本发明涉及电池材料的前驱体生产过程中的配液方法领域,具体涉及一种锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法。
背景技术:
镍钴锰三元材料是近年来出现的一种新型电池正极材料,广泛应用于锂离子电池的正极。
镍钴锰三元前驱体的生产过程中,依据产品规格型号的不同,硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰物质的量浓度有不同的配比。在配液前,针对不同规格型号,需要准确计算不同配比要求下硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶液或其它配液槽存液的添加量,以满足要求的配比。
配液前,目标配液槽可能为空槽,也可能有上次配液留存的存液。该存液中,硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰物质的量浓度配比可能与本次配比值相同或不同。在满足目标配比和目标配液体积要求下,根据传统的方式,依据生产人员操作经验,通过添加物料,并多次离线分析化验配液过程中硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰三者的浓度,这种方式配液效率低且配比精度低。
技术实现要素:
针对现有技术中的问题,本发明提供一种无需反复添加物料、能够提高配液精度和配液效率的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法。
本发明采用以下技术方案:
一种锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)分析目标配液槽的情况,将目标配液槽的情况分为目标配液槽为空槽和目标配液槽有存液两种情况;
(2)当目标配液槽为空槽时,计算出空槽体积,并计算出配制目标配液前的溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液体积;
(3)当目标配液槽有存液时,计算出存液高度及存液的体积,使用分析仪离线测量出存液中硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的物质的量浓度,再分别计算出存液中硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的物质的量的配比;依据存液高度及存液的体积,对比存液中硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的物质的量的配比与目标配液中对应成分的物质的量的目标配比的情况;
(4)设定目标配液的目标体积及硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的目标配比,分别离线分析测定硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的物质的量浓度;
(5)计算需加入的硫酸镍溶液的体积、硫酸钴溶液的体积、硫酸锰溶液的体积。
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,步骤(2)中目标配液槽为空槽时,空槽体积ve=1000×π×r×r×h0,其中r为目标配液槽的槽体半径,h0为目标配液槽的槽体高度;溶解工序的硫酸镍溶液体积v1ni的计算公式为:
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,步骤(3)中存液高度
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,步骤(3)存液中硫酸镍的物质的量的配比r1ni的计算公式为:
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,当存液中硫酸镍的物质的量的配比大于目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比时,目标配液的单位配比中含硫酸镍的物质的量ns-ni的计算公式为:
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,所述溶解工序中硫酸钴溶液的体积v2aco的计算公式为:
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,当存液中硫酸钴的物质的量的配比大于目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比时,目标配液的单位配比中含硫酸钴的物质的量ns-co的计算公式为:
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,所述溶解工序中硫酸镍溶液的体积v2bni的计算公式为:
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,当存液中硫酸锰的物质的量的配比大于目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比时,目标配液的单位配比中含硫酸锰的物质的量ns-mn的计算公式为:
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,所述溶解工序中硫酸镍溶液的体积v2cni的计算公式为:
