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用于防止电解池中的铝热反应的系统和方法技术方案

技术编号:11200661 阅读:68 留言:0更新日期:2015-03-26 08:13
一种监控电解池的方法,包括检测指示铝热反应的信息、将指示铝热反应的信息与阈值进行比较、根据该比较生成铝热响应信号以及通过调整电解池的操作来对铝热响应信号作出反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于防止电解池中的铝热反应的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2012年8月17日提交的美国临时申请No.61/684,212和于2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/800,649的优先权。美国临时申请No.61/684,212和61/800,649的全部内容通过引用被并入本文,用于所有目的。版权申明本申请包括受版权保护的素材。当由任何人对专利公开内容的拓制出现在专利和商标局的文件或记录中时,版权拥有者对其没有异议,但是除此之外在任何情况下都保留所有版权权利。
本专利技术涉及电解池中的铝热反应。更具体而言,本专利技术涉及用于检测和/或防止电解池中的铝热反应的系统和方法。
技术介绍
电解池中氧化铝的电解是用于铝金属的生产的主要工业过程。在铝电解池中,电流在浸在含有溶解的氧化铝的熔融冰晶石浴中的阳极和阴极之间经过。电流造成铝金属在阴极上的沉积。通常,阳极是由碳或石墨材料制成的。碳阳极在铝生产过程中被消耗,产生二氧化碳,而必须被频繁地替换。在有些电解池中,基本上“非消耗性”或“惰性”阳极的使用提供了对碳阳极的成本有效和更环保的备选方案。但是,当惰性阳极包括金属氧化物时,在电解池中的金属氧化物和铝金属之间存在铝热反应的可能性,从而导致可能的池故障或池喷发。铝热反应是在存在热的情况下在金属氧化物和另一种金属(诸如铝)之间发生的高度放热的氧化还原反应。例如,可以在电解池中发生的典型铝热反应由以下的反应式1和2陈述。MxOy(金属氧化物)+2Y/3Al(金属)→XM+Y/3Al2O3+热(反应式1)Fe2O3(氧化铁)+2Al(铝金属)→2Fe+Al2O3+热(反应式2)如在反应式2中所示出的,因为与铁相比,铝与氧形成更强的键合,所以铝金属还原氧化铁,以产生氧化铝、铁和大量的热。如在其它电解金属生产过程中,铝的电解生产涉及电解池中的高热量(例如,高达950℃的温度)和金属(铝)的存在以刺激铝热反应。因而,在某些操作条件下,使用具有金属氧化物的惰性阳极可能造成电解池中的铝热反应。
技术实现思路
本专利技术涉及电解池中的铝热反应。更具体而言,本专利技术涉及用于检测和/或防止电解池中的铝热反应的系统及方法。在有些实施例中,本专利技术提供了监控电解池中的铝热反应的指示器的方法。本专利技术另外的目标和优点将在附图、本专利技术的具体描述和权利要求书的描述中变得更加清楚。本专利技术的以上和/或其它方面和效用可以通过提供监控电解池的方法来实现,该方法包括检测指示铝热反应的信息、将指示铝热反应的信息与阈值进行比较、根据该比较生成铝热响应信号以及对铝热响应信号作出反应。在另一种实施例中,检测指示铝热反应的信息包括从一个或多个阳极检测指示铝热反应的信息,并且其中这一个或多个阳极包括金属氧化物。在另一种实施例中,指示铝热反应的信息包括与经过该一个或多个阳极的电流有关的信息。在另一种实施例中,指示铝热反应的信息包括与该一个或多个阳极关联的磁场、与该一个或多个阳极关联的电场以及与该一个或多个阳极关联的电压中的至少一个。在另一种实施例中,指示铝热反应的信息包括与该一个或多个阳极关联的电压降。在另一种实施例中,电压降是在该一个或多个阳极的每一个中的已知点两端检测的。在另一种实施例中,电压降是在支承一组该一个或多个阳极的阳极分配板中的已知点两端检测的。在另一种实施例中,电压降是在支承该一个或多个阳极或者一个或多个阳极分配板的阳极组件中的已知点两端检测的。在另一种实施例中,电压降是在该一个或多个阳极、支承一组该一个或多个阳极的阳极分配板以及支承该一个或多个阳极或者一个或多个阳极分配板的阳极组件中的至少每一个的已知点两端检测的。在另一种实施例中,指示铝热反应的信息与阈值的比较包括将与该一个或多个阳极关联的电压降与阈值电压降进行比较。在另一种实施例中,阈值电压降基于电解池过去的操作数据。在另一种实施例中,阈值电压降是之前与铝热反应关联的电压降电平。在另一种实施例中,阈值电压降是电压降增加的速率。在另一种实施例中,阈值电压降是从电解池过去的操作数据和电解池的操作参数与成分之一得出的计算机得出的阈值。在另一种实施例中,根据比较生成铝热响应信号包括:如果检测到的电压降匹配或超过阈值电压降则生成铝热响应信号。在另一种实施例中,根据比较生成铝热响应信号包括:如果检测到的电压降指示一个或多个阳极两端的电压降的突然升高,则生成铝热响应信号。在另一种实施例中,根据比较生成铝热响应信号包括:如果与阈值比较时,该检测到的电压降指示一个或多个阳极两端的电压降的突然升高,则生成铝热响应信号。在另一种实施例中,根据比较生成铝热响应信号包括:如果检测到的电压降不匹配或不超过阈值电压降,则生成备用信号作为铝热响应信号。在另一种实施例中,根据比较生成铝热响应信号包括:如果当与阈值比较时检测到的电压降不指示一个或多个阳极两端的电压降的突然升高,则生成备用信号作为铝热响应信号。