[发明专利]用于控制金属电解单元的操作的系统和方法

说明书

相关申请的交叉参考

申请人根据35U.S.C.§119(e)要求2006年6月27日申请的发明 名称为“用于控制金属电解单元的操作的系统和方法”的美国临时专 利申请No.60/805,937的优先权。

技术领域

本发明涉及通过使用单一浴槽探针(bath probe)和可操作地基 于从浴槽探针接收的信号确定一个或多个操作条件的便携式计算装置 确定金属电解单元(metal electrolysis cell)(例如，制铝电解单元) 的操作条件的系统和方法。本发明还涉及基于这些确定的操作条件控 制金属电解单元的操作的系统和方法。

背景技术

大量的金属，包括铝和镁，可由电解法制造。用于金属制造的电 解法的一个例子是公知的霍尔方法，在该霍尔方法中，溶于冰晶石中 的氧化铝在约900～1000℃的温度下被电解以制造铝。一般在预定的 操作参数内操作铝电解单元以促进有效的铝制造。这些操作参数一般 包括浴槽温度、浴槽过热、氧化铝浓度和浴槽中的氟化钠与氟化铝的 比中的一个或更多个。

应完成适时和精确的浴槽测量以促进对于单元输入(例如，电压、 氧化铝馈送率、氟化铝添加)的适时和适当的调整。常规的浴槽测量 和控制过程一般较慢并且十分复杂。一种常规的浴槽测量过程包括： 手动测量整个单元操作线和/或操作室的浴槽温度和/或浴槽化学性 质，随后将测量的操作条件的数据手动键入计算装置中。计算装置然 后处理数据并可建议对于电解单元的输入的调整。

测量整个操作线的浴槽温度要花几个小时。浴槽化学性质分析(例 如，氧化铝浓度和浴槽的氟化钠与氟化铝的比的分析)一般需要浴槽 的采样和之后的实验室分析。实验室分析一般花几个小时。因此，在 测量浴槽温度和浴槽化学性质与将操作条件数据键入计算机中之间会 过去几个小时，在此期间电解单元的操作条件可能已明显变化。因此， 计算机分析和相应的建议的对于电解单元输入的调整会很不精确，从 而导致电解单元的操作效率低下。使用手动技术还使得错误数据键入 的可能性增加。事实上，浴槽采样过程为实验室内的无意的样品混淆 和之后的错误的报告和数据键入提供大量的机会。

发明内容

鉴于以上情况，本发明的广泛的目的是促进电解单元操作输入的 适时和适当的调整。有关的目的是使得能够将与测量的电解单元操作 条件相关的数据迅速传送到计算装置。

另一目的是，促进用于测量单元操作条件并将这种数据传送给计 算装置的交互方法。

另一目的是，促进电解浴槽测量装置的一个或多个部件的便利更 换。

针对以上的目的中的一个或多个，本发明的发明人认识到，可利 用包括可操作地提供涉及电解单元的一个或多个操作条件的信号的浴 槽探针和与其耦合的便携式计算装置的系统，以促进适时和精确的浴 槽测量。便携式计算装置可基于提供的信号确定一个或多个单元操作 条件，并可提供涉及确定的操作条件的输出，以促进对于电解单元的 输入的更加适时和适当的调整。

在本发明的一个方面中，浴槽探针可与便携式计算装置电互连。 反之，浴槽探针可适于向便携式计算装置提供测量结果信号。便携式 计算装置可操作地接收测量结果信号并将这些信号转变成数据。便携 式计算装置可操作地基于接收的信号提供输出。例如，便携式计算装 置可基于数据计算操作条件信息(例如，浴槽温度、浴槽过热、浴槽 组分浓度和/或浴槽组分比。

在一个方案中，便携式计算装置可操作地向与便携式计算装置和 主计算机中的至少一个输出数据和操作条件信息中的一个或多个。响 应于显示的操作条件信息，可对于单元确定(例如，通过操作员)适 当的动作(例如，对于电解单元的一个或多个输入的调整)。

在另一方案中，便携式计算装置可操作地例如通过无线通信向主 计算机输出数据和操作条件信息中的一个或多个。在该方案中，便携 式计算装置和主计算机中的一个或多个可建议关于单元的适当的动 作。在特定的实施例中，主计算机可自动调整对于电解单元的一个或 多个输入。因此，可促进相对适时和适当的输入调整，并且，由此可 实现单元操作条件的近实时测量和控制。