利用力学原理实现钨粉物料自动投送装置及其投送方法

摘要

利用力学原理实现钨粉物料自动投送装置及其投送方法，涉及钨冶金中废钨回收。自动投送装置设有进料仓、卸料电机、斗式提升机、埋刮板输送机、自动下料阀、物料滑行轨道、气缸、挡板、反应炉。将钨粉物料放入进料仓；钨粉通过卸料电机自动进入斗式提升机；带有势能的钨粉物料自动进入埋刮板输送机；经过埋刮板输送机的自动输送和分配，自动下料阀打开，物料自动进入自动下料阀下方的物料滑行轨道；带有势能的钨粉物料经轨道后产生动能形成初始抛出速度；由气缸控制的挡板自动拉开，在初始抛出速度的作用下钨粉物料自动抛出至反应炉内规定的位置区域；投料执行完毕，挡板和对应的自动下料阀自动关闭，形成投料系统与反应炉的静态隔离。

说明书

技术领域

本发明涉及钨冶金中废钨回收，尤其是涉及一种利用力学原理实现钨粉物料自动投送装置及其投送方法。 

背景技术

传统的废钨回收熔炼中，需要通过人工将钨粉物料一瓢一瓢地投入到反应炉中去进行化学反应，而这种反应炉是动态的、一直转动的，仅有一个前端的投入口和后端的出料口，投入口一般为直径350mm的圆形孔。这样的作业方法不仅需要大量人工(每台炉都需要一个人专职负责投料)，而且人工的作业环境也是非常艰苦和危险的(作业位置在投料口前30～50厘米处，温度较高，粉尘较大，并会伴有反应炉内时而喷出的火焰)。 

多年来，国内各公司试图用各种方法来解决这一问题，有的试图采用气缸推送的方式、有的试图采用正压或负压气体推送的方式、也有的试图采用机器人的方式，但是都有各种无法突破的问题和制约，例如气缸推送的方式投送效率低难以满足化学反应的节奏，正负压气体推送的方式投送效果差而使物料无法集中投送至需要的位置区域，机器人的方式则成本非常高、一般企业无法接受。 

发明内容

本发明的目的是提供简单可行，可提高作业效率和钨回收率，改善作业人员操作环境，减低劳动强度，同时对工厂的环保改善提供支持的一种利用力学原理实现钨粉物料自动投送装置及其投送方法。 

所述利用力学原理实现钨粉物料自动投送装置设有进料仓、卸料电机、斗式提升机、埋刮板输送机、自动下料阀、物料滑行轨道、气缸、挡板、反应炉； 

进料仓通过法兰安装固定于卸料电机上方，卸料电机通过法兰连接至斗式提升机的进料口，斗式提升机的出料口与埋刮板输送机的进料口通过法兰对接，埋刮板输送机的各出料口下方通过法兰连接固定自动下料阀；物料滑行轨道上部为一喇叭状接料口，物料滑行轨道位于自动下料阀正下方以接住其落料；气缸通过其缸杆连接挡板并控制挡板的位置；挡板的起 始位置位于物料滑行轨道的出料口和反应炉的投入口之间。 

钨粉物料放入进料仓后，通过卸料电机自动进入斗式提升机，再经过斗式提升机的自动提升后产生所需要的物理势能；带有势能的钨粉物料自动进入与斗式提升机对接的埋刮板输送机，再经过埋刮板输送机的自动输送和分配后，由按需自动打开的自动下料阀进入对应的物料滑行轨道；物料经过物料滑行轨道的自行滑行后物理势能转换为动能，形成所需大小的、带有特定抛出方向的初始速度；带有初始速度的物料通过已由气缸自动拉开的挡板自动投送至反应炉内规定的位置(炉胆正中心前后30cm区域内)；投料执行完毕，挡板和自动下料阀自动关闭，形成投料系统与反应炉的静态隔离。 

利用力学原理实现钨粉物料自动投送方法，采用所述利用力学原理实现钨粉物料自动投送装置，包括以下步骤： 

1)将钨粉物料放入斗式提升机的进料仓； 

2)钨粉物料通过卸料电机自动进入斗式提升机，并经过斗式提升机的自动提升后产生所需要的势能； 

3)带有势能的钨粉物料自动进入有水平输送和分配作用的埋刮板输送机； 

4)经过埋刮板输送机的自动输送和分配，相应自动下料阀打开时，物料自动进入自动下料阀下方的物料滑行轨道； 

5)带有势能的钨粉物料经过物料滑行轨道后产生动能形成初始抛出速度； 

6)由气缸控制的挡板自动拉开，在初始抛出速度的作用下钨粉物料自动抛出至反应炉内规定的位置区域； 

7)投料执行完毕，挡板和对应的自动下料阀自动关闭，形成投料系统与反应炉的静态隔离。 

在步骤6)中，所述反应炉内规定的位置区域可为炉体正中心前后30cm区域内。 

本发明是将废钨回收熔炼所用钨粉物料，先通过斗式提升机形成物理势能，再通过物料滑行轨道将物理势能转化为动能，从而使钨粉物料的每一个颗粒都具备了自动抛出所需的初始速度。 