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,步骤(5)中计算需加入的硫酸镍溶液的体积、硫酸钴溶液的体积、硫酸锰溶液的体积后,验证加入的硫酸镍溶液的体积、硫酸钴溶液的体积、硫酸锰溶液的体积的准确性;验证方式为:计算目标配液槽中硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积与目标配液的目标体积vtarget的差值,差值≤0时,配液计算终止;差值>0时,分别计算出溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液的体积后,配液计算终止。
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,当存液中硫酸镍的物质的量的配比大于目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比时,验证公式为:v2anew=vold+v2aco+v2amn、vtarget-v2anew=ve1,其中v2anew为目标配液槽中硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积;ve1≤0时,配液计算终止;ve1>0时,分别计算出溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液的体积后,配液计算终止。
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,当存液中硫酸钴的物质的量的配比大于目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比时,验证公式为:v2bnew=vold+v2bni+v2bmn、vtarget-v2bnew=ve2,其中v2bnew为目标配液槽中硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积;ve2≤0时,配液计算终止;ve2>0时,分别计算出溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液的体积后,配液计算终止。
根据上述的锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,其特征在于,当存液中硫酸锰的物质的量的配比大于目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比时,验证公式为:v2cnew=vold+v2cni+v2cco、vtarget-v2cnew=ve3,其中v2cnew为目标配液槽中硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积;ve3≤0时,配液计算终止;ve3>0时,分别计算出溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液的体积后,配液计算终止。
本发明相较于现有技术的有益技术效果为:本发明可在配液前计算出同时满足目标配比和目标配液体积要求的各种物料的添加量,无需反复添加物料,提高了配液精度和配液效率。本发明涉及的多个方程组、方程和公式均无需人工繁杂的计算,其计算过程均可编写为软件代码,软件自动计算出结果,提高了配液计算的自动化水平。本发明考虑了镍钴锰三元前驱体的四种配液计算情景,提高了方法的适用性。
附图说明
图1为目标配液槽为空槽时,本发明的配液模式;
图2为目标配液槽有存液时,本发明的配液模式。
具体实施方式
本发明的一种锂离子电池正极材料前驱体镍钴锰配液的计算方法,包括以下步骤:
(1)分析目标配液槽的情况,目标配液槽包括如下两种情况:目标配液槽为空槽、目标配液槽有存液。
(2)当目标配液槽为空槽时,加入硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液进行配液为图1中的模式一。计算出空槽体积,并计算出配制目标配液前的溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液体积。
目标配液槽为空槽时,依据公式(1)计算出空槽体积ve(单位为升,l):
ve=1000×π×r×r×h0公式(1)
其中:r为目标配液槽的槽体半径(单位为米,m),h0为目标配液槽的槽体高度(单位为米,m)。
再依据方程组(1)计算出溶解工序的硫酸镍溶液体积v1ni(单位为升,l,详见公式(2))、溶解工序的硫酸钴溶液体积v1co(单位为升,l,详见公式(3))、溶解工序的硫酸锰溶液体积v1mn(单位为升,l,详见公式(4))。
解方程组(1)得:
其中:
c0ni为离线测量的溶解工序中硫酸镍的物质的量浓度,硫酸镍溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c0co为离线测量的溶解工序中硫酸钴的物质的量浓度,硫酸钴溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c0mn为离线测量的溶解工序中硫酸锰的物质的量浓度,硫酸锰溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
rni为目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比,rni的取值范围为大于0且小于100;
rco为目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比,rco的取值范围为大于0且小于100;
rmn为目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比,rmn的取值范围为大于0且小于100;
