(28)、硫酸酸管(30)和第二电动机(36)，所述分解槽(1)的底部固定有出料管(35)；所述第二电动机(36)的输出端连接有第一搅拌轴(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)上固定有第二输料管(12)；所述第二输料管(12)上设置有第三开关阀(13)；所述第二输料管(12)的另一端延伸到第一稳压桶(8)内部；所述第一稳压桶(8)的侧壁连接有输风管(16)；所述第一稳压桶(8)的另一侧壁连接有第一输料管(10)；所述第一输料管(10)的另一端延伸到第一计量器(14)内部；所述第一输料管(10)上设置有第一开关阀(9)；所述第一计量器(14)上连接有第四输料管(17)；所述第四输料管(17)延伸到分解槽(1)内部；所述第四输料管(17)上设置有第二开关阀(11)；所述第一稳压桶(8)底部设置有多孔结构(15)；所述多孔结构(15)的一端与输风管(16)联通，另一端与第一输料管(10)联通；所述输风管(16)的另一端与鼓风机(39)的出口密封连接；所述第三稳压桶(28)上连接有硫酸酸管(30)；所述第三稳压桶(28)上连接有第八输料管(32)；所述第八输料管(32)上设置有第二气动开关(31)；所述第八输料管(32)的另一端延伸到第三计量器(33)内部；所述第三计量器(33)上连接有第七输料管(25)；所述第七输料管(25)上设置有第五开关阀(34)；所述第七输料管(25)延伸到分解槽(1)内部；所述第二稳压桶(26)上连接有氢氟酸酸管(27)；所述第二稳压桶(26)上连接有第六输料管(23)；所述第六输料管(23)上设置有第一气动开关(24)；所述第六输料管(23)的另一端延伸到第二计量器(21)内部；所述第二计量器(21)上连接有第五输料管(20)；所述第五输料管(20)延伸到分解槽(1)内部；所述第五输料管(20)上设置有第四开关阀(22)；所述分解槽(1)内部的上端设置有固定板(19)；所述分解槽(1)上设置有出水结构(38)和抽风管(37)；所述出水结构(38)和抽风管(37)竖直固装在固定板(19)上，其均延伸到分解槽(1)内部。
2.如权利要求1所述的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，其特征在于：所述第一计量器(14)、第二计量器(21)和第三计量器(33)均为透明材质。
3.如权利要求1所述的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，其特征在于：所述第二电动机(36)的输出端通过第一连接法兰连接有第一搅拌轴(2)。
4.如权利要求1所述的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，其特征在于：所述第一电动机(5)的输出端通过第二连接法兰连接有第二搅拌轴(6)。
5.如权利要求1所述的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，其特征在于：所述固定板(19)上开设有用于第四输料管(17)穿过的第一通孔；所述固定板(19)上开设有用于第七输料管(25)穿过的第二通孔；所述固定板(19)上开设有用于第五输料管(20)穿过的第三通孔。
6.如权利要求1所述的合金矿物空压连续进料、均衡反应装置，其特征在于：所述出水结构(38)包括通过密封轴承(382)安装在固定板(19)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(19)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(19)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。
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