(57)【要約】  電解槽の少なくとも１つの群であって、前記電解槽は、当該工程変動の収集および伝送のための手段を有するものと、各電解槽の内部に据え付けられ、基本槽の陽極および陰極を交互に構成している複数の電極（５）と、陽極（２０）の電気接触のための吊棒、および陰極（１８）の電気接触のための吊棒を交互に形成している複数の電極（５）の吊棒と、２つの隣接した槽の間にある外側壁の上部内に配置される複数の支持電気絶縁体（１５）と、各支持電気絶縁体（１５）の頂部に、および当該母線と同数の電極（５）の下部に取り付けられる複数の電気母線（６）と、複数の電気スペーサ絶縁体（１６）であって、各スペーサ絶縁体（１６）は、陽極（２０）の吊棒および陰極（１８）の吊棒の交互の導入を可能にする、一体となった非接触椅子部（１７）を有するものと、当該フード内において、当該構成要素は、当該生産工程を監視、制御、および管理することを可能にする工程変動を管理するために、回路および／または電子感知器（１１）を搭載する少なくとも１つの多機能チャンバー（１２）を有する、複数の酸霧回収フード（７）とを含む、非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が、当該工程変動を測定することを可能にするプラントの監視、制御、および管理のためのシステム。【選択図】図８
2010534771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
当該システムは、
その内部に電解質を有する電解槽（１、２、３、４）の少なくとも１つの群と、
前記電解質内に含まれる非鉄金属の電着のために陽極および陰極を交互に形成する、各電解槽の内部に据え付けられた複数の電極（５）と、
陽極吊棒（２０）および陰極吊棒（１８）のために吊棒を交互に形成する複数の電極吊棒（５）と、
２つの隣接した槽の間の外側壁の上部内に設置された複数の支持電気絶縁体（１５）と、
複数の電気母線（６）と、
前記電気母線（６）上に基礎を置く複数のスペーサ電気絶縁体（１６）であって、各スペーサ電気絶縁体（１６）は、前記陽極吊棒（２０）の支持および前記陰極吊棒（１８）の支持を交互に入れ替えることを可能にする、一体となった非接触絶縁体サドル（１７）を有するものと、を含み、
前記システムは、
支持電気絶縁体と同数の各支持電気絶縁体（１５）は、上部外側端にて、回路および／または電子感知器（１１）の導入および稼働のために、前記支持電気絶縁体（１５）の全長の上方に配置された、少なくとも１つの一体となった多機能空洞部（１２）を有するという点と、
前記電気母線（６）上に基礎を置く各スペーサ電気絶縁体（１６）は、その本体内に、回路および／または電子感知器（１１）の導入および稼働のために、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の真下にあるスペーサ電気絶縁体（１６）の全長の上方に配置された、１つ以上の多機能空洞部（１２）を有するという点と、
前記陽極吊棒（２０）または前記陰極吊棒（１８）を交互に形成する各電極吊棒（５）は、各槽内における各陰極または陽極、およびその相対的位置を排他的に同定することを可能にする電子回路（３４）の導入のために配置された多機能空洞部（１２）を有するという点と、
において特徴付けられる、工程変動を測定し、それを電子信号に変換することを可能にする、非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われるプラントの監視、制御、および管理のためのシステム。
【請求項２】
各槽容器が床部、主外壁、および副前壁によって形成され、前記容器内において、前記外部の副前壁は、前記電解質（９）のための排出パイプを有する排出部を有し、前記電解質排出パイプ（９）の各側に外部電流（１０）のための接続盤を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記母線は、その上面内に電気接触領域を備え、各電気母線（６）は、各支持電気絶縁体（１５）の上方に、およびスペーサ絶縁体（１６）によって所定の距離をあけて一様に分離された複数の電極（５）の下部に配置される、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムは、複数の抗酸霧回収フード（７）をさらに含み、そこで各抗酸霧回収フード（７）が各電解槽の上方に配置される、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項５】
各電解槽の上方に配置される各抗酸霧回収フード（７）は、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の上方に配置され、前記抗酸霧回収フード（７）の側面かつ外部の下端上に付加される多機能チャンバー（１２）を有し、前記多機能チャンバー（１２）は、回路および電子感知器（３４）の導入、配列、および稼動のために設計された、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
各空洞部または多機能チャンバー（１２）内の前記回路および／または電子感知器（１１、１５０）は、信号の制御コンピュータ（５５）への伝送のためのケーブル（１４）の母線によって接続される、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項７】
前記回路および／または電子感知器（１１、１５０）によって捕獲されたデータは、内部ネットワーク（５４）を通じて制御コンピュータ（５５）へ伝送され、そこで前記制御コンピュータは、世界中の任意の場所の外部コンピュータ（５６）からのインターネット（５７）等の、局所的ネットワーク、外部ネットワーク、または公共ネットワークを通じてアクセスすることができ、前記プラントから遠い場所から実時間において電着工程の状態を知ることさえ可能にする、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項８】
各電解槽の容器の前壁を有する１つ以上の外側壁の上方角は、外気に向かうその上端上に被覆され、前記電解質に向かうその下端上において開いている、誘電性であり、抗腐食性の構造重合体組成材料（４６）のチューブによって形成される多機能チャンバー（１２）を含む装置を備え、前期チャンバーは、その内部に、前記電解質の温度を測定する熱電対感知器（４７）、ならびに、前記容器上の上端に対する前記電解質のレベルの高さ、銅濃度、硫酸濃度、および電解質の汚染物質濃度、抗酸霧球（５０）下で電解質上に浮揚する輸送された有機物質（５１）の存在を測定するレベル感知器（４８）を有する感知器回路（１１）を搭載し、同様に、前記容器内の底部に堆積された当該陽極泥の高さを測定する円錐端の陽極泥感知器（５８）の延長部を通じて、前記泥の高さが据え付けられた４つの前記陽極泥感知器（５８）のうち任意の２つの少なくとも２つの円錐頂部を被覆する場合、前記システム内で警報が生成され、このような高さを超過していることを知らせるような方法にある、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項９】
誘電性であり、抗腐食性の構造重合体組成材料（４６）のチューブによって形成される前記多機能チャンバー（１２）は、電解質および浮揚有機残留物（５１）の、前記チューブの内部に向かう前記多機能チャンバー（１２）への接触を可能にし、前記電子感知器（１１、３４）によって測定される孔部（４９）を有する、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記支持電気絶縁体（１５）および前記スペーサ電気絶縁体（１６）は、前記母線のための支持電気絶縁体が、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の電気絶縁および同時スペーシングのための同多機能絶縁体（３０）の一体部分を形成する一片内に形成され、そこで前記一片の電気絶縁体（３０）内において、少なくとも１つの多機能空洞部（１２）は、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の下部に配置される、前記電気絶縁体（３０）の１つまたは両方の外部端の全長に沿って水平に配置された回路および／または感知器（１１）を据え付けるために提供される、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記多機能空洞部（１２）は、誘電性かつ透光性の重合体組成材料（２１）で製造された中空構造形状で形成され、非接触絶縁体サドル（１７）の列の下にある絶縁体の内部に据え付けられ、絶縁体（３０）とともに一体となって鋳造される、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項１２】
絶縁体（３０）内における前記透光形状（２１）の位置の高さは、透光形状（２１）の上部が、電流母線（２７）を有する前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の接触のために配置された前記空洞部（２６）の幅を外部から突出して横切ることを可能にする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
透光形状（２１）の可視部分は、電気絶縁体（３０）の内部からの多機能空洞部（１２）内に配置された、前記回路および／または感知器（１１）から発生した電光信号の可視検出を提供するような方法にて、電気接触のための前記位置内にある絶縁体の外部に対して露出される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
非接触絶縁サドル（１７）の床部表面は、衝撃を吸収し、前記非接触絶縁体サドル（１７）内の吊棒の中心化を促進し、衝撃および酸腐食に耐性がある中空誘電性構造形状（３１）を被覆するために、高耐熱性重合体組成材料の枕部（２９）で被覆され、前記陰極吊棒（１８）の重量の変動下の屈曲において変形するのに適切な部分および厚さで形成され、その形状（３１）の内部は、電着された金属の量を決定するような方法にて、前記非接触サドル（１７）上における前記陰極吊棒の支持下で、前記形状（３１）の上壁の累進変形を測定することを可能にするロードセル（２８）または同等の感知器を据え付ける多機能空洞部（１２）を供給される、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項１５】
中空形状（３１）の下方垂直延長部（３２）において、回路および／または感知器（１１）を搭載する前記透光縦方向形状（２１）内の多機能空洞部（１２）と電気的かつ電子的に接続する多機能空洞部（１２）が提供される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記回路および／または感知器（１１）は、その稼動に必要な電気エネルギーを、各陰極下にある非接触サドル内のロードセル（２８）または同等の感知器に供給する分電箱（１０）を通じて外部電気エネルギーを供給される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記回路および／または感知器（１１）は、前記ロードセル（２８）から、前記陰極吊棒（１８）上における有効な瞬間的荷重に係る１つの方向または他方向の形状（３１）の変形を経た荷重または開放の発生された信号を受信する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記電気絶縁体（３０）は、絶縁体（３０）の容積内に縦方向に被包される重合体組成材料（３５）の追加の中空形状によって形成され、その鋳造時にて絶縁体（３０）の中におけるその適切な位置にて据え付けられる１つ以上の多機能空洞部（１２）を有し、そこで回路および／または感知器（１１）は、前記多機能空洞部（１２）内に配置され、絶縁体（３０）内における局所温度を測定すると予定され、そこで前記感知器（３６）は、絶縁体（３０）の全長に沿って離散間隔にて形状（３５）の周辺を貫通する、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項１９】
