用于防止電解池中的鋁熱反應(yīng)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種監(jiān)控電解池的方法，包括檢測指示鋁熱反應(yīng)的信息、將指示鋁熱反應(yīng)的信息與閾值進行比較、根據(jù)該比較生成鋁熱響應(yīng)信號以及通過調(diào)整電解池的操作來對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)。
【專利說明】用于防止電解池中的鋁熱反應(yīng)的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年8月17日提交的美國臨時申請N0.61/684，212和于2013年3月15日提交的美國臨時申請N0.61/800，649的優(yōu)先權(quán)。美國臨時申請N0.61/684，212和61/800，649的全部內(nèi)容通過引用被并入本文，用于所有目的。
[0003]版權(quán)申明
[0004]本申請包括受版權(quán)保護的素材。當(dāng)由任何人對專利公開內(nèi)容的拓制出現(xiàn)在專利和商標(biāo)局的文件或記錄中時，版權(quán)擁有者對其沒有異議，但是除此之外在任何情況下都保留所有版權(quán)權(quán)利。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0005]本發(fā)明涉及電解池中的鋁熱反應(yīng)。更具體而言，本發(fā)明涉及用于檢測和/或防止電解池中的鋁熱反應(yīng)的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0006]電解池中氧化鋁的電解是用于鋁金屬的生產(chǎn)的主要工業(yè)過程。在鋁電解池中，電流在浸在含有溶解的氧化鋁的熔融冰晶石浴中的陽極和陰極之間經(jīng)過。電流造成鋁金屬在陰極上的沉積。通常，陽極是由碳或石墨材料制成的。碳陽極在鋁生產(chǎn)過程中被消耗，產(chǎn)生二氧化碳，而必須被頻繁地替換。
[0007]在有些電解池中，基本上“非消耗性”或“惰性”陽極的使用提供了對碳陽極的成本有效和更環(huán)保的備選方案。但是，當(dāng)惰性陽極包括金屬氧化物時，在電解池中的金屬氧化物和鋁金屬之間存在鋁熱反應(yīng)的可能性，從而導(dǎo)致可能的池故障或池噴發(fā)。
[0008]鋁熱反應(yīng)是在存在熱的情況下在金屬氧化物和另一種金屬(諸如鋁)之間發(fā)生的高度放熱的氧化還原反應(yīng)。
[0009]例如，可以在電解池中發(fā)生的典型鋁熱反應(yīng)由以下的反應(yīng)式I和2陳述。
[0010]MxOy (金屬氧化物)+2Y/3A1 (金屬)一XM+Y/3A1203+ 熱(反應(yīng)式 I)
[0011 ] Fe2O3 (氧化鐵)+2A1 (鋁金屬)—2Fe+Al203+ 熱(反應(yīng)式 2)
[0012]如在反應(yīng)式2中所示出的，因為與鐵相比，鋁與氧形成更強的鍵合，所以鋁金屬還原氧化鐵，以產(chǎn)生氧化鋁、鐵和大量的熱。
[0013]如在其它電解金屬生產(chǎn)過程中，鋁的電解生產(chǎn)涉及電解池中的高熱量(例如，高達950°C的溫度)和金屬(鋁)的存在以刺激鋁熱反應(yīng)。因而，在某些操作條件下，使用具有金屬氧化物的惰性陽極可能造成電解池中的鋁熱反應(yīng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明涉及電解池中的鋁熱反應(yīng)。更具體而言，本發(fā)明涉及用于檢測和/或防止電解池中的鋁熱反應(yīng)的系統(tǒng)及方法。在有些實施例中，本發(fā)明提供了監(jiān)控電解池中的鋁熱反應(yīng)的指示器的方法。
[0015]本發(fā)明另外的目標(biāo)和優(yōu)點將在附圖、本發(fā)明的具體描述和權(quán)利要求書的描述中變得更加清楚。
[0016]本發(fā)明的以上和/或其它方面和效用可以通過提供監(jiān)控電解池的方法來實現(xiàn)，該方法包括檢測指示鋁熱反應(yīng)的信息、將指示鋁熱反應(yīng)的信息與閾值進行比較、根據(jù)該比較生成鋁熱響應(yīng)信號以及對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)。
[0017]在另一種實施例中，檢測指示鋁熱反應(yīng)的信息包括從一個或多個陽極檢測指示鋁熱反應(yīng)的信息，并且其中這一個或多個陽極包括金屬氧化物。
[0018]在另一種實施例中，指示鋁熱反應(yīng)的信息包括與經(jīng)過該一個或多個陽極的電流有關(guān)的信息。
[0019]在另一種實施例中，指示鋁熱反應(yīng)的信息包括與該一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的磁場、與該一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的電場以及與該一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的電壓中的至少一個。
[0020]在另一種實施例中，指示鋁熱反應(yīng)的信息包括與該一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的電壓降。
[0021]在另一種實施例中，電壓降是在該一個或多個陽極的每一個中的已知點兩端檢測的。
[0022]在另一種實施例中，電壓降是在支承一組該一個或多個陽極的陽極分配板中的已知點兩端檢測的。
[0023]在另一種實施例中，電壓降是在支承該一個或多個陽極或者一個或多個陽極分配板的陽極組件中的已知點兩端檢測的。
[0024]在另一種實施例中，電壓降是在該一個或多個陽極、支承一組該一個或多個陽極的陽極分配板以及支承該一個或多個陽極或者一個或多個陽極分配板的陽極組件中的至少每一個的已知點兩端檢測的。
[0025]在另一種實施例中，指示鋁熱反應(yīng)的信息與閾值的比較包括將與該一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的電壓降與閾值電壓降進行比較。
[0026]在另一種實施例中，閾值電壓降基于電解池過去的操作數(shù)據(jù)。
[0027]在另一種實施例中，閾值電壓降是之前與鋁熱反應(yīng)關(guān)聯(lián)的電壓降電平。
[0028]在另一種實施例中，閾值電壓降是電壓降增加的速率。
[0029]在另一種實施例中，閾值電壓降是從電解池過去的操作數(shù)據(jù)和電解池的操作參數(shù)與成分之一得出的計算機得出的閾值。
[0030]在另一種實施例中，根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括:如果檢測到的電壓降匹配或超過閾值電壓降則生成鋁熱響應(yīng)信號。
