锂提取自控系统及控制方法技术方案

本申请涉及一种锂提取自控系统及控制方法，锂提取自控系统包括：控制器组件根据人机交互装置发送的控制指令与控制参数控制膜堆提锂脱嵌设备，以通过极板供电装置改变脱嵌槽中极板的极性、通过锂提取附属装置改变脱嵌槽内极板接触的溶液，使处于阴性的极板上涂覆的电极涂覆材料嵌入待提锂溶液中的锂，同时使处于阳性的极板上涂覆的电极涂覆材料将其之前从待提锂溶液中嵌入的锂释放到含有支持电解液的溶液，即富锂溶液中，实现将待提锂溶液中的锂分离提取到富锂溶液中；同时人机交互装置可以显示控制器组件获取的膜堆提锂脱嵌设备的运行状态参数。基于此，实现锂提取过程的自动控制，给后期的规模化生产奠定基础。

Automatic control system and control method of lithium extraction

【技术实现步骤摘要】
锂提取自控系统及控制方法
本申请涉及锂分离及富集提取
，尤其涉及一种锂提取自控系统及控制方法。
技术介绍
金属锂是目前人们发现的最轻的金属，它被广泛应用于能源、化工、冶金等领域。随着能源问题的日益突出，锂离子电池得以快速发展，锂及其化合物占据着不可替代的地位。在自然界，锂主要以矿石和卤水两种形式存在，大部分锂资源存在于卤水尤其是盐湖卤水中，其储量占全部锂资源储量的80％以上。随着市场需求的增长，矿物锂资源显得供不应求，且开采成本高，人们开始开发盐湖卤水中的锂资源。相比于矿石提锂，卤水中的锂资源储量丰富，且锂以离子形式存在，提锂成本具有天然的优势。然而，卤水中除了锂之外，通常还含有钠、钾、镁、钙等共生阳离子，只有极少数盐湖卤水的镁锂比较低(如智利阿塔卡玛盐湖，为6.4)，大部分盐湖卤水的镁锂比都在20以上，甚至高达1825(察尔汗盐湖)。Mg2+与Li+处于元素周期表的对角线位置，由对角线规则可知其化学性质非常相似，难以进行高效分离，从而严重制约了卤水中锂资源的开发利用，从高镁锂比卤水中提取锂已经成为了一个世界性难题。研究者们采用沉淀法、碳化法、煅烧法、溶剂萃取法等技术来提取卤水中的锂资源，但这些方法大多工艺复杂，生产成本高，对设备要求较高，不利于大规模生产推广。针对高镁锂比盐湖卤水难以经济高效清洁提取的难题，相关技术中提出了电化学脱嵌法盐湖提锂新技术，即利用水溶液锂电池的工作原理，以对锂离子具有“记忆效应”的电池正极材料为电极材料，盐湖卤水为阴极电解液，不含镁的支持电解质为阳极电解液，从而组成的一个电化学脱嵌体系。这种锂分离和富集的生产工艺方法，我们称之为提锂“电化学脱嵌法”。但是目前由于欠缺相关设备，无法利用上述原理实现锂分离提取的工业化自动化连续生产，鉴于以上原因，特提出本专利技术。
技术实现思路
为至少在一定程度上克服存在的问题，本申请提供一种锂提取自控系统及控制方法。根据本申请的第一方面，提供一种锂提取自控系统，包括：控制器组件；与所述控制器组件通信连接的人机交互装置和膜堆提锂脱嵌设备；所述控制器组件根据人机交互装置发送的控制指令与控制参数控制所述膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取；所述人机交互装置显示所述控制器组件获取的所述膜堆提锂脱嵌设备的运行状态参数；所述膜堆提锂脱嵌设备包括盛放待提锂溶液和富锂溶液的脱嵌槽、极板供电装置、插在脱嵌槽中涂覆锂电池材料的阴阳极板和多个锂提取附属装置，以通过所述极板供电装置改变脱嵌槽中极板的极性、通过所述锂提取附属装置改变脱嵌槽内极板接触的溶液，使处于阴性的极板上涂覆的电极涂覆材料嵌入待提锂溶液中的锂同时使处于阳性的极板上涂覆的电极涂覆材料将其之前嵌入的锂脱嵌释放到富锂溶液中。可选的，所述多个锂提取附属装置包括富锂溶液注排液子装置、待提锂溶液注排液子装置、清洗子装置；所述脱嵌槽包括甲室和乙室；所述富锂溶液注排液子装置分别与所述甲室和乙室连通，将富锂溶液注入甲室或乙室，或，从甲室或乙室中排出富锂溶液；所述待提锂溶液注排液子装置分别与所述甲室和乙室连通，将待提锂溶液注入甲室或乙室，或，从甲室或乙室中排出待提锂溶液；所述清洗子装置分别与所述甲室和乙室连通，以在甲室和乙室排出富锂溶液或待提锂溶液后对甲室和乙室进行清洗。可选的，所述控制器组件为智能逻辑控制器。可选的，所述人机交互装置为安装有上位软件的计算机或触控显示装置。根据本申请的第二方面，提供一种锂提取自控系统的控制方法，应用于本申请第一方面所述的锂提取自控系统，包括：人机交互装置根据用户对所述人机交互装置的操作对应生成控制指令和/或控制参数；人机交互装置将所述控制指令和/或控制参数发送给控制器组件；所述控制器组件根据所述控制指令和/或控制参数控制膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取；控制器组件获取所述膜堆提锂脱嵌设备的运行状态参数；控制器组件将所述运行状态参数发送给所述人机交互装置；所述人机交互装置按照预设方式显示所述运行状态参数。