前記絶縁体（３０）は、絶縁体（３０）の全長に沿って多機能空洞部（１２）の外部の周辺における低直線伸長材料（３７）の薄い連続棒を備え、そこでこのような棒は、絶縁体（３０）の全長にわたる長さの任意の変化を検出する回路および／または感知器（１１）に接続され、前記検出は、絶縁体（３０）内の、および／またはその非接触サドル（１７）内の壊滅的衝撃またはその他同様の事故からの過荷重の結果としての、絶縁体（３０）材料内における物理的中断および亀裂を知らせる、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項２０】
多機能空洞部（１２）を有する１つの電極は、電子感知器（３４）を差し込む前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の末端の近くに配置され、各陰極および陽極は、回路（１１）から発生され、その後読み込まれる信号によって、各電子感知器（３４）が差し込まれる電極を明確かつ排他的に同定することを可能にする、それぞれ特有の電子変動であらかじめプログラムされる、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項２１】
前記吊棒は、感知器（３４）を搭載する高耐熱性の多機能空洞部（１２）によって形成された絶縁体（３９）を有し、前記吊棒は周辺絶縁空気クッション（４１）も有し、そこで前記多機能空洞部（１２）は、感知器（３４）の稼動に十分な前記多機能空洞部の内部温度を維持し、激しい熱衝撃を有する短絡発生に耐える陰極吊棒（１８）の中空内部と連通する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
追加の前記誘電性断熱材（３９）内の前記感知器（３４）は、前記吊棒の温度を測定するために配置し得、そこで前記絶縁体（３９）は円柱型であり、誘電性熱材料（３８）の円形蓋をその基部に供給され、前記多機能空洞部（チャンバー）（１２）に適した圧力とともに加えられ、そこで前記蓋は、事故による破損に備えた新しいものによる置換のため、または前記電極の耐用年数の間の任意のその他理由のために、検知器が同定する前記電極の耐用年数の終了時にそれを再生する感知器（３４）への接触を可能にする、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
接触領域（１９）に対向している各非接触絶縁体サドル（１７）内において、高水圧スプリンクラー（４３）は、圧力下で冷流体のファンで、前記吊棒の下面および前記電気母線の上面の間にある物理的接点の隙間に衝撃を与えるために提供され、そこで各スプリンクラー（４３）は、非接触絶縁体サドル（１７）の本体内に組み込まれ、絶縁体（３０）の全長に沿って水平に埋め込まれた高圧チューブ（４５）で形成された多機能空洞部（１２）と接続するパイプ（４４）に接続され、そこで前記チューブ（４５）は、前記接触領域に対する冷却剤として作用する冷たい洗浄流体の外部源に接続され、そこで前記熱感知器要素は、前記電極内における短絡の早期警報システムとして連結されて稼動する、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項２４】
前記システムは、開口圧力のスプリンクラー（４３）の真上にある多機能空洞または多機能チェンバー（１２）内に搭載される、前記チューブ（４５）内の圧力を増加する冷却流体の外部源に対するポンプを含み、そこで前記スプリンクラーからの流体は、前記接触領域を氾濫させ、その温度を下げ、同時に、局所熱を高め得る任意の汚物または粒子が存在しない電気接点の隙間を清浄するために出てくる、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記電気絶縁体の上方および前記非接触絶縁体サドル（１７）の下方において、透光性構造形状（２１）または光ファイバーケーブル（６０）は、課せられた温度限界を超えて加熱されている電極吊棒に対応する位置内に配置され、電光信号で温度上昇を知らせる、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
電気絶縁体（３０）は、このような清浄流体および／または冷却流体が前記電解質にとって汚染物質または好ましくないものであると判明した場合、前記容器の外側に流体を排出する、絶縁体（３０）の末端に向かって傾けられた縦方向溝（４３）を供給される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
各電解槽の上方に交互に配置された酸霧回収フード（７）は、前記酸霧回収フード（７）の下方かつ外部の外側端内に配置された多機能空洞部（１２）を備える、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項２８】
前記電気母線（６）は、突出している電気接点または突出部を有しない平面を有する犬骨型である、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項２９】
前記電気母線（６）は、三角形断面または円柱形断面を有する、先行請求項の何れかに記載のシステム。
【請求項３０】
当該プラントの２つの隣接する槽の間にある外側壁の上部上に配置される種類であり、それが上方外側端内において、前記電気母線によって分離された１つまたは２つの多機能空洞部（１２）を提供するという点において特徴付けられ、そこで前記多機能空洞部（１２）は、１つの側の陰極吊棒（１８）、および反対側の陽極吊棒（２０）の真下にある支持電気絶縁体（１５）の全長に沿った、回路および／または電子感知器（１１）の導入および稼動のために配置される、非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われ、工程変動を測定し、それを電子信号に変換することを可能にするプラントの監視、制御、および管理のためのシステムにおいて用いられる支持電気絶縁体。
【請求項３１】
電気母線（６）に基礎を置く種類であり、各スペーサ電気絶縁体（１６）は、陽極吊棒（２０）および陰極吊棒（１８）を交互に絶縁することを可能にする非接触一体化絶縁体サドル（１７）を有し、それが上方外側端内において、陰極吊棒（１８および陽極吊棒（２０）の真下にあるスペーサ電気絶縁体（１６）の全長に沿った、回路および電子感知器（１１）の導入および稼動のために配置される、１つまたは２つの多機能空洞部（１２）を提供するという点において特徴付けられる、非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われ、工程変動を測定し、それを電子信号に変換することを可能にするプラントの監視、制御、および管理のためのシステムにおいて用いられるスペーサ電気絶縁体。
【請求項３２】
当該多機能電気絶縁体は、非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われ、工程変動を感知し、それを電子信号に変換することを可能にするプラントの監視、制御、および管理のためのシステムにおいて用いられ、多機能空洞部（１２）は、前記多機能電気絶縁体（３０）内に、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の下部にある前記電気絶縁体（３０）の一方または両方の外側端の全長に沿って、水平に電子回路（１１）を据え付けるために提供されるという点で特徴付けられ、そこで前記多機能空洞部（１２）は、中空かつ透光性の構造形状（１７）で形成され、前記非接触絶縁体サドル（１７）の下方にある絶縁体内に据え付けられ、前記絶縁体（３０）とともに一体となって鋳造される、前記電気母線の支持のため、電気母線支持絶縁体およびスペーサ電気絶縁体として一体となって形成された電極スペーシングのため、ならびに前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の電気絶縁および同時スペーシングのための多機能電気絶縁体。
【請求項３３】
前記多機能空洞部（１２）は、導電性かつ同様に透光性の重合体組成材料（２１）でできた中空構造形状で形成され、前記非接触絶縁体サドル（１７）の列の下方にある絶縁体の内部に据え付けられ、前記絶縁体（３０）とともに一体となって鋳造される、請求項２６に記載の多機能母線支持部および電極スペーサ電気絶縁体。
【請求項３４】
前記絶縁体（３０）内における前記透光形状（２１）の位置の高さは、透光形状（２１）の本体の上部が、非接触サドルの間にある空洞を外部から横方向に突出することを可能にし、前記空洞は、前記電気母線（２７）を有する陰極吊棒（１８）および陽極吊棒（２０）の接触のために配置される、請求項３２または３３に記載の多機能母線支持部および電極スペーサ電気絶縁体。
【請求項３５】
前記透光形状（２１）の可視部分は、電気絶縁体（３０）の外部からの前記信号の可視検出のために前記多機能空洞部（１２）の内部に配置された、前記回路および／または感知器（１１）から発生された電光信号によって照射された空間を提供するような方法にて、電気接触のために配置された前記位置内の絶縁体の外部に対して露出される、請求項３２または３３に記載の多機能母線支持部および電極スペーサ電気絶縁体。
【請求項３６】
非接触絶縁体サドル（１７）の床部表面は、衝撃を吸収し、前記非接触絶縁体サドル（１７）内の吊棒の中心化を促進し、衝撃および酸腐食に耐性がある中空誘電性構造形状（３１）を被覆するために、高耐熱性重合体組成材料の枕部（２９）で被覆され、前記陰極吊棒（１８）の重量の変動による屈曲において変形することができる部分および厚さで形成され、そこで形状（３１）の内部は、電着された金属の質を決定するような方法にて、前記非接触サドル（１７）上の陰極吊棒の支持下の形状（３１）の上壁の上方にある床部の累進変形を測定することを可能にするロードセル（２８）または同等の感知器の導入のための多機能空洞部（１２）を備える、請求項３２または３３に記載の多機能母線支持部および電極スペーサ電気絶縁体。
【請求項３７】
中空形状（３１）および多機能空洞部（１２）の垂直内部延長部（３２）は、回路および／感知器（１１）を搭載する縦方向透光形状（２１）内の多機能空洞部（１２）と電気的かつ電子的に接続して提供される、請求項３６に記載の支持およびスペーシングのための多機能電気絶縁体。
【請求項３８】
回路および／または感知器（１１）は、前記分電箱（１０）を通じて外部電流に接続され、各陰極内の非接触サドル（１７）内における前記ロードセル（２８）に、その稼動に必要な電流を供給する、請求項３７に記載の支持およびスペーシングのための多機能電気絶縁体。
