CN107287650A - 一种电解液自动调节系统及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解液自动调节系统，包括溶铜反应系统，检测系统及调节系统，其中所述溶铜反应系统包括加料机，计量泵，循环泵，换热器，溶铜罐，硫酸罐及纯水罐组成，实现硫酸铜溶液的自动反应生成；所述检测系统包括安装在储液槽内壁上的液位传感器，温度传感器及浓度传感器，还包括控制分析模块与液位传感器，温度传感器及浓度传感器电气连接，接收三个传感器检测的数据进行对比分析；所述调节系统包括触摸显示屏，及与触摸显示屏电气连接的PLC控制模块，触摸显示屏手动输入铜米，硫酸及纯水的添加上下限值，PLC控制模块与加料机，罗茨风机，计量泵，循环泵及加热器通过信号线连接，根据输入的各项值进行相关控制。

Description

一种电解液自动调节系统及调节方法

技术领域

本发明涉及电解液分析领域，尤其涉及一种电解液自动调节系统及调节方法。

背景技术

电解铜箔具有优良的导电性、导热性及一定的延伸性、抗拉强度，被广泛应用于线路板导电材料及锂电池负极集流体，电解铜箔的制造原理是将铜线在硫酸中溶解，经过多级过滤，在生箔机中将硫酸铜溶液进行电解，使铜在阴极辊表面沉积连续产出生箔，再经表面处理过程或防氧化过程而制成，因此，电解液浓度是铜箔制造过程中控制的关键指标之一。

而目前电解液浓度均为人工采集样品，再通过化学分析方法进行测量，最后根据测量结果进行人工添加铜原料、硫酸、水进行调节，上述方法存在以下四个方面缺点：

1．由于人工取样和测量均需要一定的时间，只能检测到电解液中某一时间点铜离子的浓度，不能对电解液铜离子浓度进行实时检测，故根据上述检测结果调节的铜离子浓度也是不精确的，不能够及时准确的反映出电解液浓度；

2．测量过程及调节过程中人为因素对结果影响较大，易出现误操作及漏操作的现象；

3．需要人工进行辅料的添加，从而需要耗费专门的人力及物力进行此项工作，极大的影响了工作效率。

4．生产出来的铜箔成品率不高，对于较高要求的应用场合极有可能达不到应用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电解液自动调节系统，可以实现自动添料形成电解液，还可以实现设定工艺参数自动检测调节，实现铜离子浓度的精确控制，极大的提高了工作效率，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种电解液自动调节系统，包括溶铜反应系统，检测系统及调节系统，其中：

所述溶铜反应系统包括储液槽，纯水罐，硫酸罐，罗茨风机，溶铜罐，加料机，换热器及循环泵，其中纯水罐及硫酸罐通过第一管道连通储液槽，且第一管道上安装有计量泵，所述加料机连接溶铜罐，向溶铜罐内添加铜米，所述罗茨风机连接溶铜罐，向内部充入氧气与铜米进行氧化形成氧化铜，所述储液槽与溶铜罐之间通过第二管道及第三管道连通形成循环管路，且循环泵及换热器安装在第三管道上，将储液槽内的液体抽取加热后送入溶铜罐内与氧化铜反应形成硫酸铜溶液，再通过第二管道流回储液槽；

所述检测系统包括安装在储液槽内壁上的液位传感器，温度传感器及浓度传感器，还包括控制分析电路与液位传感器，温度传感器及浓度传感器电气连接，接收三个传感器检测的数据进行对比分析；

所述调节系统包括触摸显示屏，及与触摸显示屏电气连接的PLC控制模块，触摸显示屏手动输入铜米，硫酸及纯水的添加上下限值，同时触摸显示屏通过信号线连接控制分析电路，进行传感器检测值的显示，PLC控制模块与加料机，罗茨风机，计量泵，循环泵及加热器通过信号线连接，根据输入的各项值进行相关控制。

作为优选，所述第三管道上位于循环泵前安装有阀门，控制循环管路的开启关闭。

作为优选，所述控制分析电路为带有控制程序的MCU，内部预存有铜离子浓度，液位及温度的下限值，根据检测值与下限值进行对比分析，根据程序设定分析获得相应的调节数值，并通过信号线传给PLC控制模块进行相应控制。

作为优选，所述调节数值包括换热器的加热功率，罗茨风机的功率，加料机的添加量，硫酸的添加量及纯水的添加量。

一种电解液自动调节系统的调节方法，包括如下步骤：

a、通过触摸显示屏设定硫酸、纯水及铜米添加量的上、下限值，PLC控制模块根据设定的下限值通过信号线控制加料机向溶铜罐内添加铜米，控制计量泵向储液槽内添加硫酸及纯水，直至达到设定上限值；

b、通过PLC控制模块自动开启罗茨风机对溶铜罐内通入氧气，使得铜米氧化形成氧化铜，还开启循环泵及换热器，将硫酸溶液抽取加热送至溶铜罐内与氧化铜反应形成硫酸铜，同时硫酸铜液体回流至储液槽内，循环泵循环抽取，此时罗茨风机，循环泵及换热器为满负荷工作；

