本發明涉及一種電子控制、機械分離系統領域，具體涉及一種適用于硅廠的智能控制配料分離系統。

背景技術：

硅是一種有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體，晶體硅為灰黑色，金屬光澤，溶點高，硬度大，質地脆，導電性為半導體。隨著科技的飛速發展，我國對硅的的需求越來越大，雖然硅在地殼的含量僅次于氧，質量分數為26.3％。但是硅元素并非最早被發現的元素，那是因為從硅的氧化物中要將硅還原出來是一件非常困難的事，所以硅的價格并不便宜。

硅加工企業在生產過程中都會產生大量的廢舊硅料，為了經濟環保、節約自然資源，符合當代綠色工業的需求，企業都會廢料硅料進行收集，再次利用。現有技術中對廢舊硅料的收集一般包含以下工序：1、初破碎，采用人工將顆粒較大的硅料選取出來；2、再破碎，人工采用筷子或鑷子將破碎后的硅渣中的硅選取出來，進行收集。但是由于硅渣的顆粒非常小，現有技術中采用人工的方式對硅渣進行分揀的方式不僅效率低，而且會浪費大量的人力成本，增加企業負擔。

另外，鐵粉是粉末冶金工業中一種最重要的金屬粉末。鐵粉在粉末冶金生產中用量最大，其耗用量約占金屬粉末總消耗量的85％左右，鐵粉的主要市場是制造機械零件，其所需鐵粉量約占鐵粉總產量的80％。

在工業生產中，將鐵粉和硅混合在一起制作混合物或加工器件非常常見，但是制造完后產生的廢料中含有大量未回收的鐵粉和硅渣，現有技術中常常將鐵粉和硅渣掩埋處理，尤其鐵粉對環境的污染非常大，同時因為鐵粉的價格較貴，直接將鐵粉掩埋掉不僅浪費資源，更增加了企業的成本。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種適用于硅廠的智能控制配料分離系統，實現一種通過電子技術自動配比鐵粉和稀鹽酸的重量，利用鐵酸混合液來對硅渣中的硅進行初篩，提高對硅渣中的硅的收集率，同時將鐵酸混合液中的鐵進行回收收集的目的，解決現有技術中采用人工分揀對硅渣進行分揀的方式效率低、人力成本大，以及工業廢料中的硅鐵混合物中的鐵不能被回收利用，特別是采用鐵粉將硅渣分離后的鐵粉不能被回收，造成資源浪費和環境污染的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種適用于硅廠的智能控制配料分離系統，包括通過管道依次連接的稱重模塊、攪拌池、旋流器、反應罐、沉淀池、過濾池，磁選機，還包括分別與稱重模塊通過管道連接的鐵粉存儲桶、稀鹽酸存儲桶，所述的鐵粉存儲桶、稀鹽酸存儲桶位于稱重模塊頂部，在鐵粉存儲桶和稀鹽酸存儲桶上均設置有驅動控制模塊；

其中鐵粉存儲桶中的鐵粉通過管道輸送至稱重模塊，鐵粉在稱重模塊中稱重，當鐵粉重量信息達到稱重模塊的預設值時，稱重模塊發送停止信號到鐵粉存儲桶、發送開啟信號到稀鹽酸存儲桶，鐵粉存儲桶上的驅動控制模塊收到稱重模塊發送的停止信號后停止輸送鐵粉，然后稱重后的鐵粉通過管道輸送至攪拌池；稀鹽酸存儲桶上的驅動控制模塊收到稱重模塊發送的開啟信號后，將稀鹽酸輸送至稱重模塊中稱重，當稀鹽酸重量信息達到稱重模塊的預設值時，稱重模塊發送停止信號到稀鹽酸存儲桶，稱重后的稀鹽酸通過管道輸送至攪拌池；還包括供水模塊，所述供水模塊通過水管與攪拌池連接；

其中攪拌池將含有鐵粉、硅渣的混合液通過管道輸送到旋流器，旋流器將底流口排出的混合液至反應罐，反應罐中的混合液輸送至沉淀池沉淀，沉淀池中的沉淀物輸送存儲桶中，將沉淀池中的液體輸送至過濾池過濾，過濾后的液體輸送至磁選機，過濾后的固體輸送至存儲桶中，磁選機將磁選的固體顆粒輸送至存儲桶。