【請求項３９】
前記回路および／または感知器（１１）は、前記ロードセル（２８）から、前記陰極吊棒（１８）内における瞬間的有効荷重に係る、一方向または反対方向の形状（３１）の変形からの荷重または開放の信号を受信する、請求項３８に記載の支持およびスペーシングのための多機能電気絶縁体。
【請求項４０】
電気絶縁体（３０）は、その鋳造において絶縁体（３０）の容積内に縦方向に被包される誘電性重合体組成材料（３５）の中空形状で形成される１つ以上の追加の多機能空洞部（１２）を備え、そこでこのような多機能空洞は、感知器（３６）を有する絶縁体（３０）内の局所温度を測定するように予定された回路および／または感知器（１１）を搭載し、そこでこのような感知器（３６）は、電気絶縁体（３０）の全長に沿って離散間隔にて形状（３５）の周辺を貫通する、請求項３２から３６に記載の支持およびスペーシングのための多機能電気絶縁体。
【請求項４１】
接触領域（１９）に対向している各非接触絶縁体サドル（１７）は、加圧された冷流体のファンで、前記吊棒の下面および前記電気母線の上面の間にある物理的接点の隙間に衝撃を与える高水圧スプリンクラー（４３）を備え、そこで各スプリンクラー（４３）は、前記非接触絶縁体サドル（１７）の本体内に組み込まれたパイプ（４４）に接続され、前記パイプは、絶縁体（３０）の全長に沿って水平に埋め込まれた高圧チューブ（４５）によって形成された多機能空洞部（１２）と接続し、そこで前記チューブ（４５）は、前記接触領域に対する冷却剤として作用する冷たい洗浄流体の外部源に接続され、そこでこのような熱感知器要素は、前記電極内における短絡の早期警報システムとしてともに連結されて稼動する、請求項３２から４０に記載の支持およびスペーシングのための多機能電気絶縁体。
【請求項４２】
電気絶縁体（３０）の上方および前記非接触絶縁体サドル（１７）の下方において、透光性構造形状（２１）または光ファイバーケーブル（６０）は、限界温度設定を超えて過熱されている電極に対応する位置内に提供され、電光信号で温度の増加を知らせる、請求項３２から４１に記載の支持およびスペーシングのための多機能電気絶縁体。
【請求項４３】
電気絶縁体（３０）は、前記清浄流体および／または冷却流体が前記電解質にとって汚染物質または好ましくないものであると判明した場合、前記容器の外側に冷流体を排出する、絶縁体（３０）の末端に向かって傾けられた縦方向溝（４３）を供給される、請求項３２から４２に記載の支持およびスペーシングのための多機能電気絶縁体。
【請求項４４】
非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われ、工程変動を感知し、それを電子信号に変換することを可能にするプラントの監視、制御、および管理のためのシステムにて用いられる陽極吊棒（２０）および陰極吊棒（１８）を不明瞭に形成することを可能にし、多機能空洞部（１２）は、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の末端近くに提供され、電子感知器（３４）の設置に適するように配置される電極吊棒（５）。
【請求項４５】
多機能空洞部（１２）を有する１つの電極は、電子感知器（３４）を差し込む前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の末端の近くに配置され、各陰極および陽極は、回路（１１）から発生され、その後読み込まれる信号によって、各電子感知器（３４）が差し込まれる電極を明確に同定することを可能にする、特有の排他的な電子変動であらかじめプログラムされる、請求項４４に記載の電極吊棒。
【請求項４６】
前記吊棒は、高耐熱性の感知器（３４）を搭載する多機能空洞部（１２）によって形成された絶縁体（３９）を有し、前記吊棒は、加えて絶縁周辺空気クッション（４１）も有し、そこで前記多機能空洞部（１２）は、感知器（３４）の稼動に適切な前記多機能空洞部の内部温度を維持し、激しい熱衝撃を有する短絡発生に耐える陰極吊棒（１８）の中空内部と連通する、請求項４５に記載の電極吊棒。
【請求項４７】
追加の誘電性断熱材（３９）内の感知器（３４）は、前記吊棒の温度を測定するためにも供給し得、そこで前記絶縁体（３９）は円柱型であり、その基部は、誘電性熱材料（３８）の円形蓋を供給され、前記多機能空洞部（チャンバー）（１２）に適した圧力とともに加えられ、そこで前記蓋は、事故による破損に備えた新しいものによる置換のため、または前記電極の耐用年数の間の任意のその他理由のために、検知器が同定する前記電極の耐用年数の終了時にそれを再生する感知器（３４）への接触を可能にする、請求項４６に記載の電極吊棒。
【請求項４８】
前記酸霧回収フードは、それが酸霧回収フード（７）の下方側端および外部端上へ付加される、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の上方に配置された多機能空洞部（１２）を備え、前記多機能空洞部（１２）は、電子回路感知器（３４）の設置および稼動を目的として設計された、非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われ、工程変動を測定し、それを電子信号に変換することを可能にするプラントの監視、制御、および管理のためのシステムにおいて用いられる電解槽を覆う酸霧回収フード（７）。
【請求項４９】
各電解槽の上方に配置された前記酸霧回収フード（７）は、前記前記酸霧回収フード（７）の側内部および外側端に沿って配置された１つの多機能チャンバー（１２）を交互に有する、請求項４８に記載の酸霧回収フード。
【請求項５０】
当該装置が、非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われ、工程変動を測定し、それを電子信号に変換することを可能にするプラントの監視、制御、および管理のためのシステムにて用いられ、前記装置は、外気に向かうその上端内に覆われ、前記電解質に向かうその下端内で開いている、誘電性抗腐食性重合体組成材料（４６）のチューブによって形成される多機能チャンバー（１２）内にある各電解槽容器の外側壁および前壁の上方角内に配置されるという点において特徴付けられ、前記チャンバーは、その内部に、電解質温度を測定する熱電対（４７）、ならびに、前記容器の上端に対する前記電解質のレベル、および前記抗酸霧球（５０）下の電解質上に浮揚する輸送された有機物質（５１）の存在を測定する高度計（４８）、同様に前記容器の底部に堆積された前記陽極泥の高さ（５９）を測定する陽極泥感知器（５８）の延長部を装備された感知器（１１）を搭載し、温度、電解質の高さ、溶液中の銅濃度、硫酸、および前記電解質の汚染物質、ならびに前記電解質上に浮揚する輸送された有機物質の存在、容器底部の陽極泥の存在および高さを測定するための装置。
【請求項５１】
誘電性抗腐食性重合体組成材料（４６）のチューブによって形成される多機能チャンバー（１２）は、電解質および浮揚している有機残留物（５１）の、前記チューブの内部に向かう前記多機能空洞部（チャンバー）（１２）への進入を可能にし、前記電子感知器（１１、３４）によるその測定を可能にする孔部（４９）を供給される、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
前記陽極泥感知器（５８）は、前記容器の４つの角内に前記多機能チャンバー（１２）を形成する前記重合体組成材料チューブ（４６）から垂直に下方にその底部まで突出し、前記陽極泥の高さ（５９）を測定する、請求項５０または５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記陽極泥感知器（５８）の末端は円錐形であって、その基部から頂部までを覆う泥の高さ（５９）が増加する場合、前記泥の下でそれが消滅するまで前記円錐の自由直径は減少する、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記円錐の高さは、陽極泥の許容可能な高さ（５９）の最大値を表示するために作ることができる、請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
当該システムは、
その内部において、各槽容器は、床部、主外側壁、および副前壁によって形成され、前記壁内において、前記外部の副前壁は、前記電解質（９）のための排出パイプを有する排出口を有し、前記電解質排出パイプ（９）の各側に外部電流（１０）のための接続箱を有する、その内部に電解質を有する電解槽（１、２、３、４）の少なくとも１つの群と、
前記電解質内に含まれる非鉄金属の電着のために、陽極および陰極を交互に形成している各電解槽の内部に据え付けられた複数の電極（５）と、
２つの隣接した槽の間にある外側壁の上部内に配置された複数の支持電気絶縁体（１５）と、
各電気母線（６）は、各支持電気絶縁体（１５）の上方に、およびスペーサ絶縁体（１６）によって一定の距離をあけて一様に分離された前記母線と同数の電極（５）の下方に配置される、その上面内における電気接触領域を有する複数の電気母線（６）と、
各スペーサ電気絶縁体（１６）は、前記陽極吊棒（２０）および前記陰極吊棒（１８）の交互の支持を可能にする一体となった非接触絶縁体サドル（１７）を有する、前記電気母線（６）に基礎を置く複数のスペーサ電気絶縁体（１６）と、
各抗酸霧回収フード（７）は各電解槽の上方に配置される、複数の抗酸霧回収フード（７）と、を含み、
前記システムは、
支持電気絶縁体と同数の各支持電気絶縁体（１５）は、その上方外側端において、前記陰極吊棒（１８）の真下および１つの側に、および前記陽極吊棒（２０）の反対側における、前記支持電気絶縁体（１５）の全長の上方にある前記回路および／または電子感知器（１１）の導入および稼動のために配置される、少なくとも１つの一体となった多機能空洞部（１２）を有するという点と、
前記電気母線（６）に基礎を置く各スペーサ電気絶縁体（１６）は、その本体内に、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の真下の前記スペーサ電気絶縁体（１６）の全長の上方にある、回路および／または電子感知器（１１）の導入および稼動のために配置される、１つ以上の多機能空洞部（１２）を有するという点と、
陽極吊棒（２０）または陰極吊棒（１８）を交互に形成する各電極吊棒（５）は、陰極吊棒（１８）または陽極吊棒（２０）の末端近くに設置され、各槽内の各陰極または陽極、およびその相対的位置を排他的に同定することを可能にする電子回路（３４）の導入のために配置された多機能空洞部（１２）を有するという点と、
各電解槽の上方に設置された各抗酸霧回収フード（７）は、前記陰極吊棒（１８）および前記陽極吊棒（２０）の上方に配置され、前記抗酸霧回収フード（７）の側面端および外部下方端上に付加される多機能空洞部（１２）と、回路および電子感知器（３４）の設置、配列、および稼動を目的として設計された前記多機能チャンバー（１２）とを有するという点と、
前記システム中、各空洞部または多機能チャンバー（１２）内における前記回路および／または電子感知器（１１、１５０）は、信号の制御コンピュータ（５５）への伝送のためにケーブル（１４）の母線によって接続されるという点と、