c、通过PLC控制模块降低罗茨风机，循环泵及换热器的工作功率，逐步减少铜米，硫酸及纯水的添加量，不超过设定的上限值，通过浓度传感器及温度传感器检测储液槽内制备的电解液的铜离子浓度及温度，并与预设值进行对比，达到预设值范围内，将储液槽内的电解液通过管道送入生产设备；

d、随着电解液的送出，浓度传感器时刻检测储液槽内铜离子浓度，在浓度降低至下限值时，控制分析电路触发PLC控制模块，启动加料机加大铜米添加量，同时提高罗茨风机，换热器及循环泵的工作负荷，以提升铜离子浓度；

e、在液位下降到设定值时，PLC控制模块控制计量泵增加纯水及硫酸的添加量，在液位达到预设值时，降低添加量；

f、在温度降低至下限值时，PLC控制模块提高换热器的工作功率，提升电解液的温度，在温度达到预设值，则恢复换热器的工作功率。

本发明所揭示的一种电解液自动调节系统，通过加料机，计量泵，循环泵，溶铜罐，硫酸罐及纯水罐组成的溶铜系统实现硫酸铜溶液的自动反应生成，同时通过三个传感器对电解液的铜离子浓度进行实时监测，以获得高精度的电解液，并在某一参数不满足要求的情况下，通过各个设备的自动控制，实现参数的自动调节，对于调节参数的获得，由控制分析电路结合内部的程序进行数据比对分析运算。整个系统针对人工采集测量加料存在的缺陷，实现设定工艺参数的自动调节，并根据储液槽内的温度，液位及浓度反馈信号，进行循环泵，计量泵，换热器，罗茨风机等辅助设备的工作时间和功率，从而提升电解液内铜离子精度，更加确保液位以及温度符合后续供应需求。

与现有技术相比，本发明所揭示的电解液自动调节系统，具有如下有益效果：整个系统实现自动加料，自动检测并调节，保证铜箔生产过程的稳定性，提高了生产效率，铜箔成品率，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明的电解液自动调节系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明所揭示的一种电解液自动调节系统，包括溶铜反应系统，检测系统及调节系统，其中：

所述溶铜反应系统包括储液槽，纯水罐，硫酸罐，罗茨风机，溶铜罐，加料机，换热器，循环泵及阀门，其中纯水罐及硫酸罐通过第一管道连通储液槽，且第一管道上安装有计量泵，所述加料机连接溶铜罐，向溶铜罐内添加铜米，所述罗茨风机连接溶铜罐，向内部充入氧气与铜米进行氧化形成氧化铜，所述储液槽与溶铜罐之间通过第二管道及第三管道连通形成循环管路，且阀门，循环泵及换热器安装在第三管道上，其中阀门控制循环管路的开启关闭，循环泵将储液槽内的液体抽取后通过换热器加热后送入溶铜罐内与氧化铜反应形成硫酸铜溶液，再通过第二管道流回储液槽，整体形成循环回路。

所述检测系统包括安装在储液槽内壁上的液位传感器，温度传感器及浓度传感器，还包括控制分析电路与液位传感器，温度传感器及浓度传感器电气连接，其为带有控制程序的MCU，内部预存有铜离子浓度，电路液位及温度的下限值，连接三个传感器用于接收三个传感器检测的数据，将接收的数据与上、下限值进行对比分析，在铜离子浓度达到上限值时，逐步降低罗茨风机和加料机的工作功率，在铜离子浓度达到下限值时，逐步增加罗茨风机和加料机的工作功率，在电解液温度达到上限值时，逐步降低换热器工作功率，在电解液温度达到下限值时，逐步增加换热器工作功率，在储液槽液位达到上限值时，逐步降低循环泵的工作功率，在储液槽液位达到下限值时，逐步增加循环泵的工作功率，从而获得各设备相应的调节数值，并通过信号线传给PLC控制模块进行相应控制，具体的调节包括换热器的加热功率，罗茨风机的功率，加料机的添加量，硫酸的添加量及纯水的添加量。

所述调节系统包括触摸显示屏，及与触摸显示屏电气连接的PLC控制模块，触摸显示屏手动输入铜米，硫酸及纯水的添加上、下限值，同时触摸显示屏通过信号线连接控制分析电路，进行传感器检测值的显示，PLC控制模块与加料机，罗茨风机，计量泵，循环泵及加热器通过信号线连接，根据输入的各项值进行相关控制。

一种电解液自动调节系统的调节方法，包括如下步骤：

a、通过触摸显示屏设定硫酸、纯水及铜米添加量的下限值，PLC控制模块根据设定的下限值通过信号线控制加料机向溶铜罐内添加铜米，控制计量泵向储液槽内添加硫酸及纯水，直至达到设定下限值；

b、通过PLC控制模块自动开启罗茨风机对溶铜罐内通入氧气，使得铜米氧化形成氧化铜，还开启循环泵及换热器，将硫酸溶液抽取加热送至溶铜罐内与氧化铜反应形成硫酸铜，同时硫酸铜液体回流至储液槽内，循环泵循环抽取，此时罗茨风机，循环泵及换热器为满负荷工作；

c、通过PLC控制模块降低罗茨风机，循环泵及换热器的工作功率，逐步减少铜米，硫酸及纯水的添加量，不超过设定的上限值，通过浓度传感器及温度传感器检测储液槽内制备的电解液的铜离子浓度及温度，并与预设值进行对比，达到预设值范围内，将储液槽内的电解液通过管道送入生产设备；

d、随着电解液的送出，浓度传感器时刻检测储液槽内铜离子浓度，在浓度降低至下限值时，控制分析电路触发PLC控制模块，启动加料机加大铜米添加量，同时提高罗茨风机，换热器及循环泵的工作负荷，以提升铜离子浓度；

e、在液位下降到设定值时，PLC控制模块控制计量泵增加纯水及硫酸的添加量，在液位达到预设值时，降低添加量；

f、在温度降低至下限值时，PLC控制模块提高换热器的工作功率，提升电解液的温度，在温度达到预设值，则恢复换热器的工作功率。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种电解液自动调节系统，其特征在于：包括溶铜反应系统，检测系统及调节系统，其中：

所述溶铜反应系统包括储液槽，纯水罐，硫酸罐，罗茨风机，溶铜罐，加料机，换热器及循环泵，其中纯水罐及硫酸罐通过第一管道连通储液槽，且第一管道上安装有计量泵，所述加料机连接溶铜罐，向溶铜罐内添加铜米，所述罗茨风机连接溶铜罐，向内部充入氧气与铜米进行氧化形成氧化铜，所述储液槽与溶铜罐之间通过第二管道及第三管道连通形成循环管路，且循环泵及换热器安装在第三管道上，将储液槽内的液体抽取加热后送入溶铜罐内与氧化铜反应形成硫酸铜溶液，再通过第二管道流回储液槽；

所述检测系统包括安装在储液槽内壁上的液位传感器，温度传感器及浓度传感器，还包括控制分析电路与液位传感器，温度传感器及浓度传感器电气连接，接收三个传感器检测的数据进行对比分析，根据反馈结果，调节反应体统中循环泵、换热器以及罗茨风机的启停时间和工作频率；

所述调节系统包括触摸显示屏，及与触摸显示屏电气连接的PLC控制模块，触摸显示屏手动输入铜米，硫酸及纯水的添加上下限值，同时触摸显示屏通过信号线连接控制分析电路，进行传感器检测值的显示，PLC控制模块与加料机，罗茨风机，计量泵，循环泵及加热器通过信号线连接，根据输入的各项值进行相关控制。

2.根据权利要求1所述的一种电解液自动调节系统，其特征在于：所述第三管道上位于循环泵前安装有阀门，控制循环管路的开启关闭。

3.根据权利要求1所述的一种电解液自动调节系统，其特征在于：所述控制分析电路为带有控制程序的MCU，内部预存有铜离子浓度，液位及温度的下限值，根据检测值与下限值进行对比分析，根据程序设定分析获得相应的调节数值，并通过信号线传给PLC控制模块进行相应控制。

4.根据权利要求3所述的一种电解液自动调节系统，其特征在于：所述调节数值包括换热器的加热功率，罗茨风机的功率，加料机的添加量，硫酸的添加量及纯水的添加量。

5.一种电解液自动调节系统的调节方法，其特征在于包括如下步骤：

a、通过触摸显示屏设定硫酸、纯水及铜米添加量的上、下限值，PLC控制模块根据设定的下限值通过信号线控制加料机向溶铜罐内添加铜米，控制计量泵向储液槽内添加硫酸及纯水，直至达到设定下限值；

b、通过PLC控制模块自动开启罗茨风机对溶铜罐内通入氧气，使得铜米氧化形成氧化铜，还开启循环泵及换热器，将硫酸溶液抽取加热送至溶铜罐内与氧化铜反应形成硫酸铜，同时硫酸铜液体回流至储液槽内，循环泵循环抽取，此时罗茨风机，循环泵及换热器为满负荷工作；

c、通过PLC控制模块降低罗茨风机，循环泵及换热器的工作功率，逐步减少铜米，硫酸及纯水的添加量，不超过设定的上限值，通过浓度传感器及温度传感器检测储液槽内制备的电解液的铜离子浓度及温度，并与预设值进行对比，达到预设值范围内，将储液槽内的电解液通过管道送入生产设备；

d、随着电解液的送出，浓度传感器时刻检测储液槽内铜离子浓度，在浓度降低至下限值时，控制分析电路触发PLC控制模块，启动加料机加大铜米添加量，同时提高罗茨风机，换热器及循环泵的工作负荷，以提升铜离子浓度和温度；

e、在液位下降到设定值时，通过PLC控制模块控制计量泵增加纯水及硫酸的添加量，在液位达到预设值时，降低添加量；

f、在温度降低至下限值时，通过PLC控制模块提高换热器的工作功率，提升电解液的温度，在温度达到预设值，则恢复换热器的工作功率。