[0031]在另一種實施例中，根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括:如果檢測到的電壓降指示一個或多個陽極兩端的電壓降的突然升高，則生成鋁熱響應(yīng)信號。
[0032]在另一種實施例中，根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括:如果與閾值比較時，該檢測到的電壓降指示一個或多個陽極兩端的電壓降的突然升高，則生成鋁熱響應(yīng)信號。
[0033]在另一種實施例中，根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括:如果檢測到的電壓降不匹配或不超過閾值電壓降，則生成備用信號作為鋁熱響應(yīng)信號。
[0034]在另一種實施例中，根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括:如果當(dāng)與閾值比較時檢測到的電壓降不指示一個或多個陽極兩端的電壓降的突然升高，則生成備用信號作為鋁熱響應(yīng)信號。
[0035]在另一種實施例中，對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)包括當(dāng)鋁熱響應(yīng)信號是備用信號時繼續(xù)檢測指示銷熱反應(yīng)的信息。
[0036]在另一種實施例中，對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)包括向電解池的操作人員發(fā)送信號。
[0037]在另一種實施例中，對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)包括調(diào)整電解池的操作參數(shù)。
[0038]在另一種實施例中，調(diào)整電解池的操作參數(shù)包括以下一個或多個:改變一個或多個陽極的ACD、移動一個或多個陽極、從電解浴中移除一個或多個陽極、改變提供給一個或多個陽極的電流、改變電解浴的溫度、改變電解浴的化學(xué)組成、從電解浴移除電極組件、改變提供給電解池的電流。
[0039]在另一種實施例中，鋁熱響應(yīng)信號的幅度與檢測到的電壓降的幅度對應(yīng)，并且其中對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)與鋁熱響應(yīng)信號的幅度相應(yīng)。
[0040]本發(fā)明的以上和/或其它方面和效用也可以通過提供惰性陽極電解池來實現(xiàn)，該電解池包括:兩組或更多組惰性陽極，配置為向以液態(tài)與兩個或更多個陽極接觸的電解浴輸送電流；電連接到第一組惰性陽極的第一陽極分配器板，配置為向第一組惰性陽極分配電流；第一電壓探針，配置為檢測與第一陽極分配器板關(guān)聯(lián)的電壓降并且發(fā)射對應(yīng)的第一電壓降信號；電連接到第二組惰性陽極的第二陽極分配器板，配置為向第二組惰性陽極分配電流；第二電壓探針，配置為檢測與第二陽極分配器板關(guān)聯(lián)的電壓降并發(fā)射對應(yīng)的第二電壓降信號；監(jiān)控設(shè)備，配置為接收第一電壓降信號和第二電壓降信號，并配置為如果第一電壓降信號和第二電壓降信號之一滿足或超過閾值電壓降則生成鋁熱響應(yīng)信號；以及罐控制系統(tǒng)，配置為接收鋁熱響應(yīng)信號，并配置為根據(jù)鋁熱響應(yīng)信號調(diào)整電解池的操作參數(shù)，其中，如果當(dāng)與閾值電壓降比較時，第一電壓降信號和第二電壓降信號電壓降中的一個或多個指示第一陽極分配器板或第二陽極分配器板兩端的電壓降的突然升高，則監(jiān)控設(shè)備生成鋁熱響應(yīng)信號。
[0041]本發(fā)明的以上和/或其它方面和效用也可以通過提供一種裝置來實現(xiàn)，該裝置包括:熔融電解??；與該電解浴以液態(tài)相通的至少一個陰極；包括金屬氧化物材料的多個惰性陽極，其中惰性陽極與該電解浴以液態(tài)相通；以及(例如，通過配置為測量陽極電流源上的點與配電板或其它結(jié)構(gòu)上的公共點之間的電壓降的電壓探針)與多個陽極中的每個陽極通信的監(jiān)控設(shè)備，其中監(jiān)控設(shè)備配置為接收與每個陽極(例如，每個陽極的電壓探針)關(guān)聯(lián)的電壓降信號，其中監(jiān)控設(shè)備將來自多個陽極的多個電壓降信號與預(yù)定的閾值進行比較，其中監(jiān)控設(shè)備還生成指示鋁熱反應(yīng)的響應(yīng)信號(例如，鋁熱反應(yīng)是否存在)。
[0042]本發(fā)明的以上和/或其它方面和效用也可以通過提供一種裝置來實現(xiàn)，該裝置包括:具有第一組惰性陽極的電極組件，該陽極包括金屬氧化物材料；至少一個分配器，其中第一組陽極中的每個陽極電連接到該分配器，使得分配器測量穿過公共電流源到第一組陽極的電壓降，其中分配器適于生成指示經(jīng)過第一組陽極的總電流的信號；以及與分配器通信的監(jiān)控設(shè)備，其中監(jiān)控設(shè)備適于接收來自分配器的信號并將其與(例如，電壓降的)預(yù)定的閾值進行比較，并且生成指示陽極組件中的鋁熱反應(yīng)的響應(yīng)信號。
[0043]本發(fā)明的以上和/或其它方面和效用也可以通過提供一種裝置來實現(xiàn)，該裝置包括:包括至少兩個分配器的電極組件，該至少兩個分配器包括第一分配器和第二分配器；連接到第一分配器的第一組基于金屬氧化物的陽極，其中第一組陽極中的每個陽極電連接到第一分配器，其中第一分配器測量穿過公共電流源到第一組陽極的電壓降，其中第一分配器配置為生成指示經(jīng)過第一組陽極的總電流的信號；連接到第二分配器的第二組基于金屬氧化物的陽極，其中第二組陽極中的每個陽極電連接到第二分配器，其中第二分配器測量穿過公共電流源到第二組陽極的電壓降，其中第二分配器適于生成指示經(jīng)過第二組陽極的總電流的信號；與第一分配器和第二分配器通信的監(jiān)控設(shè)備，其中監(jiān)控設(shè)備適于從分配器接收信號并生成指示陽極組件中的鋁熱反應(yīng)的響應(yīng)信號。
[0044]本發(fā)明的以上和/或其它方面和效用也可以通過提供一種方法來實現(xiàn)，該方法包括:測量穿過公共電流源到多個基于金屬氧化物的陽極的電壓降；將該電壓降與預(yù)定的閾值進行比較；以及確定鋁熱反應(yīng)是否發(fā)生。
[0045]本發(fā)明的以上和/或其它方面和效用也可以通過提供一種方法來實現(xiàn)，該方法包括:測量穿過公共電流源到多個陽極的電壓降，其中陽極包括金屬氧化物；將指示電壓降的信號從陽極導(dǎo)向監(jiān)控設(shè)備；經(jīng)由監(jiān)控設(shè)備比較該信號與預(yù)定的閾值；根據(jù)比較結(jié)果生成響應(yīng)信號(例如，以解決在池/陽極中是否存在鋁熱反應(yīng))；以及根據(jù)響應(yīng)信號調(diào)整系統(tǒng)或池部件。
