一种制备金属砷生产工艺系统

技术领域

本发明属于三氧化二砷生产金属砷技术领域，具体涉及一种制备金属砷生产工艺系统，主要用于传统碳热还原法生产金属砷工艺。

背景技术

目前金属砷制备过程中，金属砷蒸馏结束，需用行车将每个还原罐吊装至待料区，冷却后，再用行车吊装还原罐通过人工倾倒及捶击，将每个还原罐剩余残渣清理干净，并人工收集，然后将还原罐重新吊装至待料区，再用人工方法将还原灌粗略加料，依此方法将每个还原罐倒渣及加料。由于原料为剧毒化学品且颗粒度较小，虽然工人佩戴有防护面具，但操作过程中仍存在原料抛洒和扬尘，工作效率较低，劳动强度较高，工人作业环境较差等问题。

发明内容

本发明目的是针对目前生产金属砷过程中，还原罐在倒渣和加料三氧化二砷过程中存在原料的跑冒滴漏，工作效率较低，劳动强度较高，工人作业环境较差等问题，提供一种制备金属砷生产工艺系统，使用自动化设备替代人工，实现了在制备金属砷过程中还原罐自动倒渣、自动称重加料，提高了工作效率，降低了劳动强度，改善工人作业环境，且避免原料抛洒和扬尘的发生。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种制备金属砷生产工艺系统，包括上料与储料装置、加料及计量装置、倒料清灰装置、移载装置和控制系统，所述上料与储料装置用于将三氧化二砷吨包中的原料在负压环境下提升并存储在料仓中；所述加料及计量装置用于向还原罐中加入设定量原料；所述倒料清灰装置用于清理还原罐底部的剩余残渣；所述移载装置用于还原罐移动至加料及计量位置或者倒料清灰位置；所述控制系统用于控制各执行部件运行。

根据本发明制备金属砷生产工艺系统，进一步地，所述上料与储料装置包括料仓机架、料仓、真空罐和真空泵，所述料仓安装在料仓机架上，所述真空罐设置于料仓的顶部，所述真空罐的上部通过负压管道与真空泵连接固定，所述真空罐的下部与上料管连通固定。

根据本发明制备金属砷生产工艺系统，进一步地，所述加料及计量装置包括加料螺旋、机尾机架、称重机架、称重平台和机头机架，所述机头机架和机尾机架固定在地面上，所述加料螺旋的首尾端分别固定在机头机架和机尾机架上，且加料螺旋的进料口与料仓的下料口相通；所述称重机架设置于机尾机架的下方，所述称重平台支撑设置于称重机架上。

根据本发明制备金属砷生产工艺系统，进一步地，所述加料螺旋包括大加料螺旋和小加料螺旋，分别进行大下料量和小下料量工作。

根据本发明制备金属砷生产工艺系统，进一步地，所述机尾机架上固定有压紧气缸，所述加料螺旋的出料口处设置插板阀，所述插板阀通过软连接与压紧端盖连接。

根据本发明制备金属砷生产工艺系统，进一步地，所述倒料清灰装置包括固定机架、转动机架、夹紧装置和旋转油缸，所述固定机架连接于主机架，所述旋转油缸固定安装在固定机架上，其活塞杆的末端连接转动机架，所述夹紧装置布置在转动机架上，用于夹紧还原罐。

根据本发明制备金属砷生产工艺系统，进一步地，所述转动机架的底部设置有空气锤，所述转动机架的下方地面上放置有灰斗，所述固定机架上设置有红外传感器。

根据本发明制备金属砷生产工艺系统，进一步地，所述移载装置包括主机架、移载机架、夹紧气缸、提升气缸、移位气缸和导轨，所述导轨铺设在主机架的台面上，所述移载机架的底部匹配设置于导轨上，所述夹紧气缸和提升气缸固定安装在移载机架上，所述移位气缸固定在主机架的台面上，推动移载机架在导轨上滑移。