進一步的，本發明相比現有技術的改進點如下：

1、利用鐵粉的密度大于硅的密度，將硅從硅渣中分離：將稀鹽酸、鐵粉、水按一定的重量比稱重然后輸送至攪拌池一起攪拌，然后再往攪拌池中加入硅渣，在不斷攪拌中，硅渣中的硅以及密度小于鐵酸混合液的物質就會在浮在鐵酸混合液的表面，此時工作人員可以將浮于表面的硅混合物打撈起，達到對硅渣中的硅進行初篩，提高對硅渣中的硅的收集率的目的；鐵粉的密度為7.86g/cm³，硅的密度為稀鹽酸的密度為2.42g/cm³，質量分數為30％的稀鹽酸的密度為1.1492g/cm³，盡管在鐵粉混合液中加入稀鹽酸會降低混合液的密度，但為減少在打撈時帶走的鐵粉，適當按一定比例加入稀鹽酸可以將部分鐵粉進行反應，不僅可以使混合液中的鐵粉部分變成三價鐵離子，在混合液中分布的更均勻，同時對混合液的密度不會造成太大影響，鐵酸混合液的密度仍然大于硅的密度，達到進行初篩硅的目的，相比現有技術采用人工分揀對硅渣進行分揀的方式，本發明大大的提高了分揀效率，節約了人力成本。

2、實現從硅渣中將硅進一步分離，同時對混合液中的鐵進行回收：攪拌池中浮在混合液表面的硅通過人工打撈起實現了對硅的初篩，攪拌池將含有鐵離子、部分鐵粉、少量硅渣的含酸混合液通過管道輸送到旋流器，在旋流器的高速旋轉下，液-固混合物在離心力的作用下進行分離，混合物中密度大的組分在旋流場的作用下同時沿軸向向下運動，沿徑向向外運動，在到達錐體段沿器壁向下運動，并由底流口排出，即密度較大的含鐵離子的溶液、部分鐵粉和小部分硅渣就從底流口流出；密度小的組分向中心軸線方向運動，并在軸線中心形成一向上運動的內渦旋，然后由溢流口排出，即大部分硅和小部分溶液就從溢流口流出；將從溢流口流出的硅過濾進行收集，實現了對硅從硅渣中進一步分離的目的。

開始對混合液中鐵的回收過程：本發明在反應罐中添加有氨水和壓縮空氣。將底流口流出的含鐵離子的溶液、部分鐵粉和小部分硅渣通過管道輸送至反應罐，反應罐中通有氨水，反應罐中的混合液會發生如下反應，2NH3H2O+FeCl2＝＝2NH4Cl+Fe(OH)2↓、2NH3H2O+Fe2+＝＝2NH4++Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O＝＝4Fe(OH)3↓，此時反應罐中的溶液顏色會逐漸向黃褐、紅褐色轉移，此時將反應罐中的混合液輸送至沉淀池沉淀，此時沉淀池中會逐漸分層，下層為黃褐、紅褐色的含鐵沉淀物，上層為含有硅渣和未反應的鐵粉的混合液，然后將沉淀池中的含鐵沉淀物通過人工收集輸送存儲桶中，沉淀池中的液體通過管道輸送至過濾池過濾，過濾池中過濾網將未沉淀完全的含鐵沉淀物攔住，人工收集將沉淀物輸送至存儲桶中，過濾后的濾液中含有極少的硅渣和未反應的鐵粉，混合液通過管道輸送至磁選機。磁選機利用磁性吸附原理，將混合液中的部分鐵粉和一些含鐵化合物吸附住，并被帶出分離區，用刮刀將吸附的鐵粉和一些含鐵化合物刮離磁鼓并沿導屑板落入存儲桶中。通過以上方式解決了工業廢料中的硅鐵混合物中的鐵不能被回收利用，特別是采用鐵粉將硅渣分離后的鐵粉不能被回收，造成資源浪費和環境污染的問題。

3、采用電子控制實現對稀鹽酸、鐵粉、水的自動配料過程：因為對硅渣的初篩過程是一個工作量大且持續的過程，在攪拌池中的鐵酸混合液對硅渣進行初篩多次之后，鐵酸混合液中的物質會變得非常復雜，此時就需要將攪拌池中的混合液排出，再將稀鹽酸、鐵粉、水按一定的重量比配料，對新加入的硅渣進行初篩。若采用人工每次配料的方式浪費人力且麻煩，所以本發明采用支架將鐵粉存儲桶、稀鹽酸存儲桶掛住，稱重模塊位于鐵粉存儲桶、稀鹽酸存儲桶底部，采用驅動控制模塊以及稱重模塊的相互通信實現對鐵粉和稀鹽酸依次稱重配比的目的。

所述的稱重模塊包括設置在稱重斗上的重量傳感器、微處理器、第一通信模塊、執行機構，其中：

重量傳感器：采集鐵粉的重量，然后將鐵粉重量信息傳輸給微處理器；采集稀鹽酸的重量，然后將稀鹽酸重量信息傳輸給微處理器；

微處理器：接收重量傳感器傳輸的鐵粉重量信息，當鐵粉重量信息達到預設的重量值時，發送停止信號和開啟信號到第一通信模塊，同時發送驅動信號到執行機構；接收重量傳感器傳輸的稀鹽酸重量信息，當稀鹽酸重量信息達到預設的重量值時，發送停止信號到第一通信模塊，同時發送驅動信號到執行機構；

第一通信模塊：接收微處理器發送的停止信號和開啟信號，將停止信號發送到鐵粉存儲桶，將開啟信號發送到稀鹽酸存儲桶；接收微處理器發送的停止信號，并將停止信號發送到稀鹽酸存儲桶；

執行機構：接收微控制器傳輸的驅動信號，控制稱重斗底部的閥門開啟或關閉。

進一步的，稱重模塊中的微控制器中存入了現有的稱重程序，設定鐵粉和稀鹽酸的重量值，第一次的重量值為鐵粉，第二次為的重量值為稀鹽酸，按以上所述的步驟進行稱重。在稱重斗底部設置有閥門，在第一通信模塊發送完信號后，微控制器控制與閥門連接的執行機構將閥門開啟，鐵粉或稀鹽酸全部流完后，執行機構自動將閥門關閉。

所述的鐵粉存儲桶上的驅動控制模塊包括第二通信模塊、微控制器、執行機構，其中：

第二通信模塊：接收稱重模塊發送的停止信號，并將停止信號傳輸給微控制器；

微控制器：接收第二通信模塊發送的停止信號，并將停止信號傳輸給執行機構；

執行機構：接收微控制器傳輸的停止信號，控制鐵粉存儲桶上的閥門關閉。

進一步的，在驅動控制模塊還設置有閥門手柄，所述閥門手柄與閥門連接，首先人工開啟閥門手柄，閥門打開，然后鐵粉存儲桶中的鐵粉就自動利用重力原理進行管道中稱重。稱重完成后，通過接收稱重模塊發送的停止信號，由執行機構控制鐵粉存儲桶底部的閥門關閉，停止對稱重模塊繼續輸送鐵粉。

所述的稀鹽酸存儲桶上的驅動控制模塊包括第三通信模塊、微控制器、執行機構，其中：

第三通信模塊：接收稱重模塊發送的開啟信號，并將開啟信號傳輸給微控制器；接收稱重模塊發送的停止信號，并將停止信號傳輸給微控制器；

微控制器：接收第三通信模塊發送的開啟信號或停止信號，并將開啟信號或停止信號傳輸給執行機構；

執行機構：接收微控制器傳輸的開啟信號或停止信號，控制稀鹽酸存儲桶上的閥門開啟或關閉。

進一步的，本發明中的稀鹽酸存儲桶以及稱重模塊中的稱重斗上的閥門均采用耐酸抗腐蝕材料制成。稀鹽酸存儲桶上的驅動控制模塊首先接收到接收稱重模塊發送的開啟信號，控制閥門開啟，將稀鹽酸輸送至稱重斗中；后接收到稱重模塊發送的關閉信號，控制閥門關閉，利用重力實現對稀鹽酸的運輸過程。

所述供水模塊包括設置在水泵上的水流計量器、微控制器、執行機構，其中：

水流計量器：計量水泵流到攪拌池中的水流量信息，并將水流量信息傳輸給微控制器；

微控制器：接收水流計量器傳輸的水流量信息，當水流量信息達到預設的重量值時，發送停止指令到執行機構；

執行機構：接收微控制器傳輸的執行指令，控制水泵上的閥門關閉。

進一步的，在水泵與攪拌池連接的閥門處設置有閥門手柄，所述閥門手柄與閥門連接；人工通過手柄控制閥門開啟，水流計量器對流出的水進行計量，當水流量信息達到微控制器預設的重量值時，微控制器通過執行機構自動控制閥門關閉，實現混合液中對水的配比輸送過程。

還包括干燥室，所述干燥室與存儲桶通過傳送帶連接。進一步的，通過本發明對鐵的回收，存儲桶中存有含鐵沉淀物、鐵粉和少量的水，將存儲桶放在傳送帶上送進干燥室干燥，干燥后的混合物更利于保存。

還包括加熱器和攪拌器，所述加熱器位于反應罐外側，攪拌器位于反應罐內部且與攪拌器相連。進一步的，反應罐中的氨水與二價鐵離子或三價鐵離子反應較慢，在反應罐外設置一個加熱器，用于給反應罐加熱，可以促進氨水與二價鐵離子或三價鐵離子的反應，安裝在反應罐內部的攪拌器可以使混合液與氨水反應更均勻，促進反應。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、本發明一種適用于硅廠的智能控制配料分離系統，利用密度不同的物質會自動分層的原理，將稀鹽酸、鐵粉、水按一定的重量比稱重然后輸送至攪拌池一起攪拌，然后再往攪拌池中加入硅渣，在不斷攪拌中，硅渣中的硅以及密度小于鐵酸混合液的物質就會在浮在鐵酸混合液的表面，將浮于表面的硅混合物打撈起，達到對硅渣中的硅進行初篩，提高對硅渣中的硅的收集效率的目的；

2、本發明一種適用于硅廠的智能控制配料分離系統，旋流器采用離心力和密度差的原理將混合中的大部分硅去除，然后再對旋流器中流出的含鐵混合酸液進行收集，通過含氨水的反應罐反應后，再經過沉淀池和過濾池對含鐵沉淀物進行收集，磁選機對混合液中的鐵粉進行收集，實現了一種對硅鐵混合物中的鐵收集的方式，解決了工業廢料中的硅鐵混合物中的鐵不能被回收利用，特別是采用鐵粉將硅渣分離后的鐵粉不能被回收，造成資源浪費和環境污染的問題；

3、本發明一種適用于硅廠的智能控制配料分離系統，在鐵粉存儲桶和稀鹽酸存儲桶上均設置有驅動控制模塊，驅動控制模塊和稱重模塊通過通信模塊實現對鐵粉和稀鹽酸的自動稱重配料過程，然后輸送至攪拌池，然后供水模塊的水流計量器對水流計量，微控制器控制，實現對水的自動計量輸送過程，實現了一種通過電子技術自動配比鐵粉和稀鹽酸的重量，利用鐵酸混合液來對硅渣中的硅進行初篩的目的。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作為對本發明的限定。

實施例

如圖1所示，本發明一種適用于硅廠的智能控制配料分離系統，采用支架將鐵粉存儲桶、稀鹽酸存儲桶掛住，利用重力原理，鐵粉存儲桶、稀鹽酸存儲桶的閥門打開后會自動流到稱重模塊中的稱重斗中。將鐵粉、稀鹽酸、水按重量份數比為100:5:1000的重量份數比進行配比，然后驅動控制模塊與稱重模塊通過無線收發器通信連接，第一通信模塊、第二通信模塊、第三通信模塊均采用無線收發器，實現對鐵粉、稀鹽酸的自動稱重配料，稱重完成后的鐵粉和稀鹽酸均輸送至攪拌池；通過水流計量器對水泵中流向攪拌池的水進行計量，達到微控制器預設值時，自動關閉閥門，實現對水的自動計量。將攪拌池中的混合液不斷攪拌，同時加入與混合液的重量份數比為1:5的硅渣，最后利用密度分層原理將硅初篩，將初篩后的硅渣收集，然后打撈剩下的混合液中就含有硅渣、鐵粉等物質通過管道輸送到旋流器，在旋流器的高速旋轉下，液-固混合物在離心力的作用下進行分離，混合物中密度大的組分在旋流場的作用下同時沿軸向向下運動，沿徑向向外運動，在到達錐體段沿器壁向下運動，并由底流口排出，即密度較大的含鐵離子的溶液、部分鐵粉和小部分硅渣就從底流口流出；密度小的組分向中心軸線方向運動，并在軸線中心形成一向上運動的內渦旋，然后由溢流口排出，即大部分硅和小部分溶液就從溢流口流出；將從溢流口流出的硅過濾進行收集，實現了對硅從硅渣中進一步分離的目的；將底流口流出的混合液通過管道輸送至反應罐，反應罐中通有濃度為18～22％的氨水，攪拌器在反應罐中的攪拌速度為160～180轉/分，位于反應罐外側的加熱器對反應罐的加熱溫度為45～50℃，反應罐中的混合液會發生如下反應，2NH3H2O+FeCl2＝＝2NH4Cl+Fe(OH)2↓、2NH3H2O+Fe2+＝＝2NH4++Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O＝＝4Fe(OH)3↓，反應罐中的溶液顏色會逐漸向黃褐、紅褐色轉移，此時將反應罐中的混合液輸送至沉淀池沉淀，沉淀池中會逐漸分層，然后將沉淀池下層的含鐵沉淀物通過人工收集輸送存儲桶中，沉淀池上層的含有硅渣和未反應的鐵粉的混合液通過管道輸送至過濾池過濾，過濾池中過濾網將未沉淀完全的含鐵沉淀物攔住，人工收集將沉淀物輸送至存儲桶中，過濾后的濾液中含有硅渣和未反應的鐵粉，混合液通過管道輸送至磁選機。磁選機利用磁性吸附原理，將混合液中的部分鐵粉和一些含鐵化合物吸附住，并被帶出分離區，用刮刀將吸附的鐵粉和一些含鐵化合物刮離磁鼓并沿導屑板落入存儲桶中。最后再將存儲桶放在傳送帶上送進干燥室干燥。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。