[0046]在有些實施例中，操作的一個或多個可以重復(fù)，例如，以持續(xù)地和/或間歇地監(jiān)控陽極中的鋁熱反應(yīng)。
[0047]本發(fā)明的以上和/或其它方面和效用也可以通過提供一種方法來實現(xiàn)，該方法包括:提供多個陽極組，其中每個陽極組都與分配器通信，其中每個陽極組適于與該分配器連接(例如，并且電通信)；將電壓降信號從每個陽極組的每個陽極傳送到用于該陽極組的每個分配器；將在每個分配器處收集到的最大電壓降信號傳送到監(jiān)控設(shè)備；經(jīng)由監(jiān)控設(shè)備比較該最大電壓降信號與預(yù)定的閾值；以及經(jīng)由監(jiān)控設(shè)備生成指示是否存在鋁熱反應(yīng)的響應(yīng)信號。
[0048]在有些實施例中，該方法包括調(diào)整系統(tǒng)或池部件(例如，以防止、減少和/或消除銷熱反應(yīng))。
[0049]在有些實施例中，一個或多個方法步驟可以重復(fù)。
[0050]在有些實施例中，短截線(stub)電壓降(相對于正常情況)用來檢測可能的電短路條件。
[0051]在有些實施例中，電解池電阻降(相對于正常情況)用來檢測電短路條件。
[0052]在有些實施例中，板電阻降(相對于正常情況)用來檢測電短路條件。
[0053]在有些實施例中，信號與任何分配器板中的電流成比例。
[0054]在有些實施例中，一個或多個即時系統(tǒng)和/或方法測量并防止陽極退化(例如，通過在陽極上發(fā)生的鋁熱反應(yīng))。在一種或多種實施例中，即時系統(tǒng)和/或方法控制電解池內(nèi)的放熱反應(yīng)。在本發(fā)明的一種或多種實施例中，具有金屬氧化物的惰性陽極被用來在確保惰性陽極和/或電解池不會由于鋁熱反應(yīng)而發(fā)生故障的同時經(jīng)由電解池產(chǎn)生原生金屬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]通過結(jié)合附圖考慮以下各種實施例的描述，本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)點將變得清楚并更容易理解，其中:
[0056]圖1A和IB示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電解池示意圖。
[0057]圖2和3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的陽極組件。
[0058]圖4、5和6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)控電解池的方法。
[0059]圖7和8示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的陽極組件。
[0060]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一種或多種實施例可以使用的各種反饋信號。
[0061]圖10-27示出了模擬本發(fā)明實施例的計算機模型。
[0062]以上參考的附圖不一定是按比例的，有重點地而不是一般性地說明本發(fā)明的原理。另外，有些特征可以被放大，以示出特定部件的細節(jié)。這些附圖/圖示旨在解釋而不是限制本發(fā)明。

【具體實施方式】
[0063]現(xiàn)在將具體地參考本發(fā)明的各種實施例。以下描述實施例以提供對本發(fā)明的部件、過程和裝置的更完全理解。給出的任何例子都是說明性的而不是限制性的。貫穿本說明書和權(quán)利要求書，除非上下文清楚地另外指出，否則以下術(shù)語采用與本文明確相關(guān)的含義。如在本文中所使用的短語“在有些實施例中”和“在實施例中”不一定指相同的實施例，但可以是相同的實施例。此外，如在本文中所使用的短語“在另一種實施例中”和“在一些其它實施例中”不一定指不同的實施例，但可以是不同的實施例。如下所述，在不背離本發(fā)明范圍或精神的情況下，本發(fā)明的各種實施例可以很容易地組合。
[0064]如在本文中所使用的，除非上下文清楚地另外指出，否則術(shù)語“或者”是包含性功能詞(operator)，并且等效于術(shù)語“和/或”。除非上下文清楚地另外指出，否則術(shù)語“基于”不是排他的并且允許基于未描述的附加因素。此外，貫穿本說明書，“一種”、“一個”和“該”的含義包括復(fù)數(shù)指代。“在…中”的含義包括“在…中”和“在…上”。
[0065]除非另外規(guī)定，否則下文中定義的所有物理屬性都是在攝氏20°至25°測量的。
[0066]當(dāng)在本文中提到各值的任何數(shù)值范圍時，這種范圍應(yīng)當(dāng)理解為包括所述范圍的最小值和最大值之間的每個數(shù)字和/或分?jǐn)?shù)。例如，大約0.5-6%的范圍將明確地包括大約0.6%、0.7%和0.9%—直到并包括5.95%,5.97%和5.99%的中間值。除非上下文清楚地另外指出，否則這同樣適用于本文所闡述的每個其它數(shù)值屬性和/或基本范圍。
[0067]如在本文中所使用的，“電極”可以指帶正電荷的電極(例如陽極)和帶負電荷的電極(例如陰極)。
[0068]如在本文中所使用的，“惰性陽極”指在電解過程期間基本上不被消耗或者基本上尺寸穩(wěn)定的陽極。惰性陽極的一些非限制性例子包括:陶瓷、金屬陶瓷、金屬(金屬性)陽極及其組合。
[0069]如在本文中所使用的，“電壓降”指兩個對象或者同一對象上的兩個點之間的電壓差。
[0070]在本發(fā)明的有些實施例中，金屬氧化物指在電解期間被氧化的陽極的金屬性部件。在其它實施例中，金屬氧化物在電解期間形成為惰性陽極上的層或部分。
[0071]在有些實施例中，陽極由導(dǎo)電材料構(gòu)成，該導(dǎo)電材料包括但不限于:金屬、金屬氧化物、陶瓷、金屬陶瓷、碳及其組合。在一個非限制性例子中，如在美國專利N0.7，507, 322或美國專利N0.7，235，161中所描述的，陽極由包括氧化鐵(例如，F(xiàn)eO, FeO2^P Fe 203及其組合)的混合的金屬氧化物構(gòu)成。
[0072]圖1A-1B和圖2-3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電解池示意圖。如在圖1A-1B和圖2-3中所示出的，電解池⑴可以包括陽極(2)、陰極(3)、電極組件(100)、電解浴(5)和監(jiān)控設(shè)備(200) ο電解池(I)可以經(jīng)由罐控制(pot control)系統(tǒng)(300)控制。
[0073]在本發(fā)明的一種實施例中，陽極⑵和陰極(3)浸在電解浴(5)中。在另一種實施例中，陽極(2)與監(jiān)控設(shè)備(200)通信，而監(jiān)控設(shè)備(200)又與罐控制系統(tǒng)(300)通信。在一種實施例中，陽極(2)經(jīng)由陽極探針(500)(未圖示)與監(jiān)控設(shè)備(200)通信。在一種實施例中，陽極探針(500)體現(xiàn)為陽極電壓探針(500)。