根据本发明制备金属砷生产工艺系统，进一步地，所述控制系统采用PLC操作系统或者DCS操作系统。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本发明制备金属砷生产工艺系统主要包括上料与储料装置、加料及计量装置、倒料清灰装置、移载装置和控制系统五个部分，工作时启动真空泵，物料沿着上料管进入真空罐后，落入料仓中存储，实现了自动真空上料。再启动旋转油缸，带动还原罐180°旋转，并且启动空气锤，通过敲击还原罐底部，将残渣落入灰斗中收集，实现了自动倒渣。然后旋转油缸启动将还原罐再次180°旋转复位，移位气缸带动移载机架运动至倒料清灰位置，提升气缸运行抬升还原罐，移位气缸将移载机架推至加料及计量位置，提升气缸将还原罐落至称重平台上，实现自动移动至不同工位。打开插板阀，启动加料螺旋，与称重平台配合，实现自动称重加料。本发明系统与传统人工倒渣、加料相比，大大提高了工作效率，降低了劳动强度，改善工人作业环境。通过压紧端盖，能够避免原料抛洒和扬尘的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1是本发明实施例的制备金属砷生产工艺系统的主视图（还原罐在旋转中）；

图2是本发明实施例的制备金属砷生产工艺系统的右视图；

图3是本发明实施例的制备金属砷生产工艺系统的俯视图（还原罐在旋转中）。

图中序号所代表的含义为：

1.上料与储料装置，101.料仓机架，102.料仓，103.真空罐，104.真空泵，105. 负压管道，106.上料管；

2.加料及计量装置，201.大加料螺旋，202.小加料螺旋，203.压紧气缸，204.插板阀，205.压紧端盖，206.机尾机架，207.称重机架，208.称重平台，209.机头机架，210.软连接；

3.倒料清灰装置，301.固定机架，302.转动机架，303.夹紧装置，304.旋转油缸，305.红外传感器，306.空气锤，307.灰斗；

4.移载装置，401.移载机架，402.夹紧气缸，403.提升气缸，404.移位气缸，405.导轨，406.主机架；

5.控制系统。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指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；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

如图1至图3所示，本实施例的制备金属砷生产工艺系统包括上料与储料装置1、加料及计量装置2、倒料清灰装置3、移载装置4和控制系统5，上料与储料装置1用于将三氧化二砷吨包中的原料在负压环境下提升并存储在料仓102中；加料及计量装置2用于向还原罐中加入设定量原料；倒料清灰装置3用于清理还原罐底部的剩余残渣；移载装置4用于还原罐移动至加料及计量位置或者倒料清灰位置；控制系统5用于控制各执行部件运行。本系统各装置设计紧凑合理、自动化程度高，能够满足生产工艺要求。

上料与储料装置1包括料仓机架101、料仓102、真空罐103和真空泵104，料仓102安装在料仓机架101上，真空罐103设置于料仓102的顶部，真空罐103的上部通过负压管道105与真空泵104连接固定，真空罐103的下部与上料管106连通固定。其中料仓机架101主要作用是支撑料仓102。料仓102主要用于储存原料，底部采用锥形结构，便于下料。优选的，真空罐103材质选用不锈钢316L，保证原料的纯度避免受污染。真空泵104采用罗茨电机，放置于地面便于运行及维护。上料管106材质选用不锈钢316L，管头端头采用透明软管，便于工作人员观察上料情况。负压管道105材质采用无缝碳钢，保证负压强度。

加料及计量装置2包括加料螺旋、机尾机架206、称重机架207、称重平台208、机头机架209、压紧气缸203、插板阀204和压紧端盖205，机头机架209和机尾机架206固定在地面上，加料螺旋的首尾端分别固定在机头机架209和机尾机架206上，并且加料螺旋的进料口与料仓102的下料口相通，在本实施例中，加料螺旋包括大加料螺旋201和小加料螺旋202，大加料螺旋201主要进行大下料量工作，为变频调速，可设置下料速度；小加料螺旋202主要进行小下料量工作，为变频调速，可控制还原罐加料的计量精度，小加料螺旋202、大加料螺旋201与称重平台208联锁工作。插板阀204设置在加料螺旋的出料口，插板阀204主要作用是当加料完成后，插板阀204关闭，防止原料泄露；插板阀204通过软连接210与压紧端盖205连接，压紧端盖205的结构为四周设有凸起边缘，中间开设有圆孔，压紧端盖205内衬密封胶圈，主要作用为密封还原罐。压紧气缸203固定在机尾机架206上，主要作用是带动压紧端盖205压紧还原罐，避免在加料过程中扬尘和原料跑冒滴漏。称重机架207设置于机尾机架206的下方，称重平台208支撑设置于称重机架207上，称重机架207主要支撑称重平台208和还原罐，需具有一定的强度和刚性，称重平台208作用是加料称重计量，需要具备计量精度和支撑强度。机尾机架206主要支撑大加料螺旋201、小加料螺旋202和压紧气缸203；机头机架209主要支撑大加料螺旋201和小加料螺旋202。