前記システム中、前記回路および／または感知器（１１、１５０）によって捕獲されたデータは、前記内部ネットワーク（５４）を通じて前記制御コンピュータ（５５）へ伝送され、前記制御コンピュータは、プラントから遠い場所から、実時間における前記電着工程の状態を知ることさえ可能にする、世界中の任意の場所の外部コンピュータ（５６）からのインターネット（５７）等の、局所ネットワーク、外部ネットワーク、または公共ネットワークを通じてアクセスすることができるという点と、
において特徴付けられる、工程変動を測定し、それを電子信号に変換することを可能にする、非鉄金属のヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われるプラントの監視、制御、および管理のためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、当該システムを形成する要素を含む工程変動を測定することを可能にする、非鉄金属に対するヒドロ金属冶金的な電解採取工程および電解精錬工程が行われるプラントの監視、制御、および管理のためのシステムに関する。
【０００２】
工程変動を測定することを可能にする、ヒドロ金属冶金的に非鉄金属を電解採取および電解精錬するプラントの監視、制御、および管理のためのシステムが与えられ、少なくとも１つの群の電解槽であって、当該工程の変動の収集および伝送のための手段を有する前記槽、基本槽の陽極および陰極で交互に構成されている各電解槽の内部に据え付けられた複数の電極、陽極の電気接点に対する吊棒および陰極の電気接点に対する吊棒を交互に形成する複数の電極吊棒、２つの隣接した槽の間の外側壁の上部内に位置付けられる複数の支持電気絶縁体、それぞれの支持電気絶縁体の上部および同数の電極の下部に取り付けられる複数の電気母線、複数の空間絶縁体であって、陽極の吊棒および陰極の吊棒の取り付けを交互に可能にする一体となった非接触維持部を有する前記空間絶縁体、当該構成要素が、回路および／または当該生成工程を監視、制御、および管理することを可能にする、工程変動を測定するための電子検出器を備える少なくとも１つの多機能チャンバーを有する複数の酸性霧回収フードを含む。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、ヒドロ金属冶金的電着工程の目的は、一定の濃度で溶解した金属イオンを含む電解質から、負電圧を印加した陰極の水中表面への正電荷の金属イオンの物理的移動である。当該基本電解槽は、２つの電圧を印加した電極、一般的には、電解質内で一定の距離を置いて平行に掛かっている導電性平板から構成され、正電荷の陽極および負電荷の陰極はそれぞれ化学反応を引き起こし、陽極では酸化し、陰極では還元する。低電圧を印加する際には、陽極に向かう電流、電解質内に存在する陰イオン（負電荷のイオン）は陽極に移動し、一方、陽イオン（正電荷を帯びた金属イオン）は陰極に移動し、そこで陰極表面上に析出する。当該工程の進行はファラデーの法則に従い、それによって当該化学反応は、電極板上の電荷の流れに比例し、電極表面の単位面積当たりのアンペア数で測定され、これは電流密度と呼ばれる。当該電流密度は、溶液中の金属の電着およびその陰極上での分布の両方、ならびに電流使用の効率を特徴付ける重要なパラメータである。最大電気効率は、一定の一貫した、容認できるレベルの質で金属電着の持続性に対応した最大電流密度で、当該工程を実施して得られた。その一方で、当該電流密度は、その一定の温度で前記電解質内の金属イオンの最大拡散による実施にも限定される。実際には、その拡散限界よりも高い電流密度において、陰電極板付近の電解質の層内に乱雑に分散した金属イオンの蓄積物は、陰極板に向かって段階的に減少していく濃度に従って枯渇し、それ故、当該板上での電着に関する即時有効性は、当該工程の持続性または得られた当該析出金属の質の何れも、漠然と支持するのに不十分となった。
【０００４】
工業規模のようなヒドロ金属冶金的電着工程と関連する問題を一層十分に理解するために、当該電解槽を、個別の基本電解槽の総体で構成され、交互に順番に生成単位として析出され、各工業用電解槽容器の内部容積を物理的に満たすと想定してもよい。各基本槽内で互いに向かい合っている各対の陽極板／陰極板の間における、金属イオンの拡散の電気化学的反応および物理化学的現象は本質的に同様であるが、時間の大きさは同一ではなく、工業用電解槽内の各基本槽は、その直近におけるそれぞれの電気的、化学的、流体力学的な一定の変動に従って個別に挙動し、そのため、金属的性質電着の結果は、回収時に各電解槽の陰極毎に異なる。工業用槽のレベルでの結果を改善するために、実時間での各基本槽内での工程の即時変動を監視および制御することが必須となる。時間内での工業工程の連続的稼動のために、各基本槽内における電解質中の金属イオンの濃度は、安定に、一定の範囲内に保たれていなければならない。この条件は、槽末端の１つを通して高い金属イオン濃度の真新しい電解質の適切な流れを連続的に与え、これを順番に析出された基本槽の陰極表面と接触して循環させることによって、工業用槽の対壁または氾濫側を通じる消費された電解質またはより低い金属濃度の同じ流れの対応する同時の排出を伴って達成される。
【０００５】
非鉄金属の電解採取の電気化学的工程は、一般的に電解質中に不溶な良質の電気導体であり、構造的に剛性かつ酸攻撃に耐性がある鉛合金を用いて製造される、陽極板上の基本電解槽内で稼動されるが、電解質中に不溶かつ電解質よりも高密度であるいくつかの化学物質が脱着または生成され、陽極泥として槽容器の底に沈殿する。陽極泥の蓄積によって、容器の底を定期的に洗浄するために当該槽容器を空にすることが必要となる。銅の場合、脱泥することによって、容器の底に蓄積した泥の上部に近い電解質の流体力学的流動を、より軽い泥粒子を運搬し、陰極板に向かって流れる金属イオンの軌道内でそれを混合し、このように異物を要求される純粋な金属銅析出物に導入することを抑止する。電解精錬工程の場合、具体的には銅の場合、鋳造不純銅の陽極は電解質中に可溶であり、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ等の貴金属、およびレニウム等のエキゾチック金属などの含有不純物および痕跡は、その非常に高い価値のために、その後の抽出において、容器からのその排出物上にある陽極泥から回収される必要がある。
【０００６】
非鉄金属の電解採取工程および電解精錬工程の生産サイクルの間に、各基本槽の各陽極中で均質かつ一様な金属析出物を得るために、全体の陰極表面内で可能な限り一定の電流密度を確立および維持することが必須であり、その条件は、電極板内で互いに向き合っている表面における全ての地点の間における一定の均一分離と同時に完全な平行性、各電気母線を有する各電極の最適な電気接点、およびそれぞれのこれら接点における温度の制御を維持することを要求する。時間内に最適な電気接点を維持することを成功させるために、電極吊棒およびその各板が完全な幾何学的条件にあり、脱塩水で十分に洗浄したこれら電気接点の重要部位の永続的、頻繁、かつ完全な洗浄を通じた干渉に中断されず、かつこのような干渉が存在しない母線を有する吊棒の電気接点を維持するという事実に依存することは必要不可欠である。
【０００７】
現在では、非鉄金属の工業的な電解採取プラントまたは電解精錬プラントにおける金属の公称容量に達するために、ヒドロ金属冶金的電着のそれぞれの工程の電解槽容器は、列および断片を形成する槽の群の中に配置され、各槽は一定数の容器で構成されており、全ての槽はその内部に一定数の電極を取り付けるために一様に調整されており、陽極および具体的には陰極は、その表面上に金属イオンが析出する。
【０００８】
その一方で、当該プラントの設計、水力電解回路の体積流量、およびそれらの列内の槽に電圧を印加する電気系統における連続電流整流器の出力は、全体の操作サイクルの間に持続的応用を有する金属電着の公称容量、当該槽の容器内に取り付けられた単位面積当たりの陰極表面の一定の電流強度の公称容量を得るように調整されている。電着は槽内で電圧を印加された陰極表面上の金属イオンの場合における連続凝集の工程であるため、空電極の含浸の時間から完全電極からの電子の回収までの電流の印加は、当該サイクルの間の各槽内における電着の特定工程の変動時間内における実発生に従って、陰極内で蓄積される金属の重量が好都合な一定の平均重量に達するまで維持される。本質的に、各基本槽内の電着工程の操作管理は、各操作サイクルの開始から終了までの最適かつ持続的な平衡において維持するような方法で、溶液内の金属の一定の濃度かつ一定の温度での電解質の体積流量、槽内で効率的に電圧を印加した合計の利用可能な陽極表面および陰極表面、およびそれら電圧を印加した陰極表面に一様に印加された一定の電流密度という、電着における３つの基本パラメータの客観的な永続かつ安定的な管理を有する。
【０００９】
工業では現在、これらのパラメータおよび時間内のそれらの即時発生は何れも、各槽および実時間内において同時に測定されない。
【００１０】
列を形成するために、それぞれの縦軸が平行であり、プラント建造物の縦軸に関して正しい角度で配置されるような方法にて、当該容器はそれらの縦方向の外側壁がすぐ近くにある状態で互いに隣接して据え付けられる。それぞれの水力回路および電気回路をそれらの設備に接続した後、列内で群を成す容器はプラント内で使用可能な電解槽の列となる。当該列は、その表面を覆うプラントの縦方向に沿って２つ以上の平行線を形成するように配置されている。
【００１１】
当該槽列の真上に横方向に据えられる移動クレーンは、任意の槽内における輸送、操作、空陰極の挿入のために、また各生産サイクルの開始時および終了時それぞれの各槽から回収された満電極の除去、輸送、および操作のために、その表面を覆うプラントの縦方向内で運転する。工業的には、移動クレーンを最大限に使用するためにそれぞれの槽からの陰極の回収物が時間内に配列されるような方法にて、槽列を始動および作動する。
【００１２】
現在、非鉄金属の電解採取および電解精錬の工業的ヒドロ金属冶金的電着工程の電解槽内では、一般的には機械加工された高純度の銅で作られた電気母線との直接の機械接点を通じて、当該電極は高電流量かつ低電圧の直流で電圧を印加される。当該電気母線は、それらの列内の隣接した槽の外側壁の上端の上方に据え付けられた電気絶縁体上で直接支持された互いの間にて縦方向に平行に配置されている。当該電極は薄板状の平板な電気導体であり、板の上方頂部から外方向に突出している吊棒を通じて槽に対して横方向に掛かっており、母線との効率的な電気接触のために対向または裏打ちしている導体を有する固体の銅型または鋼型で作られている。当該電極は槽の縦軸に対して横方向に据え付けられ、互いに平行かつ一様に距離を開け、陽極および陰極が挿入され、それらを等距離に保つスペーサ電気導体上で支持される。電極吊棒の長さは、各槽の両側に配置された電気母線に到達および接触するように、各槽の幅に合わせて供給される。
【００１３】