所述物料滑行轨道，内壁足够光滑，底部弯曲处顺畅、自然，不仅能确保物料滑行过程中能量的损失降到最低而形成最大的初始速度，而且使得物料经过弯曲处的滑行后形成最佳的抛出角度，是整个钨粉物料自动投送得以实现的关键设备。 

从牛顿力学的能量守恒定律知道，设物料的高度为H，质量为m，重力加速度为g,经过物料滑行轨道后物料初始速度为v₀,那么，没有能量损失的条件下，mgH＝1/2mv₀²。也即，v₀² ＝2gH。可见，物料提升高度H越大，同样的能量损失的条件下，物料初始速度越大。 

再从牛顿力学的运动定律可以推导出，设物料自动抛出时初始速度大小v₀,方向与水平夹角a，物料自动抛出的起始位置与反应炉内落点位置高度差为h,则当时，可以获得最大的抛出距离由于公式中，v₀、g均大于零，h(高度差)≥0，可知a为≤45°的夹角，而当h＝0时，夹角a＝45°。 

这里，根据废钨回收熔炼中钨粉物料的特性，提升高度H选择为5～8m，抛出角度设计为35～45°。 

所述斗式提升机是一种通用物料提升设备，用于物料势能的产生。 

所述埋刮板输送机是一种通用物料水平输送和分配设备，用于将带有势能的物料输送和分配至各反应炉的上方H高度处。 

所述气缸及其控制的挡板组成隔离机构，主要实现投料系统与反应炉间的静态隔离，隔绝相互间的影响。 

本发明利用力学原理实现钨粉物料自动投送至反应炉内规定位置(炉体正中心前后30cm区域内)的方法，改变了传统废钨回收熔炼过程中，需要人工在高温反应炉口一瓢一瓢将钨粉物料投入反应炉的原始方法，利用牛顿能量守恒定律和运动定律，给出设计合理的物料滑行轨道，同时又对物料的提升、输送与分配、投送系统与反应炉的隔离等进行了协调设计和控制，使得整个钨粉物料自动投送装置整体封闭、简洁实用、投资很小；极大地改善了员工的作业环境，确保了员工作业的安全性，大幅度提高了生产作业效率。本发明可应用于钨钼冶炼的所有企业，对工艺类似的、需要对粉状物料进行自动投送的场合，也有借鉴及指导意义，可有效解决粉状物料投送难以实现自动化的问题。 

本发明提供了一种在废钨回收熔炼过程中利用力学原理实现钨粉物料的自动投送方法，该方法简单有效，投资非常小，不仅提高了作业效率、解除了人工投送之苦，配合密闭的提升和输送设备(斗式提升机、埋刮板输送机)更可减少现场环境中的粉尘，改善环境的同时提高钨的回收率。 

附图说明

图1为本发明所述钨粉物料自动投送装置实施例的粉状物料提升及输送分配结构示意图。 

图2为本发明所述钨粉物料自动投送装置实施例的粉状物料投送及隔离结构示意图。 

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。 

参见图1和2，所述利用力学原理实现钨粉物料自动投送装置实施例设有进料仓1、卸料电机2、斗式提升机3、埋刮板输送机4、自动下料阀5、物料滑行轨道6、气缸71、挡板72、反应炉8。 

进料仓1通过法兰安装固定于卸料电机2上方，卸料电机2通过法兰连接至斗式提升机3的进料口，斗式提升机3的出料口与埋刮板输送机4的进料口通过法兰对接，埋刮板输送机4的各出料口下方通过法兰连接固定自动下料阀5；物料滑行轨道6上部为一喇叭状接料口，物料滑行轨道6位于自动下料阀5正下方以接住其落料；气缸71通过其缸杆连接挡板72并控制挡板72的位置；挡板72的起始位置位于物料滑行轨道6的出料口和反应炉8的投入口之间。 

钨粉物料放入进料仓1后，通过卸料电机2自动进入斗式提升机3，再经过斗式提升机3的自动提升后产生所需要的物理势能；带有势能的钨粉物料自动进入与斗式提升机对接的埋刮板输送机4，再经过埋刮板输送机4的自动输送和分配后，由按需自动打开的自动下料阀5进入对应的物料滑行轨道6；物料经过物料滑行轨道6的自行滑行后物理势能转换为动能，形成所需大小的、带有特定抛出方向的初始速度；带有初始速度的物料通过已由气缸71自动拉开的挡板72自动投送至反应炉8内规定的位置(炉胆正中心前后30cm区域内，图2中A处)；投料执行完毕，挡板72和自动下料阀5自动关闭，形成投料系统与反应炉的静态隔离。 

