一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统的制作方法

本发明涉及一种电子控制、机械分离系统领域，具体涉及一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统。

背景技术：

硅是一种有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，晶体硅为灰黑色，金属光泽，溶点高，硬度大，质地脆，导电性为半导体。随着科技的飞速发展，我国对硅的的需求越来越大，虽然硅在地壳的含量仅次于氧，质量分数为26.3％。但是硅元素并非最早被发现的元素，那是因为从硅的氧化物中要将硅还原出来是一件非常困难的事，所以硅的价格并不便宜。

硅加工企业在生产过程中都会产生大量的废旧硅料，为了经济环保、节约自然资源，符合当代绿色工业的需求，企业都会废料硅料进行收集，再次利用。现有技术中对废旧硅料的收集一般包含以下工序：1、初破碎，采用人工将颗粒较大的硅料选取出来；2、再破碎，人工采用筷子或镊子将破碎后的硅渣中的硅选取出来，进行收集。但是由于硅渣的颗粒非常小，现有技术中采用人工的方式对硅渣进行分拣的方式不仅效率低，而且会浪费大量的人力成本，增加企业负担。

另外，铁粉是粉末冶金工业中一种最重要的金属粉末。铁粉在粉末冶金生产中用量最大，其耗用量约占金属粉末总消耗量的85％左右，铁粉的主要市场是制造机械零件，其所需铁粉量约占铁粉总产量的80％。

在工业生产中，将铁粉和硅混合在一起制作混合物或加工器件非常常见，但是制造完后产生的废料中含有大量未回收的铁粉和硅渣，现有技术中常常将铁粉和硅渣掩埋处理，尤其铁粉对环境的污染非常大，同时因为铁粉的价格较贵，直接将铁粉掩埋掉不仅浪费资源，更增加了企业的成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统，实现一种通过电子技术自动配比铁粉和稀盐酸的重量，利用铁酸混合液来对硅渣中的硅进行初筛，提高对硅渣中的硅的收集率，同时将铁酸混合液中的铁进行回收收集的目的，解决现有技术中采用人工分拣对硅渣进行分拣的方式效率低、人力成本大，以及工业废料中的硅铁混合物中的铁不能被回收利用，特别是采用铁粉将硅渣分离后的铁粉不能被回收，造成资源浪费和环境污染的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统，包括通过管道依次连接的称重模块、搅拌池、旋流器、反应罐、沉淀池、过滤池，磁选机，还包括分别与称重模块通过管道连接的铁粉存储桶、稀盐酸存储桶，所述的铁粉存储桶、稀盐酸存储桶位于称重模块顶部，在铁粉存储桶和稀盐酸存储桶上均设置有驱动控制模块；

其中铁粉存储桶中的铁粉通过管道输送至称重模块，铁粉在称重模块中称重，当铁粉重量信息达到称重模块的预设值时，称重模块发送停止信号到铁粉存储桶、发送开启信号到稀盐酸存储桶，铁粉存储桶上的驱动控制模块收到称重模块发送的停止信号后停止输送铁粉，然后称重后的铁粉通过管道输送至搅拌池；稀盐酸存储桶上的驱动控制模块收到称重模块发送的开启信号后，将稀盐酸输送至称重模块中称重，当稀盐酸重量信息达到称重模块的预设值时，称重模块发送停止信号到稀盐酸存储桶，称重后的稀盐酸通过管道输送至搅拌池；还包括供水模块，所述供水模块通过水管与搅拌池连接；

其中搅拌池将含有铁粉、硅渣的混合液通过管道输送到旋流器，旋流器将底流口排出的混合液至反应罐，反应罐中的混合液输送至沉淀池沉淀，沉淀池中的沉淀物输送存储桶中，将沉淀池中的液体输送至过滤池过滤，过滤后的液体输送至磁选机，过滤后的固体输送至存储桶中，磁选机将磁选的固体颗粒输送至存储桶。

