[发明专利]碳酸锂连续碳化工艺自动化设计方法及控制方法

权利要求书

1.碳酸锂连续碳化工艺自动化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将碳酸锂浆料和热析母液分别连续输送至碳化反应容器内，得到混合浆料；混合浆料的密度按公式(1)计算：

ρ_混＝(F₁×ρ₁+F₂×ρ₂)/(F₁+F₂) (1)

其中，ρ_混为混合浆料的密度；ρ₁为碳酸锂浆料的密度；F₁为碳酸锂浆料的流量；ρ₂为热析母液的密度；F₂为热析母液的流量；

S2、将Li⁺的含量换算为锂化合物的含量，建立锂化合物的浓度与混合浆料的密度之间的函数关系式ρ_Li＝f(ρ_混)；其中，ρ_Li为锂化合物的浓度；

S3、在碳酸锂完全反应生成碳酸氢锂的条件下，建立锂化合物的浓度与反应温度之间的函数关系式ρ_Li＝f(T)；其中，T为反应温度；

S4、结合步骤S2和步骤S3中的函数关系式，得到混合浆料的密度与反应温度之间的函数关系式ρ_混＝f(T)；

S5、结合公式(1)和步骤S4中的函数关系式，得到用于碳酸锂连续碳化工艺自动化控制的函数关系式F₂＝f(ρ₁，F₁，ρ₂，T)；以碳酸锂浆料的流量为自变量，以热析母液的流量为因变量，根据函数关系式F₂＝f(ρ₁，F₁，ρ₂，T)，在自控程序中设置碳酸锂浆料流量的控制回路与热析母液流量的控制回路为串级控制，进而实现碳酸锂连续碳化工艺的自动化控制。

2.根据权利要求1所述的碳酸锂连续碳化工艺自动化设计方法，其特征在于，步骤S2中，建立锂化合物的浓度与混合浆料的密度之间的函数关系式，包括如下步骤：

S2.1、建立碳酸锂的固含量与混合浆料的密度之间的关系图；

S2.2、根据步骤S2.1中的关系图，建立锂化合物的浓度与混合浆料的密度之间的关系图；

S2.3、根据步骤S2.2中的关系图，通过数据拟合得到锂化合物的浓度与混合浆料的密度之间的函数关系式ρ_Li＝f(ρ_混)。

3.根据权利要求1所述的碳酸锂连续碳化工艺自动化设计方法，其特征在于，步骤S3中，建立锂化合物的浓度与反应温度之间的函数关系式，包括如下步骤：

S3.1、通过实验的方式建立以反应温度为横坐标、锂化合物的浓度为纵坐标，包含曲线A和曲线B的关系图；其中，曲线A为饱和碳酸氢锂溶液的曲线，曲线B为饱和碳酸锂溶液的曲线；在该关系图中选定位于曲线A和曲线B之间的碳化工艺操作曲线C；

S3.2、对步骤S3.1中的碳化工艺操作曲线C进行数据拟合，得到锂化合物的浓度与反应温度之间的函数关系式ρ_Li＝f(T)。

4.根据权利要求1、2或3所述的碳酸锂连续碳化工艺自动化设计方法，其特征在于，所述锂化合物为氧化锂。

5.根据权利要求4所述的碳酸锂连续碳化工艺自动化设计方法，其特征在于，步骤S2.3中，氧化锂的浓度与混合浆料的密度之间的函数关系式，按公式(2)计算：

其中，为氧化锂的浓度，单位是g/L；ρ_混为混合浆料的密度，单位是kg/m³。

6.根据权利要求5所述的碳酸锂连续碳化工艺自动化设计方法，其特征在于，步骤S3.2中，氧化锂的浓度与反应温度之间的函数关系式，按公式(3)计算：

其中，为氧化锂的浓度，单位是g/L；T为反应温度，单位是℃。