[发明专利]用于有色金属的电沉积的电极结构

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测并且可选地监测用于有色金属的电解精炼、电镀或电解冶金的工厂的电解槽中的电流的系统。

背景技术

在电沉积工厂中，特别是在用于有色金属的电解精炼、电镀或电解冶金的工厂中，所生产的金属的产量和质量依赖于电解器的每个基本槽的电极中的电流的密度和分布以及其它因素。

特别地，可以影响生产效率和生产质量的主要因素之一与由于过电流或异常电流减少的情况而发生的电极中的电流分布不规则有关。例如，在用于金属的电解冶金的工厂中，为了金属收集操作，每个基本槽的阴极必须定期地从其底座中被去除。这些频繁的移动可能导致电极重新定位在其底座中之后电接触不良，从而导致电极中供给电流分布不规则，并因此降低生产质量和效率。还必须牢记的是，电极上的金属沉积有时以非均匀的方式发生，因而导致电流分布异常。这种现象的示例可以在铜电解冶金的情形中看到，其中在阴极的下部和/或侧面部分经常发现较多的金属沉积。另一种可能引起电流分布的大的不规则性的情况与电极上的树突形成物的生长(如特别是在铜、镉或锌的电解冶金过程中出现的)有关。当这些树突形成物与对面的电极接触时，它们可能从电解器的其它电极汲取供电电流，因而产生可能会严重损害金属生产的电短路情形，这可能对涉及短路的电极造成不可挽回的损坏。

为了控制上述不规则电流分布的情形，有时在金属电解精炼、电镀和电解冶金工厂中使用电流报警和监测设备。这些设备通常被定位在电极结构上(例如电极吊杆上)或对应的供电母线上；可替代地，它们可以临近电化学槽悬挂或放置，因而位于电化学槽附近。在它们临近电化学槽放置的情况下，由于不同来源的信号同时到达设备，对流过电极的电流的准确和可靠识别非常复杂，对这些信号的分析需要使用复杂的数学模型。这种复杂性的实际效应是使得难以以可靠的方式检测由于电流分布的不规则性而导致的小的电流信号变化。

另一方面，如果电流报警和监测设备被定位在阴极或阳极结构上，则对设备的供电具有影响其实际使用的关键元件。直接在电极结构上存在供电电线是非常不可取的，这是由于它们所位于的腐蚀环境，这种腐蚀环境可能导致电线快速劣化(甚至可能产生明火，对于工厂的安全性有明显的影响)。电线的存在还可能会妨碍金属收集操作，或者妨碍在任何情况下接触电极，因此对于工厂操作员构成危险或者至少是不便。使用具有有限服务寿命的电池或其它能量存储装置克服了电线的存在所引起的供电问题，但是不是令人满意的解决方案，因为在维护方面的影响：为了确保电解冶金工厂中的设备的电池的正确和可靠操作，对它们进行检查和替换的操作将不得不对大量电极且在不健康的环境状况下频繁执行，从而为工厂人员带来不适。

因此，期望提供上述问题的解决方案，例如以用于有色金属电解精炼、电镀或电解冶金工厂的电极结构的形式，该电极结构具有需要少量维护操作、具有若干年有保证的服务寿命并且提供简单且可靠的电流信号检测的电流报警和检测设备。

还应该注意的是，根据工厂的操作参数，过电流或电流分布中其它不规则情况的发生经常与低信号变化相关联，这种低信号变化可能难以与由于信号噪声而导致的变化区分。因此，期望提供一种电流信号采集和处理系统，使得其可靠性和效率最大化，与能够直接在电极结构上检测电流信号的电流报警和监测设备结合使用。

发明内容

本发明涉及用于检测在有色金属电解精炼、电镀或电解冶金的电解槽的电极中流动的电流的系统，其可选地具有在过电流或电流分布的其它不规则的情况下向工厂人员报警的能力。特别地，本发明可以允许快速识别经受任何电短路的电极，该电短路可能例如由于树突的生长、由于金属沉积的不规则性、或者由于可能将阳极和阴极直接置于彼此电接触的可能的机械事故而引起。

本发明还涉及一种电流检测系统，该电流检测系统具有足够的供电寿命，以确保若干年时段的免维护操作，并且可以承受有色金属电解精炼、电镀或电解冶金工厂的腐蚀环境。

本发明还涉及一种提供对电极中流动的电流的可靠读取的电流检测系统，该电流检测系统以以下方式制造，即，使得减少源自相邻电极和/或源自其它电流供给装置的对检测信号的贡献。

本发明还涉及一种用于测量有色金属电解冶金工厂中的电流的数据采集系统，当所述系统与前述电流检测系统结合使用时，所述系统可以准确地识别与过电流或电流分布不规律情况的发生相关联的小信号变化。

在所附权利要求中公开了本发明的各个方面。