进一步的，本发明相比现有技术的改进点如下：

1、利用铁粉的密度大于硅的密度，将硅从硅渣中分离：将稀盐酸、铁粉、水按一定的重量比称重然后输送至搅拌池一起搅拌，然后再往搅拌池中加入硅渣，在不断搅拌中，硅渣中的硅以及密度小于铁酸混合液的物质就会在浮在铁酸混合液的表面，此时工作人员可以将浮于表面的硅混合物打捞起，达到对硅渣中的硅进行初筛，提高对硅渣中的硅的收集率的目的；铁粉的密度为7.86g/cm³，硅的密度为稀盐酸的密度为2.42g/cm³，质量分数为30％的稀盐酸的密度为1.1492g/cm³，尽管在铁粉混合液中加入稀盐酸会降低混合液的密度，但为减少在打捞时带走的铁粉，适当按一定比例加入稀盐酸可以将部分铁粉进行反应，不仅可以使混合液中的铁粉部分变成三价铁离子，在混合液中分布的更均匀，同时对混合液的密度不会造成太大影响，铁酸混合液的密度仍然大于硅的密度，达到进行初筛硅的目的，相比现有技术采用人工分拣对硅渣进行分拣的方式，本发明大大的提高了分拣效率，节约了人力成本。

2、实现从硅渣中将硅进一步分离，同时对混合液中的铁进行回收：搅拌池中浮在混合液表面的硅通过人工打捞起实现了对硅的初筛，搅拌池将含有铁离子、部分铁粉、少量硅渣的含酸混合液通过管道输送到旋流器，在旋流器的高速旋转下，液-固混合物在离心力的作用下进行分离，混合物中密度大的组分在旋流场的作用下同时沿轴向向下运动，沿径向向外运动，在到达锥体段沿器壁向下运动，并由底流口排出，即密度较大的含铁离子的溶液、部分铁粉和小部分硅渣就从底流口流出；密度小的组分向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成一向上运动的内涡旋，然后由溢流口排出，即大部分硅和小部分溶液就从溢流口流出；将从溢流口流出的硅过滤进行收集，实现了对硅从硅渣中进一步分离的目的。

开始对混合液中铁的回收过程：本发明在反应罐中添加有氨水和压缩空气。将底流口流出的含铁离子的溶液、部分铁粉和小部分硅渣通过管道输送至反应罐，反应罐中通有氨水，反应罐中的混合液会发生如下反应，2NH3H2O+FeCl2＝＝2NH4Cl+Fe(OH)2↓、2NH3H2O+Fe2+＝＝2NH4++Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O＝＝4Fe(OH)3↓，此时反应罐中的溶液颜色会逐渐向黄褐、红褐色转移，此时将反应罐中的混合液输送至沉淀池沉淀，此时沉淀池中会逐渐分层，下层为黄褐、红褐色的含铁沉淀物，上层为含有硅渣和未反应的铁粉的混合液，然后将沉淀池中的含铁沉淀物通过人工收集输送存储桶中，沉淀池中的液体通过管道输送至过滤池过滤，过滤池中过滤网将未沉淀完全的含铁沉淀物拦住，人工收集将沉淀物输送至存储桶中，过滤后的滤液中含有极少的硅渣和未反应的铁粉，混合液通过管道输送至磁选机。磁选机利用磁性吸附原理，将混合液中的部分铁粉和一些含铁化合物吸附住，并被带出分离区，用刮刀将吸附的铁粉和一些含铁化合物刮离磁鼓并沿导屑板落入存储桶中。通过以上方式解决了工业废料中的硅铁混合物中的铁不能被回收利用，特别是采用铁粉将硅渣分离后的铁粉不能被回收，造成资源浪费和环境污染的问题。

3、采用电子控制实现对稀盐酸、铁粉、水的自动配料过程：因为对硅渣的初筛过程是一个工作量大且持续的过程，在搅拌池中的铁酸混合液对硅渣进行初筛多次之后，铁酸混合液中的物质会变得非常复杂，此时就需要将搅拌池中的混合液排出，再将稀盐酸、铁粉、水按一定的重量比配料，对新加入的硅渣进行初筛。若采用人工每次配料的方式浪费人力且麻烦，所以本发明采用支架将铁粉存储桶、稀盐酸存储桶挂住，称重模块位于铁粉存储桶、稀盐酸存储桶底部，采用驱动控制模块以及称重模块的相互通信实现对铁粉和稀盐酸依次称重配比的目的。

所述的称重模块包括设置在称重斗上的重量传感器、微处理器、第一通信模块、执行机构，其中：

重量传感器：采集铁粉的重量，然后将铁粉重量信息传输给微处理器；采集稀盐酸的重量，然后将稀盐酸重量信息传输给微处理器；

微处理器：接收重量传感器传输的铁粉重量信息，当铁粉重量信息达到预设的重量值时，发送停止信号和开启信号到第一通信模块，同时发送驱动信号到执行机构；接收重量传感器传输的稀盐酸重量信息，当稀盐酸重量信息达到预设的重量值时，发送停止信号到第一通信模块，同时发送驱动信号到执行机构；

第一通信模块：接收微处理器发送的停止信号和开启信号，将停止信号发送到铁粉存储桶，将开启信号发送到稀盐酸存储桶；接收微处理器发送的停止信号，并将停止信号发送到稀盐酸存储桶；

执行机构：接收微控制器传输的驱动信号，控制称重斗底部的阀门开启或关闭。

进一步的，称重模块中的微控制器中存入了现有的称重程序，设定铁粉和稀盐酸的重量值，第一次的重量值为铁粉，第二次为的重量值为稀盐酸，按以上所述的步骤进行称重。在称重斗底部设置有阀门，在第一通信模块发送完信号后，微控制器控制与阀门连接的执行机构将阀门开启，铁粉或稀盐酸全部流完后，执行机构自动将阀门关闭。

所述的铁粉存储桶上的驱动控制模块包括第二通信模块、微控制器、执行机构，其中：

第二通信模块：接收称重模块发送的停止信号，并将停止信号传输给微控制器；

微控制器：接收第二通信模块发送的停止信号，并将停止信号传输给执行机构；

执行机构：接收微控制器传输的停止信号，控制铁粉存储桶上的阀门关闭。

进一步的，在驱动控制模块还设置有阀门手柄，所述阀门手柄与阀门连接，首先人工开启阀门手柄，阀门打开，然后铁粉存储桶中的铁粉就自动利用重力原理进行管道中称重。称重完成后，通过接收称重模块发送的停止信号，由执行机构控制铁粉存储桶底部的阀门关闭，停止对称重模块继续输送铁粉。

所述的稀盐酸存储桶上的驱动控制模块包括第三通信模块、微控制器、执行机构，其中：

第三通信模块：接收称重模块发送的开启信号，并将开启信号传输给微控制器；接收称重模块发送的停止信号，并将停止信号传输给微控制器；

微控制器：接收第三通信模块发送的开启信号或停止信号，并将开启信号或停止信号传输给执行机构；

执行机构：接收微控制器传输的开启信号或停止信号，控制稀盐酸存储桶上的阀门开启或关闭。

进一步的，本发明中的稀盐酸存储桶以及称重模块中的称重斗上的阀门均采用耐酸抗腐蚀材料制成。稀盐酸存储桶上的驱动控制模块首先接收到接收称重模块发送的开启信号，控制阀门开启，将稀盐酸输送至称重斗中；后接收到称重模块发送的关闭信号，控制阀门关闭，利用重力实现对稀盐酸的运输过程。

所述供水模块包括设置在水泵上的水流计量器、微控制器、执行机构，其中：

水流计量器：计量水泵流到搅拌池中的水流量信息，并将水流量信息传输给微控制器；

微控制器：接收水流计量器传输的水流量信息，当水流量信息达到预设的重量值时，发送停止指令到执行机构；

执行机构：接收微控制器传输的执行指令，控制水泵上的阀门关闭。

进一步的，在水泵与搅拌池连接的阀门处设置有阀门手柄，所述阀门手柄与阀门连接；人工通过手柄控制阀门开启，水流计量器对流出的水进行计量，当水流量信息达到微控制器预设的重量值时，微控制器通过执行机构自动控制阀门关闭，实现混合液中对水的配比输送过程。

还包括干燥室，所述干燥室与存储桶通过传送带连接。进一步的，通过本发明对铁的回收，存储桶中存有含铁沉淀物、铁粉和少量的水，将存储桶放在传送带上送进干燥室干燥，干燥后的混合物更利于保存。

还包括加热器和搅拌器，所述加热器位于反应罐外侧，搅拌器位于反应罐内部且与搅拌器相连。进一步的，反应罐中的氨水与二价铁离子或三价铁离子反应较慢，在反应罐外设置一个加热器，用于给反应罐加热，可以促进氨水与二价铁离子或三价铁离子的反应，安装在反应罐内部的搅拌器可以使混合液与氨水反应更均匀，促进反应。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统，利用密度不同的物质会自动分层的原理，将稀盐酸、铁粉、水按一定的重量比称重然后输送至搅拌池一起搅拌，然后再往搅拌池中加入硅渣，在不断搅拌中，硅渣中的硅以及密度小于铁酸混合液的物质就会在浮在铁酸混合液的表面，将浮于表面的硅混合物打捞起，达到对硅渣中的硅进行初筛，提高对硅渣中的硅的收集效率的目的；

2、本发明一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统，旋流器采用离心力和密度差的原理将混合中的大部分硅去除，然后再对旋流器中流出的含铁混合酸液进行收集，通过含氨水的反应罐反应后，再经过沉淀池和过滤池对含铁沉淀物进行收集，磁选机对混合液中的铁粉进行收集，实现了一种对硅铁混合物中的铁收集的方式，解决了工业废料中的硅铁混合物中的铁不能被回收利用，特别是采用铁粉将硅渣分离后的铁粉不能被回收，造成资源浪费和环境污染的问题；

3、本发明一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统，在铁粉存储桶和稀盐酸存储桶上均设置有驱动控制模块，驱动控制模块和称重模块通过通信模块实现对铁粉和稀盐酸的自动称重配料过程，然后输送至搅拌池，然后供水模块的水流计量器对水流计量，微控制器控制，实现对水的自动计量输送过程，实现了一种通过电子技术自动配比铁粉和稀盐酸的重量，利用铁酸混合液来对硅渣中的硅进行初筛的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明一种适用于硅厂的智能控制配料分离系统，采用支架将铁粉存储桶、稀盐酸存储桶挂住，利用重力原理，铁粉存储桶、稀盐酸存储桶的阀门打开后会自动流到称重模块中的称重斗中。将铁粉、稀盐酸、水按重量份数比为100:5:1000的重量份数比进行配比，然后驱动控制模块与称重模块通过无线收发器通信连接，第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块均采用无线收发器，实现对铁粉、稀盐酸的自动称重配料，称重完成后的铁粉和稀盐酸均输送至搅拌池；通过水流计量器对水泵中流向搅拌池的水进行计量，达到微控制器预设值时，自动关闭阀门，实现对水的自动计量。将搅拌池中的混合液不断搅拌，同时加入与混合液的重量份数比为1:5的硅渣，最后利用密度分层原理将硅初筛，将初筛后的硅渣收集，然后打捞剩下的混合液中就含有硅渣、铁粉等物质通过管道输送到旋流器，在旋流器的高速旋转下，液-固混合物在离心力的作用下进行分离，混合物中密度大的组分在旋流场的作用下同时沿轴向向下运动，沿径向向外运动，在到达锥体段沿器壁向下运动，并由底流口排出，即密度较大的含铁离子的溶液、部分铁粉和小部分硅渣就从底流口流出；密度小的组分向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成一向上运动的内涡旋，然后由溢流口排出，即大部分硅和小部分溶液就从溢流口流出；将从溢流口流出的硅过滤进行收集，实现了对硅从硅渣中进一步分离的目的；将底流口流出的混合液通过管道输送至反应罐，反应罐中通有浓度为18～22％的氨水，搅拌器在反应罐中的搅拌速度为160～180转/分，位于反应罐外侧的加热器对反应罐的加热温度为45～50℃，反应罐中的混合液会发生如下反应，2NH3H2O+FeCl2＝＝2NH4Cl+Fe(OH)2↓、2NH3H2O+Fe2+＝＝2NH4++Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O＝＝4Fe(OH)3↓，反应罐中的溶液颜色会逐渐向黄褐、红褐色转移，此时将反应罐中的混合液输送至沉淀池沉淀，沉淀池中会逐渐分层，然后将沉淀池下层的含铁沉淀物通过人工收集输送存储桶中，沉淀池上层的含有硅渣和未反应的铁粉的混合液通过管道输送至过滤池过滤，过滤池中过滤网将未沉淀完全的含铁沉淀物拦住，人工收集将沉淀物输送至存储桶中，过滤后的滤液中含有硅渣和未反应的铁粉，混合液通过管道输送至磁选机。磁选机利用磁性吸附原理，将混合液中的部分铁粉和一些含铁化合物吸附住，并被带出分离区，用刮刀将吸附的铁粉和一些含铁化合物刮离磁鼓并沿导屑板落入存储桶中。最后再将存储桶放在传送带上送进干燥室干燥。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。