非鉄金属イオンを有する電解質溶液中に含浸して掛かっている陽極から陰極まで直流電流を通過させるために、電解槽の外側壁上の電流母線を有する各電極吊棒の末端間での電気接触点は、交互に配置されている。実際には、第１の陽極の吊棒の一端は第１の電気母線と接触しているが、同陽極の吊棒の他端は電気的に正に絶縁された状態を保たなければならず、第２の母線と接触してはならない。第２の電気母線は次の隣接した陰極の吊棒と接触しなければならず、反対端において、第１の陽極の吊棒の接点に直ちに接触し、第１の母線から電気的に隔離された状態を保たなければならない。図式的に、興味のある電解工程の電気回路において、当該電流は、一般的に第１の陽極の吊棒と接触している末端を通じて電気母線から電解質に入り、含浸した陽極の板を通じて下り、その後電離した電解質溶液を電気的に交わり、次の隣接する陰極の含浸した板と接触し、その後当該電気母線に接触している陰極の吊棒を通じて電解質から第２の電気母線に戻す。陽極が不溶性である非鉄金属の電解採取工程において、各槽内に据え付けられた「ｎ」陽極に関する設備電気機構、および当該陽極間の中に挿入されたそれらの各「ｎ−１」陰極は、各基本槽内の陰極板の両面がそれぞれの隣接した陽極からの金属イオンを供給されるということを保証する。陽極が不純な金属から作られ、かつ当該電解質中で不溶である電解精錬工程においては、当該設備電気機構は、当該陰極間の中に挿入されたそれぞれの「ｎ−１」陽極と据え付けられた「ｎ」陰極のために繰り返される。
【００１４】
一般的に、非鉄金属、特に銅の電解採取に関して、電解質の温度と、主に電極に課された工業的な電流密度と関連する体積流量において、当該金属および硫酸の溶液は電解質として利用される。銅の場合において、当該体積流量は一般的に、１平方メートル当たり２５０アンペアから５００アンペアの電流密度において、４５℃から５０℃で１４ｍ３／時から３０ｍ３／時の電解質の範囲内であり、１平方メートルの陰極表面当たり６ｇ／分から１０ｇ／分の間の速度で金属銅を電着することが可能になる。
【００１５】
銅の電解採取における生産サイクルの間、特に当該槽が、高い流量、高い電解質温度、および電極に対して高い電流密度を伴って作動している場合、豊富な酸素が各基本槽の陽極で生成し、いくらかの水素が各基本槽の陰極で生成し、ガスが電解質表面から立ち上ってプラント環境に入り、人間の健康に対して非常に有毒な酸性霧として著しい体積の硫酸を運搬する。現在の環境法によって示される工業プラント内における懸濁液中の不純物質の適格制限を遵守するために、最新設計の銅の電解採取槽は被覆された状態で作動され、酸性霧の回収、制御、および管理のためのフードまたは同等の回収装置を装備される。当該抗霧装置は、電極吊棒の頂部上で、もしくは、各槽の前壁の上端の上方で縦方向に支持されて据え付けられ、それらの内部足跡境界線が電極の真上に保つようにする。各槽における生産サイクルの終了時に満陰極を回収するために、当該フードまたは同等の抗霧捕獲装置を当該クレーンで取り除き、次の生産サイクルを再開する前に当該槽を空陰極で再充填した後に再び取り付けなければならない。
【００１６】
非鉄金属、特に銅の電解精錬工程において、精製される不純な金属は、板の吊具で一体となった薄層板内、および当該電解槽内で陽極として電解質中に配置される前記可溶な板内にて最初に溶融および鋳造される。当該電解質は、上記の電解採取工程などの場合、溶液中に硫酸および銅もまた含む。銅の電解精錬工程において、６２℃から６５℃での電解質の体積流量は一般的に、１４ｍ３／時から１８ｍ３／時の間（電流密度は１平方メートル当たり２５０アンペアから３２０アンペア）で変動し、銅の電解採取における換算値と比較してより低い。当該より低い流量および電流密度は、電解採取よりも遥かに小さい体積の酸性霧を発生し、それによって銅の電解精錬プラントは一般的に、特別な回収フードを必要とすることなく優れた通気性を発揮するため、環境法を遵守することが可能である。
【００１７】
電解槽の工業的使用において、電気短絡が当該電極の薄層板の直接接触によって時折引き起こされ、これは薄層板が局所的な高い温度（５００℃超過）によって課す問題に特に関連性があり、当該吊棒および電気母線の電気接点内における高電流量の電流によって引き起こされる。実際には、電気母線を有する電極吊棒の非接触支持領域内にて用いられる、先行技術による電気絶縁体の重合体組成材料は、高含量の結合樹脂を用いて、ならびに一般的には不十分であり、さらに一般的には不適切な設計および形状である全体含量の無機強化剤を用いて調合される。９０℃から１００℃超過の温度から開始する場合、スペーサ絶縁体中で用いられ、引き抜き成形された強化棒（その線膨張係数は、強化棒が強化する電気絶縁体の重合体組成材料の線膨張係数に対応していない）で縦方向において特に構造的に強化される、先端技術による重合体組成材料の熱膨張は曲がり始め、その結果、それらの寸法安定性を失い始める。当該絶縁体のこの寸法不安定性および幾何学的不安定性は、電極の位置の転換を引き起こし、それによって引き起こされた短絡の連続性を助長し、当該電極を時間内に伸長し、それによって得られた高温における当該絶縁体の結合樹脂の炭化においてさらなる短絡を引き起こす確率を増加する。熱で当該絶縁体材料の樹脂結合剤が分解し、それによって電気絶縁体が崩壊し得、その結果として火事またはその他事故、および不可逆的損害をもたらす。当該材料には上述の欠陥があるにもかかわらず、電解槽のための重合体組成材料の電気絶縁体の構造強化における引き抜き成形された棒の使用は、米国特許第４，２１３，８４２号、第５，６４５，７０１号、および第７，２０４，９１９号において概観することができるような現在技術において広がり続けている。当該工業分野が、特に時折の高温稼動に対するより一層の耐久性を目的として、無論、高電流量の長期短絡に耐えるのに十分な耐熱性を有するように構成され、さらに、このような激しい熱発生の間にその形状を維持するのに十分な寸法安定性も目的として内部に構成された電解槽のために利用可能な電気絶縁体を有することは必要不可欠である。
【００１８】
工程変動を測定するための方法の欠如、およびいくつかの基本設備の欠陥に関して上述したことを踏まえると、各基本槽内の含浸した陰極の近傍における電気的流量変動、熱的流量変動、物理的流量変動、化学的流量変動、冶金的流量変動、および流体力学的流量変動の間で平衡を実現するという正しく圧倒的な複雑性が明白となる。使用中の問題は、各工業用槽の各電極内において、各生産サイクルの開始から最後の一瞬まで、多くの変化する変動を伴う申し分のない平衡を実現することだけでなく、当該変動を時間内に持続して安定に保つという遥かに大きな問題にもある。現在技術では、実際の電解槽内でこのような平衡を保つことは、各プラントの管理者の包括的な実地の経験によって口述されており、前記目標とする平衡は、プラント用電解質の変化する特性に適切であると独創的に証明および確認されている。変動の補正または調整は、実際に要求されるほど頻繁に実施されず、それ故、現在当該工業分野に見られる電着性能のレベルおよび電気エネルギーの使用が、可能な理論的最適条件を非常に下回ったままであることは驚くことではない。
【００１９】
恐らく、現在最大の技術的問題は、工業用槽に適合する基本電解槽において、電着工程に対する電解質の変動の瞬間状態、ならびに電流の強度および連続性だけでなく、その最適条件に対して判断または適切に補正される時間における瞬時偏移またはその傾向もまた、実時間において系統的に測定、監視、自記、または制御されない。実時間において測定、制御、および管理するこのような能力は、各基本槽における電着工程の質ならびにヒドロ金属冶金による生産性を最適化するのに必要不可欠であり、回収に次ぐ回収で、効率を制御することにおいて調整する機会を有しないため、各生産サイクルの終了時において対応する工業用槽の回収陰極中で電着した金属の量および質を事前に保証することも、現在の基準に対して包括的な電気性能を一貫して改善することも不可能である。上記の問題は、槽列内の各工業用槽において、および間違いなくプラント内の全体の工業用槽においても、基本電解槽内の各電極の設備挙動を同時に監視および管理する、実時間における技術的管理を通じてのみ解決することができる。
【００２０】
現在、例えば、２００６年にチリに近年建造されたような、最新技術による電解採取を行う銅プラントの経験豊富な管理者に関してさえ、実時間における稼動サイクルの、特に槽毎および列毎における各陽極および各陰極の挙動の分離情報の欠如が、金属析出物の電解的な生産性および質を増加するための先進または既存の、新規のヒドロ金属冶金的技術の制御された導入を妨害または少なくとも阻害するということを指摘することは適切である。実際には、操作技術の中には、両方とも米国3M INNOVATIVE PROPERTY社に特許付与されている、チリ国特許出願番号第０１０５７−２００４号「非鉄金属プラントの電解採取または電解精錬の操作パラメータの評価および制御のための方法」、および特許出願番号第０２３３５−２００３号「鋼陰極を同定するための支持装置」等の、非鉄金属のヒドロ金属冶金的電着工程の現在技術による工業プラント操作管理の初期状態に戻すことを目的としたものも存在する。これら特許出願の内容および範囲は正しい方向性を示しているが、要求水準に及ばず、電解槽、工業用槽、槽列、およびプラント内の全体の槽の基本槽レベルにおいて、実時間における電極による変動の分離管理を実現するために互いに連結される効果的な方法を供給するのに不完全かつ不十分である。このような条件は、偏移が生じるまさにその瞬間において、任意の好ましくない偏移を適切に検出するための、および、ありとあらゆる槽内の各生産サイクルの開始から終了までのその最適なレベルにおいて、興味のある工程変動の複合的平衡を通常状態に保つことが可能であるような方法にて、それを補正するための絶対必要な基礎として現れる。
【００２１】
逆説的に、実時間において基本電解槽内の工程のいくつかのパラメータを管理するための電子技術も存在し、例えば、実時間における恒久的方法での基本槽の各陰極内に循環している電流の不可欠な測定、および２００２年に試験的工業レベルで決定的かつ非常に首尾よく実証されたコンピュータ集中管理のために各陰極から読み込まれたデータの伝送がある。さらに、実時間において基本槽の電極内で効果的に循環している直流の即時捕捉のための電気回路、その電気信号への記号化、プラント内での遠隔集中システムにおけるコンピュータ管理のためのその集積および伝送は、チリ国特許出願番号第２７８９−２００３号にて既に特許請求されている。しかしながら、今日までの上述した技術は、進行中の正常動作を保証するような安定状態で電極に十分に近い前記電気回路をもたらすことを可能にするだろう方法の根本的な欠如によって、関連する工業用電解槽における興味のある工程に対して工業的に応用されていない。実際に２００２年の試験的プラント実験において起こったように、プラント内の槽の操作手順に対する有用な方法、非侵入性の方法、非妨害性の方法が欠如していた。未だに欠如しており、現在は特許付与することを望まれている方法が工業的に実践的になることを意図され、適応され、連結され、各基本槽内の適切な定位置内に留まらなければならず、同時に、工業用電解槽と併用して型通りに作動するように十分に保護された状態を保たなければならない。
【００２２】
電気絶縁体に関しては、電解槽内で適切に電圧を印加された電極、絶縁された電極、および間隔を空けた電極において、特許出願番号第２３８５−１９９９号以来、十分に改善されていない。それは、ヒドロ冶金的電着の工業プラントの稼動実施に対する汎用的方法、いくつかのその他概念、および電気エネルギーの利用の減少を伴う金属析出物の冶金による生産性および質を改善する革新的技術にも組み込まれていない。実際には、それは大規模に導入されておらず、例えば、特許出願番号第５２７−２００１号にて教示されている、非鉄金属の電解採取工程および電解精錬工程の熱性能、生産性、および質を増加する、酸霧の除染のために槽内で連結した方法、または特許出願番号第７２７−０６号にて教示されているような、電解質の制御撹拌で金属イオンの拡散を改善することによって生産性を増加するための、さらに近年のその他方法が導入されていない。革新的技術の導入の遅れは恐らく、付随する稼動上の問題が原因であり、確かに従来的な稼動上の警告のヒドロ冶金による銅工業に蔓延し、慎重かつ効果的に確実に安定的な量を生産すると証明されているものに特権を与え、危険を冒すに値しない実現するのに非常に困難な問題だと思われる約束された恩恵を得るための新技術の導入に関連する、稼動上の不安定性および不確定性を負う危険性をはらむことが現在技術にある。