[0074]如在圖1A中所示出的，在一種實施例中，陽極⑵位于電極組件(100)上。在另一種實施例中，如在圖1B中所示出的，陽極(2)和陰極(3)都位于電極組件(100)上。
[0075]如在圖2中所示出的，在本發(fā)明的實施例中，電解池⑴包括多個陽極⑵
An)。在一種實施例中，每個陽極⑵(ApA^An)配備有電壓探針(500)，該電壓探針測量并向監(jiān)控設(shè)備(200)傳送來自每個陽極(2) (ApA^An)的電壓降信號。
[0076]如在圖3中所示出的，在另一種實施例中，電解池⑴包括多個陽極⑵
An)和多個陽極分配板(110) (DpDfH在一種實施例中，陽極⑵(ApAfAn)的單獨組由每個陽極分配板(110) (DpD^Dn)單獨地支承。
[0077]在一種實施例中，每個陽極⑵配備有陽極電壓探針(500)。在有些實施例中，陽極電壓探針(500)配備有配置為向每個分配器板(110)和/或監(jiān)控設(shè)備(200)只發(fā)射最高電壓降信號的傳感器或過濾器。在其它實施例中，所有電壓降信號都從陽極電壓探針(500)發(fā)射到每個陽極分配板(110)和/或監(jiān)控設(shè)備(200)。
[0078]在另一種實施例中，每個陽極分配板(110)配備有配置為測量并向監(jiān)控設(shè)備(200)傳送來自每個陽極分配板(110)的電壓降信號的陽極分配板電壓探針(500)。
[0079]在有些實施例中，陽極分配板電壓探針(500)配備有配置為向監(jiān)控設(shè)備(200)只發(fā)射最高電壓降信號的傳感器或過濾器。在其它實施例中，所有電壓降信號都從陽極分配板電壓探針(500)發(fā)射到監(jiān)控設(shè)備(200)。
[0080]在本發(fā)明的一種實施例中，電壓探針(500)包括一個或多個測量點，電壓探針(500)配置為測量所述點之間的電壓降，并且電壓探針(500)配置為發(fā)射與所測出的電壓降對應(yīng)的電壓降信號。例如，在一種實施例中，電壓探針(500)配置為測量陽極(2)上兩個點之間的電壓降。在有些實施例中，電壓降信號包括與電壓降的大小關(guān)聯(lián)的幅度或值。
[0081]在一種實施例中，由于電解池(I)中的鋁熱反應(yīng)或電短路造成的電流不平衡將影響一個或多個陽極(2)中的電壓降。在有些實施例中，測出的電壓降將指示問題的大致位置。在其它實施例中，測出的電壓降將指示受影響的確切陽極(2)或陽極(2)的組。
[0082]在另一種實施例中，電壓探針(500)被部署成測量每個陽極導(dǎo)體(299)的頂端到每個陽極⑵上的公共點(諸如陽極棒(2a))之間的電壓降。雖然這種實施例可能需要更多信號和線附連位置，但是它可以提供對電流不平衡的更靈敏的檢測以及準(zhǔn)確定位電流不平衡的確切位置。
[0083]在另一種實施例中，電壓探針(500)配置為測量陽極電流源上的點與配電板
(110)或其它電連接的結(jié)構(gòu)上的公共點之間的電壓降。
[0084]如在圖7-8中所示出的，在其它實施例中，電解池⑴包括作為電極組件(100)的一個或多個陽極組件(101)。在一些實施例中，每個陽極組件(101)可以包括一組或多組陽極⑵(A1, Af An)。在其它實施例中，每組陽極⑵K)由陽極分配板(110)支承。
[0085]在有些實施例中，電壓探針(500)在一個或多個位置附連到陽極組件(101)，以測量關(guān)聯(lián)的電壓降。例如。
[0086]在有些實施例中，電壓探針(500)配置為測量陽極組件(101)的電壓降。在其它實施例中，電壓探針(500)配置為測量每個陽極分配板(110)的電壓降。
[0087]在有些實施例中，因為一組陽極(2)可以通過陽極分配板(110)電連接，所以指示一個或多個陽極(2)中的鋁熱反應(yīng)的電壓降將造成陽極分配板(110)上的電流不平衡，從而影響陽極分配板(110)的電壓降。例如，當(dāng)鋁熱反應(yīng)或電短路影響一個或多個陽極(2)中的電流時，測出的陽極分配板(110)兩端的電壓降將受影響。在有些實施例中，測出的陽極分配板(110)的電壓降將指示問題的大致位置。即，哪個陽極分配板(110)可能具有潛在地受鋁熱反應(yīng)或電短路影響的陽極(2)。
[0088]例如，并參考圖7-8，在有些實施例中，電流沿著陽極電連接(280)向下行進，通過電流源(290)和電流源短截線(295)，進入陽極分配器板(110)。分配器板(110)將電流分配給經(jīng)由每個陽極導(dǎo)體或陽極引腳附連點(299)電連接到該分配器板(110)的一組陽極
(2)ο在有些實施例中，電壓探針(500)被沿著電流源(290)、電流源短截線(295)、陽極分配器板(110)、陽極導(dǎo)體或陽極引腳附連點(299)以及陽極(2)的一個或多個放置，以測量陽極組件(101)的特定區(qū)域兩端的電壓降。
[0089]在有些實施例中，在正常的操作條件下，當(dāng)提供相同的電流時，每個陽極(2)傳遞相同的電流，或者在一個范圍內(nèi)的相似電流。從而，在陽極組件(101) (S卩，在電流源(290)、電流源短截線(295)、陽極分配器板(110)、陽極導(dǎo)體或陽極引腳附連點(299)以及陽極(2)處)的一個或多個區(qū)域中測出的電壓降應(yīng)當(dāng)相似。如果鋁熱反應(yīng)造成經(jīng)過陽極⑵的電流的局部變化，則在陽極組件(101)的受影響區(qū)域測出的電壓降也將改變，并且電壓降的變化將充當(dāng)那個區(qū)域中鋁熱反應(yīng)的指示器。
[0090]設(shè)想了連接電壓探針(500)的各種方法。例如，在有些實施例中，孔被鉆到/機器加工到陽極組件(101)或陽極分配板(110)中，然后(例如，利用絕緣材料)孔被填充。在其它實施例中，探針機械連接到(即，直接連接到)陽極組件(101)、陽極分配器板(110)、陽極電連接(280)、陽極電源短截線(290)等的外部部分。
[0091]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一種或多種實施例可以使用的各種反饋信號。如在圖9中所示出的，指示鋁熱反應(yīng)的電壓降測量可以在個別陽極(2)、陽極分配板(110)和/或電流源短截線(295)的水平進行測量。
[0092]在本發(fā)明的一種實施例中，監(jiān)控設(shè)備(200)從陽極電壓探針(500)和/或陽極分配板電壓探針(500)接收電壓降信號并將該電壓降信號與電壓降閾值進行比較。在有些實施例中，監(jiān)控設(shè)備(200)根據(jù)電壓降信號與電壓降閾值的比較生成鋁熱響應(yīng)信號，以指示鋁熱反應(yīng)的可能性。
