CN108983728B - 一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，包括电导率仪，所述电导率仪安装在所述锂离子吸附塔的出口管路上，用于检测所述锂离子吸附塔中锂洗出液的电导率。本发明采用电导率仪自动检测后，提高了检测的准确性和生产效率，克服了每步化验分析的麻烦和时间的浪费，减少了锂离子的损失；采用分散控制系统DCS，根据电导率仪显示的数据远程控制锂洗过程中阀门的开/关，提高锂洗工序的自动化程度，实现大规模的自动化生产；该系统可长期稳定运行，自动化水平高，操作简单，安全性强，具有一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，更具体地，涉及一种锂洗过程自动化控制的系统。
背景技术
我国锂资源含量居世界前列，但其80％以上贮存于我国盐湖卤水资源中，占世界盐湖锂总储量的1/3，并且盐湖卤水具有高镁锂比特征，给锂的提取带来了较大困难。现已开发出可用于盐湖提锂的方法有沉淀法、蒸发结晶法、煅烧盐析法、离子交换吸附法和溶剂萃取法等。离子交换吸附法是指利用锂吸附剂选择性吸附高镁低锂卤水(镁锂比为500：1或更高)中的锂，完成初步的镁锂分离，再进行锂洗、脱析等工艺，最后将锂盐从卤水中分离提取，得到所需的锂盐产品。
青海盐湖工业股份有限公司的下属公司青海盐湖佛照蓝科锂业股份有限公司现已合成出了性能优良的锂吸附剂，该吸附剂可选择性排除卤水中大量共存的碱金属、碱土金属离子的干扰，而吸附卤水中的锂离子，且吸附剂的吸附/锂洗/脱洗性能稳定，适合大规模的操作使用及生产，制备方法简单，价格便宜，对环境无污染，在近几年的运行中其性能指标都可达到目标要求。但因离子交换吸附法工艺属新工艺，质量监控手段单一且自动化程度较低，特别是锂洗过程的工艺控制，存在以下问题：
1采用手动逐个切换阀门来控制生产，生产效率较低。吸附塔区设备较多，每个塔体有十二个控制阀，塔体数量上百台，这样就需要大量的人员现场操作。
2在锂洗过程中，通过化验室分析测量锂洗出液中所含镁离子的量进而确定后续合格液是否能够达到指标要求，为了保证工艺正常需要多频次取样测量，这样既增加人力又浪费大量时间，降低效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，通过将电导率仪安装在锂离子吸附塔的出口管路上，根据电导率仪显示的数据远程控制锂洗过程中阀门的开/关，确保锂洗得到含锂合格液中的镁离子指标在工艺要求范围内，进而实现吸附法提锂工艺锂洗过程自动化控制的新工艺。本发明提供如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，包括：锂洗罐，所述锂洗罐用于容纳锂洗液；锂离子吸附塔，所述锂离子吸附塔通过锂洗输出管路与所述锂洗罐连接，用于接收所述锂洗液；电导率仪，所述电导率仪安装在所述锂离子吸附塔的出口管路上，用于检测所述锂离子吸附塔中锂洗出液的电导率；阀门，所述阀门安装在所述锂洗罐和所述锂离子吸附塔上，用于控制所述锂洗液和锂洗出液的进入和排出；控制器，所述控制器连接所述电导率仪和所述阀门，用于监测电导率仪显示的数据，控制锂洗过程中所述阀门的开/关；如果所述电导率高于预定阈值，则重复锂洗过程；如果所述电导率低于预定阈值，则锂洗结束。
根据本发明的一个实施方式，其还包括锂洗泵，所述锂洗泵安装在所述锂洗输出管路中，用于将所述锂洗液输送至所述锂离子吸附塔。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述电导率的预定阈值为30000us/cm2，如果所述电导率高于30000us/cm2，则重复锂洗过程；如果所述电导率低于30000us/cm2，则锂洗结束。
根据本发明的一个实施方式，其中，至少包括一个所述锂洗罐。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述锂洗罐包括第一锂洗罐、第二锂洗罐、第三锂洗罐和第四锂洗罐，这四个锂洗罐用于容纳电导率不同的锂洗液。
根据本发明的一个实施方式，其中，所述锂离子吸附塔的出口管路分别与所述第二锂洗罐、第三锂洗罐和第四锂洗罐连接，用于使所述锂洗出液经所述锂离子吸附塔的出口管路返回到所述第二锂洗罐、第三锂洗罐和第四锂洗罐中。
根据本发明的一个实施方式，其还包括纯水管路，所述纯水管路的入口分别与所述第一锂洗罐、第二锂洗罐和第三锂洗罐连接，用于向所述第一锂洗罐、第二锂洗罐和第三锂洗罐中补充纯水。
相对于现有技术，本发明所述的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统具有以下优势：采用电导率仪自动检测后，提高了检测的准确性和生产效率，克服了每步化验分析的麻烦和时间的浪费，减少了锂离子的损失；采用分散控制系统DCS，根据电导率仪显示的数据远程控制锂洗过程中阀门的开/关，提高锂洗工序的自动化程度，实现大规模的自动化生产；该系统可长期稳定运行，自动化水平高，操作简单，安全性强，具有一定的经济效益。
附图说明
图1为利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统的示意图。
图2为本发明提供的将锂洗出液返回锂洗罐重复利用的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。
图1示出了本发明提供的利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统的示意图。
如图1所示，本发明提供的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，包括：锂洗罐1，所述锂洗罐1用于容纳锂洗液；锂离子吸附塔2，所述锂离子吸附塔2通过锂洗输出管路3与所述锂洗罐1连接，用于接收所述锂洗液；电导率仪5，所述电导率仪5安装在所述锂离子吸附塔2的出口管路4上，用于检测所述锂离子吸附塔2中锂洗出液的电导率；阀门，所述阀门安装在所述锂洗罐1和所述锂离子吸附塔2上，用于控制所述锂洗液和锂洗出液的进入和排出；控制器6，所述控制器6连接所述电导率仪5和所述阀门，用于监测电导率仪5显示的数据，控制锂洗过程中所述阀门的开/关；如果所述电导率高于预定阈值，则重复锂洗过程；如果所述电导率低于预定阈值，则锂洗结束。
本实施例中选用特种锂吸附设备作为锂离子吸附塔2，采用专用的锂吸附剂对通入特种锂吸附设备中的老卤进行吸附，之后利用锂洗液将特种锂吸附设备中吸附后残余的老卤置换出去，等到锂洗出液中的镁离子浓度达到工艺指标要求后，视为锂洗过程结束，然后再进入脱析过程，将锂吸附剂吸附的锂重新置换出来。
本发明提供的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，其还包括锂洗泵7，所述锂洗泵7安装在所述锂洗输出管路3中，用于将所述锂洗液输送至所述锂离子吸附塔2。所述锂洗泵7将所述锂洗罐1中容纳的锂洗液输送至所述锂离子吸附塔2，首先将所述锂离子吸附塔2中吸附后残余的老卤置换出去，再不断对所述锂离子吸附塔2内进行冲洗，直至所述锂洗出液中镁离子浓度达到2g/L时，结束锂洗过程，此时的锂洗出液称为含锂合格液。
本发明提供的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，其中，所述电导率的预定阈值为30000us/cm2，如果所述电导率高于30000us/cm2，则重复锂洗过程；如果所述电导率低于30000us/cm2，则锂洗结束。
所述电导率仪5测定锂洗出液的电导率，从而确定锂洗出液中镁离子的浓度。本发明不对电导率仪5的具体型号和种类做出限制。所述电导率仪5的测量原理是按欧姆定律测定平行电极间溶液部分的电阻，采用高频交流电测定法，可以减轻或消除上述极化现象，因为在电极表面的氧化和还原迅速交替进行，其结果可以认为没有氧化或还原发生。电导率仪由电导电极和电计组成，电计采用适当频率的交流信号的方法，将信号放大处理后换算成电导率。通过实时检测锂洗出液的电导率，可以换算出锂洗液中镁离子的浓度，从而对含锂合格液是否满足工艺指标进行预判。本实施例中，在线电导率参数和对应锂洗出液中镁离子浓度基本关系如下：
1)电导率：30000-50000us/cm2，锂洗出液中镁离子浓度约2-3.5g/L；
2)电导率：30000us/cm2以下，锂洗出液中镁离子浓度在2g/L以下。
所以本发明中将电导率的预定阀值设置为30000us/cm2，当所述电导率仪5检测的锂洗出液中电导率高于30000us/cm2时，则重复锂洗过程；当所述电导率仪5检测的锂洗出液中电导率低于30000us/cm2时，则结束锂洗过程，进入脱洗工艺。
本实施例中，所述控制器6为分散控制系统DCS，分散控制系统DCS以微处理器为基础，采用集中监视、分散控制的方式，根据在线电导率仪显示的数据，换算出锂洗出液中镁离子的浓度，进而通过调节锂洗过程中各个阀门的开/关，达到实现锂洗过程全自动化运行的目的。
图2示出了本发明提供的将锂洗出液返回锂洗罐重复利用的工作示意图。
如图2所示，本发明提供的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，至少包括一个所述锂洗罐1。当所述系统包括一个锂洗罐时，锂洗罐中容纳的锂洗液为纯水，通过不断向所述锂离子吸附塔2中输送纯水，对所述锂离子吸附塔2内进行锂洗。
本发明提供的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，其中，所述锂洗罐1包括第一锂洗罐11、第二锂洗罐12、第三锂洗罐13和第四锂洗罐14，这四个锂洗罐用于容纳电导率不同的锂洗液。其中，所述第一锂洗罐11中容纳有纯水，第二锂洗罐12中容纳有电导率在30000-75000us/cm2的锂洗液，第三锂洗罐13中容纳有电导率在75000-100000us/cm2的锂洗液，第四锂洗罐14中容纳有电导率在100000-160000us/cm2的锂洗液。
本发明提供的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，其中，所述锂离子吸附塔2的出口管路分别与所述第二锂洗罐12、第三锂洗罐13和第四锂洗罐14连接，用于使所述锂洗出液经所述锂离子吸附塔2的出口管路返回到所述第二锂洗罐12、第三锂洗罐13和第四锂洗罐14中。
本发明提供的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，其还包括纯水管路8，所述纯水管路8分别与所述第一锂洗罐11、第二锂洗罐12和第三锂洗罐13连接，用于向所述第一锂洗罐11、第二锂洗罐12和第三锂洗罐13中补充纯水。
本发明提供的系统，根据电导率仪5的在线检测数据，指导锂洗生产及自控，以四步锂洗方案为例，做简单说明。第一步将第四锂洗罐14中电导率在100000-160000us/cm2的锂洗液输送至所述锂离子吸附塔2中，同时将锂离子吸附塔2中吸附后残余的老卤全部置换出去，并将老卤外排出去；第二步将第三锂洗罐13中电导率在75000-100000us/cm2的锂洗液输送至所述锂离子吸附塔2中，同时将锂离子吸附塔2中排出的锂洗出液根据电导率仪检测的电导率通过所述锂离子吸附塔2的出口管路返回到对应的锂洗罐中，以备下一次锂洗使用；第三步将第二锂洗罐12中电导率在30000-75000us/cm2的锂洗液输送至所述锂离子吸附塔2中，同时将锂离子吸附塔2中排出的锂洗出液返回到对应的锂洗罐中；第四步将第一锂洗罐中的纯水输送至所述锂离子吸附塔2中，同时将所述锂离子吸附塔2排出的锂洗出液返回到对应的锂洗罐中。根据锂洗过程中的电导率数据，完成前四步锂洗任务后，当第四步锂洗结束时，电导率达到30000um/cm2以下，则锂洗结束，得到的含锂合格液进入脱洗工艺。若电导率达不到此指标，需继续进行第四步锂洗程序，直至电导率达到30000um/cm2以下为止。锂洗过程结束后，进入脱析工艺，从而将锂吸附剂吸附的锂重新置换出来。
所述控制器6对电导率仪5的监控数据控制指标如下：在锂洗过程中，根据所述电导率仪5对所述锂离子吸附塔2中排出的锂洗出液的检测，返回第四锂洗罐14的电导率在100000-160000us/cm2，返回第三锂洗罐13的电导率在75000-10000um/cm2，返回第二锂洗罐12的电导率在30000-75000um/cm2，切换至脱洗工艺的电导率在30000um/cm2以下，这样才能保证含锂合格液中镁离子浓度在2g/L以下。
在本发明中，所述控制器6可以随时通过DCS远程监控所述电导率仪5检测的锂洗出液电导率，根据电导率的数值换算出溶液中镁离子的含量，进而判断出后续锂洗出液是否达到指标，从而实现大规模连续快捷的自动化生产任务。
相对于现有技术，本发明所述的一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统具有以下优势：采用电导率仪自动检测后，提高了检测的准确性和生产效率，克服了每步化验分析的麻烦和时间的浪费，减少了锂离子的损失；采用分散控制系统DCS，根据电导率仪显示的数据远程控制锂洗过程中开关阀的开/关，提高锂洗工序的自动化程度，实现大规模的自动化生产；该系统可长期稳定运行，自动化水平高，操作简单，安全性强，具有一定的经济效益。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
Claims (4)
1.一种利用电导率仪实现锂洗过程自动化控制的系统，包括：
锂洗罐，所述锂洗罐包括第一锂洗罐、第二锂洗罐、第三锂洗罐和第四锂洗罐，依次分别用于容纳纯水，电导率30000-75000us/cm2的锂洗液，电导率75000-100000us/cm2的锂洗液，电导率100000-160000us/cm2的锂洗液；
锂离子吸附塔，所述锂离子吸附塔通过锂洗输出管路与所述锂洗罐连接，用于接收所述锂洗液，所述锂离子吸附塔的出口管路分别与所述第二锂洗罐、第三锂洗罐和第四锂洗罐连接，用于使锂洗出液根据电导率经所述锂离子吸附塔的出口管路返回到所述第二锂洗罐、第三锂洗罐和第四锂洗罐中；
电导率仪，所述电导率仪安装在所述锂离子吸附塔的出口管路上，用于检测所述锂离子吸附塔中锂洗出液的电导率；
阀门，所述阀门安装在所述锂洗罐和所述锂离子吸附塔上，用于控制所述锂洗液和锂洗出液的进入和排出；
控制器，所述控制器连接所述电导率仪和所述阀门，用于监测电导率仪显示的数据，控制锂洗过程中所述阀门的开/关；
如果所述电导率高于预定阈值，则重复锂洗过程；如果所述电导率低于预定阈值，则锂洗结束。
2.根据权利要求1所述的系统，其还包括锂洗泵，所述锂洗泵安装在所述锂洗输出管路中，用于将所述锂洗液输送至所述锂离子吸附塔。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电导率的预定阈值为30000us/cm2，如果所述电导率高于30000us/cm2，则重复锂洗过程；如果所述电导率低于30000us/cm2，则锂洗结束。
4.根据权利要求1所述的系统，其还包括纯水管路，所述纯水管路的入口分别与所述第一锂洗罐、第二锂洗罐和第三锂洗罐连接，用于向所述第一锂洗罐、第二锂洗罐和第三锂洗罐中补充纯水。
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