【００２３】
当該工業分野の進歩における次の段階は、実際の生産設備の要求制御である、基本電解槽中でのヒドロ金属冶金による電着工程の問題の実時間での変動の測定および効果的な補正に基づく工業的稼動手順の開発を指し示しており、その理由は、同様に重要かつ複雑な任意の大規模工業工程が２１世紀に期待されるはずであり、それが普通のこととなるからである。
【発明の概要】
【００２４】
本発明は、非鉄金属の電解採取または電解精錬のヒドロ冶金による工業工程が、電解槽ならびにこのようなシステムを構成している要素内にて行われるプラントの監視、制御、および稼動管理のためのシステムを提供する。より具体的には、本発明は、このような工程に関連する変動の監視、制御、および稼動管理のためのシステムであり、変動を測定し、それを電気信号に変換し、それを伝送するその構成要素は、このような工程が行われる電解槽およびその付属物に付随して稼動するように設計されており、前記システムは、各槽の各位置の各電極の同定のための手段としての役割を果たす回路および／または感知器を搭載するのに適切な内部空洞部および外部チャンバーを含むことによって特徴付けられ、実時間での瞬間状態の連続的電子測定のために、工程の変動ならびに各陰極中で電着した金属の重量は両方、電解採取工程の変動の最適な管理のための同定、測定、および監視、ならびに遠隔電子制御を可能にし、電着の連続性を最大化すること、同時に、電気エネルギーの使用が最小である各陰極内の金属析出物の質を目的として、電極、槽、槽列、およびプラント内の全体の槽によって機能停止となるシステムに関する。
【００２５】
本発明の第１の目的は、プラント内の槽およびケーブルの操作手順の有用であり、侵入性でなく、妨害性でもない搭載のために、それぞれの工業用電解槽の容器内で、その電極内で、その電気絶縁体内で、および／またはその抗酸霧フード内で内部空洞部および外部チャンバーを提供することによって、一体となった非鉄金属のヒドロ金属冶金によるこのような電解採取工程および電解精錬工程が行われるプラント内の電解槽中の電着のヒドロ金属冶金的工程の変動を監視、制御、および管理することを可能にするだろうシステム、実時間で変動を電気信号に変換し、前記信号を測定された変動の瞬間状態のデータとして記号化することができるような方法にて、それを異なる捕獲空洞部または捕獲チャンバーからプラント内の遠隔制御域へ伝送し、各生産サイクルの間に前記槽の側面において行われる金属電着工程の最適な展開のためのその遠隔集中制御または管理を可能にする、１つ以上の電子感知器回路、または当該工程の全ての変動を同時に測定することを可能にするその他方法を提供することである。
【００２６】
本発明の第２の目的は、電解槽中で非鉄金属のヒドロ金属冶金による電解採取および電解精錬が行われ、当該電気絶縁体は電力供給および電極の高安定性スペーシングを可能にし、当該電極は引き抜き成形された強化棒を高耐性かつ中空構造形状の低熱変形する重合体組成材料によって置き換える新規の一体となった構造を有し、当該材料はその内部に電気ケーブルの搭載、調整、および同時操作のための十分な手段、その内部に１つ以上の電子感知器回路またはその他同様の手段を有する多機能空洞部を提供し、前記手段は実時間において工程変動を測定することを可能にし、それを電気信号に変換し、それを槽の電気絶縁体中の異なる空洞部からプラントの区域または制御部へ伝送するプラントの監視、制御、および管理を可能にするシステムのための電気絶縁体を提供することである。
【００２７】
本発明の第３の目的は、電解槽中で非鉄金属のヒドロ金属冶金による電解採取および電解精錬が行われ、当該槽内で陰極吊棒の非接点の位置は、ロードセルと相互接続された１つ以上の電子感知器回路の搭載、調整、および同時操作のための十分な手段、または各陰極中に電着した金属の瞬間重量の実時間における測定のためのその他手段を有する１つ以上の多機能空洞部によって供給されるプラントの監視、制御、および管理を可能にするシステムのための電気絶縁体を提供することである。
【００２８】
本発明の第４の目的は、電解槽中で非鉄金属のヒドロ金属冶金による電解採取および電解精錬が行われ、当該電気絶縁体は発光信号の視覚的検出を可能にする透光性重合体組成材料を中空構造形状内に含む１つ以上の一体となった空洞部を備え、当該発光信号は当該絶縁体の内部およびこのような空洞部内に搭載された電気回路から放出され、このような信号は当該絶縁体内に搭載された１つ以上の電子感知器回路によって測定された１つ以上の変動に対する一定の管理限界許容度を超える偏移を示すプラントの監視、制御、および管理を可能にするシステムのための槽内における電気絶縁体を提供することである。
【００２９】
本発明の第５の目的は、電解槽中で非鉄金属のヒドロ金属冶金による電解採取および電解精錬が行われ、当該絶縁体は、電気母線を有する電極吊棒の各接点の洗浄による清浄のために、および／または短絡事象の間に直接接点内の銅原子の熱衝撃を軽減する目的でのこのような接点の冷凍のために、高圧で制御量の冷流体を供給および分散する手段としてその内部に多機能空洞部を備えるプラントの監視、制御、および管理を可能にするシステムのための電気絶縁体を提供することである。
【００３０】
本発明の第６の目的は、電解槽中で非鉄金属のヒドロ金属冶金による電解採取および電解精錬が行われ、当該吊棒は、各陰極および陽極、プラント内の各工業用電解槽内におけるそれらの関係位置を同定することを可能し、各吊棒内の温度を測定するような方法にて配置された、電子感知器または電子回路を搭載する適性を有するように設計された１つの多機能空洞部が搭載されているプラントの監視、制御、および管理を可能にするシステムに適切な、電解槽内における陽極または陰極を形成する電極のための吊棒を提供することである。
【００３１】
本発明の第７の目的は、電解槽中で非鉄金属のヒドロ金属冶金による電解採取および電解精錬が行われ、当該フードは、電解採取工程において生成された酸霧中の硫酸濃度のレベル、電圧を印加される間に実時間において各電極吊棒内に循環している電流の流量および電流量の方向を時間内に測定および監視することを可能にする、１つ以上の感知器および／または回路を搭載する１つ以上の多機能チャンバーを備え、プラントの監視、制御、および管理を可能にするシステムのための電解槽内における酸霧回収フードを提供することである。本発明の第８の目的は、実時間にて当該システムを構成している様々な要素の回路および／または感知器によって捕獲されたデータを回収および自記し、各生産サイクルの間の時間内の工程変動およびその展開の瞬間状態を取得および表示し、新規補正実行に対して課された限界に関する変動偏移を適切に警告することで合図し、従って、各基本槽内、各工業用槽内、各槽列内での金属の回収に次ぐ回収で、変動の間のその最適なレベルにおいて、プラント内の全体の槽のレベルにおいてもまた、および実時間でのこのような稼動管理を通じて安定平衡を保ち、電着した金属の質と電力およびその他のものの包括的使用指数、ならびに電解槽内で行われる非鉄金属のヒドロ金属冶金による電着工程における生産性の両方において明確な改善を実現することに最終的に成功することである。この知見は、各プラントの変動を用いて特定の工程を最適化する一般的なコンピュータ化モデルの構成を最終的に可能にし、コンピュータを通じた電着工程の最適な管理を有するプラントの自動化にも最終的に導く。
【００３２】
監視、制御、および管理のための本システムにて利用される回路および／または感知器は、設計における設置、配列、および稼動上の負荷の一般的な要求、特許請求されている中空構造形状および重合体組成材料等の、材料の調合および多機能内部空洞部および外部チャンバーの供給を説明するためにのみ機能的に記載される。感知器回路の搭載、配列、および稼動のための本発明の多機能内部空洞部および外部チャンバーは全て、電気絶縁体内に、電極に、酸霧フードに、または容器それ自体に、同時または個別に、現在測定されていない各電解槽の各容器内の電解質に関連する重要な変動を含む、非鉄金属のヒドロ金属冶金的電着の包括的結果を決定する全ての工程変動を同定、測定、監視、および制御すること、例としては、陰極表面上で電着の正確な高さおよび前壁付近の電解質の温度を槽中に含浸した電極で監視すること、電解質を汚染して槽を供給する際にそれによって輸送される好ましくない有機物および無機物の不純物、容器の底部に蓄積された陽極泥などの高さを検出することを要求される目的に必要とされる通り、設計し組み込むことができる。
【００３３】
上記で述べた通り、提示されている記述および図面は、ヒドロ冶金的電着工程を管理する能力を劇的に改善するために提供される、槽内の空洞部およびチャンバー、ならびにそれらの付属物の内容、範囲、および有用性のより一層の理解のための実例であると解釈しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
より正確に説明するために、工業用電解槽において行われるヒドロ金属冶金電着における、工程管理の実時間での最適化のために用いることができるいくつかの一般的な電気感知器の搭載、配列、および稼動のための新規の多機能空洞部および多機能チャンバーの特性は、本発明の一体部分を構成する図面を参照して記載する。
【００３５】
【図１】図１は、槽要素内に搭載された回路および／または感知器によって測定および変換された工程変動が、測定された変動の瞬間状態を表し、各生産サイクルの間の工業用電解槽の内部で行われるヒドロ金属冶金的電着工程の展開の監視、制御、および遠隔集中管理を可能にする一組のデータで記号化されるような方法にて、その要素が相互接続された全体のシステムの図表を示す。
【００３６】
【図２】図２は、電解槽の電極、電気母線および電気絶縁体、ならびに酸霧回収フードを有する、４つの電解槽によって形成される典型的な列配置の上面図である。
【００３７】
【図３】図３は、図２に対応する正面図であるが、両側の槽の前壁内において、電解質排出パイプ、当該電気回路を供給するための電流分電箱、捕獲した信号を遠隔コンピュータセンターに伝導するケーブル分電箱、および当該フードの下端内に縦方向に配置された誘電性中空構造形状の内部に感知器回路を搭載する多機能チャンバーを示している。
【００３８】
【図４】図４は、２つの隣接した中間電解槽の縦壁の典型的な断面図であり、その上端にて槽壁を囲む支持絶縁体ブロックを有し、当該ブロックは、当該電極との接点のための突き出ている先端部を有する（または有しない）、長方形断面の機械加工の銅電気母線を同時に電気的に絶縁して配置するものであり、当該電気母線の頂点に据え付けられた電極スペーサ電気絶縁体、当該電気母線上の陰極吊棒の直接電気接点、電気接触を防止する絶縁体のサドル上で支持された陽極吊棒の非電気接点の位置、および電流母線の支持絶縁体内に電気感知器回路を搭載するための多機能空洞部である。
【００３９】
【図５】図５は、当該陰極吊棒の下部に配置された誘電性中空構造形状の内部に形成された、支持電気絶縁体の本体内に一体となって組み込まれた多機能空洞部を有する図３部分の正面詳細図である。
【００４０】