rni+rco+rmn=100;
(3)当目标配液槽有存液时,加入硫酸镍溶液、硫酸钴溶液或硫酸锰溶液的其中两种溶液进行配液为图2中的模式二。实现目标配比的配液过程为图1-2中的步骤1。在满足目标配比前提下,实现目标体积的配液过程为图1-2中的步骤4。
当目标配液槽有存液时,依据槽体设备参数,即槽体半径r和槽体高度h0,以及液位计在线检测的存液液位lt(量程0~100%)、液位计的测量盲区hb,依据公式(5)和公式(6),分别计算出存液高度h(单位为米,m)和存液的体积vold(单位为升,l)。公式如下:
其中:h0为目标配液槽的槽体高度,lt为目标配液槽的存液液位,hb为液位计的测量盲区值。
vold=1000×π×r2×h,公式(6)
其中:h为存液高度;r为目标配液槽的槽体半径。
使用分析仪离线测量出配液前的存液中硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的物质的量浓度,再依据公式(7)、公式(8)和公式(9)分别计算出配液前的存液中硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的物质的量的配比。
其中:
r1ni为配液前的存液中硫酸镍的物质的量的配比;
r1co为配液前的存液中硫酸钴的物质的量的配比;
r1mn为配液前的存液中硫酸锰的物质的量的配比;
c1ni为存液中硫酸镍的物质的量浓度;
c1co为存液中硫酸钴的物质的量浓度;
c1mn为存液中硫酸锰的物质的量浓度。
依据存液高度及存液的体积,判断配液前的存液中硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的物质的量的配比中哪一种大于(正偏差)目标配液中对应成分的物质的量的目标配比。若有两种大于(正偏差)目标配液中的对应成分的物质的量的目标配比,选择正偏差较大者。三种目标配比之和为100%,不存在三种大于(正偏差)目标配液中的对应成分的物质的量的目标配比的情况。具体包括如下三种情况:
a.配液前的存液中硫酸镍的物质的量的配比大于目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比,依据公式(10),计算出目标配液的单位配比中含硫酸镍的物质的量ns-ni。公式如下:
其中:
c1ni为配液前的离线测量的存液中硫酸镍的物质的量浓度值;
vold为目标配液槽存液的体积;
rni为目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比,rni的取值范围为大于0且小于100,rni+rco+rmn=100。
依据公式(11)和公式(12),计算出配液前的目标配液槽存液中的硫酸钴的物质的量和硫酸锰的物质的量。公式如下:
n0co=c1co×vold,公式(11)
n0mn=c1mn×vold,公式(12)
其中:
n0co为配液前的目标配液槽存液中的硫酸钴的物质的量;
n0mn为配液前的目标配液槽存液中的硫酸锰的物质的量;
vold:目标配液槽存液的体积;
c1co为配液前的离线测量的存液中硫酸钴的物质的量浓度值;
c1mn为配液前的离线测量的存液中硫酸锰的物质的量浓度值。
依据公式(13)和公式(14),计算出目标配液中硫酸钴的物质的量和硫酸锰的物质的量,公式如下:
n1co-ni=ns-ni×rco,公式(13)
n1mn-ni=ns-ni×rmn,公式(14)
其中:
ns-ni为目标配液的单位配比中含硫酸镍的物质的量;
n1co-ni为满足目标配比时硫酸钴的物质的量;
n1mn-ni为满足目标配比时硫酸锰的物质的量;
rco为目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比,rco的取值范围为大于0且小于100;
rmn为目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比,rmn的取值范围为大于0且小于100;
rni+rco+rmn=100。
目标物质的量与对应成分的当前存液中物质的量的差值即为配液期间需加入的前一工序(即溶解工序)对应成分产品的物质的量。
依据公式(15)和公式(16),计算出需加入的溶解工序中硫酸钴溶液的体积v2aco和硫酸锰溶液的体积v2amn。公式如下:
其中:
v2aco为溶解工序中硫酸钴溶液的体积;
v2amn为溶解工序中硫酸锰溶液的体积;
vold:目标配液槽中存液的体积;
rni为目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比,rni的取值范围为大于0且小于100;
rco为目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比,rco的取值范围为大于0且小于100;
rmn为目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比,rmn的取值范围为大于0且小于100;
rni+rco+rmn=100;
c0ni为离线测量的溶解工序中硫酸镍的物质的量浓度,硫酸镍溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c0co为离线测量的溶解工序中硫酸钴的物质的量浓度,硫酸钴溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c0mn为离线测量的溶解工序中硫酸锰的物质的量浓度,硫酸锰溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c1ni为配液前的离线测量的存液中硫酸镍的物质的量浓度值;