可选的，所述控制器组件根据所述控制指令和/或控制参数控制膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取，包括：控制所述富锂溶液注排液子装置向甲室注入第一预设量的富锂溶液；控制所述待提锂溶液注排液子装置向乙室注入第二预设量的待提锂溶液；控制所述极板供电装置以第一极向给甲室和乙室中的极板供电，以使甲室中的极板上涂覆的电极涂覆材料将其之前嵌入的锂脱嵌释放到富锂溶液中，同时使乙室中的极板上涂覆的电极涂覆材料嵌入待提锂溶液中的锂；判断乙室中电极上涂覆的电极涂覆材料由欠锂态变为预设富锂状态时，控制富锂溶液注排液子装置排出甲室中的富锂溶液，同时控制待提锂溶液注排液子装置排出乙室中的待提锂溶液；控制所述清洗子装置对甲室和/或乙室进行清洗；控制所述待提锂溶液注排液子装置向甲室注入第三预设量的待提锂溶液，同时，控制所述富锂溶液注排液子装置向乙室注入第四预设量的富锂溶液；控制所述极板供电装置以第二极向给甲室和乙室中的极板供电，以使甲室中的极板上涂覆电极涂覆材料嵌入待提锂溶液中的锂，同时使乙室中的极板上涂覆的电极涂覆材料将其之前嵌入的锂脱嵌释放到富锂溶液中；判断甲室中电极上涂覆的电极涂覆材料由欠锂态变为预设的富锂状态时，控制待提锂溶液注排液子装置排出甲室中的待提锂溶液，同时控制富锂溶液注排液子装置排出乙室中的富锂溶液。可选的，所述控制器组件根据所述控制指令和/或控制参数控制膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取，包括：当判断所述控制参数与原控制参数不同时，将所述原控制参数对应修改为所述控制参数；当接收到控制指令时，判断所述控制指令的类型；当所述控制指令为自动提锂指令时，按照预先存储的控制流程控制所述膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取；所述控制流程包括多个锂提取步骤指令；当所述控制指令为手动提锂指令时，获取人机交互装置发送的锂提取步骤指令并按照所述锂提取步骤指令控制所述膜堆提锂脱嵌设备中的对应设备动作；当所述控制指令为停止指令时，停止所述膜堆提锂脱嵌设备运行，并将所述膜堆提锂脱嵌设备的当前锂提取步骤指令发送给人机交互装置；当所述控制指令为暂停指令时，暂停所述膜堆提锂脱嵌设备运行，并将所述膜堆提锂脱嵌设备的当前锂提取步骤指令发送给人机交互装置；当所述控制指令为恢复执行指令时，继续所述膜堆提锂脱嵌设备运行。可选的，所述控制器组件根据所述控制指令和/或控制参数控制膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取，包括：当所述控制参数为电源参数时，将所述电源参数发送给所述极板供电装置，以使所述极板供电装置将原电源参数对应修改为所述电源参数；同时读取所述极板供电装置的更新电源参数，若判断所述更新电源参数与所述电源参数相异时，重新发送所述电源参数给所述极板供电装置；当发送所述电源参数的次数大于预设次数时，向人机交互装置发送修改失败信息，以使所述人机交互装置显示所述修改失败信息；当所述控制指令为控制电源状态指令时，将所述控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂提取自控系统，其特征在于，包括：/n控制器组件；/n与所述控制器组件通信连接的人机交互装置和膜堆提锂脱嵌设备；所述控制器组件根据人机交互装置发送的控制指令与控制参数控制所述膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取；所述人机交互装置显示所述控制器组件获取的所述膜堆提锂脱嵌设备的运行状态参数；/n所述膜堆提锂脱嵌设备包括脱嵌槽、极板供电装置、分别固定在脱嵌槽不同腔室中涂覆有电极涂覆材料的至少两个极板和多个锂提取附属装置，以通过所述极板供电装置改变脱嵌槽中极板的极性、通过所述锂提取附属装置改变脱嵌槽内极板接触的溶液，使处于阴性的极板上涂覆的电极涂覆材料嵌入待提锂溶液中的锂同时使处于阳性的极板上涂覆的电极涂覆材料将其之前嵌入的锂脱嵌释放到富锂溶液中。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂提取自控系统，其特征在于，包括：
控制器组件；
与所述控制器组件通信连接的人机交互装置和膜堆提锂脱嵌设备；所述控制器组件根据人机交互装置发送的控制指令与控制参数控制所述膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取；所述人机交互装置显示所述控制器组件获取的所述膜堆提锂脱嵌设备的运行状态参数；
所述膜堆提锂脱嵌设备包括脱嵌槽、极板供电装置、分别固定在脱嵌槽不同腔室中涂覆有电极涂覆材料的至少两个极板和多个锂提取附属装置，以通过所述极板供电装置改变脱嵌槽中极板的极性、通过所述锂提取附属装置改变脱嵌槽内极板接触的溶液，使处于阴性的极板上涂覆的电极涂覆材料嵌入待提锂溶液中的锂同时使处于阳性的极板上涂覆的电极涂覆材料将其之前嵌入的锂脱嵌释放到富锂溶液中。