【図６】図６は、当該支持電気絶縁体の上方に形成された電気感知器回路を搭載するための多機能チャンバーを有する一代替実施形態を表し、このようなチャンバーは誘電性中空構造形状によって提供され、従来の電解槽の支持電気絶縁体の上方外側平板縁上に接着剤と加えられる。
【００４１】
【図７】図７は、支持ブロック絶縁体の内部に一体となって組み込まれた誘電性中空構造形状、同様に陰極吊棒および陽極吊棒の上方に多機能チャンバーとして配置され、酸霧回収フードの下方外側縁に加えられたスペーサ絶縁体の内部に据え付けられた、それぞれの電気感知器回路のための搭載および配置をもたらすいくつかの多機能空洞部を示す。
【００４２】
【図８】図８は、銅電解採取電解槽内で一般的に用いられる多機能電気絶縁体の別型の等角図を示し、当該絶縁体は、当該電気母線が三角形断面（示される通り）を有し、または円形であり、非接触絶縁体サドルの平行列の間で支持された平板から成り、前記サドルは、電極スペーサとして同時に作動する。この電気絶縁体の内部では、いくつかの多機能空洞部が、その内部にて一体となって据え付けられた様々な誘電性中空構造形状によって提供される。この実施形態では、当該中空構造形状は、長方形断面または楕円形断面から成り、誘電性かつ同様に透光性であり、当該母線を支持する基部の上方にあり、当該透光性中空構造形状が、当該非接触サドルの外側壁を通じて当該絶縁体の外側に浮上することを可能にする高さにおいて、電子感知器回路を搭載および作動するためのサドル列の下方に縦方向に配置される。当該中空構造形状の透光性材料は、当該絶縁体内部の多機能空洞部内に搭載された電子感知器から発生した電光信号の外部検出を可能にする。
【００４３】
【図９】図９は、いくつかの多機能空洞部を供給された図８と同一の多機能絶縁体の断面図を示し、この実施形態では、当該電光信号を光ファイバーによって当該非接触サドルの上端へ伝導する代替物として示されている透光性中空構造形状を有しない。同様に示されているのは、興味のあるその他追加の信号を測定する様々な誘電性中空構造形状の内部で、一体となって据え付けられた追加の多機能空洞部である。
【００４４】
【図１０】図１０は、電子感知器を当該絶縁体内に、および当該非接触サドル絶縁体に基礎を置いていると示される陰極吊棒内に搭載している、相互接続された多機能空洞部の配列を有する図８の非接触サドルを詳細に示す。その対応する感知器とともに示されている多機能空洞部は、当該非接触サドル内の中枢を通じて、陰極吊棒の重量の時間内での即時増加量を検出すること、および同様に、当該吊棒内のその多機能空洞部内に搭載されたそれ自体の電気回路内のプログラム化信号による、前記非接触サドルにおける陰極の同定をそれぞれ可能にする。
【００４５】
【図１１】図１１は、多機能空洞部が、その噴口が様々な電気接点を清浄し、同時に当該電極吊棒および当該母線の接触領域内の温度を制御することを目的とした非接触サドル内に据え付けられたいくつかのスプリンクラーに、高圧で冷流体を供給するパイプとして形成された電気絶縁体の中に組み込まれて提供される、図８の別の等角図である。
【００４６】
【図１２】図１２は、工業用電解槽の容器の内部前壁を示す部分の等角図であり、当該電解槽において、装置は外側壁および前壁の内部角内に配置された多機能チャンバーを備え、垂直誘電性中空構造チューブによって形成され、当該電解質の温度、当該電解質の高さレベル、当該電解質中の銅濃度、その他混入物質種の存在およびレベル、当該抗霧球の表面下における電解槽中の浮揚物とともに輸送された有機物質の存在および層厚、当該容器の底部に堆積した陽極泥の存在および高さレベルなどを測定する電子感知器を装備される。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明は、電解槽中で非鉄金属の工業的なヒドロ金属冶金による電解採取工程および電解精錬工程が行われるプラントを監視、制御、および管理するシステム、ならびにこのようなシステムの構成要素を提供する。より具体的には、本発明は、前記工程の変動を監視、制御、および稼動管理し、変動を測定し、それを電子信号に変換し、同一信号を伝送するその構成要素は、前記工程が行われる電解槽およびその付属物の内部に関連して稼動するように設計されており、各槽内における各電極およびその位置の同定のため、瞬間状態の実時間における連続的電子測定、および当該工程変動、ならびに各陰極内に電着した金属の変動の時間内の展開のための手段として作動する回路および／または感知器を搭載するのに適した内部空洞部および外部チャンバーを含むこと、ひいては、偏移の同定、測定、および監視、ならびに電極、槽、槽列、およびプラント内の全ての槽によって分離された、電着工程の変動の最適な管理のための遠隔コンピュータ制御に、使用される電気エネルギーが最小である各陰極内において、電着工程の連続性および金属析出物の質の両方を同時に最大化することを可能にすることによって特徴付けられるシステムを指している。
【００４８】
図１を参照すると、第１プラント５２は、２つの列またはそれぞれ１、２、３、４の４つの槽によって形成されているように示され、プラント５２内の各槽列は、信号の遠隔制御コンピュータ５５への伝送のためのケーブル１４によって接続される感知器を備えている。第２プラント５３も、図１に示される４つの槽１、２、３、４の２つの列によって形成され、図中、プラント５３内部の各槽群は、信号の同一の制御コンピュータ５５への伝送のためのケーブル１４と母線によって接続される感知器を有する。
【００４９】
当該回路および／または感知器によって計測され、電子信号に変換されたデータは、内部ネットワーク５４を通じて制御コンピュータ５５へ伝送される。前記コンピュータは、局地ネットワーク、外部ネットワーク、または公共ネットワークを通じてアクセスできる可能性があり、例えば、世界中の任意の場所の外部コンピュータ５６からのインターネット５７は、当該各プラントより非常に遠い場所から、実時間における２つの電解採取プラントの全体工程の状態、および各電解槽容器内の各基本槽の状態でさえも知ることを可能にする。
【００５０】
図２および図３に係り、これらは、２つの槽が中間位置１および２にあり、かつ２つの槽が末端位置３、４にあり、それぞれの電気母線６に接続された末端槽３内に据え付けられる電極５を有する、典型的な列または４つの電解槽を示す。中間槽１および末端槽４は、酸霧回収フード７で覆われるように示され、現代の銅電解採取工程にて一般的に用いられる。前記電解槽１、２、３、４の外部前壁８上に、電解放出部の両側において、分電箱１０が示される。これらの箱は、各電解槽への電線の接続を提供し、電子回路１１に適するように電圧を調整する変流器（示されていない）を搭載する。同様に、多機能チャンバー１２は、誘電性であり、抗腐食性であり、構造的な重合体組成材料でできている中空構造形状によって形成および保護され、フード７の内部末端内に縦方向に配置されていると見ることができ、平行な電気母線６、および同様にその他可能な代替位置が示される。電気分電箱１０と反対側にある同一の外部前壁８上において、電極５からその感知器回路１１によって回収された電子信号、および前記槽内におけるヒドロ金属冶金的電着工程のその他の変動の電気信号を、各電解槽１、２、３、４内に回収する分電箱１３が示される。当該電子信号を当該槽から外部へ伝送するために、この実施形態では、それぞれのケーブル１４は、当該信号を中央監視部に伝送し、プラント内の槽の稼動のための遠隔管理システムを制御するために提供される。
【００５１】
図４に係り、２つの中間槽１、２の外側壁の典型的断面図は、重合体組成材料を有する槽の全長の一片の中で鋳造され、槽１、２の壁の上端に搭載されてこれを囲む支持絶縁体ブロック１５とともに見ることができる。これらの絶縁体ブロックは、電気母線６を支持および配置する。この実施形態では、当該電気母線は、突出接点を有する犬骨型から成る。銅電解採取工程に関して、母線６の頂部において、電極スペーサ電気絶縁体１６が据え付けられており、当該陰極吊棒は、直接母線６を有する電気接点１９内で支持されるように示され、同様に、陽極吊棒２０は、この場合は非接触サドル１７に基礎を置く前記陰極１８の前に示され、電極スペーサ電気絶縁体１６と一体となっており、前記絶縁体は、陽極吊棒２０の一端上にて電気絶縁体を維持し、一方、他端は隣の母線６と物理的に接している。母線６を配置する電気支持絶縁体１５の上方外側端内にて、本発明の多機能空洞部１２が、一側および反対側上の陰極吊棒１８の下方、陽極吊棒２０の下方にあり、差し支えなければ、示されるように両端に多機能空洞部を有する電気支持絶縁体１５の全長に沿って、感知器電子回路１１の設置および稼動のために配置されるように提供される。
【００５２】
図５は、当該代替物が陰極吊棒１８の下の１５に一体となって組み込まれる、多機能空洞部１２の代替物を特徴付ける図４部分の詳細を示す。本発明の好適実施形態では、多機能空洞部２は、電子回路１１を搭載し、当該槽および当該電極の近傍の厳しい条件から保護する二重機能に適合し、同時に、全てのその経線においてまっすぐ、かつ水平軸、垂直軸、および横軸において偏差なしにそれを保持する電気絶縁体１５を構造的に強化し、高電流量の電流を与えられた槽内の激しい電気短絡の発生の間に発生する急激な温度上昇に耐えることを可能にするような特性の誘電性構造的重合体組成材料で製造された、中空構造形状２２内の絶縁体１５の全長に沿って一体となって鋳造され、当該吊棒および当該銅母線を非常に高速で５００℃超過に加熱するのに十分なエネルギーを有する。このような電気短絡の熱的衝撃は、ゴムまたは別のものできている場合、絶縁体１５を頻繁に炭化し、引き抜き成形されたグラスファイバー棒および結合樹脂で強化された、典型的な重合体組成材料の組成物でできている従来の鋳造絶縁体は、初めに変形され、その後炭化される。多機能空洞部１２の一代替実施形態は、抗腐食性である、誘電性重合体組成材料で鋳造された中空構造形状２３が、電解槽内に存在している支持電気絶縁体の上方周辺部の平面上に接着剤２４とともに直接添加されている、図６の電気絶縁体１５の多機能チャンバーとして示される。
【００５３】
図７に係り、多機能空洞部１２は、抗腐食性である、誘電性重合体組成材料の中空構造形状２５の内部にあるチャンバーが示され、陰極吊棒１８および陽極吊棒２０の上方に配置され、電解槽１、２の上方に据え付けられる酸霧回収フード７の外部外側端の内部に接着剤２４とともに付加されるように形成される。同図は、当該回収フードの外側端の内部の中空構造形状２５’とともに形成された多機能空洞部１２’の代替位置も示す。
【００５４】
図８に係り、一等角図に示されるのは、銅電解採取工程において用いられる電解槽のための電気絶縁体の別型であり、前記工程において、三角形断面とともに示される電気母線の支持電気絶縁体は、陰極吊棒１８および陽極吊棒２０の電気絶縁および同時スペーシングのために、同一の多機能電気絶縁体３０の一体部分を形成する。絶縁体３０内において、多機能空洞部１２は、電気絶縁体３０の１つまたは両方の外側端に沿って水平に配置される電子回路１１を据え付けるために提供され、当該回路は常に、陰極吊棒１８および陽極吊棒２０の下かつ非常に近くに配置される。多機能空洞部１２は、この実施形態において、誘電性かつ同様に透光性の重合体組成材料２１で製造され、非接触絶縁体サドル１７の列の下の絶縁体の中に据え付けられ、絶縁体３０とともに一体となって鋳造される中空構造形状とともに提供される。絶縁体３０内における透光形状２１の配置の高さは、透光形状２１の上部が出現することを可能にし、電気母線２７を有する陰極吊棒１８および陽極吊棒２０の電気接触のために提供された空洞部２６の幅を外部から横切るだろう。このような配置は、透光形状２１の可視部分が、電気接点のこのような位置内にある絶縁体の外部に対して露出し続けることを可能にし、電気絶縁体３０の内部からの多機能空洞部１２内における電子回路１１から発生した電光信号の可視検出の手段を提供する。
【００５５】
図９は、１つの非接触絶縁体サドル１７を通じた絶縁体３０の断面正面図を示し、陰極吊棒１８の端部が、非接触絶縁体サドル１７の上部平板床上にどのように直接支持されるかを説明し、このような上部床表面は、当該電極からの力学的衝撃を吸収し、非接触絶縁体サドル１７内の吊棒の中心化を促進し、抗腐食性であり、高耐衝撃性の重合体組成材料の中空誘電性構造形状３１を覆うために、高耐熱性重合体組成材料、好ましくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の枕部２９で覆われ、陰極吊棒１８の重量における変動下で曲げることによって変形する能力を有するように設計された壁厚の部分にて供給される。形状３１は、その内部において、非接触絶縁体サドル１７上の吊棒の支持下で形状３１の上部壁の累進変形を連続的かつ実時間において測定することができる、ロードセル２８または同等の感知器を据え付ける多機能チャンバー１２を提供し、累進変形は、当該電解槽の内部において、時間内に（約６ｇ／分から１０ｇ／分の速度で）その重量を増加する前記陰極内で金属が電着されている場合に起こる。中空形状３１の垂直延長部３２を通じて、電子回路１１を搭載する縦方向透光形状２１内の多機能チャネル１２と、電気的かつ電子的に２３を接続する別の多機能空洞部１２が提供される。分電箱１０を通じて外部電気エネルギーを供給されるこの回路１１は、各陰極内の非接触絶縁体サドル１７中におけるロードセル２８または同等の感知器に、その稼動に必要な電気エネルギーを供給する。この同一の回路は、陰極吊棒１８内における瞬間的有効荷重に係る、一方向または他方向における形状３１の変形を通じた荷重または開放の信号を、前記ロードセル２８から電子的に受信する。同様に示されるのは、絶縁体３０の容積内で縦方向に被包され、その鋳造時に絶縁体３０内におけるその正確な位置内に据え付けられる、重合体組成材料３５の追加の中空形状で形成された１つ以上の多機能空洞部１２である。形状３５は、感知器３６を有する絶縁体３０内の局所温度を測定する、電子回路１１を据え付ける多機能空洞部１２を提供する。前記感知器３６は、電気絶縁体３０の全長上にて、所定の間隔をあけて形状３５の周辺部を徐々に貫通する。多機能空洞部の外部上にある絶縁体３０の材料内の周囲に等しく配置されるのは、絶縁体３０の全長に沿った低直線伸長係数材料３７の薄い連続ストリップである。これらのストリップは、絶縁体３０の全長における任意の変化を検出するその感知回路１１に接続され、このような検出は、絶縁体３０内の、および／または当該非接触サドル内の壊滅的衝撃またはその他の事象からの過荷重の結果として、絶縁体３０の材料内における物理的中断または物理的亀裂を示すだろう。
【００５６】
絶縁体３０の形状が、図８に示されるように現れる形状２１を据え付けることを可能にしない場合、一代替物として、光ファイバーケーブル６０が、外側から目に見える電気絶縁体３０と一体となって鋳造される、非接触絶縁体サドル１７の上端内にある感知器回路１１から前記電光信号を作る透光性多機能空洞部１２から提供される。
【００５７】
図１０において、本発明の多機能空洞部１２を有する電極は、電子感知器３４を挿入する陰極吊棒１８および陽極吊棒２０の末端近くに配置されて示され、各当該感知器は、当該それぞれの電極の明確かつ排他的な同定を可能にする特有の電子変動でプログラムされ、当該電極において、同回路１１から発生しその後読み込まれる電子信号を用いて、各電子感知器３４が挿入される。当該電極の同定は、当該生産サイクルの間に当該槽に、具体的には２つの重要なパラメータに関係する各陰極および陽極内における電着工程または電解採取の特性を関連付けることを可能にし、当該パラメータは、基本槽の各電極を通じて循環している瞬間的電流の流量および強度の方向、ならびに各陰極上に堆積された金属の対応する瞬間的重量である。これは、任意の位置および槽内での実時間におけるその挙動の監視または追跡を可能にし、当該位置および槽内において、それは連続した生産サイクル内に現在据え付けられるか、または据え付けることができ得る。当該陰極吊棒および当該陽極吊棒の温度は５００℃超過に上昇し得るため、電子感知器３４を搭載する多機能空洞部１２を形成する絶縁体３９は、非常に高い耐熱性を有しなければならず、高耐熱性または導電性陶磁器の構造組成材料で作られて提供される。両方の異形において、周辺空気緩衝クッション４１も提供される。多機能空洞部１２は、感知器３４の稼動に十分な多機能空洞部の内部温度を維持する、当該中空陰極吊棒の内部空洞部と都合よく連通させることができ、激しい熱衝撃を有する短絡発生に耐えることができる。誘電性断熱材３９内の電気感知器３４は、当該吊棒の温度を測定するためにも提供することができる。その実施形態において、断熱材３９は円柱形であり、その基礎は、多機能空洞部１２（チャンバー）への圧力を内包された誘電性熱材料３８の円形蓋を供給されている。この蓋３８は、事故による破損に備えて、または当該電極の耐用年数の間の任意のその他理由のために、感知器が同定する当該電極の耐用年数の終了時にそれを再生し、あるいはそれを新しいものと取り替える感知器３４への接触を可能にする。
【００５８】
図１１は、図８における絶縁体の別の配列の等角図を示し、銅電気母線２７を有する陰極吊棒１８または陽極吊棒２０の間の電気接触領域１９を強調している。接触領域１９と対向している各非接触サドル絶縁体１７において、高水圧スプリンクラー４３が、圧力下における冷流体のファン４０で、当該吊棒の下面および当該電気母線の上面の間の物理的接点の隙間に強い衝撃を与えることを目的として提供される。各スプリンクラー４３は、非接触サドル絶縁体１７の本体内に組み込まれたパイプ４４に接続され、当該絶縁体は、絶縁体３０の全長に沿って水平に埋め込まれた、高圧チューブ４５とともに形成された多機能空洞部１２と接合される。このチューブ４５は、当該接触領域に対して冷却剤として作用する冷たい洗浄流体の外部源に接続される。記載されている熱感知要素は、電極短絡の早期警報システムと連結されて作動する。実際には、所定の温度閾値に達する場合、陰極吊棒１８および陽極吊棒２０の末端中の多機能空洞部１２内に据え付けられた熱感知器３４、当該遠隔監視電子システムの処理装置は、スプリンクラー４３のセットノズル孔の真上にある多機能空洞部１２内に搭載されたパイプ４５内の圧力を上昇させる、冷流体冷却剤の外部源内にあるポンプを作動することができる。当該流体は、当該接触領域を氾濫させ、その温度を下げ、同時に、局所加熱を引き起こし得る任意の汚物または異物の電気接点の隙間を洗浄するスプリンクラーから出てくる。当該流圧が、非接触サドル１７上に据え付けられた全てのスプリンクラーに、絶縁体３０上で同時に稼動させることにもかかわらず、当該高温信号は、設定温度閾値を越えて過熱している吊棒に対応する位置内の、透光性構造形状２１または光ファイバー６０を通じてアルミニウム信号で表示される。１つ以上の接点１９内における温度が、設定時間内に冷たい冷却流体の最大流量のスプリンクラーで制御できない場合、当該感知器回路は、熱的な非適合が持続しているこの状態を、中央コンピュータ監視プラント５５に信号で伝え、関連する電極内の潜在的電気短絡を知らせる警報を作動し、温度が当該システム内で好ましくないレベルまで上昇および変化する前に、当該事故の効率的制御に関する問題またはその他影響を有すると確認された槽の領域内において直接介入を開始する十分なリードタイムを有する。当該洗浄流体および／または冷たい冷却剤が汚染物質、または当該電解質に対して有害に変化してしまった場合、絶縁体３０の目的は、絶縁体３０の末端に向かって傾斜された縦排出溝４３を組み込み、当該容器の外側に当該流体を排出することを提供することである。
【００５９】
図１２は、排水前壁に向かった槽の内部から見られた中間電解槽の容器内に組み込まれた等角正面図を示す。前壁を有する外側壁の上方角において、多機能チャンバー１２は、誘電性であり、上端が被覆された環境と接続され、下端が当該電解質にさらされている、抗腐食性の構造重合体組成材料チューブ４６で形成されて提供され、当該チャンバーは、その内部に、当該電解質の温度を測定する熱電対感知器４７、および当該容器の上端からのその位置における電解質のレベルの距離、容器の底部に堆積された陽極泥の高さ、銅および硫酸の濃度、当該電解質に対する汚染物質の存在および濃度、および抗霧球５０の下部の電解質上に浮揚する輸送された有機物質５１の存在を測定するレベル感知器４８を有する感知器回路１１を搭載する。重合体組成材料４６のチューブの下方にある感知器５８の延長部によって、高さ５９の陽極泥が容器底部に堆積される。当該チューブ内の孔部４９は、電解質および浮揚している無機残留物５１の、当該チューブ内部にある多機能空洞部１２への流入を可能にし、当該電子感知器によって測定される。
【００６０】
陽極泥レベル感知器５８は、容器の４つの角における多機能空洞部１２を形成する重合体組成材料チューブ４６から容器の底部まで垂直に突出し、当該陽極泥の高さを測定する。図１２にて見られるように、陽極泥感知器５８の末端は円錐形であり、それによって、基部から頂部までの泥の高さ５９、当該円錐の自由表面の直径は、泥が消滅するまで減少する。一般的に、当該円錐の高さは、陽極泥の許容できる高さの最大値と同等にすることができる。当該泥が、据え付けられた４つのうち少なくとも２つの円錐内においてその高さに達する場合、警報が作動され、「陽極泥の高さが最大」であることを知らせ、次の機会に当該槽容器の切迫脱泥手順をプログラムすることを可能にするだろう。
【００６１】
当該電解質に対して課せられたレベルの変動は、当該槽に対する豊富な電解質の供給流量における組の代替物を示し、当該槽の内部における前記流量および対応する高さレベルは、当該陰極上における金属電着の連続性および質、ならびに当該生産サイクルの終了段階におけるその良好な管理を決定する。過剰な電解質の高さは、電着された陰極表面の高さを延長し、当該陰極に印加された実効電流密度を減少させる。一方、この過寸法は、当該空白陰極から銅板を剥離するために用いられる剥取機内にて電着された金属板剥離の調整された始線に取って代わる。当該電解質の高さの変動、銅濃度の変動、硫酸濃度の変動、および汚染物質濃度の変動、浮揚有機物の存在の変動、４つ全ての角内に課せられた一様な電解質温度の変動、ならびに、当該工程にて課せられたその許容可能な値に関して、当該容器内で測定および監視するのに適切であり得るその他変動は、関連する補正動作を適切に取ることを可能にする電極および槽から、電気接触領域内における温度に関して上記で説明されたように、遠隔コンピュータ制御監視装置および制御センターにて即座に表されるだろう。当該容器の底部に堆積された陽極泥に対して設定された、許容可能な最大値からの過剰な高さは、底部清浄のために当該電解槽の次の脱泥停止の機会を信号で伝える。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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