c1co为配液前的离线测量的存液中硫酸钴的物质的量浓度值;
c1mn为配液前的离线测量的存液中硫酸锰的物质的量浓度值。
b.配液前的存液中硫酸钴的物质的量的配比大于目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比,依据公式(17),计算出目标配液的单位配比中含硫酸钴的物质的量ns-co,公式如下:
其中:
ns-co为目标配液的单位配比中含硫酸钴的物质的量;
vold为目标配液槽存液的体积;
c1co为配液前的离线测量的存液中硫酸钴的物质的量浓度值;
rco为目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比,rco的取值范围为大于0且小于100;
rni+rco+rmn=100;
依据公式(18)和公式(19),计算出当前配液槽中的硫酸镍的物质的量和硫酸锰的物质的量。公式如下:
n0ni=c1ni×vold,公式(18)
n0mn=c1mn×vold,公式(19)
其中:
n0ni为存液中硫酸镍的物质的量;
n0mn为存液中硫酸锰的物质的量;
vold:目标配液槽存液的体积;
c1ni为配液前的离线测量的存液中硫酸镍的物质的量浓度值;
c1mn为配液前的离线测量的存液中硫酸锰的物质的量浓度值。
依据公式(20)和公式(21),计算出目标配液中硫酸镍的物质的量和硫酸锰物质的量,公式如下:
n1ni-co=ns-co×rni,公式(20)
n1mn-co=ns-co×rmn,公式(21)
其中:
n1ni-co为满足目标配比时硫酸镍物质的量;
n1mn-co为满足目标配比时硫酸锰物质的量;
ns-co为目标配液的单位配比中含硫酸钴的物质的量;
rni为目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比,rni的取值范围为大于0且小于100;
rmn为目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比,rmn的取值范围为大于0且小于100;
rni+rco+rmn=100;
目标物质的量与对应成分的当前存液中物质的量的差值即为配液期间需加入的前一工序(即溶解工序)对应成分产品的物质的量。
依据公式(22)和公式(23),计算出需加入的溶解工序中硫酸镍溶液的体积和硫酸锰溶液的体积,公式如下:
其中:
v2bni为需加入的溶解工序中硫酸镍溶液的体积;
v2bmn为需加入的溶解工序中硫酸锰溶液的体积;
vold:目标配液槽中存液的体积;
c1ni为配液前的离线测量的存液中硫酸镍的物质的量浓度值;
c1co为配液前的离线测量的存液中硫酸钴的物质的量浓度值;
c1mn为配液前的离线测量的存液中硫酸锰的物质的量浓度值;
rni为目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比,rni的取值范围为大于0且小于100;
rco为目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比,rco的取值范围为大于0且小于100;
rmn为目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比,rmn的取值范围为大于0且小于100;
rni+rco+rmn=100;
c0ni为离线测量的溶解工序中硫酸镍的物质的量浓度,硫酸镍溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c0co为离线测量的溶解工序中硫酸钴的物质的量浓度,硫酸钴溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c0mn为离线测量的溶解工序中硫酸锰的物质的量浓度,硫酸锰溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变。
c.配液前的存液中硫酸锰的物质的量的配比大于目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比,依据公式(24),计算出目标配液的单位配比中含硫酸锰的物质的量ns-mn,公式如下:
其中:
ns-mn为目标配液的单位配比中含硫酸锰的物质的量;
rmn为目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比,rmn的取值范围为大于0且小于100;rni+rco+rmn=100;
c1mn为配液前的离线测量的存液中硫酸锰的物质的量浓度值;
vold:目标配液槽存液的体积。
依据公式(25)和公式(26),计算出当前配液槽中的硫酸镍的物质的量和硫酸锰的物质的量。公式如下:
n0ni=c1ni×vold,公式(25)
n0co=c1co×vold,公式(26)
其中:
n0ni为存液中硫酸镍的物质的量;
n0co为存液中硫酸钴的物质的量;
vold为目标配液槽存液的体积;
c1ni为配液前的离线测量的存液中硫酸镍的物质的量浓度值;
c1co为配液前的离线测量的存液中硫酸钴的物质的量浓度值。
依据公式(27)和公式(28),计算出目标配液中硫酸镍的物质的量和硫酸钴的物质的量,公式如下:
n1ni-mn=ns-mn×rni,公式(27)
n1co-mn=ns-mn×rco,公式(28)
其中:
n1ni-mn为满足目标配比时硫酸镍物质的量;
n1co-mn为满足目标配比时硫酸钴物质的量;
ns-mn为目标配液的单位配比中含硫酸锰的物质的量;
rni为目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比,rni的取值范围为大于0且小于100;