[0093]在本發(fā)明的有些實施例中，電解池⑴的操作參數(shù)由罐控制系統(tǒng)(300)控制。在一種實施例中，罐控制系統(tǒng)(300)配置為接收由監(jiān)控設(shè)備(200)生成的鋁熱響應(yīng)信號并對該鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)。例如，在有些實施例中，罐控制系統(tǒng)(300)將實現(xiàn)設(shè)計成避免或抑制鋁熱反應(yīng)的電解池的操作中的變化，諸如從電解浴(5)移除陽極(2)、改變提供給陽極(2)或分配板(110)的電壓等。在有些實施例中，當(dāng)鋁熱響應(yīng)信號沒有生成或者當(dāng)代替地生成備用信號時，罐控制系統(tǒng)(300)假設(shè)不需要為避免或抑制鋁熱反應(yīng)的改變/調(diào)整。
[0094]圖4、5和6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的監(jiān)控電解池的方法。
[0095]如在圖4中所示出的，監(jiān)控電解池的方法可以包括:測量指示潛在鋁熱反應(yīng)的信息(601);分析指示潛在鋁熱反應(yīng)的信息￠02);以及調(diào)整電解池的操作參數(shù)￠03)。
[0096]在本發(fā)明的實施例中，在操作(601)中測量指示潛在鋁熱反應(yīng)的信息包括測量電解池⑴的一個或多個陽極⑵兩端的電壓降。在一種實施例中，測量每個陽極⑵兩端的電壓降。在另一種實施例中，測量一組陽極兩端的電壓降。例如，在一種實施例中，電壓降可以從支承一組陽極(A1M^An)的分配器板(110)測量。
[0097]雖然本發(fā)明的有些實施例依賴于一個或多個陽極兩端的電壓降的測量作為指示鋁熱反應(yīng)的信息和/或以生成鋁熱響應(yīng)信號，但是本發(fā)明不限于此。在其它實施例中，指示鋁熱反應(yīng)的其它信息可以被測量并用來生成鋁熱響應(yīng)信號。例如，就經(jīng)過陽極(2)或分配器板(110)的電流的變化指示鋁熱反應(yīng)的可能性而言，在有些實施例中，在操作(601)中測量指示潛在鋁熱反應(yīng)的信息包括測量經(jīng)過一個或多個陽極(2)或分配器板(110)的電流。在其它實施例中，在操作(601)中測量指示潛在鋁熱反應(yīng)的信息包括測量與一個或多個陽極⑵或分配器板(110)關(guān)聯(lián)的磁場。在還有其它實施例中，在操作(601)中測量指示潛在鋁熱反應(yīng)的信息包括測量與一個或多個陽極(2)或分配器板(110)關(guān)聯(lián)的電場。在有些實施例中，指示潛在鋁熱反應(yīng)的信息對應(yīng)于與一個或多個陽極(2)或分配器板(110)關(guān)聯(lián)的電壓、電壓降、電流、電場和磁場中的至少一個。
[0098]在本發(fā)明的一種實施例中，分析指示潛在鋁熱反應(yīng)的信息(602)包括:從電解池
(1)、陽極(2)接收電壓降信號；以及比較該電壓降信號與電壓降閾值，以生成鋁熱響應(yīng)信號。
[0099]在一種實施例中，每個陽極(2)具有與其關(guān)聯(lián)的電壓探針(500)，以測量兩個已知點之間的電壓降，并且每個電壓探針(500)配置為向監(jiān)控設(shè)備(200)發(fā)送與所測出的每個陽極⑵的電壓降對應(yīng)的電壓降信號。在另一種實施例中，每個陽極分配板(110)具有與其關(guān)聯(lián)的電壓探針(500)，以測量兩個已知點之間的電壓降，并且每個電壓探針(500)配置為向監(jiān)控設(shè)備(200)發(fā)送與所測出的陽極分配板(110)的電壓降對應(yīng)的電壓降信號。在另一種實施例中，每個陽極組件(101)具有與其關(guān)聯(lián)的電壓探針(500)，以測量兩個已知點之間的電壓降，并且每個電壓探針(500)配置為向監(jiān)控設(shè)備(200)發(fā)送與所測出的陽極組件(101)的電壓降對應(yīng)的電壓降信號。
[0100]在本發(fā)明的實施例中，監(jiān)控設(shè)備(200)接收電壓降信號并將它與預(yù)定的電壓降閾值進行比較。在一種實施例中，如果電壓降信號匹配或超過電壓降閾值，則監(jiān)控設(shè)備(200)生成鋁熱響應(yīng)信號。在另一種實施例中，如果電壓降信號不匹配或沒有超過電壓降閾值，則監(jiān)控設(shè)備(200)不生成鋁熱響應(yīng)信號或者代替地生成備用信號。例如，在一種實施例中，監(jiān)控設(shè)備(200)從陽極分配板(110)接收電壓降信號并且如果該電壓降信號匹配或超過電壓降閾值則生成鋁熱響應(yīng)信號。
[0101]在本發(fā)明的有些實施例中，鋁熱響應(yīng)信號根據(jù)電壓降信號的幅度或大小而變化。例如，指示電短路或鋁熱反應(yīng)的更高可能性的更大電壓降信號在監(jiān)控設(shè)備(200)中生成更大的鋁熱響應(yīng)信號。
[0102]在本發(fā)明的實施例中，電壓降閾值指的是與電壓探針(500)的位置和部署對應(yīng)的指示鋁熱反應(yīng)的預(yù)定電壓降或電壓降范圍。作為非限制性例子，預(yù)定的電壓降閾值可以包括可接受的電壓降信號的范圍；電壓降信號的上界；平均電壓降信號；電壓降信號的變化率；電壓降信號增加或減小的速率及其組合。
[0103]在一種實施例中，電壓降閾值是根據(jù)電解池特性、電解浴化學(xué)組成、操作參數(shù)；反應(yīng)物饋送率、陽極或陰極成分、提供給電解池或陽極的電壓或電流、陽極到陰極的距離(“ACD”)或者其組合中的一個或多個計算的，并且是這些變量中的一個或多個的函數(shù)。在一種實施例中，預(yù)定的電壓降閾值基于根據(jù)以上提到的一個或多個變量的計算機生成的陽極(2)經(jīng)歷鋁熱反應(yīng)的概率。
[0104]在另一種實施例中，電壓降閾值是由電解池之前的操作確定的。例如，在一種實施例中，針對每個電解池(I)保持從過去的電解運行收集到的電壓降信號的日志，并且針對每次運行記錄與鋁熱反應(yīng)和/或電短路對應(yīng)的電壓降。
[0105]如在本文中所使用的，在有些實施例中，“監(jiān)控設(shè)備”指用于觀察、檢測和/或記錄部件或系統(tǒng)的操作的設(shè)備(或布置)。例如，在有些實施例中，監(jiān)控設(shè)備包括配置為持續(xù)地監(jiān)控、記錄電壓降信號并將電壓降信號與電壓降閾值進行比較的自動控制系統(tǒng)或計算機，并生成鋁熱響應(yīng)信號。
[0106]在本發(fā)明的一種實施例中，在操作￠03)中調(diào)整電解池的操作參數(shù)包括從監(jiān)控設(shè)備(200)接收信號并且如果必要的話則調(diào)整電解池(I)的操作參數(shù)。例如，在一種實施例中，由監(jiān)控設(shè)備(200)接收的電壓降信號不滿足或不超過預(yù)先確立的電壓降閾值。在那種實施例中，不生成鋁熱響應(yīng)信號，并且沒有鋁熱響應(yīng)信號被發(fā)送到罐控制系統(tǒng)(300)。于是，罐控制系統(tǒng)(300)假設(shè)不需要為避免或抑制鋁熱反應(yīng)的改變/調(diào)整，并且只是為了鋁熱響應(yīng)信號而繼續(xù)對監(jiān)控設(shè)備(200)進行監(jiān)控。在另一種實施例中，如果由監(jiān)控設(shè)備(200)接收的電壓降信號不滿足或不超過預(yù)先確立的電壓降閾值，則監(jiān)控設(shè)備(200)生成備用信號。在那種實施例中，備用信號被發(fā)送到罐控制系統(tǒng)(300)并且罐控制系統(tǒng)(300)假設(shè)不需要為避免或抑制鋁熱反應(yīng)的改變/調(diào)整，從而只是為了鋁熱響應(yīng)信號而繼續(xù)對監(jiān)控設(shè)備(200)進行監(jiān)控。
[0107]在其它例子中，如果由監(jiān)控設(shè)備(200)接收的電壓降信號滿足或超過預(yù)先確立的電壓降閾值，則監(jiān)控設(shè)備(200)生成鋁熱響應(yīng)信號并將它發(fā)送到罐控制系統(tǒng)(300)。
[0108]在其它實施例中，鋁熱響應(yīng)信號使罐控制系統(tǒng)(300)產(chǎn)生電極組件(101)中的改變，諸如改變ACD，移動陽極(2)，從電解浴移除陽極(2)，改變提供給陽極(2)、陽極板(110)或陽極組件(101)的電流或電壓，或者其組合。對電解池(I)的調(diào)整的非限制性例子包括:上下移動陽極(2)、改變電解浴溫度(例如，經(jīng)由移動電解池蓋來增加或減小電解浴溫度)；改變電解浴化學(xué)組成(例如，增加電解浴成分比、改變某些電解浴組成/成分的含量、或者改變電解浴中存在的Al2O3的量)；改變陽極到陰極的距離(“ACD”)(例如，增加該距離或減小該距離)；從電解浴移除電極組件(101)和/或陽極(2);改變提供給電解池(I)的電流(例如，增加或減小該電流)；及其組合。
[0109]在一種實施例中，罐控制系統(tǒng)(300)實現(xiàn)配置為防止或抑制與惰性陽極關(guān)聯(lián)的鋁熱反應(yīng)的變化。在其它實施例中，罐控制系統(tǒng)(300)實現(xiàn)配置為減少發(fā)生與惰性陽極關(guān)聯(lián)的銷熱反應(yīng)的變化。
[0110]在有些實施例中，由罐控制系統(tǒng)(300)實現(xiàn)的變化與電壓降的幅度相應(yīng)。例如，在一種實施例中，電壓降增加的更大速率或者測出的電壓降的更大幅度將使監(jiān)控設(shè)備(200)生成對應(yīng)的更大幅度的鋁熱響應(yīng)信號。在那種實施例中，由罐控制系統(tǒng)(300)實現(xiàn)的改變可以包括對電解池(I)的操作參數(shù)的更多改變或更劇烈的改變，以解決、防止或抑制與惰性陽極關(guān)聯(lián)的鋁熱反應(yīng)。
[0111]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施例的監(jiān)控電解池的方法。
[0112]如在圖5中所示出的，監(jiān)控電解池的方法(700)可以包括:測量陽極的電壓降(701);將測出的電壓降信號導(dǎo)向監(jiān)控設(shè)備(702);將測出的電壓降信號與預(yù)定的電壓降閾值進行比較(703);生成鋁熱響應(yīng)信號(704);以及根據(jù)鋁熱響應(yīng)信號調(diào)整電解池系統(tǒng)或其部件(705)。
[0113]在本發(fā)明的一種實施例中，監(jiān)控電解池的方法(700)的一個或多個操作可以在必要時重復(fù)，以確保適當(dāng)?shù)乇O(jiān)控電解池(I)中的陽極(2)中的鋁熱反應(yīng)和/或以減少操作期間鋁熱反應(yīng)在陽極中發(fā)生的可能性。作為非限制性例子，在操作(704)中生成閾值響應(yīng)信號之后，方法(700)可以重復(fù)回到在操作(702)中將測出的電壓降信號導(dǎo)向監(jiān)控設(shè)備，以確定鋁熱反應(yīng)的可能性是增加、減小還是保持相同(例如，鋁熱反應(yīng)不存在或不可能發(fā)生)。
[0114]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施例的監(jiān)控電解池的方法。
[0115]如在圖6中所示出的，監(jiān)控電解池的方法(800)可以包括測量與一組陽極關(guān)聯(lián)的陽極分配器板的電壓降(801);將測出的電壓降信號導(dǎo)向監(jiān)控設(shè)備(802);將該測出的電壓降信號與預(yù)定的電壓降閾值進行比較(803);生成閾值響應(yīng)信號(804);以及根據(jù)鋁熱響應(yīng)信號調(diào)整電解池系統(tǒng)或其部件(805)。
[0116]在本發(fā)明的一種實施例中，監(jiān)控電解池的方法(800)的一個或多個操作可以在必要時重復(fù)，以確保適當(dāng)?shù)乇O(jiān)控電解池(I)的陽極分配板(110)中的鋁熱反應(yīng)和/或以減少鋁熱反應(yīng)在與每個陽極分配板(110)關(guān)聯(lián)的陽極中發(fā)生的可能性。作為非限制性例子，在操作(804)中生成閾值響應(yīng)信號之后，方法(800)可以重復(fù)回到在操作(802)中將測出的電壓降信號導(dǎo)向監(jiān)控設(shè)備，以確定鋁熱反應(yīng)的可能性是增加、減小還是保持相同(例如，鋁熱反應(yīng)不存在或不可能發(fā)生)。
[0117]實例I
[0118]在本發(fā)明的一個例子中，并參考圖7-8，陽極組件(101)的每個個別陽極⑵經(jīng)由電壓傳感器(電壓探針(500))電連接到反饋設(shè)備(監(jiān)控設(shè)備(200))。
[0119]每個電壓探針(500)附連到陽極(2)的導(dǎo)體引腳(299)和另一部分，諸如陽極棒(2a)、陽極主體，或者附連到另一機械附連設(shè)備(例如，不包括導(dǎo)體引腳(299)的鉗夾等)。
[0120]由每個電壓探針(500)測出的電壓降指示流到/流過每個陽極(2)的電流的量。如果特定的陽極(2)開始鋁熱反應(yīng)，則那個陽極(2)的電壓降信號將響應(yīng)于經(jīng)過那個陽極的電流的增加而快速升高。
[0121]監(jiān)控設(shè)備(200)從陽極接收電壓降信號，并且如果監(jiān)控設(shè)備(200)確定測出的電壓降信號匹配或超過預(yù)定的電壓降閾值則生成鋁熱響應(yīng)信號并向罐控制系統(tǒng)(300)轉(zhuǎn)發(fā)該鋁熱響應(yīng)信號，以調(diào)整電解池(I)或其部件的操作條件，從而解決鋁熱反應(yīng)。例如通過向操作人員顯示鋁熱警報信號、從電解浴移除陽極(2)、增加ACD、減小系統(tǒng)的電壓等。
[0122]實例2
[0123]在本發(fā)明的另一個例子中，并參考圖7-8，每個陽極分配器板(110)支承單獨的一組陽極⑵。每個陽極分配器板(110)經(jīng)由電壓探針(500)電連接到監(jiān)控設(shè)備(200)。在有些實施例中，每個陽極分配器板(110)彼此電隔離。例如，在有些實施例中，在陽極分配器板(110)之間存在電絕緣(例如，空氣間隙、電絕緣)。作為非限制性例子，陽極分配器板
(110)可以位于電極組件(101)的熱絕緣層之上(例如，沒有涂層)或者電極組件(101)的熱絕緣層之下(例如，帶保護涂層)。
[0124]每個電壓探針(500)測量與每個陽極分配器板(110)關(guān)聯(lián)的電壓降。由每個電壓探針(500)測出的電壓降指示流到/流過由每個陽極分配器板(110)支承的所有陽極(2)的電流的總量。
[0125]監(jiān)控設(shè)備(200)從陽極分配器板(110)接收電壓降信號，并且如果監(jiān)控設(shè)備(200)確定測出的電壓降信號匹配或超過預(yù)定的電壓降閾值則生成鋁熱響應(yīng)信號并向罐控制系統(tǒng)(300)轉(zhuǎn)發(fā)該鋁熱響應(yīng)信號，以調(diào)整電解池(I)或其部件的操作條件，從而解決鋁熱反應(yīng)。
[0126]圖10-26示出了模擬本發(fā)明實施例的計算機模型。特別地，這些圖示出了在電解池電流保持恒定的穩(wěn)定操作期間陽極短路的計算機模型。陽極(陽極X)被選擇以在短時間段(在電解池溫度被維持時)內(nèi)牽引附加量的電流。計算機模型集中在對板電位、子(電流源)電壓降、池電壓和池電阻變化導(dǎo)致的影響。
[0127]參考圖7-8，圖10示出了經(jīng)過電極組件(101)中的陽極(2)的電流的分配。如在圖10中所示出的，在正常電解池操作條件下，通過陽極引腳附連點(299)的平均電流是203安培(A)。特別地，如在圖10中所示出的，在正常操作條件下，陽極“X”具有213A的電流。
[0128]如在圖7-8中所示出的，提供給陽極X的電流經(jīng)過陽極電連接(280)、電流源(290)以及一個電流源短截線(295)進入對應(yīng)的陽極分配器板(110)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，與陽極X關(guān)聯(lián)的電壓降可以在這條電路徑的各個點處檢測。例如，圖11示出了在每個電流源短截線(295)的已知點處測量的電壓降。特別地，如在圖11中所示出的，在正常操作條件下，在電流源短截線“Y”上測出的電壓降是0.0195伏(V)。
[0129]圖12-21通過模擬陽極X經(jīng)受電短路的情況來說明本發(fā)明的實施例。在有些實施例中，在圖12-21中模擬的電短路模擬在陽極X處的鋁熱反應(yīng)的影響。
[0130]如在圖12中所示出的，在一種模型中(情況2)，在陽極X處的電短路造成流過陽極X的電流增加至419A。對應(yīng)地，如在圖13中所示出的，當(dāng)?shù)疥枠OX的電流增加至419A時，在電流源短截線“Y”上測出的電壓降增加至0.0214伏(V)。
[0131]如在圖14中所示出的，在一種模型中(情況3)，在陽極X處的電短路造成流過陽極X的電流增加至868A。對應(yīng)地，如在圖15中所示出的，當(dāng)?shù)疥枠OX的電流增加至868A時，在電流源短截線“Y”上測出的電壓降增加至0.0254伏(V)。
[0132]如在圖16中所示出的，在一種模型中(情況4)，在陽極X處的電短路造成流過陽極X的電流增加至1162A。對應(yīng)地，如在圖17中所示出的，當(dāng)?shù)疥枠OX的電流增加至1162A時，在電流源短截線“Y”上測出的電壓降增加至0.0281伏(V)。
[0133]如在圖18中所示出的，在一種模型中(情況5)，在陽極X處的電短路造成流過陽極X的電流增加至1429A。對應(yīng)地，如在圖19中所示出的，當(dāng)?shù)疥枠OX的電流增加至1429A時，在電流源短截線“Y”上測出的電壓降增加至0.0305伏(V)。
[0134]如在圖20中所示出的，在一種模型中(情況I)，在陽極X處的電短路造成流過陽極X的電流增加至2909A。對應(yīng)地，如在圖21中所示出的，當(dāng)?shù)疥枠OX的電流增加至2909A時，在電流源短截線“Y”上測出的電壓降增加至0.044伏(V)。
[0135]圖22-27總結(jié)圖10-21的數(shù)據(jù)。
[0136]如在圖22-27中所示出的，在與陽極X對應(yīng)的電流源短截線(295)(電流源短截線“Y”)處測出的電壓降增加可以用來檢測在陽極X處的電流的增加。
[0137]此外，因為恒定的電流源平衡，所以與陽極組件(101)關(guān)聯(lián)的其它測量可以用來也確認與陽極X關(guān)聯(lián)的測量。
[0138]例如，如在圖22中所示出的，流過陽極X的電流的增加使在電流源短截線“Y”(短截線3)中檢測到的電壓降增加。類似地，與其它電流源短截線(295)(短截線1-2和4-6)關(guān)聯(lián)的電壓降的對應(yīng)減小確認在電流源短截線“Y”中檢測到的電壓降不是錯誤讀數(shù)。在其它實施例中，在電流源短截線“Y”中檢測到的電壓降的有效性可以通過測量全部電解池電阻(池電阻)的減小或者陽極分配板電位的增加來確認。
[0139]本發(fā)明的有些實施例可以寫為計算機程序并且可以在利用計算機可讀記錄介質(zhì)執(zhí)行程序的通用數(shù)字計算機中實現(xiàn)。計算機可讀記錄介質(zhì)的例子包括磁性存儲介質(zhì)(例如，ROM、軟盤、硬盤等)、光學(xué)記錄介質(zhì)(例如，⑶-ROM或DVD)以及諸如載波的存儲介質(zhì)(例如，通過互聯(lián)網(wǎng)的傳輸)。
[0140]雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的幾個實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在不背離本發(fā)明原理和精神的情況下，可以在這些實施例中進行變化，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求書及其等價物中限定。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)控電解池的方法，包括: 檢測指示銷熱反應(yīng)的信息； 將指示鋁熱反應(yīng)的信息與閾值進行比較； 根據(jù)該比較生成鋁熱響應(yīng)信號；以及 對所述鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中檢測指示鋁熱反應(yīng)的信息包括從一個或多個陽極檢測指示鋁熱反應(yīng)的信息，并且其中所述一個或多個陽極包括金屬氧化物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中指示鋁熱反應(yīng)的信息包括與經(jīng)過所述一個或多個陽極的電流有關(guān)的?目息。