[發(fā)明專利]確定生電極電阻率的方法與制作電極的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380068668.3
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN104919090A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·P·茲格勒;J·西卡桑
• 申請（專利權(quán)）人: 美鋁公司
• 主分類號(hào): C25C3/12
• 分類號(hào): C25C3/12;G01R27/08;C04B35/532;C22B21/00;G01R19/00;G06F19/24;G01N33/00;H01M4/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 秦晨

相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請是在2012年12月31日提交的美國專利申請No.61/747,742以及在2013年3月14日提交的美國專利申請No.61/783,933的非臨時(shí)申請，并且要求它們的優(yōu)先權(quán)，這兩個(gè)申請全文并入本文，以作參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及一種裝置以及在電極(陽極)處理中使用該裝置的方法。更特別地，本公開內(nèi)容涉及用于測量電極(例如，陽極)的生坯的電阻率并利用生坯電阻率來調(diào)整(若需要)電極的處理參數(shù)(例如，混合參數(shù)、陽極組分/瀝青含量、形成參數(shù)，以及它們的組合)的裝置。

背景技術(shù)

電解鋁的生產(chǎn)效率受陽極質(zhì)量影響。按常規(guī)，測試對(duì)焙燒電極來進(jìn)行并且對(duì)所生產(chǎn)的少量完全陽極來完成。而且，測試通常在陽極已經(jīng)被運(yùn)到熔爐或者已在熔爐中使用后的很長時(shí)間之后才完成。

發(fā)明內(nèi)容

鋁的生產(chǎn)效率受陽極質(zhì)量影響。在某些實(shí)施例中，在陽極(焙燒陽極(baked?anode)和/或生陽極(green?anode))內(nèi)的微結(jié)構(gòu)變化反映于陽極的電導(dǎo)率上。本公開內(nèi)容涉及一種裝置，該裝置被配置用于以非破壞性的方法來測量電極(例如，生陽極)的電阻率以便表征陽極(例如，生陽極的質(zhì)量)和/或量化陽極生產(chǎn)工藝/工藝參數(shù)對(duì)陽極的影響。在某些實(shí)施例中，陽極(例如，碳?jí)K)的性質(zhì)(如密度和電阻率)與陽極的基礎(chǔ)微結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。在某些實(shí)施例中，陽極內(nèi)的電阻率的變化與包括(但不限于)形成/制造步驟、材料、陽極組分或設(shè)計(jì)在內(nèi)的處理參數(shù)相關(guān)。在某些實(shí)施例中，裝置、系統(tǒng)及相應(yīng)的方法被配置用于提供陽極的電阻率的測量值，這些測量值對(duì)于測量包括例如各向異性行為、成型胚(molded?forms)的效果和/或邊緣區(qū)域的影響內(nèi)的微結(jié)構(gòu)變化是有效的。

在某些實(shí)施例中，裝置、系統(tǒng)和方法被配置用于提供可覆蓋大部分的陽極(例如，生陽極)體積或表面積(例如，陽極地圖)的電阻率測量。

在本公開內(nèi)容的一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種方法。該方法包括：經(jīng)由被定位為與生陽極表面接觸的電阻率器件來確定跨生陽極表面的測得的電壓降；由該電壓降關(guān)聯(lián)出測得的電阻率；將測得的電阻率與目標(biāo)電阻率比較；并且基于比較步驟來調(diào)整(若需要)至少一個(gè)陽極處理參數(shù)。在某些實(shí)施例中，基于比較步驟，沒有進(jìn)行調(diào)整(即，測量值在目標(biāo)值之內(nèi)或者為目標(biāo)值)。

在一種實(shí)施例中，調(diào)整步驟選自：改變?yōu)r青-焦炭比(pitch?to?coke?ratio)；改變混合溫度；改變混合時(shí)間；改變混合RPM；或者改變經(jīng)由混合的攪拌量(amount?of?agitation?via?mixing)；改變陽極的粒度；改變一個(gè)或多個(gè)形成參數(shù)；以及它們的組合。

在一種實(shí)施例中，調(diào)整形成參數(shù)包括改變：溫度、循環(huán)時(shí)間、所施加的壓力、壓力施加的保壓時(shí)間、振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度、真空度、波紋管壓力，以及它們的組合。

在一種實(shí)施例中，關(guān)聯(lián)、比較及調(diào)整步驟經(jīng)由特定編程的計(jì)算機(jī)來完成。

在一種實(shí)施例中，該方法還包括經(jīng)由測得的電阻率來指示生陽極的質(zhì)量(例如，高、中等、低)。作為一個(gè)非限制性的實(shí)例，使用參照圖16所獲得的數(shù)據(jù)，具有作為具有在特定的瀝青重量百分比下制造的一組陽極的電阻率的高測量值(與該分組的統(tǒng)計(jì)平均值相比)的統(tǒng)計(jì)異常值(例如，在標(biāo)準(zhǔn)差或95％的置信水平之外)的電阻率測量值的陽極是低質(zhì)量的。在該實(shí)施例中，在具有特定瀝青含量(重量百分比)的一組生陽極的平均值附近的值為中等質(zhì)量，而在具有特定瀝青含量的一組生陽極的平均值以下的值為高質(zhì)量。在一種實(shí)施例中，當(dāng)在生陽極上獲得多個(gè)電阻率值時(shí)，將這些值與類似制造的生陽極(例如，具有相同的瀝青重量百分比)的每次測量的平均值比較，并且質(zhì)量通過“陽極地圖”與平均值或其他統(tǒng)計(jì)度量的比較來量化。

在一種實(shí)施例中，該方法還包括：經(jīng)由特定設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)來指示生陽極質(zhì)量。

在本公開內(nèi)容的另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種方法，包括：混合包含一定量的焦炭和一定量的瀝青的第一組分；在模具內(nèi)形成其內(nèi)具有第一組分的生陽極；將電阻率器件定位于生陽極附近以界定至少一個(gè)電流通路，其中該電阻率器件包含：適合于與陽極的陽極表面的一部分接觸的并配置用于測量跨電流通路的電壓降的至少兩個(gè)探針，以及按照與該至少兩個(gè)探針成間隔關(guān)系定位的至少一個(gè)電流源，其中該電流源適合于接觸表面的另一個(gè)部分，其中該電流源被配置用于發(fā)送從電流入口起穿過陽極體到電流出口的電流；經(jīng)由電阻率器件來確定在跨生陽極表面的測得的電壓降；由在該至少一個(gè)跨電流通路的電流和電壓降關(guān)聯(lián)出電阻率；將測得的電阻率與目標(biāo)電阻率比較；并且基于比較步驟來調(diào)整混合步驟或形成步驟中的至少一項(xiàng)。