rco为目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比,rco的取值范围为大于0且小于100;
rni+rco+rmn=100。
目标物质的量与对应成分的当前存液中物质的量的差值即为配液期间需加入的前一工序(即溶解工序)对应成分产品的物质的量。
依据公式(29)和公式(30),计算出需加入的溶解工序中硫酸镍溶液的体积和硫酸钴溶液的体积,公式如下:
其中:
v2cni为需加入的溶解工序中硫酸镍溶液的体积;
v2cco为需加入的溶解工序中硫酸钴溶液的体积;
rni为目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比,rni的取值范围为大于0且小于100;
rco为目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比,rco的取值范围为大于0且小于100;
rmn为目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比,rmn的取值范围为大于0且小于100;
rni+rco+rmn=100;
c1ni为配液前的离线测量的存液中硫酸镍的物质的量浓度值;
c1co为配液前的离线测量的存液中硫酸钴的物质的量浓度值;
c1mn为配液前的离线测量的存液中硫酸锰的物质的量浓度值;
c0ni为离线测量的溶解工序中硫酸镍的物质的量浓度,硫酸镍溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c0co为离线测量的溶解工序中硫酸钴的物质的量浓度,硫酸钴溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变;
c0mn为离线测量的溶解工序中硫酸锰的物质的量浓度,硫酸锰溶液为配液前一工序的产品,该浓度值在配液期间不变。
(4)设定目标配液的目标体积及硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的目标配比,分别离线分析测定硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的物质的量浓度。
(5)计算需加入的硫酸镍溶液的体积、硫酸钴溶液的体积、硫酸锰溶液的体积,计算后,验证计算得到的结果,即验证加入的硫酸镍溶液的体积、硫酸钴溶液的体积、硫酸锰溶液的体积的准确性;验证方式为:计算目标配液槽中硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积与目标配液的目标体积vtarget的差值,其中当目标配液槽为空槽时,vtarget=ve。差值包括以下两种情况:差值≤0时,配液计算终止;差值>0时,依据方程组(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4),ve1替换其中的ve(即ve1赋值给ve),分别计算出需要加入的配液前一工序,即溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液的体积后,配液计算终止。
以下a、b、c三种情况采取不同的验证方式:
a、当存液中硫酸镍的物质的量的配比大于目标配液中硫酸镍的物质的量的目标配比时,验证公式为:
v2anew=vold+v2aco+v2amn,公式(31)
vtarget-v2anew=ve1,公式(32)
其中:
v2anew为目标配液槽中计算的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积;
ve1为目标配液槽中计算的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积与目标配液的目标体积vtarget的差值;
vtarget为目标配液的目标体积。
ve1≤0时,配液计算终止;ve1>0时,依据方程组(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4),ve1替换其中的ve,(即ve1赋值给ve),分别计算出溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液的体积后,配液计算终止。
b、当存液中硫酸钴的物质的量的配比大于目标配液中硫酸钴的物质的量的目标配比时,验证公式为:
v2bnew=vold+v2bni+v2bmn,公式(33)
vtarget-v2bnew=ve2,公式(34)
其中:
v2bnew为目标配液槽中计算的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积;
ve2为目标配液槽中计算的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积与目标配液的目标体积vtarget的差值;
vtarget为目标配液的目标体积。
ve2≤0时,配液计算终止;ve2>0时,依据方程组(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4),ve2替换其中的ve(即ve2赋值给ve),分别计算出溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液的体积后,配液计算终止。
c、当存液中硫酸锰的物质的量的配比大于目标配液中硫酸锰的物质的量的目标配比时,验证公式为:
v2cnew=vold+v2cni+v2cco,公式(35)
vtarget-v2cnew=ve3,公式(36)
其中:
v2cnew为目标配液槽中计算的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积;
ve3为目标配液槽中计算的硫酸镍溶液、硫酸钴溶液、硫酸锰溶液的总体积与目标配液的目标体积vtarget的差值;
vtarget为目标配液的目标体积。
ve3≤0时,配液计算终止;ve3>0时,依据方程组(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4),ve3替换其中的ve,(ve3即赋值给ve),分别计算出溶解工序的硫酸镍溶液体积、硫酸钴溶液体积、硫酸锰溶液的体积后,配液计算终止。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
某配液槽的槽体高度h0为5米;雷达液位计测量盲区hb为0.2米,配液槽槽体半径r为2米,π取值3.14。
溶解工序为配液工序的前一工序。配液前,经离线分析仪器测得,硫酸镍溶解槽中的硫酸镍溶液中镍元素的量浓度为1.98mol/l,硫酸钴溶解槽内的硫酸钴溶液中的钴元素的量浓度为2.05mol/l,硫酸锰溶解槽内的硫酸锰的锰元素的量浓度为1.95mol/l。
(1)目标配液槽为空槽时:
配液的目标体积vtarget为50m3,配液的镍钴锰三种金属元素的物质的量浓度目标配比(rni:rco:rmn)为50:20:30。
配液目标体积vtarget=50m3,镍金属的目标配比数rni=50,钴金属的目标配比数rco=20,锰金属的目标配比数rmn=30,硫酸镍物质的量浓度c0ni=1.98mol/l,硫酸镍物质的量浓度c0co=2.05mol/l,硫酸锰物质的量浓度c0mn=1.95mol/l。
vtarget赋值给方程组中的ve,
计算得需往配液槽加入的溶解工序的硫酸镍溶液的体积:
计算得需往配液槽加入的溶解工序的硫酸钴溶液的体积:
计算得需往配液槽加入的溶解工序的硫酸锰溶液的体积:
当目标配液槽有存液时:
判断配液前的存液中硫酸镍、硫酸钴或硫酸锰的物质的量的配比中哪一种大于(正偏差)目标配液中对应成分的物质的量的目标配比。
若有两种大于(正偏差)目标配液中的对应成分的物质的量的目标配比,选择正偏差较大者。三种目标配比之和为100,不存在三种大于(正偏差)目标配液中的对应成分的物质的量的目标配比。
(2)若经离线分析仪器测得,目标配液槽中镍金属物质的量浓度c1ni为1.20mol/l,钴金属的物质的量浓度c1co为0.30mol/l,锰金属的物质的量浓度为c1mn为0.50mol/l。
若配液的目标体积vtarget为40m3,配液的镍钴锰三种金属元素的物质的量浓度目标配比(rni:rco:rmn)为50:20:30。
目标配液槽存液中镍元素配液前的配比60大于目标配比50。
单位配比中含硫酸镍的物质的量:
配液前,雷达液位计测得存液的液位值lt为15(百分数值),考虑测量盲区hb为0.3米。
实际存液高度值为
存液体积vold=π×r2×h=13.188m3.
经计算,需加入的前一工序(即溶解工序)硫酸钴溶液的体积和硫酸锰溶液的体积分别为:
v2anew=vold+v2aco+v2amn=13.188+1.158+1.488=15.834m3
vtarget-v2anew=40-15.834=24.166>0
将上述的差值24.166赋值给方程组中的ve,
计算得需继续往目标配液槽加入的溶解工序的硫酸镍溶液的体积:
计算得需继续往目标配液槽加入的溶解工序的硫酸钴溶液的体积:
计算得需继续往目标配液槽加入的溶解工序的硫酸锰溶液的体积:
(3)若经离线分析仪器测得,目标配液槽中镍金属物质的量浓度c1ni为1.25mol/l,钴金属的物质的量浓度c1co为1.160mol/l,锰金属的物质的量浓度为c1mn为1.15mol/l。
若配液的目标体积vtarget为40m3,配液的镍钴锰三种金属元素的物质的量浓度目标配比(rni:rco:rmn)为33:33:34。
目标配液槽存液中钴元素配液前的配比40大于目标配比33。
配液前,雷达液位计测得存液的液位值lt为40(百分数值),考虑测量盲区hb为0.3米。
实际存液高度值为
存液体积vold=π×r2×h=28.888m3.
单位配比中含硫酸钴的物质的量:
经计算,需加入的前一工序(即溶解工序)硫酸镍溶液的体积和硫酸锰溶液的体积分别为:
v2bnew=vold+v2bni+v2bmn=28.888+5.107+7.358=41.353m3
vtarget-v2bnew=ve2=40-41.353=-1.353<0,配液计算终止。
(4)若经离线分析仪器测得,目标配液槽中镍金属物质的量浓度c1ni为0.85mol/l,钴金属的物质的量浓度c1co为0.10mol/l,锰金属的物质的量浓度为c1mn为0.10mol/l。
若配液的目标体积vtarget为55m3,配液的镍钴锰三种金属元素的物质的量浓度目标配比(rni:rco:rmn)为83:12:5。
目标配液槽存液中锰元素配液前的配比9大于目标配比5。
配液前,雷达液位计测得存液的液位值lt为45(百分数值),考虑测量盲区hb为0.3米。
实际存液高度值为
存液体积vold=π×r2×h=32.028m3.
单位配比中含硫酸锰的物质的量:
经计算,需加入的前一工序(即溶解工序)硫酸镍溶液的体积和硫酸锰溶液的体积分别为:
v2cnew=vold+v2cni+v2cco=32.028+13.102+2.187=47.317m3
vtarget-v2cnew=ve3=55-47.317=7.683>0
将上述的差值7.683赋值给方程组中的ve,
计算得需继续往目标配液槽加入的溶解工序的硫酸镍溶液的体积:
计算得需继续往目标配液槽加入的溶解工序的硫酸钴溶液的体积:
计算得需继续往目标配液槽加入的溶解工序的硫酸锰溶液的体积: