專利名稱：用于監(jiān)測、控制和管理用于實施有色金屬的濕法冶金電解提取和電解精煉過程的設備的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測、控制和管理用于實施針對有色金屬的濕法冶金電解提 取和電解精煉過程的設備的系統(tǒng)，包括形成所述系統(tǒng)的元件，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量。提供一種用于監(jiān)測、控制和管理用于實施針對有色金屬的濕法冶金電解提取和電 解精煉過程的設備的系統(tǒng)，其能夠測量過程變量，所述系統(tǒng)包括至少一組電解池，所述電 解池具有用于所述過程的變量的收集和傳送的裝置；多個電極，所述多個電極安裝在每個 電解池的內部中，交替地構成基本池的陽極和陰極；多個電極架桿，其交替地形成用于陽極 的電接觸的架桿和用于陰極電接觸的架桿；多個支撐電絕緣體，其位于兩個相鄰的池之間 的側壁的上部中；多個電匯流條，其被安裝在每個支撐電絕緣體的頂部并且在所述多個電 極的下面；多個電間隔件絕緣體，每個電間隔件絕緣體具有一體的非接觸式座板，允許交替 地安裝陽極的架桿和陰極的架桿；多個酸霧收集罩，在所述酸霧收集罩中，組成元件具有至 少一個多功能室，所述多功能室容納用于測量能夠監(jiān)測、控制和管理生產過程的過程變量 的電路和/或傳感器。
背景技術：
一般地，濕法冶金的電解沉積過程的目的是將帶正電荷的金屬離子從包含有以給 定濃度溶解的該金屬離子的電解液物理傳遞到帶負電荷的通電的陰極的浸沒表面?；镜?電解池由兩個通電電極(典型地是以給定距離平行地懸掛在電解液中的平坦的導電板)， 帶正電荷的陽極和帶負電荷的陰極，所構成，其產生各自的化學反應在陽極上氧化，在陰 極上還原。在對陽極施加低電壓的連續(xù)電流時，存在于電解液中的陰離子(帶負電荷的離 子)遷移到陽極，同時陽離子(帶正電荷的金屬離子)遷移到陰極，在那兒它們沉積在陰極 表面上極。過程的進行遵守法拉第定律，其中，化學反應與電極板上的電荷流量(以安培/ 單位電極表面測量，并稱為電流密度)成正比。該電流密度是關鍵參數(shù)，其表征溶液中的金 屬的電解沉積及其在陰極上的分布這兩者，以及電流使用的效率。以與在給定的持續(xù)的、可 接受的品質水平的金屬電極沉積的持續(xù)性相匹配的最大電流密度實施過程，能夠獲得最大 的電效率。另一方面，在實踐中，該電流密度還受到在給定溫度下在所述電解液中的金屬離 子的最大擴散的限制。實際上，根據朝向陰極板減小的濃度梯度，在高于擴散極限的電流密 度，隨機分布在接近陰極板處的電解液層中的金屬離子原料(Stock)被耗盡，并因此，在所 述板上的電解沉積的瞬時有效性不足以無限地維持所述過程的持續(xù)性或生成的金屬沉積 物品質。為了更好地理解與如工業(yè)規(guī)模的濕法冶金電解沉積相關聯(lián)的問題，電解池可以被 形象化為由物理填充每個工業(yè)電解池容器的內部體積的獨立的基本電解池(一個接一個 地如生產單元串聯(lián)布置)的加和構成。盡管在時間、在大小上不完全相同，但是在每個基本 池中相互面對的每一對陽極/陰極板之間的金屬離子的電化學反應和物理-化學擴散現(xiàn)象 實質上是類似的，在工業(yè)電解池中的每個基本池根據在其周圍環(huán)境中的其自身的電、化學、液壓給定變量獨立地實施行為，并因此，電解沉積金屬品質的結果在收獲時從每個電解池， 從陰極到陰極都是變化的。為了改善在工業(yè)池水平的結果，實時地監(jiān)測和控制在每個基本 池中的過程的瞬時變量是重要的。隨著工業(yè)過程隨時間的連續(xù)進行，在每個基本池中的電解液中的金屬離子的濃度必須被維持穩(wěn)定在給定的范圍內。該條件通過以下方法來實現(xiàn)通過池端中的一個連續(xù)供 給高金屬濃度的合適流量的新鮮的電解液，允許其與串聯(lián)設置的基本池的陰極表面相接觸 地循環(huán)，同時相應地通過工業(yè)池的相對壁或溢出側將相同流量的廢電解液或更低金屬濃度 排放。盡管有色金屬的電解提取的電化學過程在基本電解池中運行，但是，在陽極板 (典型地由在電解液中不可溶、具備良好的電導性、結構剛性和耐酸性的鉛合金制造成) 上，一些化學物質被分離或生成，所述化學物質在電解液中是不可溶的，并具有比電解液更 高的密度，且沉積在池容器的底部上，作為陽極泥渣。陽極泥渣的累積需要排空所述池容 器以周期地清潔底部。在銅的情況下，清除泥渣防止接近累積在底部上的泥渣的上限水平 的電解液的液壓流夾帶較輕的泥渣顆粒，并將它們混合在金屬離子朝向陰極板流動的軌跡 中，防止以這種方式將外界顆粒引入到所需的純金屬銅的沉積物中。在電解精煉過程的情 況下，尤其是銅，鑄造的非純銅陽極在電解液中是可溶的，且包含的雜質和痕量的貴重金屬 (例如金、鉬、鈷)和異金屬(例如錸等)等，由于它們極高的價值，需要在后續(xù)的提取中在 陽極泥渣從容器排放后時從陽極泥渣中回收。為了在有色金屬的電解提取和電解精煉過程的生產循環(huán)過程中在每個基本池的 每個陰極中獲得均勻和均一的金屬沉積物，在整個陰極表面中建立和保持盡可能均勻的給 定的電流密度是重要的，該條件需要同時保持在電極板中彼此面對的表面中的所有點之間 的給定的均勻間隔完美平行、每個電極與每個電匯流條的優(yōu)化的電連接以及在這些接觸中 的每個中的溫度控制。為了成功地隨時間保持優(yōu)化的電接觸，必不可少的是，依賴于電極的 架桿和它們各自的板將處于優(yōu)異的幾何條件的事實，保持架桿與匯流條的電接觸不中斷， 和通過用軟化水進行充足的清洗來對這些電接觸件的關鍵區(qū)域進行永久的、經常性的和徹 底的清潔來防止產生干涉。目前，為了達到在有色金屬的工業(yè)電解提取和電解精煉設備中的額定金屬容量， 濕法冶金電解沉積的各個過程的電解池容器被設置在形成堆層(bank)或部分的池的組 中，每個池由給定數(shù)量的容器構成，所有池被尺寸均一化以在其內部安裝給定數(shù)量的電極， 陽極，且尤其是陰極，金屬離子將被沉積在電極表面上。另一方面，設備的設計、液壓電解回路的體積流量和用于給堆層中的池供能的電 力系統(tǒng)中的連續(xù)的電流整流器的功率被定制以便在假定在整個操作循環(huán)過程中持續(xù)地施 加給定的電流強度/單位安裝在池的容器中的陰極表面的情況下，獲得金屬電解沉積的額 定容量。由于電解沉積是池內部通電的陰極表面上的金屬離子的隨時間連續(xù)聚集的過程， 并由此從空陰極的浸沒時刻應用電流直到從全陰極收獲金屬，所述電流根據在循環(huán)過程中 在每個池中的電解沉積的具體過程的變量隨時間的實際演變而保持，直到達到在陰極中累 積的金屬的便利的給定平均重量。實質上，在每個基本池中的電解沉積過程的操作管理的 目的是，以從每個操作循環(huán)的起始到結束將電解沉積中的三個基本參數(shù)保持優(yōu)化的、持續(xù) 的平衡的方式，永久和穩(wěn)定地管理這些基本參數(shù)，所述三個基本參數(shù)為在溶液中的給定的金屬濃度下、在給定的溫度下的電解液的體積流量；在池中總共可獲得的有效通電的陽極 和陰極表面；以及被均勻地應用于這些通電陰極表面的給定的電流密度。在工業(yè)中，目前，這些參數(shù)以及它們隨時間的瞬時演變都沒有在每個池中被同時 測量和被實時地測量。
為了形成堆層，容器被安裝得相互鄰近且它們的縱向側壁靠近在一起，以使得各 個縱軸平行并相對于設備建筑物的縱軸成直角定位。在將各個液壓和電路與它們的裝備連 接之后，被分組成堆層的容器成為在設備中的操作電解池的堆層。該堆層被設置成沿著覆 蓋其表面的設備的縱向形成兩個或更多個平行線。在池堆層上方橫向安裝的移動式吊車在覆蓋其表面的設備的縱向運行，用于在任 何池中的空陰極堆層的傳輸、操縱和插入，也是用于分別在每個生產循環(huán)的開始和結束時 從每個池去除、傳輸和操縱收獲的整個陰極。在工業(yè)上，池的堆層被開始和操作，以使得陰 極從各個池的收獲根據時間排序，以最大化地使用移動式吊車。目前，在有色金屬的電解提取和精煉的濕法冶金電解沉積過程的電解池中，電極 借助于與電匯流條的直接的機械接觸而用高安培的持續(xù)電流通電，所述電極通常由經過機 加工的高純度的銅制成。電匯流條彼此平行地縱向布置，直接支撐在安裝于池的堆層中的 相鄰的池的側壁的上邊沿上的電絕緣體上。電極是層疊的平板電導體，所述平板電導體借 助于從所述板的上頂點向外伸出的架桿橫向于池懸掛，所述平板電導體由固體銅或鋼形狀 制成，具有導電表面或襯里與與匯流條有效電接觸。電極被橫向于池的縱軸安裝，相互平行 且彼此均勻間隔，陽極和陰極插入并支撐在將它們保持為等間距的間隔件電絕緣體上。電 極架桿的長度被提供以適合于每個池的寬度，以便到達和接觸設置在每個池的兩側上的電 匯流條。為了從浸沒地懸在具有有色金屬的離子的電解溶液中的陽極和陰極之間形成從 陽極到陰極的連續(xù)的電流的通道，在每個電極架桿的端部之間與電解池的側壁上的電流匯 流條的電接觸點被交替布置。實際上，第一陽極的架桿的一端與第一電匯流條相接觸，同 時，同一陽極的架桿的另一端必須保持主動電絕緣，不與第二匯流條接觸。第二電匯流條必 須在與第一陽極的架桿的接觸直接相鄰的相反的一端與下一相鄰的陰極接觸，且必須與第 一匯流條保持電絕緣。示意性地，在感興趣的電解過程的電子電路中，電流從電匯流條進入 電解液，通常穿過與第一陽極的架桿接觸的端部，向下穿過浸沒陽極的板，然后以電方式穿 過離子化的電解液，并與下一個相鄰的陰極的浸沒板相接觸，然后從電解液穿過與第二電 匯流條接觸的陰極的架桿返回到第二電匯流條。在陽極不可溶的有色金屬的電解提取過程 中，對于安裝在每個池中的“η”個陽極以及插入到所述陽極之間的它們各自的“η-1，，個陰 極的單元電模式，認為在每個基本池中的陰極板的兩個表面被供給來自各自相鄰的陽極的 金屬離子。在陽極由非純金屬制成并可溶于電解液的電解精煉過程中，單元電模式對于安 裝的“η”個陰極以及插入到陰極之間的各自的“η-1”個陽極是重復的。典型地，對于有色金屬(尤其是銅)的電解提取，金屬和硫酸的溶液被用作電解 液，其體積流量與它們的溫度相關，且主要地與施加于電極上的工業(yè)電流密度相關。在銅 的情況下，通常，對于每平方米250至500安培之間的電流密度，在45-50°C下，體積流量在 14-30立方米/小時范圍內，以能夠以每平方米陰極表面6-10克/分的速率電解沉積金屬 銅。
在銅電解提取中的生產循環(huán)過程中，尤其是當池正在以高流量、高電解液溫度和 高電流密度對電極進行操作時，在每個基本池的陰極處生成一些氫，在陽極處生成充足的 氧，從電解液表面攀升和形成并進入設備的周圍氣體環(huán)境的氣體攜帶對人體健康十分有害 的作為酸霧的大量硫酸。為了符合當前環(huán)境法所規(guī)定的在工業(yè)設備中懸浮的污染物質的允 許界限，最新設計的銅電解提取池被進行覆蓋式操作，并裝備有用于收集、控制和管理酸霧 的罩或等價的收集器裝置?？轨F裝置被安裝和縱向支撐在電極架桿的頂部上，或者交替地 位于每個池的前壁的上邊沿上，以使得它們的內部覆蓋區(qū)周界保持在電極的上方。為了在 每個池中的生產循環(huán)結束時收獲整個陰極，罩或等價的抗霧捕獲裝置必須用吊車去除，且 在重新啟動下一生產循環(huán)之前以空的陰極堆層重新裝載池之后重新安裝。 在有色金屬(尤其是銅)的電解精煉過程中，被精煉的非純金屬首先被熔融并模 制成與它們的架的一體的層疊板，且所述可溶板位于電解液中作為電解池中的陽極。正如 在剛剛描述的電解提取過程中一樣，電解質還包含溶液中的硫酸和銅。在銅的電解精煉過 程中，通常，電解液的體積流量在62-65°C下在14至18立方米/小時之間變化(且電流密 度在每平方米250至320安培之間)，并低于在銅電解提取中的對應值。較低的流量和電流 密度生成比在電解提取中小得多的酸霧體積，由此，通常銅電解精煉設備通過良好的通風 能夠符合環(huán)境法，而不需要特定的收集器罩。在電解池的工業(yè)操作中，電短路由于電極的層疊板的直接接觸會偶然產生，這與 它們施加由架桿和電匯流條的電接觸產生的高安培電流所產生的500°C以上的局部高溫的 問題尤其相關。實際上，用于電極架桿與電匯流條的非接觸支撐的區(qū)域中的現(xiàn)有技術中的 電絕緣體聚合物復合材料，配制有高含量的結合樹脂和全局含量的無機強化物，它們通常 不是很有效而且具有通常不合適的設計和形狀。從90-100°C以上的溫度開始，現(xiàn)有技術中 的用在間隔件絕緣體中的聚合物復合材料熱膨脹，尤其是在縱向上以拉擠的加強桿進行結 構強化(其線膨脹系數(shù)與其所加強的電絕緣體的聚合物復合材料的線膨脹系數(shù)不匹配) 的聚合物復合材料，開始彎曲并由此開始使其尺寸穩(wěn)定性變松。絕緣體的這種尺寸和幾何 不穩(wěn)定性造成電極的位置偏移，由此容易使剛開始的短路變成持續(xù)性的短路，延長其存在 時間；并且由此，增加在所產生的高溫下絕緣體的結合樹脂碳化時造成另外短路的可能性。 熱量分解絕緣體材料的樹脂結合劑并由此其電絕緣性可能瓦解，而導致著火或其它事故中 和無可挽回的損毀。盡管存在所提及的材料缺陷，但是在現(xiàn)有技術中，將拉擠桿用在電解 池的聚合物復合材料的電絕緣體的結構強化在繼續(xù)廣泛應用，如在美國專利4. 213. 842 ； 5. 645. 701和7. 204. 919中看到。對于工業(yè)而言，必不可少的是，具有用于針對更好的偶然 高溫服務的容許度進行特殊構造的電解池的可獲得的電絕緣體，且當然，具備充分的熱電 阻以幸免高安培延長短路，另外，足夠的尺寸穩(wěn)定性的內部結構對于在這種苛刻的熱條件 下維持它們的幾何尺寸也是必不可少的。前面就不存在用于測量過程變量和一些基本裝備缺陷的裝置的角度進行了描述， 證明在每個基本池中的浸沒陰極附近的電、熱、物理、化學、冶金和液壓流量變量之間實現(xiàn) 平衡確實十分復雜。操作問題不僅在于要實現(xiàn)許多變化變量的令人滿意的平衡，還在于要 將它們在從每個生產循環(huán)的開始到最后時刻的時間里，在每個工業(yè)池的每個電極中保持大 致穩(wěn)定的更為嚴峻的挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有技術中，在實際的電解池中保持這樣的平衡是通過每個 設備的操作者的全局性的經驗來實現(xiàn)的；所述目標平衡最初建立和驗證適合于設備具體電解液的變化特性。變量的修正或調整不像它實際需要的那樣頻繁進行，而且因此，目前在工 業(yè)中觀察到的電解沉積的性能水平和電能使用保持在遠低于可能的理論優(yōu)化值下面。也許目前最大的技術問題在于，在符合工業(yè)池要求的基本的電解池中，對于電解 沉積過程的電解液的變量的瞬時狀態(tài)以及電流的強度和持續(xù)性不僅不是系統(tǒng)性測量，監(jiān) 測，記錄或實時控制的，而且還不是診斷瞬時偏差或它們隨時間的趨勢，或相對于它們的優(yōu) 化值進行適當?shù)男拚?。在一次又一次的收獲中，用于實時地測量、控制和管理的能力對于優(yōu) 化品質以及在每個基本池中的電解沉積過程的濕法冶金的生產率是必不可少的，由于沒有 機會進行調整以控制效率，也就不可能在操作實踐前對在每個生產循環(huán)結束時的對應的工 業(yè)池的收獲陰極中的電極沉積的金屬數(shù)量和品質進行系統(tǒng)假定；也不可能一致地改善相對 于當前標準的全局電性能。上述問題只能通過實時的技術管理、同時監(jiān)測和管理在池堆層 中的每個工業(yè)池中的基本電解池中的每個電極的單元行為來解決，當然也能夠通過同時監(jiān) 測和管理在設備中的整個工業(yè)池中的基本電解池中的每個電極的單元行為來解決。相關地指出，目前，例如，甚至對于在2006年在智利新近建立的最新技術的電解 提取銅設備的有經驗的操作員而言，實時的運轉循環(huán)的獨立的信息的缺失，尤其是針對每 個堆層和每個池的每個陽極和每個陰極的行為的信息的缺失，防止或至少阻礙了所研發(fā) 的新的和現(xiàn)有的用于提高電解液生產率和金屬沉積物的品質的濕法冶金技術的受控引 入。實際上，存在一些操作技術，其目標在于回復有色金屬的 濕法冶金電解沉積的過程的 工業(yè)設備操作管理的現(xiàn)有技術的最初狀態(tài)，例如智利專利申請No. 01057-2004" Method for the evaluation and control of operationalparameters of electrowinning or electrorefining of non ferrous metal plant"禾口專利申請 No. 02335—2003" Support device to identify steel cathodes"，這兩篇專利申請轉讓給美國3M創(chuàng)新技術公司。這 些專利申請的內容和范圍盡管指出了修正方向，不足，但是僅僅部分和不充分地提供適當 鏈接在一起的有效的裝置，以實時地實現(xiàn)電解池的、工業(yè)池的、池堆層的和在設備中的整個 池的電極變量的獨立的測量。所述條件作為合適地檢測任何不利的偏差(在它們開始的非 常短暫的瞬間)以及用于修正它們的主要基礎，以使得能夠將感興趣的過程變量的復雜的 平衡以它們的優(yōu)化水平從每個池中的每個生產循環(huán)的開始到結束保持為常態(tài)。反常地，用于實時地測量在基本電解池中的過程的一些參數(shù)的電子技術也存在， 例如，在基本池的每個陰極中循環(huán)的電流的以持久的方式的實時的至關重要的測量以及從 每個參數(shù)讀出的數(shù)據的傳送用以中央計算管理，其在2002年以中試水平結論性和非常成 功地展示。另外，用于實時地瞬時捕獲在基本池的電極中有效地循環(huán)的持續(xù)電流的電子電 路，其編碼成電子信號，其積累和傳送用于在設備中的遠程中央系統(tǒng)中的計算機管理，也已 經在智利專利申請No. 2789-2003中要求保護。然而，到目前為止，上述技術還沒有在工業(yè) 上應用于工業(yè)電解池中的感興趣的過程，主要是因為缺乏允許將所述電子電路以穩(wěn)定的方 式足夠靠近電極設置以便確保持續(xù)性的修正操作的途徑。友好的、非侵略性的、非干擾性的 用于在設備中的池的操作例程的途徑是缺乏的，如在2002中試設備經歷中出現(xiàn)的事實那 樣。為了達成工業(yè)實踐，仍舊缺乏的這種途徑(目前對專利所期望的)，其必須被設計，適 配，連接和保持在每個基本池中的方便的固定位置中，且同時，保持充分地保護以與工業(yè)電 解池相結合地常規(guī)操作。對于用于在電解池中正確地供能、絕緣和間隔開的電極的電絕緣體，自專利申請No. 2385-1999以來，一直沒有充分地改進。其還沒有以概括的方式結合到濕法冶金電解沉 積的工業(yè)設備的操作實踐中，也沒有涉及提高冶金生產率和金屬沉積物的品質同時減小電 能的使用的多個其它的概念和革新技術。事實上，還沒有大規(guī)模地引入，例如，在池中的用 于酸霧凈化，增加有色金屬的電解提取和電解精煉的過程的熱性能、生產率和品質的連接 裝置，如在專利申請No. 527-2001所描述的，而且也還沒有其它的更新的通過以電解液的 受控的攪動來提高金屬粒子的擴散從而增加生產率(如專利申請No. 727-06所述)的新技 術。引入革新技術的延遲的原因可能在于伴隨的操作困難，當然，在占主流的保守的操作謹 慎的濕法冶金銅工業(yè)的現(xiàn)有技術中，特許一個是謹慎的并且被證明對于確保產生穩(wěn)定的體 積是有效的革新技術，要冒革新技術引入所涉及的操作不穩(wěn)定性和不確定性的風險以便獲 得承諾的益處，這對于不冒風險地實現(xiàn)是非常困難的挑戰(zhàn)。 在工業(yè)進步中的下一步驟明確地指向基于變量的測量以及在基本電解池中的濕 法冶金的過程的問題的實時有效的修正的工業(yè)操作協(xié)議的制定，其是真正的生產單位需 求控制，在正常意義上講，其應當是具備類似的重要性和復雜度的任何大規(guī)模工業(yè)過程的 二十一世紀的需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種用于設備的監(jiān)測、控制和操作管理的系統(tǒng)，在所述設備中，有色金 屬的電解提取或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程在電解池中進行，本發(fā)明還提供構成這種系 統(tǒng)的元件。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于在這些過程中所涉及的變量的監(jiān)測、控制和操作 管理的系統(tǒng)，且其構成元件用于測量變量，將它們轉換成電信號和將它們進行傳送，所述構 成元件設計用于與進行這些過程所在的所述電解池及它們的附件相關聯(lián)操作，其中所述系 統(tǒng)特征在于包括適合于容納電路和/或傳感器的內腔和外室，所述電路和/或傳感器用作 在每個池中的每個位置中的每個電極的識別以及用于對瞬時狀態(tài)的持續(xù)的實時電子測量 的裝置，所述過程的變量的演變以及電解沉積在每個陰極上的金屬的重量的識別和持續(xù)的 實時電子測量允許對于電解提取過程的變量的優(yōu)化管理的識別、測量和監(jiān)測及遠程電子控 制，其被所述設備中的電極、池、池堆層(bank)和整個池分解，以實現(xiàn)電解沉積的持續(xù)性和 同時沉積在每個陰極中的金屬的品質最大化的目的，而使用最小的電能。本發(fā)明的第一目的是提供一種將允許監(jiān)測、控制和管理在設備中的電解池中的電 解沉積的濕法冶金過程的變量的系統(tǒng)，在所述設備中，通過在各自的工業(yè)電解池的容器中、 在它們的電極中、在它們的電絕緣體中和/或在它們的抗酸霧罩中提供一體的內腔或外 室，有色金屬的濕法冶金電解提取和電解精煉的這種過程被實施，所述一體的內腔或外室 用于在不侵入、不干擾在設備的池中的操作程序、不干擾電纜的情況下友好地容納一個或 多個電子傳感器電路或其它裝置，其允許同時測量所有的過程變量，將它們實時地轉換成 電子信號，并將它們從捕獲的不同的腔或室傳送到設備中的遠程控制區(qū)域，所述信號可以 被編碼為所測量的變量的瞬時狀態(tài)的數(shù)據，從而允許它們的遠程中央控制和用于優(yōu)化在每 個生產循環(huán)過程中在所述池的側面中進行的金屬電解沉積過程的演變的管理。本發(fā)明的第二目的在于提供用于將允許監(jiān)測、控制和管理設備的系統(tǒng)的電絕緣 體，在所述設備中，進行在電解池中的有色金屬的濕法冶金電解提取和電解精煉，其中這種 電絕緣體將允許電饋送和高穩(wěn)定的電極的間隔，所述電絕緣體具有新的一體的結構，該結構通過低熱變形的聚合物復合材料的高阻、空心結構形狀來代替拉擠的加強桿，其在它們 的內部提供多功能腔，所述多功能腔具有合適的裝置，用于在它們的內部容納、布置和同時 操作電纜、一個或多個電子傳感器電路或其它類似的裝置，所述電纜、一個或多個電子傳感 器電路或其它類似的裝置允許實時地測量過程變量，將它們轉換成電信號和將它們從在池 的電絕緣體中的不同的腔傳送到設備的控制區(qū)域。本發(fā)明的第三目的在于提供用于將允許監(jiān)測、控制和管理設備的系統(tǒng)的電絕緣體，在所述設備中，進行在電解池中的有色金屬的濕法冶金電解提取和電解精煉，其中陰極 的架桿的非接觸的位置通過一個或多個多功能腔來設置，所述多功能腔具有用于容納、布 置和操作一個或多個與測壓元件互聯(lián)的電子傳感器電路的裝置或者用于電解沉積在每個 陰極中的金屬的瞬時重量的實時測量的其它裝置。本發(fā)明的第四目的在于提供用于將允許監(jiān)測、控制和管理設備的系統(tǒng)的元件中的 電絕緣體，在所述設備中，實施在電解池中的有色金屬的濕法冶金電解提取和電解精煉，其 中這種絕緣體設置有一個或多個一體的腔，在所述腔中容裝有半透明的聚合物復合材料的 中空的結構形狀，以允許可視化地檢測從所述絕緣體內部發(fā)出的、來自容納在這種腔中的 電子電路的發(fā)光信號，這種信號用于表示超出由容納在絕緣體內的所述一個或多個電子傳 感器電路測量的所述一個或多個變量的給定極限容許度的偏差。本發(fā)明的第五目的在于提供用于將允許監(jiān)測、控制和管理設備的系統(tǒng)的電絕緣 體，在所述設備中，實施在電解池中的有色金屬的濕法冶金電解提取和電解精煉，其中所述 絕緣體在它們的內部設置有多功能腔，作為用于以高壓供給和分散受控體積的冷流體的裝 置，用以通過清洗電極架桿與電匯流條的每個觸點來進行清潔和/或用以冷卻這種觸點， 從而實現(xiàn)減輕在短路事件過程中的處于直接接觸的銅元件的熱沖擊的目的。本發(fā)明的第六目的在于提供用于形成電解池中的陽極或陰極的電極的架桿，其適 合于將允許監(jiān)測、控制和管理設備的系統(tǒng)，在所述設備中，實施在電解池中的有色金屬的濕 法冶金電解提取和電解精煉，其中所述架桿提供有一個多功能腔，所述多功能腔設計有用 于容納電子傳感器或電路的功能，以使得允許識別每個陰極和陽極、它們在所述設備中的 每個工業(yè)電解池中的相對位置以及測量在每個架桿中的溫度。本發(fā)明的第七目的在于提供一種電解池中的酸霧收集罩，其用于將允許監(jiān)測、控 制和管理設備的系統(tǒng)，在所述設備中，實施在電解池中的有色金屬的濕法冶金電解提取和 電解精煉，其中所述罩設置有一個或多個多功能室，用于容納一個或多個傳感器和/或電 路，所述傳感器和/或電路能夠及時測量和監(jiān)測在電解提取過程中產生的酸霧中的硫酸濃 度水平，并能夠在通電的同時實時地感測在電極每個架桿中循環(huán)的電流的流量和安培數(shù)。本發(fā)明的第八目的在于實時地收集和記錄由構成所述系統(tǒng)的不同的元件的電路 和/或傳感器捕獲的數(shù)據，以獲得和表示過程變量的瞬時狀態(tài)以及在每個生產循環(huán)過程中 它們隨時間的演變，以合適的警告標志變量相對于施加給最初的修正動作的界限的偏差， 并因此在一次次的金屬收獲中，在每個基本池中，在每個工業(yè)池中，在池的每個堆層(bank) 中，將變量之間的穩(wěn)定的平衡保持在它們的優(yōu)化水平上，也保持在設備中的整個池的水平 上，并且通過這樣的實時操作管理，最終成功地實現(xiàn)電解沉積的金屬品質和電功率指標的 全局使用兩者以及其它項的積極改善，獲得在電解池中實施的有色金屬的電解沉積的濕法 冶金過程的生產率。該知識最終將允許一般性的計算模型的結構，以采用每個設備的變量來優(yōu)化具體的過程，并且最終將通過計算機以電解沉積的過程的優(yōu)化管理實現(xiàn)設備自動化。在這種用于監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)中使用的電路和/或傳感器僅僅進行了功能 性的描述，以闡述對設計、材料配方和多功能內腔和外室的設置(例如要求保護的聚合物 復合材料的電絕緣體和中空結構形狀)的安裝、布置和操作的一般性的要求。根據識別、測 量、監(jiān)測和控制所有過程變量的所期望的目的的需要，本發(fā)明的用于容納、布置和操作傳感 器電路的多功能內腔和外室都可以被同時地或分離地設計和合并到電絕緣體中，電極中， 酸霧罩中或容器自身中，所述過程變量確定有色金屬的濕法冶金電解沉積的全局性結果， 包括與每個電解池的每個容器內的電解液相關的關鍵變量，其目前不被測量，例如，監(jiān)測陰 極表面上的電解沉積的修正高度和具有浸沒在池中的電極的前壁附近的電解液的溫度，檢 測存在的有害的有機和無機雜質，所述有害的有機和無機雜質污染電解液并在供給池時被 電解液夾雜，檢測累積在容器底部上的陽極泥渣的高度等。如上所述，所示出的文字表述和附圖都只能解釋為對池中的腔和室以及它們的附 件的內容、范圍和用途的最佳理解的示例，這將提供對管理濕法冶金電解沉積的過程的能 力的極大提高。


為了更精確地描述用于容納、布置和操作多個一般性的電子傳感器的新的多功能 腔和室的特性，將參照構成本發(fā)明的組成部分的附圖對其進行描述，所述電子傳感器可以 用于在工業(yè)電解池中實施的濕法冶金電解沉積的過程變量的實時優(yōu)化。在附圖中圖1示出包括系統(tǒng)元件的整體系統(tǒng)的示意圖，所述元件互聯(lián)以使得由容納在池元 件中的電路和/或傳感器測量和轉換的過程變量被編碼成表示所測量的變量的瞬時狀態(tài) 的一組數(shù)據，允許監(jiān)測，控制和遠程中央管理在每個生產循環(huán)過程中工業(yè)電解池內部實施 的濕法冶金電解沉積過程的演變；圖2是由四個電解池形成的典型的堆層布置的俯視圖，設置有它們的電極、電匯 流條和絕緣體以及酸霧收集罩；圖3是對應于圖2的正視圖，但在兩側處的池的前壁中示出了電解液排放管、用于 饋送電流的電流分配盒、將所捕獲的信號傳導到遠程計算機中心的電纜分配盒以及將傳感 器電路容納在沿所述罩的下邊沿縱向設置的電介質中空結構形狀內部的多功能室；圖4是兩個相鄰的中間電解池的縱向壁的典型的橫截面，設置有在池的上邊沿環(huán) 抱池壁的支撐絕緣體塊，其同時電絕緣和定位矩形橫截面的經過機加工的銅電匯流條，具 有(或不具有)用于與電極接觸的突出點和安裝在電匯流條的頂部上的電極間隔件電絕緣 體，陰極架桿在所述電匯流條上的直接電接觸，支撐在絕緣體的脊座上的陽極架桿的非電 接觸的位置以防止電接觸，且多功能腔用于容納在電匯流條的支撐絕緣體中的電子傳感器 電路；圖5是圖3的截面的正視圖，設置有多功能腔，多功能腔一體地合并在形成在支撐 電絕緣體的主體中，其在位于陰極的架桿下面的電介質中空結構形狀內部；圖6示出替代實施例，設置有形成在支撐電絕緣體上的用于容納電子傳感器電路 的多功能室，其中這種室設置有電介質中空結構形狀，用粘合劑附加在已有的電解池的支撐電絕緣體的上側向平坦邊沿上；圖7示出多個多功能腔，其提供用于容納和定位各自的電子傳感器電路，所述電 子傳感器電路安裝在一體地合并在支撐塊絕緣體和間隔件絕緣體內部的電介質中空結構 形狀內部，而且所述多功能腔還設置為在陰極和陽極的架桿上的多功能腔，附加于酸霧收 集罩的下側向邊沿；圖8是典型地用于銅電解提取電解池中的另一種類型的多功能電子絕緣體的軸 側圖，其特征在于，因為電匯流條是三角形橫截面(如圖所示)或圓形截面，平坦地支撐在 非接觸絕緣體脊座的平行行之間，所述脊座同時用作電極間隔件。在這種電絕緣體內部，由 一體地安裝在其內部的不同的電介質中空結構形狀提供多個多功能腔。在該實施例中，所 述中空的結構形狀是矩形的或橢圓形的橫截面，電介質的也是半透明的，并以超過支撐匯 流條的基部的高度縱向地位于用于容納和操作電子傳感器電路的脊座的行下面，這能夠使 得半透明的中空結構形狀穿過非接觸脊座的側壁出現(xiàn)在絕緣體的外部。中空結構形狀的半 透明材料允許對從容納在絕緣體內部的多功能腔中的電子傳感器發(fā)出的發(fā)光信號進行外 部檢測；
圖9示出提供有多個多功能腔的圖8的相同的多功能絕緣體的橫截面，在該實施 例中，沒有顯示作為替代的借助光纖將發(fā)光信號引導到非接觸脊座的上邊沿的半透明的中 空的結構形狀。還示出一體地安裝在不同的電介質中空的結構形狀內部的附加的多功能 腔，用于測量感興趣的其它的附加信號；圖10詳細地示出具有互聯(lián)的多功能腔的布置的圖8的非接觸脊座，所述多功能腔 將電子傳感器容納在絕緣體中和在圖中示出的位于非接觸脊座絕緣體上的陰極的架桿中。 分別示出有其對應的傳感器的多功能腔能夠分別通過在非接觸沉降中的其基座檢測陰極 架桿的重量隨時間的瞬時增加，并且還能夠通過容納在架桿中的多功能腔中的其自身的電 子電路中的被編程的信號來識別位于所述非接觸脊座處的陰極；圖11是圖8的另一個軸側圖，其中多功能腔設置成合并到電絕緣體內，形成為一 管路，用于以高壓饋送冷流體至安裝在非接觸脊座中的多個噴灑器，其設置有它們的排放 孔，所述排放孔的取向設計成用于清潔多個電接觸并同時控制電極架桿和匯流條的接觸區(qū) 的溫度；圖12是示出工業(yè)電解池的容器的內前壁的截面的軸側圖，其中裝置設置有位于 側壁和前壁的內拐角中的多功能室，由垂直的電介質的中空結構管形成，裝備有電子傳感 器，用于測量電解液的溫度、電解液的高度水平、電解液中的銅密度、其它污染物種的存在 和濃度水平、在抗霧球體下面的電解液中漂浮的夾雜的有機物質的存在和層厚、在容器底 部上累積的陽極泥渣的存在和高度水平等。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種用于監(jiān)測、控制和操作管理設備的系統(tǒng)以及該系統(tǒng)的構成元件， 在所述設備中，實施在電解池中的有色金屬的電解提取或電解精煉的工業(yè)濕法冶金過程。 更具體地，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測、控制和操作管理所述過程的變量的系統(tǒng)，且其中該系 統(tǒng)的構成元件用于測量變量，將它們轉換成電子信號和將其傳送，所述構成元件設計成與 電解池及其附件內部相關聯(lián)操作，其中所述過程被實施，且特征在于，包括適合于容納電路和/或傳感器的內腔或外室，所述電路和/或傳感器用作識別每個電極及其在每個池中的 所在位置的裝置，用于對過程變量以及電解沉積在每個陰極中的金屬的瞬時狀態(tài)和隨時間 的演變進行連續(xù)的實時電子測量的裝置，因此能夠識別、測量和監(jiān)測偏差以及用于由電極、 由池、由池堆層以及設備中作為整體的整個池分離的電解沉積過程的變量的優(yōu)化管理的遠 程計算機控制，以同時最大化電極沉積過程的持續(xù)性和在每個陰極中的金屬沉積物的品 質，而使用最小的電能。參考圖1，示出第一設備52，其由兩個堆層或4個池1、2、3、4形成且在設備52內 的池的每個堆層設置有由電纜14連接的傳感器，用于將信號傳送至遠程控制計算機55。第 二設備53也由如圖1所示的4個池1、2、3、4的2個堆層形成，其中在設備53內部的每組 池具有由電纜總線14連接的傳感器，用于將信號傳送到同一控制計算機55。由電路和/或傳感器進行測量并轉換成電子信號的數(shù)據被通過內網54發(fā)送到控 制計算機55。所述計算機可以從來自世界上任何地方的外部計算機56通過局域網、外網或 公共網(例如因特網57)訪問，允許從與每個設備距離很遠的地方實時地了解兩個電解提 取設備和甚至每個電解池容器中的每個基本池的全局過程的狀態(tài)。根據圖2和3，示出典型的堆層或4個電解池，其中2個池位于中間位置1和2中， 2個池位于端部位置3和4中，電極5安裝在端池3中，連接到各個電匯流條6。中間池1 和端池4被示出覆蓋有典型地用在現(xiàn)代銅電解提取過程中的酸霧收集罩7。在所述電解池
I、2、3、4的外前壁8上，在從電解池的電解液排放口9的兩側上，示出電分配盒10。這些 盒提供電線到每個電解池的通路，并容納電流變換器(未示出)以調整電壓適合電子電路
II。還可以看到多功能室12由中空結構形狀形成和保護，所述中空結構形狀由電介質、抗 腐蝕、結構聚合物復合材料構成，縱向地設置在罩7的內部邊沿中，平行于電匯流條6，且還 示出其它可能位置替代物。在與電分配盒10相反側上的同一外前壁8上，示出分配盒13，其 在每個電解池1、2、3、4中收集由它們的傳感器電路11收集來自電極5的電子信號以及在 所述池中的濕法冶金電解沉積的其它變量的電子信號。為了將電子信號從池傳送到外部， 在該實施例中，各個電纜14設置用于將信號攜帶到用于設備中的池的操作的中央監(jiān)測、控 制和遠程管理系統(tǒng)。根據圖4，可以看到2個中間池1、2的側壁的典型橫截面設置有用聚合物復合材料 整塊模制的具有池的總長度的支撐絕緣塊15，其安裝并環(huán)抱池1、2的壁的上邊沿。這些絕 緣體塊支撐和定位電匯流條6。在該實施例中，所述電匯流條是具有突出接觸的狗骨類型 的。對于銅電解提取過程，在匯流條6的頂部上已經安裝有電極間隔件電絕緣體16，且示出 陰極架桿支撐在電觸點19上，與匯流條6直接接觸；且還示出在該情況下，陽極架桿20位 于在非接觸脊座17上設置的所述陰極18前面，與電極間隔件電絕緣體16 —體形成，其將 電絕緣體保持在陽極架桿20的一端上，同時另一端與下一匯流條6物理接觸。在用于定位 匯流條6的電支撐絕緣體15的上側向邊沿中，提供本發(fā)明的多功能腔12，設置用于傳感器 電子電路11沿著電支撐絕緣體15的整個長度安裝和操作，其在一側上剛好位于陰極架桿 18下面，且在另一側，位于陽極架桿20下面，或者如果方便，如圖所示在兩個邊沿上設置有 多功能腔。圖5示出圖4的截面的細節(jié)，以表征多功能腔12的一替代方案，其被一體地與陰 極架桿18下面的電支撐絕緣體15合并。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，多功能腔2沿著中空結構形狀22內的絕緣體15的整個長度一體地模制，所述中空結構形狀22以具備一定特征 的電介質結構聚合物復合材料制造，以使得能夠滿足其容納和保護電子電路11免受池的 直接環(huán)境和電極的苛刻條件的影響的雙重功能，同時，能夠在結構上加強電絕緣體15，將其 保持成筆直的，且在其整個經度中的水平、垂直和側向軸線上沒有偏轉，以抵抗在池中嚴重 電短路情況下產生突然的溫度升高，該嚴重電短路情況給出電流的高安培，具有足夠的能 量用于將架桿和銅匯流條非常迅速地加熱到500°C以上。如果絕緣體15由橡膠構成則這種 電短路的熱沖擊會頻繁地對絕緣體15進行碳化，或對于以典型的聚合物復合材料被拉擠 的玻璃纖維和結合樹脂的桿強化的復合物制成的常規(guī)的模制絕緣體，首先變形，之后被碳 化。多功能腔12的替代的實施例被表示為圖6中電絕緣體15的多功能室，其中，模制有抗 腐蝕、電介質聚合物復合材料的中空結構形狀23已經用粘合劑24直接附加在存在于電解 池中的支撐電絕緣體的上周界的平面上。根據圖7，示出多功能腔12，其被形成為在抗腐蝕的、電介質聚合物復合材料的中 空結構形狀25的內部中的室，設置在陰極18和陽極20的架桿上，用粘合劑24附加在安裝 在電解池1上的酸霧收集器罩7的內部、外部側邊沿中。相同的圖還示出形成有在收集器 罩的側邊沿內部中的中空結構形狀25’的多功能室12’的替代位置。 根據圖8，示出另一種類型的用于用在銅電解提取過程中的電解池的電絕緣器，其 中，支架和電匯流條(示出三角形橫截面)的電絕緣形成陰極18和陽極20架桿的同時間 隔和電絕緣的相同的多功能電絕緣體30的組成部分。在絕緣體30中，多功能腔12設置用 于安裝沿著電絕緣體30的一個側邊沿或兩個側邊水平布置的電子電路11，其總是設置在 陰極18和陽極20架桿下面且與陰極18和陽極20架桿非常近的位置。在該實施例中，設 置有多功能腔12，其具有以電介質和半透明的聚合物復合材料21制造的中空結構形狀，安 裝在非接觸絕緣體脊座17的行下面的絕緣體內，并與絕緣體30 —體地模制在一起。在絕 緣體30中的半透明形狀21的放置高度將允許半透明形狀21的上部在外表上出現(xiàn)并橫過 設置用于使陰極18和陽極20架桿與電匯流條27的電接觸的中空空間26的寬度。這種布 置允許半透明形狀21的可見段保持對在電接觸的這種位置中的絕緣體的外部的暴露，從 而提供來自電絕緣體30的內部由多功能腔12中的電子電路11發(fā)出的發(fā)光信號的可視檢 測的裝置。圖9示出穿過一個非接觸絕緣體脊座17的絕緣體30的橫截面正視圖，示出陰極 架桿18的端部如何被直接支撐在非接觸絕緣體脊座17的平坦的上基板上，這種上基板表 面覆蓋有高耐熱性聚合物復合材料(優(yōu)選為聚四氯乙烯(PTFE))的墊座29，用于吸收來自 電極的機械沖擊，并促使架桿在非接觸絕緣體脊座17中位于中心，且覆蓋抗腐蝕的、高耐 沖擊性的聚合物復合材料的且在截面中供給的中空的電介質結構形狀31，并且形狀31的 壁厚設計成能夠在陰極架18的重量的變化下彎曲而變形。形狀31在其內部提供多功能室 12，用于安裝測壓元件28或可以持續(xù)地、實時地測量在非接觸脊座17上的架桿的支撐下的 形狀31的上壁的累進的變形的等價傳感器；當在電解池內部的金屬被電解沉積在所述陰 極上以致其重量隨時間增加(以大約6-10克/分的速率)時，累進的變形出現(xiàn)。通過中空 形狀31的垂直延伸部32，設置另一個多功能腔12，其與在縱向的半透明形狀21中的多功 能通道12電連接和電子連接，所述半透明形狀21容納電子電路11。被通過分配盒10饋 送外部電能的電路11將操作所需的電能供給在每個陰極中的非接觸絕緣體脊座17中的測壓元件28或等價傳感器。該相同的電路以電子方式接收來自所述測壓元件28的通過根據 在陰極架桿18中的瞬時有效載荷在一個或其它感測中形狀31的變形加載或減載的信號。 還示出形成有聚合物復合材料的附加的中空形狀35的一個或多個多功能腔12，其被縱向 封裝在絕緣體30的體積空間中，并在其模制時被安裝在絕緣體30內的正確位置中。形狀 35將多功能腔12提供用于安裝電子電路11，以借助于傳感器36測量絕緣體30內的局部 溫度。所述傳感器36根據需要在電絕緣體30的整個長度上以給定間隔謹慎地穿過形狀35 的周界。低線性伸長系數(shù)材料的連續(xù)的薄帶37沿著絕緣體30的長度在絕緣體30的材料 中等間隔地圓周均布地布置在多功能腔的外部。這些帶被連接至它們的感測電路11，以檢 測在絕緣體30的長度上的任何改變，這種檢測將表示由于來自在絕緣體30中和/或非接 觸脊座中的災難性的沖擊或其它事件的過載而造成的絕緣體30的材料中的物理折斷或裂 縫。如果絕緣體30的幾何尺寸不允許安裝如圖8所示的形狀21，則作為一個替代的方 案，纖維光纜60被從半透明的多功能腔12設置，以使得來自在非接觸絕緣體脊座17的上 邊沿中的傳感器電路11的所述發(fā)光信號能夠被從外部觀察到，所述非接觸絕緣體脊座17 與電絕緣體30 —體地模制。在圖10中，示出具有本發(fā)明的多功能腔12的電極，其位于陰極18和陽極20架 桿的端部附近，以植入電子傳感器34，每個電子傳感器34以獨特的電子變量編程，能夠借 助于從相同的電路11發(fā)出的和隨后讀出的電子信號明確和獨占地識別每個電子 傳感器34 所植入的各個電極。電極的識別能夠將生產循環(huán)過程中在池中參與操作的每個陰極和陽極 中的電解沉積或電解精煉過程的特性關聯(lián)起來，尤其是兩個關鍵參數(shù)，所述關鍵參數(shù)感測 通過基本池的每個電極循環(huán)的瞬時電流的流量和強度和累積在每個陰極上的金屬的相應 瞬時重量。這能夠在它們目前安裝所在或可能在連續(xù)的生產循環(huán)中被安裝所在的任何位置 和池中實時地監(jiān)測和跟蹤它們的行為。由于陰極和陽極的架桿的溫度可能上升到500°C以 上，形成多功能腔12以容納電子傳感器34的絕緣體39必須具有很高的耐高溫性，并由高 耐熱性的結構化復合材料或電介質陶瓷制成而提供。在兩種情況下，還提供周界空氣危害 緩沖器41。多功能腔12可以方便地與中空的陰極架桿的內腔連通，以保持適合進行傳感 器34的操作的多功能腔的內部溫度，并耐受造成嚴重的熱沖擊的短路情況。在電介質熱絕 緣體39中的電子傳感器34還可以被設置用于測量架桿的溫度。在該實施例中，絕緣體39 是圓柱形的，且其基部提供有與多功能腔(室)12壓力配合的電介質熱材料的圓蓋38。該 蓋38允許訪問傳感器34以在其所識別的電極的服務壽命終結時將其回收，或者在事故損 壞或在電極的有用壽命期間由于任何其它原因的情況下將其更換為新的傳感器。圖11示出圖8中的絕緣器的另一種布置的軸測圖，突出顯示了在陰極18或陽極 20的架桿與銅27電匯流條之間的電接觸區(qū)19。在面對接觸區(qū)19的每個非接觸脊座絕緣 體17中，設置有高水壓噴灑器43，目的在于借助在壓力下的冷流體的扇面40沖擊在架桿的 下表面與電匯流條的上表面之間的物理接觸的空隙。每個噴灑器43被連接至合并到非接 觸脊座絕緣體17的主體中的管路44，其與形成有高壓管45的多功能腔12相連，所述高壓 管45沿著絕緣體30的整個長度水平嵌入。該管45被連接至冷清潔流體的外部源，用作該 接觸區(qū)的致冷劑。所述的熱感測元件與電極短路的早期報警系統(tǒng)結合工作。在效果上，熱 傳感器34安裝在它們的多功能腔12中，所述多功能腔12在陰極18和陽極20的架桿的端部設置有絕緣體39，在到達給定的溫度閾值時，遠程監(jiān)測電子系統(tǒng)的處理單元可以激活在冷流體致冷劑的外部源中的泵，提升容納在多功能腔12中的管路45中壓力至高于在噴灑 器43的設定噴嘴孔壓力。流體從噴灑器流出，淹沒接觸區(qū)并降低它們的溫度，并同時清潔 電接觸的空隙，清除任何灰塵或外來的顆粒，這些灰塵或外來的顆粒可能造成局部升溫。盡 管流體壓力使得安裝在非接觸脊座17上的所有噴灑器在絕緣體30上同時操作，但是高溫 信號借助于穿過在對應于已經被加熱到超過所設定的溫度閾值的位置上的半透明結構形 狀21或纖維光纜60的發(fā)光信號顯示。如果在一個或多個接觸點19中的溫度不能借助噴 灑器在設定時刻在冷致冷劑流體的最大流量下被控制，則傳感器電路將該持續(xù)的溫度不一 致的狀態(tài)作為信號發(fā)送給中央計算機檢測設備55，從而激活表示在所涉及的電極中的潛在 的電短路的警報，在溫度上升和在系統(tǒng)中轉移到有害的水平之前，具有足夠的前置時間以 開始在識別有問題的池的區(qū)域中的直接干涉或有效控制該事件的其它動作。如果清潔流體 和/或冷致冷劑應當驅逐污染物或對電解液有害的物質，絕緣體30的該設計提供合并朝向 絕緣體30的端部傾斜的縱向排放水槽43，以將流體排放到容器外部。圖12示出在從池內部朝向溢出的前壁觀察的中間電解池的容器中截得的軸測正 視圖。在側壁和前壁的上拐角中，設置有多功能室12，用電介質、耐腐蝕的結構聚合物復合 材料管46形成，其與周圍連接的頂端被覆蓋且與下端對電解液開放，在它們的內部容納具 有熱電偶傳感器47和液面?zhèn)鞲衅?8的傳感器電路11，熱電偶傳感器47測量電解液的溫 度，液面?zhèn)鞲衅?8測量在那些位置中電解液的液面距離容器的上邊沿的距離、累積在容器 底部上的陽極泥渣的高度、銅濃度和硫酸、對電解液的污染物質的存在和濃度以及在抗霧 球50下面漂浮在電解液上的夾雜的有機材料51的存在。借助于傳感器58從聚合物復合 材料管46向下的延伸部，測量累積在容器底部上的陽極泥渣的高度59。在管中的孔49允 許電解液和漂浮的無機殘留物51進入到管內部中的多功能腔12中，并由電子傳感器進行 測量。陽極泥渣液面?zhèn)鞲衅?8從聚合物復合材料管46垂直地伸出到底部，以測量陽極 泥渣的高度，所述聚合物復合材料管46在容器的四角中形成多功能腔12。如圖12所示，陽 極泥渣傳感器58的端部是錐形的，以使得泥渣的高度59從基部到頂部，錐形的自由表面直 徑減小直到其消失。典型地，所述錐形的高度可以被制成與陽極泥渣的最大的允許高度相 等。當泥渣在所安裝的四個錐形中的至少任何兩個錐形中到達所述高度時，將激發(fā)警報以 表示“陽極泥渣具有最大高度”，從而能夠在接下來的合適的時機安排池容器的緊急除泥程 序。電解液液面的變化是在富電解液的供給流量中的設定中的改變的指示，且所述流 量和池內部對應的高度水平對于陰極上的金屬的電解沉積的持續(xù)性和品質是決定性的，且 對于在下游的生產循環(huán)中的它們的成功的管理是決定性的。過高的電解液高度延伸了電解 沉積的陰極表面的高度，使施加于陰極的有效電流密度減小。另一方面，這種過大的尺寸偏 移了用于將銅板與陰極種板(blank)分離的剝離機器中電解沉積的金屬板的分離的經過 校準的初始線。電解液高度、銅、硫酸和污染物濃度，漂浮的有機物的存在，在所有四個角中 施加的均勻的電解液溫度以及可以適合于在容器中測量和監(jiān)測的其他變量，相對于它們在 過程中的可接受的數(shù)值的變化，將從能夠采取合適的相關的修正動作的池和電極立時被表 示在遠程計算監(jiān)視器和控制中心處，如上述在電接觸區(qū)中的溫度的情況所示。從用于累積在容器底部上的陽極泥渣的最大允許設定超過的高度發(fā)出用于底部清潔的電解池的下一個除泥步驟的時機的信號。
權利要求
一種用于設備的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)，在所述設備中，實施有色金屬的電解提取或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量，并將它們轉換成電子信號，其中所述系統(tǒng)包括至少一組電解池(1，2，3，4)，在所述電解池的內部具有電解液；多個電極(5)，所述多個電極(5)安裝在每個電解池的內部，交替地形成陽極和陰極，用于包含在所述電解液中的有色金屬的電解沉積；多個電極架桿(5)，交替地形成用于陽極的架桿(20)和用于陰極的架桿(18)；多個支撐電絕緣體(15)，位于兩個相鄰池之間的側壁的上部中；多個電匯流條(6)；和多個間隔件電絕緣體(16)，其設置在電匯流條(6)上，每個間隔件電絕緣體(16)具有一體的非接觸絕緣體脊座(17)，允許交替地支撐用于陽極的架桿(20)和支撐用于陰極的架桿(18)；所述系統(tǒng)的特征在于，所述多個支撐電絕緣體的每個支撐電絕緣體(15)在上側向邊沿中具有至少一個一體的多功能腔(12)，所述多功能腔(12)設置用于電路和/或電子傳感器(11)在所述支撐電絕緣體(15)的整個長度上的安裝和操作；設置在所述電匯流條(6)上的每個間隔件電絕緣體(16)在其主體內具有一個或多個多功能腔(12)，所述多功能腔(12)設置用于電路和/或電子傳感器(11)在所述間隔件電絕緣體(16)的整個長度上剛好在陰極的架桿(18)和陽極的架桿(20)下面的安裝和操作；且交替地形成陽極架桿(20)或陰極架桿(18)的每個電極架桿(5)具有多功能腔(12)，所述多功能腔(12)設置用于電子電路(34)的安裝，所述電子電路(34)允許獨占地識別每個陰極或陽極及其在每個池中的相對位置。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個池容器由底板、較大的側壁和較小的前壁形 成，其中外部的較小的前壁具有溢流口，所述溢流口具有用于電解液的排放管(9)，所述外 部的較小的前壁還在所述電解液排放管(9)的每側上具有用于外部電流的連接盒(10)。