倒料清灰装置3包括固定机架301、转动机架302、夹紧装置303、旋转油缸304、红外传感器305、空气锤306和灰斗307，固定机架301连接于主机架406，旋转油缸304和红外传感器305固定安装在固定机架301上，旋转油缸304的活塞杆末端连接转动机架302，这里固定机架301主要支撑转动机架302、红外传感器305和旋转油缸304；旋转油缸304作用为驱动转动机架302翻转，带动金属砷还原罐180°旋转；红外传感器305用于控制还原罐翻转的位置精度。夹紧装置303布置在转动机架302上，夹紧装置303主要作用是在倾倒过程中夹紧还原罐，保证翻转稳定安全，可选的，夹紧装置303为对称设置在还原罐两侧的气缸及夹爪，气缸带动夹爪夹持住还原罐；转动机架302的底部设置空气锤306，通过振动敲击还原罐底部，保证还原罐内部残渣清理干净。转动机架302主要支撑还原罐、空气锤306和夹紧装置303，使还原罐残渣倒至灰斗307中。转动机架302的下方地面上放置灰斗307，灰斗307为临时收集还原罐残渣。

移载装置4包括主机架406、移载机架401、夹紧气缸402、提升气缸403、移位气缸404和导轨405，导轨405铺设在主机架406的台面上，移载机架401的底部匹配设置于导轨405上，导轨405用于支撑移载机架401，夹紧气缸402和提升气缸403固定安装在移载机架401上，移载机架401主要支撑夹紧气缸402和提升气缸403，夹紧气缸402的作用是在还原罐加料的过程中固定还原罐，避免还原罐发生倾倒出现洒料情况；提升气缸403的作用是将还原罐在倒料清灰位置抬升，移到加料及计量位置后落至称重平台208上。移位气缸404固定在主机架406的台面上，作用是将移载机架401在加料位和倒料清灰位移动。主机架406为系统主体机架，支撑转动机架302、导轨405和移位气缸404等，结构需要具备稳定性和一定强度。

本实施例的控制系统5采用PLC操作系统或者DCS操作系统，主要实现整个系统的自动化工作，包括真空泵104运行、真空罐103运行、大加料螺旋201运行、小加料螺旋202运行、插板阀204开合、移位气缸404运行、提升气缸403运行、夹紧气缸402控制、旋转油缸304控制、称重平台208计量设置等。

工作原理如下：

在使用时，将上料管106放置于三氧化二砷吨包中，启动真空泵104，物料沿着上料管106进入真空罐103后，落入料仓102中存储。用行车将还原罐吊装至转动机架302中，夹紧装置303夹紧还原罐，启动旋转油缸304，带动还原罐180°旋转，红外传感器305感应旋转到位后停止，并且启动空气锤306，通过空气锤306敲击还原罐底部，将残渣落入灰斗307中，然后旋转油缸304启动将还原罐再次180°旋转复位。移位气缸404带动移载机架401运行至倒料清灰位置，提升气缸403运行抬升还原罐，移位气缸404继续将移载机架401推至加料及计量位置，提升气缸403将还原罐落至称重平台208上，同时夹紧气缸402带动夹具夹持住还原罐，防止加料过程倾倒。打开插板阀204，启动大加料螺旋201，待称重平台208计量接近设定值时，启动小加料螺旋202，通过控制达到加料设定值。最后提升气缸403启动将还原罐抬升，在移位气缸404作用下移动至倒料清灰位置。将此还原罐吊装至待料去，周而复始，重复每个还原罐的清灰及加料操作。

本发明通过上料与储料装置1、加料及计量装置2、倒料清灰装置3和移载装置4的相互作用，可进一步提高工作效率，降低劳动强度，改善工人作业环境，且避免原料抛洒和扬尘的产生，具有较好的经济效益和社会效益，值得在金属砷制备领域中应用推广。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。