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中指示鋁熱反應(yīng)的信息包括與所述一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的磁場、與所述一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的電場以及與所述一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的電壓中的至少一個。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中指示鋁熱反應(yīng)的信息包括與所述一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的電壓降。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中電壓降是在所述一個或多個陽極的每一個中的已知點兩端檢測的。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中電壓降是在支承一組所述一個或多個陽極的陽極分配板中的已知點兩端檢測的。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中電壓降是在支承所述一個或多個陽極或者一個或多個陽極分配板的陽極組件中的已知點兩端檢測的。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中電壓降是在所述一個或多個陽極、支承一組所述一個或多個陽極的陽極分配板以及支承所述一個或多個陽極或者一個或多個陽極分配板的陽極組件中的至少每一個的已知點兩端檢測的。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其中指示鋁熱反應(yīng)的信息與閾值的比較包括將與所述一個或多個陽極關(guān)聯(lián)的電壓降與閾值電壓降進行比較。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中閾值電壓降基于電解池過去的操作數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中閾值電壓降是之前與鋁熱反應(yīng)關(guān)聯(lián)的電壓降電平。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中閾值電壓降是電壓降增加的速率。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中閾值電壓降是從電解池過去的操作數(shù)據(jù)和電解池的操作參數(shù)與成分之一得出的計算機得出的閾值。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括如果檢測到的電壓降匹配或超過閾值電壓降則生成鋁熱響應(yīng)信號。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括如果檢測到的電壓降指示所述一個或多個陽極兩端的電壓降的突然升高則生成鋁熱響應(yīng)信號。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括:如果當(dāng)與閾值比較時，所述檢測到的電壓降指示所述一個或多個陽極兩端的電壓降的突然升高，則生成鋁熱響應(yīng)信號。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括如果檢測到的電壓降不匹配或不超過閾值電壓降則生成備用信號作為鋁熱響應(yīng)信號。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中根據(jù)比較生成鋁熱響應(yīng)信號包括:如果當(dāng)與閾值比較時所述檢測到的電壓降不指示所述一個或多個陽極兩端的電壓降的突然升高，則生成備用信號作為鋁熱響應(yīng)信號。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)包括當(dāng)鋁熱響應(yīng)信號是備用信號時繼續(xù)檢測指示鋁熱反應(yīng)的信息。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)包括向電解池的操作人員發(fā)送信號。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其中對鋁熱響應(yīng)信號作出反應(yīng)包括調(diào)整電解池的操作參數(shù)。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中調(diào)整電解池的操作參數(shù)包括以下一個或多個:改變所述一個或多個陽極的ACD、移動所述一個或多個陽極、從電解浴移除所述一個或多個陽極、改變提供給所述一個或多個陽極的電流、改變電解浴的溫度、改變電解浴化學(xué)組成、從電解浴移除電極組件、改變提供給電解池的電流。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中鋁熱響應(yīng)信號的幅度與檢測到的電壓降的幅度對應(yīng)，并且其中對鋁熱響應(yīng)信號作出的反應(yīng)與鋁熱響應(yīng)信號的幅度相應(yīng)。
25.—種惰性陽極電解池，包括: 兩組或更多組惰性陽極，配置為向以液態(tài)與兩個或更多個陽極接觸的電解浴輸送電流； 電連接到第一組惰性陽極的第一陽極分配器板，配置為向第一組惰性陽極分配電流；第一電壓探針，配置為檢測與第一陽極分配器板關(guān)聯(lián)的電壓降并發(fā)射對應(yīng)的第一電壓降信號； 電連接到第二組惰性陽極的第二陽極分配器板，配置為向第二組惰性陽極分配電流；第二電壓探針，配置為檢測與第二陽極分配器板關(guān)聯(lián)的電壓降并發(fā)射對應(yīng)的第二電壓降信號； 監(jiān)控設(shè)備，配置為接收第一電壓降信號和第二電壓降信號，并配置為如果第一電壓降信號和第二電壓降信號之一滿足或超過閾值電壓降則生成鋁熱響應(yīng)信號；以及 罐控制系統(tǒng)，配置為接收鋁熱響應(yīng)信號，并配置為根據(jù)鋁熱響應(yīng)信號調(diào)整電解池的操作參數(shù)， 其中，如果當(dāng)與閾值電壓降比較時，第一電壓降信號和第二電壓降信號電壓降中的一個或多個指示第一陽極分配器板或第二陽極分配器板兩端的電壓降的突然升高，則監(jiān)控設(shè)備生成鋁熱響應(yīng)信號。
【文檔編號】C25D3/44GK104471116SQ201380037291
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月17日
【發(fā)明者】L·E·達斯托勒弗, W·J·斯特因爾, E·C·莫瑞蘭德, R·L·考澤瑞克, 阮毅敏 申請人:美鋁公司