2.根据权利要求1所述的锂提取自控系统，其特征在于，所述多个锂提取附属装置包括富锂溶液注排液子装置、待提锂溶液注排液子装置、清洗子装置；所述脱嵌槽包括甲室和乙室；
所述富锂溶液注排液子装置分别与所述甲室和乙室连通，将富锂溶液注入甲室或乙室，或，从甲室或乙室中排出富锂溶液；
所述待提锂溶液注排液子装置分别与所述甲室和乙室连通，将待提锂溶液注入甲室或乙室，或，从甲室或乙室中排出待提锂溶液；
所述清洗子装置分别与所述甲室和乙室连通，以在甲室和乙室排出富锂溶液或待提锂溶液后对甲室和乙室进行清洗。


3.根据权利要求1所述的锂提取自控系统，其特征在于，所述控制器组件为智能逻辑控制器。


4.根据权利要求1所述的锂提取自控系统，其特征在于，所述人机交互装置为安装有上位软件的计算机或触控显示装置。


5.一种锂提取自控系统的控制方法，应用于如权利要求1～4任一项所述的锂提取自控系统，其特征在于，包括：
人机交互装置根据用户对所述人机交互装置的操作对应生成控制指令和/或控制参数；
人机交互装置将所述控制指令和/或控制参数发送给控制器组件；
所述控制器组件根据所述控制指令和/或控制参数控制膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取；
控制器组件获取所述膜堆提锂脱嵌设备的运行状态参数；
控制器组件将所述运行状态参数发送给所述人机交互装置；
所述人机交互装置按照预设方式显示所述运行状态参数。


6.根据权利要求5所述的锂提取自控系统的控制方法，应用于如权利要求2所述的锂提取自控系统，其特征在于，所述控制器组件根据所述控制指令和/或控制参数控制膜堆提锂脱嵌设备进行锂提取，包括：
控制所述富锂溶液注排液子装置向甲室注入第一预设量的富锂溶液；
控制所述待提锂溶液注排液子装置向乙室注入第二预设量的待提锂溶液；
控制所述极板供电装置以第一极向给甲室和乙室中的极板供电，以使甲室中的极板上涂覆的电极涂覆材料将其之前嵌入的锂脱嵌释放到富锂溶液中，同时使乙室中的极板上涂覆的电极涂覆材料嵌入待提锂溶液中的锂；
判断乙室中电极上涂覆的电极涂覆材料由欠锂态变为预设的富锂状态时，控制富锂溶液注排液子装置排出甲室中的富锂溶液，同时控制待提锂溶液注排液子装置排出乙室中的待提锂溶液；
控制所述清洗子装置对甲室和/或乙室进行清洗；
控制所述待提锂溶液注排液子装置向甲室注入第三预设量的待提锂溶液，同时，控制所述富锂溶液注排液子装置向乙室注入第四预设量的富锂溶液；
控制所述极板供电装置以第二极向给甲室和乙室中的极板供电，以使甲室中的极板上涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治奎，孔维东，
申请(专利权)人：石家庄嘉硕电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13