在图1中，标记P1为一号炉，P2为二号炉，P3为三号炉。 

利用力学原理实现钨粉物料自动投送方法，采用所述利用力学原理实现钨粉物料自动投送装置，包括以下步骤： 

1)将钨粉物料放入斗式提升机的进料仓； 

2)钨粉物料通过卸料电机自动进入斗式提升机，并经过斗式提升机的自动提升后产生所需要的势能； 

3)带有势能的钨粉物料自动进入有水平输送和分配作用的埋刮板输送机； 

4)经过埋刮板输送机的自动输送和分配，相应自动下料阀打开时，物料自动进入自动下料阀下方的物料滑行轨道； 

5)带有势能的钨粉物料经过物料滑行轨道后产生动能形成初始抛出速度； 

6)由气缸控制的挡板自动拉开，在初始抛出速度的作用下钨粉物料自动抛出至反应炉内规定的位置区域；所述反应炉内规定的位置区域可为炉体正中心前后30cm区域内。 

7)投料执行完毕，挡板和对应的自动下料阀自动关闭，形成投料系统与反应炉的静态隔离。 

本发明是将废钨回收熔炼所用钨粉物料，先通过斗式提升机形成物理势能，再通过物料滑行轨道将物理势能转化为动能，从而使钨粉物料的每一个颗粒都具备了自动抛出所需的初始速度。 

所述物料滑行轨道，内壁足够光滑，底部弯曲处顺畅、自然，不仅能确保物料滑行过程中能量的损失降到最低而形成最大的初始速度，而且使得物料经过弯曲处的滑行后形成最佳的抛出角度，是整个钨粉物料自动投送得以实现的关键设备。 

从牛顿力学的能量守恒定律知道，设物料的高度为H，质量为m，重力加速度为g,经过物料滑行轨道后物料初始速度为v₀,那么，没有能量损失的条件下，mgH＝1/2mv₀²。也即，v₀²＝2gH。可见，物料提升高度H越大，同样的能量损失的条件下，物料初始速度越大。 

再从牛顿力学的运动定律可以推导出，设物料自动抛出时初始速度大小v₀,方向与水平夹角a，物料自动抛出的起始位置与反应炉内落点位置高度差为h,则当时，可以获得最大的抛出距离由于公式中，v₀、g均大于零，h(高度差)≥0，可知a为≤45°的夹角，而当h＝0时，夹角a＝45°。 

这里，根据废钨回收熔炼中钨粉物料的特性，提升高度H选择为5～8m，抛出角度设计为35～45°。 

所述斗式提升机是一种通用物料提升设备，用于物料势能的产生。 

所述埋刮板输送机是一种通用物料水平输送和分配设备，用于将带有势能的物料输送和分配至各反应炉的上方H高度处。 

所述气缸71及其控制的挡板72组成隔离机构，主要实现投料系统与反应炉间的静态隔离，隔绝相互间的影响。 

钨粉物料放入进料仓1后，通过卸料电机2自动进入斗式提升机3，再经过斗式提升机3的自动提升后产生所需要的物理势能；带有势能的钨粉物料自动进入与斗式提升机对接的埋刮板输送机4，再经过埋刮板输送机4的自动输送和分配后，由按需自动打开的自动下料阀5进入对应的特制物料滑行轨道6；物料经过特制滑行轨道6的自行滑行后物理势能转换为动 能，形成所需大小的、带有特定抛出方向的初始速度；带有初始速度的物料通过已由气缸71自动拉开的挡板72自动投送自反应炉8内特定的位置；投料执行完毕，挡板72和自动下料阀5自动关闭，形成投料系统与反应炉的静态隔离。 

根据使用情况前后对比，现有的技术中，每个反应炉的钨粉物料投送工作必需由一个专职员工来一瓢一瓢投送，且员工面临着恶劣作业环境的考验(环境温度高、粉尘大、反应炉内时而喷出火焰的危险)，而钨粉物料的人工转运、迁移也使得车间清洁环境难以维护，物料的损失也降低了钨的回收率。本发明投入使用后，一个员工可以监管3台反应炉，效率是之前的3倍，而员工基本只需在远离反应区域的位置进行按钮、屏幕操作并监视设备的运行即可，摆脱了恶劣作业环境的对人体的影响、也降低了劳动强度，物料的提升、输送和分配均采用了密闭系统使得钨粉物料对车间环境的影响得以极好的控制，也减少了物料的流失而提高钨的回收率。 

实施例1： 

9台反应炉，设计3套钨粉物料自动投送系统，需要作业人员3人，而传统工艺需要9人。 

实施例2： 

9台反应炉，设计1套钨粉物料自动投送系统，其中埋刮板输送机设置9个自动下料阀并相应地在自动下料阀与特制物料滑行轨道间之间增加缓冲小料仓，需要作业人员2～3人。而传统工艺需要9人。 

实施例3： 

3台反应炉，设计1套钨粉物料自动投送系统，需要作业人员1人，而传统工艺需要3人。