[发明专利]确定生电极电阻率的方法与制作电极的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请是在2012年12月31日提交的美国专利申请No.61/747,742以及在2013年3月14日提交的美国专利申请No.61/783,933的非临时申请，并且要求它们的优先权，这两个申请全文并入本文，以作参考。

技术领域

本公开内容涉及一种装置以及在电极(阳极)处理中使用该装置的方法。更特别地，本公开内容涉及用于测量电极(例如，阳极)的生坯的电阻率并利用生坯电阻率来调整(若需要)电极的处理参数(例如，混合参数、阳极组分/沥青含量、形成参数，以及它们的组合)的装置。

背景技术

电解铝的生产效率受阳极质量影响。按常规，测试对焙烧电极来进行并且对所生产的少量完全阳极来完成。而且，测试通常在阳极已经被运到熔炉或者已在熔炉中使用后的很长时间之后才完成。

发明内容

铝的生产效率受阳极质量影响。在某些实施例中，在阳极(焙烧阳极(baked anode)和/或生阳极(green anode))内的微结构变化反映于阳极的电导率上。本公开内容涉及一种装置，该装置被配置用于以非破坏性的方法来测量电极(例如，生阳极)的电阻率以便表征阳极(例如，生阳极的质量)和/或量化阳极生产工艺/工艺参数对阳极的影响。在某些实施例中，阳极(例如，碳块)的性质(如密度和电阻率)与阳极的基础微结构相关联。在某些实施例中，阳极内的电阻率的变化与包括(但不限于)形成/制造步骤、材料、阳极组分或设计在内的处理参数相关。在某些实施例中，装置、系统及相应的方法被配置用于提供阳极的电阻率的测量值，这些测量值对于测量包括例如各向异性行为、成型胚(molded forms)的效果和/或边缘区域的影响内的微结构变化是有效的。

在某些实施例中，装置、系统和方法被配置用于提供可覆盖大部分的阳极(例如，生阳极)体积或表面积(例如，阳极地图)的电阻率测量。

在本公开内容的一个方面中，本发明提供了一种方法。该方法包括：经由被定位为与生阳极表面接触的电阻率器件来确定跨生阳极表面的测得的电压降；由该电压降关联出测得的电阻率；将测得的电阻率与目标电阻率比较；并且基于比较步骤来调整(若需要)至少一个阳极处理参数。在某些实施例中，基于比较步骤，没有进行调整(即，测量值在目标值之内或者为目标值)。

在一种实施例中，调整步骤选自：改变沥青-焦炭比(pitch to coke ratio)；改变混合温度；改变混合时间；改变混合RPM；或者改变经由混合的搅拌量(amount of agitation via mixing)；改变阳极的粒度；改变一个或多个形成参数；以及它们的组合。

在一种实施例中，调整形成参数包括改变：温度、循环时间、所施加的压力、压力施加的保压时间、振动频率、振动幅度、真空度、波纹管压力，以及它们的组合。

在一种实施例中，关联、比较及调整步骤经由特定编程的计算机来完成。

在一种实施例中，该方法还包括经由测得的电阻率来指示生阳极的质量(例如，高、中等、低)。作为一个非限制性的实例，使用参照图16所获得的数据，具有作为具有在特定的沥青重量百分比下制造的一组阳极的电阻率的高测量值(与该分组的统计平均值相比)的统计异常值(例如，在标准差或95％的置信水平之外)的电阻率测量值的阳极是低质量的。在该实施例中，在具有特定沥青含量(重量百分比)的一组生阳极的平均值附近的值为中等质量，而在具有特定沥青含量的一组生阳极的平均值以下的值为高质量。在一种实施例中，当在生阳极上获得多个电阻率值时，将这些值与类似制造的生阳极(例如，具有相同的沥青重量百分比)的每次测量的平均值比较，并且质量通过“阳极地图”与平均值或其他统计度量的比较来量化。

在一种实施例中，该方法还包括：经由特定设计的计算机来指示生阳极质量。

在本公开内容的另一个方面中，本发明提供了一种方法，包括：混合包含一定量的焦炭和一定量的沥青的第一组分；在模具内形成其内具有第一组分的生阳极；将电阻率器件定位于生阳极附近以界定至少一个电流通路，其中该电阻率器件包含：适合于与阳极的阳极表面的一部分接触的并配置用于测量跨电流通路的电压降的至少两个探针，以及按照与该至少两个探针成间隔关系定位的至少一个电流源，其中该电流源适合于接触表面的另一个部分，其中该电流源被配置用于发送从电流入口起穿过阳极体到电流出口的电流；经由电阻率器件来确定在跨生阳极表面的测得的电压降；由在该至少一个跨电流通路的电流和电压降关联出电阻率；将测得的电阻率与目标电阻率比较；并且基于比较步骤来调整混合步骤或形成步骤中的至少一项。