在另一种实施例中,对铝热响应信号作出反应包括当铝热响应信号是备用信号时继续检测指示铝热反应的信息。在另一种实施例中,对铝热响应信号作出反应包括向电解池的操作人员发送信号。在另一种实施例中,对铝热响应信号作出反应包括调整电解池的操作参数。在另一种实施例中,调整电解池的操作参数包括以下一个或多个:改变一个或多个阳极的ACD、移动一个或多个阳极、从电解浴中移除一个或多个阳极、改变提供给一个或多个阳极的电流、改变电解浴的温度、改变电解浴的化学组成、从电解浴移除电极组件、改变提供给电解池的电流。在另一种实施例中,铝热响应信号的幅度与检测到的电压降的幅度对应,并且其中对铝热响应信号作出反应与铝热响应信号的幅度相应。本专利技术的以上和/或其它方面和效用也可以通过提供惰性阳极电解池来实现,该电解池包括:两组或更多组惰性阳极,配置为向以液态与两个或更多个阳极接触的电解浴输送电流;电连接到第一组惰性阳极的第一阳极分配器板,配置为向第一组惰性阳极分配电流;第一电压探针,配置为检测与第一阳极分配器板关联的电压降并且发射对应的第一电压降信号;电连接到第二组惰性阳极的第二阳极分配器板,配置为向第二组惰性阳极分配电流;第二电压探针,配置为检测与第二阳极分配器板关联的电压降并发射对应的第二电压降信号;监控设备,配置为接收第一电压降信号和第二电压降信号,并配置为如果第一电压降信号和第二电压降信号之一满足或超过阈值电压降则生成铝热响应信号;以及罐控制系统,配置为接收铝热响应信号,并配置为根据铝热响应信号调整电解池的操作参数,其中,如果当与阈值电压降比较时,第一电压降信号和第二电压降信号电压降中的一个或多个指示第一阳极分配器板或第二阳极分配器板两端的电压降的突然升高,则监控设备生成铝热响应信号。本专利技术的以上和/或其它方面和效用也可以通过提供一种装置来实现,该装置包括:熔融电解浴;与该电解浴以液态相通的至少一个阴极;包括金属氧化物材料的多个惰性阳极,其中惰性阳极与该电解浴以液态相通;以及(例如,通过配置为测量阳极电流源上的点与配电板或其它结构上的公共点之间的电压降的电压探针)与多个阳极中的每个阳极通信的监控设备,其中监控设备配置为接收与每个阳极(例如,每个阳极的电压探针)关联的电压降信号,其中监控设备将来自多个阳极的多个电压降信号与预定的阈值进行比较,其中监控设本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种监控电解池的方法,包括:检测指示铝热反应的信息;将指示铝热反应的信息与阈值进行比较;根据该比较生成铝热响应信号;以及对所述铝热响应信号作出反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.17 US 61/684,212;2013.03.15 US 61/800,6491.一种监控电解池的方法,包括:通过多个电压探针测量阳极分配器板两端的电压,其中所述多个电压探针在多个相应位置仅附接至阳极组件以检测指示铝热反应的电压信息,其中所述阳极分配器板被配置为附连到一组金属氧化物阳极并且与其电通信;通过监控设备接收来自一个或多个所述电压探针的电压信息;通过所述监控设备将所述电压信息与阈值电压进行比较以确定所述电压信息匹配或超过所述阈值电压;当所述电压信息匹配或超过所述阈值电压时通过所述监控设备生成铝热响应信号;以及响应于所述铝热响应信号通过控制系统致使电解池的至少一个操作参数中的至少一个调整以抑制所述铝热反应。2.如权利要求1所述的方法,其中测量电压包括:测量来自多个阳极分配器板的电压降,并且其中每个分配器板被配置为附连到所述一组金属氧化物阳极并且与其电通信。3.如权利要求2所述的方法,其中指示铝热反应的所述电压信息包括与经过所述一组金属氧化物阳极中的一个或多个阳极的电流有关的信息。4.如权利要求3所述的方法,其中指示铝热反应的所述电压信息包括与所述一组金属氧化物阳极中的一个或多个阳极关联的磁场、与所述一个或多个阳极关联的电场以及与所述一个或多个阳极关联的电压中的至少一个。5.如权利要求4所述的方法,其中指示铝热反应的所述电压信息包括与所述一组金属氧化物阳极中的一个或多个阳极关联的电压降。6.如权利要求5所述的方法,其中所述电压降是在所述一组金属氧化物阳极中的一个或多个阳极的每一个中的已知点两端检测的。7.如权利要求5所述的方法,其中所述电压降是在支承所述一组金属氧化物阳极中的一个或多个阳极的组的阳极分配器板中的已知点两端检测的。8.如权利要求5所述的方法,其中所述电压降是在支承所述一组金属氧化物阳极中的一个或多个阳极或者一个或多个阳极分配器板的阳极组件中的已知点两端检测的。9.如权利要求5所述的方法,其中所述电压降是在支承所述多个分配器板的阳极组件两端检测的,其中每个分配器板被配置为附连到相应的一组阳极。10.如权利要求5所述的方法,其中将所述电压信息与阈值电压进行比较包括将与所述一组金属氧化物阳极中的一个或多个阳极关联的电压降与阈值电压降进行比较。11.如权利要求10所述的方法,其中阈值电压降基于电解池过去的操作数据。12.如权利要求11所述的方法,其中阈值电压降是之前与铝热反应关联的电压降电平。13.如权利要求12所...

【专利技术属性】
技术研发人员:L·E·达斯托勒弗W·J·斯特因尔E·C·莫瑞兰德R·L·考泽瑞克阮毅敏
申请(专利权)人:美铝公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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