[发明专利]用于电解车间的改进的电流感测和管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及冶金系统(特别是电冶金系统)以及电解槽和/或电解室运行状况的改进。

本发明能够被具体地应用于实时监测构成金属电解沉积槽或电解精炼槽或具有平行电极的其它电解槽的每个阴极或阳极。

背景技术

诸如对铜的提取工艺的金属提取工艺通常包括电解沉积或电解精炼回收步骤。关于这些步骤，其提供了实时监测每个金属板的性能以便实现电解车间的最佳性能的优点。

在电解工艺中，在由于物理缺陷而导致表面上金属生长不均匀的情况下如果电极未被布置成对准，则可能发生短路，这可能是如下操作问题的结果：诸如杂质、高于可接受的阴极电流、电解质中的微粒、损坏的电极或电解沉积物剥离然后接触邻近电极，以及其它问题。在阳极或阴极与其电流源之间存在不良电接触的情况下，还可能发生低电流情形，从而导致系统效率降低。这两种情况均可能导致低质量的产品，或者如铜电解精炼的情况一样不能达到期望的纯度，其中，这些情况还可能导致电流和电源效率降低，这可能降低车间产量及增加成本。在该背景下，控制通过每个电解单元的电极的电流对于改进使用上述过程的系统的工艺、产品和效率很重要。

在专利CL 44,909(J.Garcés Baron)中描述了监测每个电解单元的问题。在该专利中，描述了通过构成电极组的每个阴极的电流的监测系统，这样的监测系统包括连接至通信装置的多个接近电流传感器，以及其中，这样的通信装置与具有图形用户接口装置的处理和控制单元通信。这样的接近传感器通过测量由穿过电极的穿过电流所生成的磁通密度的强度来测量该穿过电流。

专利US 7,445,696(Eugene You等人)还描述了用于电解沉积槽和电解精炼槽的电流感测系统所基于的基本原理，并且描述了用于补偿相邻电极所生成的磁场的理论方法。该专利没有描述构造传感器条的基本实用方面，包括对条进行密封的装置、避免电噪声的装置、考虑实际校准的装置、对安装在很多槽系统内部的传感器条的几何形状进行限制的装置以及在槽中支承这样的条的装置。具体地，由于在电极被下降至槽中时，电极易于撞击传感器系统，导致传感器系统损坏并且妨碍有效地将电极装载入槽中，因而现有技术的电流感测系统的存在可能导致难以在槽中移除/替换电极。专利CL 44,909和US 7,445,696都没有解决由于存在传感器系统或用于保持传感器的一体性的装置而导致电极在槽中的移动受阻的问题。用于承载阴极和阳极的吊钩和加强背电极钩本身可能设置用于损坏传感器系统的装置。US 7,445,969还描述了用于克服来自相邻电极的干扰的方法。由于在实践中很少发生“理想的”理论情形，因而这样的系统不产生对于通过电极的电流的可靠测量。因此，基于理论计算的现有技术方法不迎合附加磁场贡献。另外，现有技术中提出的解决方案没有考虑测量的外部影响，诸如对磁场的运行状况和所测量的电流两者均产生影响的温度。

另外，电解沉积槽和电解精炼槽内的环境非常恶劣。这包括具有通常高酸度电解质、存在于电解质上方的空气空间中的酸性雾滴和可能的卤素的化学环境。与此一样严重的是，具有移除和替换电极的频繁工艺的物理环境提供了很多损坏传感器以及传感器阻碍电极移动的机会。现有技术中描述的版本对于所述环境不鲁棒，这将导致频繁的故障。

槽电解质上方的潮湿的和化学腐蚀性的环境需要传感器必需完全被密封在壳体内部。作为附加的限制，在很多槽系统中，由于具有圆形剖面的条的剖面厚度阻碍电极被下降至槽中时电极的路径以及在电极吊钩可以被下降到电极的头部条下方以通过头部条来提起电极时阻碍电极吊钩的路径，所以这样的条将不适于在电极头部条下方。因此，期望非圆形剖面，因为其更实用并且允许传感器更靠近头部条放置以提高传感器读数的准确度。现有技术未提到这个问题。

因而，不存在用于以适合于该申请的方式对非圆形剖面管的非圆形部分进行密封的明确定义的现有技术。本领域中可用的已知的标准方法(诸如法兰和螺纹端盖)对于非圆形剖面是几何学上禁止的。由于可能存在于非圆形剖面管的拐角中的极小半径弯曲(tight radius bends)，所以诸如O形圈的内部密封方法是不实际的。申请人尝试了在管的端部粘合环氧树脂以及接合插头，但由于被理解为接合材料与管壳体之间的热膨胀差异失败了。