稀土金属电解过程中的自动加料设备和自动加料方法与流程

本发明涉及一种加料设备，具体是一种稀土金属电解过程中的自动加料设备和自动加料方法，属于稀土熔盐电解领域。

背景技术：

长久以来，稀土金属在电解一直采用人工手动加料或连续加料的方法，但由于人工操作没有统一标准，加料量、加料时间等指标依个人具有较大随意性，没有统一的标准，势必产生诸多缺陷，诸如产品质量一致性差，金属中各项杂质指标控制困难，原辅材料消耗过度，金属产品单耗居高不下等问题；如果采用连续加料的方式，由于熔盐高温会产生气压，而原料比重较小，原料会随着气压飘散、导致随着烟尘挥发造成损耗现象，另外由于稀土氧化物在容器内部向下流动时极易固结形成桥连，造成下料不连续等问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种稀土金属电解过程中的自动加料设备和自动加料方法，可以提升加料成分和加料量的稳定性，保证产品质量稳定和一致性；能够消除原料飘散挥发损耗的现象，且能够避免因原料桥连导致的下料不连续现象。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种稀土金属电解过程中的自动加料设备，包括机架，所述机架上设有下料装置和称料装置，

所述下料装置包括盛料斗，所述盛料斗上设有一上盖体，所述上盖体表面设有一与盛料斗连通的进料口，一搅拌电机的输出轴从上盖体的中心垂直向下穿过上盖体并伸入盛料斗中，且输出轴位于盛料斗内的部分环绕周向表面设有一搅拌扇叶；所述盛料斗的底部出口与一导料槽ⅰ的上端连接，所述导料槽ⅰ上端设有振动开关ⅰ，导料槽ⅰ的下端设有振动开关ⅱ；

所述称料装置包括导料槽ⅱ，所述导料槽ⅰ的下端与导料槽ⅱ的一端连接，导料槽ⅱ的另一端与一称料台的一端连接，且导料槽ⅱ与称料台相连接的一端设有振动开关ⅲ；所述称料台上设有可翻转称倒料凹槽，所述可翻转称倒料凹槽的进料侧与导料槽ⅱ连通，可翻转称倒料凹槽远离导料槽ⅱ的出料侧铰接在称料台表面，可翻转称倒料凹槽的进料侧可在翻转驱动机构的驱动下向上抬起，且可翻转称倒料凹槽的出料侧与一导料槽ⅲ的一端连接；导料槽ⅲ整体向下延伸，其另一端连接至电解槽口。

优选的，各振动开关包括设置在各导料槽旁边的振动电机，所述振动电机的回转周向表面与导料槽槽体中设置的法兰片连接，所述法兰片与所在的导料槽槽体的长度方向垂直。振动电机的转动可带动法兰片上下开合，当法兰片落下时可以将相应位置处的导料槽输料通道封闭，当法兰片抬起时，输料通道打开，原料在振动电机自身的振动作用下向前输送。上述振动电机通过控制法兰片的开合控制原料在导料槽中的进出，从而保证加料成分和加料量的标准化，为最终的产品质量稳定提供了保障。

作为一个优选的方案，所述翻转驱动机构为设在可翻转称倒料凹槽侧面的驱动电机，所述驱动电机的输出轴垂直于可翻转称倒料凹槽的侧板，且输出轴的前端与一翻转臂的一端固定连接，翻转臂的另一端向后延伸并与一固定轴的一端连接，所述固定轴的另一端插入可翻转称倒料凹槽的侧板靠近进料侧的部分。驱动电机启动后，其输出轴同步带动翻转臂转动，翻转臂的另一端带动固定轴抬起，由于固定轴插入侧板中，固定轴会带动可翻转称倒料凹槽的进料侧抬起，此时可翻转称倒料凹槽靠近导料槽ⅱ的进料侧的高度大于出料侧的高度，可翻转称倒料凹槽中的原料在高度差的作用下向出料侧流动并全部落入导料槽ⅲ中。

优选的，所述导料槽ⅰ、导料槽ⅱ、导料槽ⅲ设为圆筒形，原料如果通过圆筒形的导料槽加入到电解槽中，可以进一步隔绝与空气接触，避免了飘散到空气中带来的损耗。

优选的，所述进料口为倒锥形。倒锥形的进料口具有导向的作用，加快了下料速度。

优选的，所述称料台设在支撑柱上。

进一步的，还包括一中控柜，所述中控柜固定于所述机架下部，并通过导线与搅拌电机、各振动开关、称料台、翻转驱动机构连接。通过中控柜可控制搅拌电机的旋转速度、各振动开关的开合、翻转驱动机构的动作以及称料台的称重，实现了自动控制。

本发明还提供了稀土金属电解过程中的自动加料方法，包括如下步骤：

步骤一：参数设定：根据生产工艺需求，设定盛料斗加料时间t1，一次加料量n1，搅拌电机转速v1，振动开关ⅰ一次开合时间间隔t2，振动开关ⅱ一次开合时间间隔t3，自振动开关ⅱ关闭到振动开关ⅲ打开之间的时间间隔为t4，其中t2+t3+t4＝两次加料间隔时间；

步骤二：下料：各振动开关开始时处于关闭状态，将重量为n1的原料自进料口加入至下料装置中，原料导入开始时搅拌电机开始运转，以转速v1对原料进行搅拌，经搅拌后的原料落入盛料斗中，进料完成后自动加料开始；

步骤三：加料量确认：振动开关ⅰ打开则下料，关闭则停止，t2为通过振动开关ⅰ单次下料量为n1所用的时间，保证当振动开关ⅰ关合时导料槽ⅰ中原料重量为n1；振动开关ⅰ关合后，打开振动开关ⅱ使物料进入导料槽ⅱ中，过t3时间闭合，t3为通过所述振动开关ⅱ单次下料量为n1所用的时间间隔；振动开关ⅱ关闭后打开振动开关ⅲ，原料经导料槽ⅱ进入称料台的可翻转称倒料凹槽中进行最终重量确认；

步骤四：加料：称料台重量示数为n1时确认加料，此时料重达到设计值，关闭振动开关ⅲ；启动翻转驱动机构将可翻转称倒料凹槽的进料侧向上抬起，可翻转称倒料凹槽中的原料被一次性倒入导料槽ⅲ中，通过导料槽ⅲ直接将原料加入电解槽口中进行电解。

相对于现有技术，本发明具有如下优势：

(1)在下料装置内部容置空间内设置搅拌扇叶，通过搅拌电机的输出轴的转动带动搅拌扇叶旋转，实现对原料的搅拌，使原料成分均一、下落均匀，结合设置的各导料槽及称料台关节点处设置的振动开关，通过各振动开关的依次开合来控制原料沿各导料槽及称料台流动，从而保证加料成分和加料量的标准化，为最终的产品质量稳定提供了保障；

(2)加料时结合预先设定的振动开关开合时间，通过振动开关的依次开合，实现对加料量的三次校正，再经一次翻转加入电解槽中，进一步确保了加料量的稳定性，产品一致性好；

(3)由于下料装置的盛料斗形成一个封闭的空间，且间隔翻转加料可将称重台上的原料一次性快速加入电解槽中，加大了一次下料的量，整体改变了传统连续下料的方式，同一批次原料被分成多次翻转下料，减少了同一批次原料下料时与空气接触的时间，有效减少连续下料时原料由于自身比重小极易在熔盐气压上升随着烟尘挥发造成损耗；

(4)搅拌扇叶对原料的搅拌可以避免原料堵塞形成桥连，且振动开关依靠自身振动可加速原料下落，即使有轻微的卡料也会被很快振动消除，杜绝了原料堵塞下料通道的问题，使连续下料成为了可能，最大限度提高产品成分的均匀一致性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的称料台的后视图；

图3是称料台的连接关系立体图；

图4是本发明称料台部分的俯视示意图；

图中，1.机架，11.盛料斗，12.上盖体，13.进料口，14.搅拌电机，14-1.输出轴，15.搅拌扇叶，21.导料槽ⅰ，22.导料槽ⅱ，23.称料台，23-1.可翻转称倒料凹槽，23-1-1.侧板，23-2.支撑柱，24.导料槽ⅲ，30-1.振动电机，30-2.法兰片，31.振动开关ⅰ，32.振动开关ⅱ，33.振动开关ⅲ，40.电解槽口，50.中控柜，60.翻转驱动机构，60-1.驱动电机，60-2.翻转臂，60-3.固定轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至图4所示，一种稀土金属电解过程中的自动加料设备，包括机架1，所述机架1上设有下料装置和称料装置，

所述下料装置包括盛料斗11，所述盛料斗11上设有一上盖体12，所述上盖体12表面设有一与盛料斗11连通的进料口13，一搅拌电机14的输出轴14-1从上盖体12的中心垂直向下穿过上盖体12并伸入盛料斗11中，且输出轴14-1位于盛料斗11内的部分环绕周向表面设有一搅拌扇叶15；所述盛料斗11的底部出口与一导料槽ⅰ21的上端连接，所述导料槽ⅰ21上端设有振动开关ⅰ31，导料槽ⅰ21的下端设有振动开关ⅱ32；

所述称料装置包括导料槽ⅱ22，所述导料槽ⅰ21的下端与导料槽ⅱ22的一端连接，导料槽ⅱ22的另一端与一称料台23的一端连接，且导料槽ⅱ22与称料台23相连接的一端设有振动开关ⅲ33；所述称料台23上设有可翻转称倒料凹槽23-1，所述可翻转称倒料凹槽23-1的进料侧与导料槽ⅱ22连通，可翻转称倒料凹槽23-1远离导料槽ⅱ22的出料侧铰接在称料台23表面，可翻转称倒料凹槽23-1的进料侧可在翻转驱动机构60的驱动下向上抬起，且可翻转称倒料凹槽23-1的出料侧与一导料槽ⅲ24的一端连接；导料槽ⅲ24整体向下延伸，其另一端连接至电解槽口40。上述称料台23可以选用电子计量称，保证计量精准。

振动开关为可以控制导料槽通断且可振动的开关。优选的，各振动开关包括设置在各导料槽旁边的振动电机30-1，所述振动电机30-1的回转周向表面与导料槽槽体中设置的法兰片30-2连接，所述法兰片30-2与所在的导料槽槽体的长度方向垂直。振动电机30-1的转动可带动法兰片30-2上下开合，当法兰片30-2落下时可以将相应位置处的导料槽输料通道封闭，当法兰片30-2抬起时，输料通道打开，原料在振动电机30-1自身的振动作用下向前输送。上述振动电机30-1通过控制法兰片30-2的开合控制原料在导料槽中的进出，从而保证加料成分和加料量的标准化，为最终的产品质量稳定提供了保障。

翻转驱动机构60可以是设在可翻转称倒料凹槽23-1底部的顶升油缸，驱动顶升油缸可将可翻转称倒料凹槽23-1的进料侧向上抬起。作为一个优选的方案，所述翻转驱动机构60为设在可翻转称倒料凹槽23-1侧面的驱动电机60-1，所述驱动电机60-1的输出轴垂直于可翻转称倒料凹槽23-1的侧板23-1-1，且输出轴的前端与一翻转臂60-2的一端固定连接，翻转臂60-2的另一端向后延伸并与一固定轴60-3的一端连接，所述固定轴60-3的另一端插入可翻转称倒料凹槽23-1的侧板23-1-1靠近进料侧的部分。驱动电机60-1启动后，其输出轴同步带动翻转臂60-2转动，翻转臂60-2的另一端带动固定轴60-3抬起，由于固定轴60-3插入侧板23-1-1中，固定轴60-3会带动可翻转称倒料凹槽23-1的进料侧抬起，此时可翻转称倒料凹槽23-1靠近导料槽ⅱ22的进料侧的高度大于出料侧的高度，可翻转称倒料凹槽23-1中的原料在高度差的作用下向出料侧流动并全部落入导料槽ⅲ24中。

优选的，导料槽ⅰ21、导料槽ⅱ22、导料槽ⅲ24设为圆筒形，原料如果通过圆筒形的导料槽加入到电解槽中，可以进一步隔绝与空气接触，避免了飘散到空气中带来的损耗。

优选的，所述进料口13为倒锥形。倒锥形的进料口13具有导向的作用，加快了下料速度。

优选的，所述称料台23设在支撑柱23-2上。

进一步的，还包括一中控柜50，所述中控柜50固定于所述机架1下部，并通过导线与搅拌电机14、各振动开关、称料台23、翻转驱动机构连接。通过中控柜50可控制搅拌电机14的旋转速度、各振动开关的开合、翻转驱动机构的动作以及称料台23的称重，实现了自动控制。

工作原理：电解的原料通过进料口13可加入盛料斗11中，通过搅拌扇叶15的搅拌使得搅拌电机14的输出轴14-1的转动带动搅拌扇叶15旋转，实现对原料的搅拌，使原料成分均一、下落均匀；加料时打开振动开关ⅰ31，所需重量的原料进入导料槽ⅰ21中时关闭振动开关ⅰ31、打开振动开关ⅱ32，原料进入导料槽ⅱ22中，关闭振动开关ⅱ32、打开振动开关ⅲ33，导料槽ⅱ22中的原料进入称料台23的可翻转称倒料凹槽23-1中被称量，称量后在翻转驱动机构60的驱动下向上抬起可翻转称倒料凹槽23-1的进料侧，使可翻转称倒料凹槽23-1进料侧的高度大于出料侧的高度，可翻转称倒料凹槽23-1中的原料在高度差的作用下被一次性快速倒入导料槽ⅲ24，通过导料槽ⅲ24直接加入到电解槽中。

具体应用上述设备进行自动加料的方法包括如下步骤：

步骤一：参数设定：根据生产工艺需求，设定盛料斗11加料时间t1，一次加料量n1，搅拌电机14转速v1，振动开关ⅰ31一次开合时间间隔t2，振动开关ⅱ32一次开合时间间隔t3，自振动开关ⅱ32关闭到振动开关ⅲ33打开之间的时间间隔为t4，其中t2+t3+t4＝两次加料间隔时间；

步骤二：下料：各振动开关开始时处于关闭状态，将重量为n1的原料自进料口13加入至下料装置中，原料导入开始时搅拌电机14开始运转，以转速v1对原料进行搅拌，经搅拌后的原料落入盛料斗11中，进料完成后自动加料开始；

步骤三：加料量确认：振动开关ⅰ31打开则下料，关闭则停止，t2为通过振动开关ⅰ31单次下料量为n1所用的时间，保证当振动开关ⅰ31关合时导料槽ⅰ21中原料重量为n1；振动开关ⅰ31关合后，打开振动开关ⅱ32使物料进入导料槽ⅱ22中，过t3时间闭合，t3为通过所述振动开关ⅱ32单次下料量为n1所用的时间间隔；振动开关ⅱ32关闭后打开振动开关ⅲ33，原料经导料槽ⅱ22进入称料台23的可翻转称倒料凹槽23-1中进行最终重量确认；

步骤四：加料：称料台23重量示数为n1时确认加料，此时料重达到设计值，关闭振动开关ⅲ33；启动翻转驱动机构60将可翻转称倒料凹槽23-1的进料侧向上抬起，可翻转称倒料凹槽23-1中的原料被一次性倒入导料槽ⅲ24中，通过导料槽ⅲ24直接将原料加入电解槽口40中进行电解。