3.根據權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述匯流條在它們的上表面中設置有電接觸 區(qū)，且其中每個電匯流條(6)位于每個支撐電絕緣體(15)上和所述多個電極(5)下面，所 述多個電極(5)由間隔件絕緣體(16)以設定的間隔均勻地分隔開。
4.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)進一步包括多個抗酸霧收 集罩(7)，其中每個抗酸霧收集罩(7)位于每個電解池上。
5.根據權利要求4所述的系統(tǒng)，其中，位于每個電解池上的每個抗酸霧收集罩(7)具 有多功能室(12)，所述多功能室(12)設置在用于陰極的架桿(18)和用于陽極的架桿(20) 上，附加在所述抗酸霧收集罩(7)的側向和外下邊沿上，所述多功能室(12)設計用于電路 和電子傳感器(34)的安裝、布置和操作。
6.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，在每個腔或多功能室(12)中的所述 電路和/或電子傳感器(11，150)由電纜(14)總線連接，所述電纜總線用于將信號傳送到 控制計算機(55)。
7.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，被所述電路和/或傳感器(11，150)捕獲的數(shù)據通過內部網絡(54)被發(fā)送到控制計算機(55)，其中所述控制計算機可以經由 局域網、外部網絡或諸如因特網(57)的公共網絡從世界上的任何地方的外部計算機(56) 來訪問，從而甚至允許從相對于所述設備的遠程位置實時地獲知電解沉積過程的狀態(tài)。
8.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，每個電解池的容器的一個或多個側 壁與所述前壁的上拐角設置有包括多功能室(12)的裝置，所述多功能室(12)由電介質的、 抗腐蝕的、結構聚合物復合材料的管(46)形成，所述的管覆蓋在它們朝向周圍環(huán)境的上 端，并在它們朝向所述電解液的下端開放，所述多功能室(12)在其內部容納具有熱電偶傳 感器(47)和液面?zhèn)鞲衅?48)的傳感器電路(11)，所述熱電偶傳感器(47)測量電解液溫 度，所述液面?zhèn)鞲衅?48)測量電解液液面相對于容器上的上邊沿的高度、銅濃度、硫酸和 電解液污染物和在抗酸霧球(50)下面漂浮在電解液上的有機夾雜材料(51)的存在，以及 借助于錐形端的陽極泥傳感器(58)的延伸部來測量累積在所述容器底部上的所述陽極泥 渣的高度(59)，以使得如果泥渣的高度覆蓋所安裝的四個陽極泥傳感器(58)中的任兩個 中的至少兩個錐形頂點，則系統(tǒng)將生成警報以表示已經超過了這樣的高度。
9.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，由電介質的、抗腐蝕的、結構聚合物 復合材料的管(46)形成的所述多功能室(12)具有孔(49)，所述孔(49)允許電解液和漂浮 的有機殘留物(51)朝向管的內部到達所述多功能室(12)的通路并 且被電子傳感器(11， 34)所測量。
10.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述支撐電絕緣體(15)和所述間 隔件電絕緣體(16) —體形成，其中用于匯流條的支撐和電絕緣形成用于陰極架桿(18)和 陽極架桿(20)的電絕緣和同時間隔的同一多功能絕緣體(30)的組成部分，其中在所述一 體電絕緣體(30)中，設置至少一個多功能腔(12)用于安裝電路和/或傳感器(11)，所述電 路和/或傳感器(11)在長度方向上水平地沿著所述電絕緣體(30)的一個或兩個側向邊沿 布置，位于所述陰極架桿(18)和陽極架桿(20)下面。
11.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述多功能腔(12)形成有中空結 構形狀(21)，所述中空結構形狀(21)由電介質的且半透明的聚合物復合材料制成，安裝在 非接觸絕緣體脊座(17)的行下面的絕緣體內部，并與絕緣體(30) —體地模制在一起。
12.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述半透明形狀(21)在絕緣體(30)中的放置 高度允許半透明形狀(21)的上部突出并在外表上橫貫所述中空空間(26)的寬度，所述中 空空間(26)設置用于使陰極架桿(18)和陽極架桿(20)與電匯流條(27)相接觸。
13.根據權利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述半透明形狀(21)的可視段在所述用于電 接觸的位置暴露于所述絕緣體的外部，以便提供對來自電絕緣體(30)內部的從位于多功 能腔(12)內的電路和/或傳感器(11)發(fā)射的發(fā)光信號進行可視檢測。
14.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，非接觸絕緣脊座(17)的基板的表 面覆蓋有高耐熱性聚合物復合材料的墊座(29)以吸收震蕩和促使架桿在所述非接觸絕緣 體脊座(17)中位于中心，并覆蓋中空的電介質的結構形狀(31)，所述結構形狀(31)耐受沖 擊和酸腐蝕，由適合于在陰極架桿(18)的重量變化下彎曲變形的截面和厚度形成，其中形 狀(31)的內部提供有多功能腔(12)，用于安裝測壓元件(28)或等價的傳感器，允許測量在 陰極架在非接觸脊座(17)上的支撐下形狀(31)的上壁的遞增變形，以便確定金屬電解沉 積的數(shù)量。
15.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其中，在中空形狀(31)的下垂直延伸部(32)中，設 置多功能腔(12)，其與半透明縱向形狀(21)中的多功能腔(12)電力連接和電子連接，所述 半透明縱向形狀(21)容納電路和/或傳感器(11)。
16.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述電路和/或傳感器(11)通過分配盒(10) 饋送外部電能，所述分配盒(10)為每個陰極下面的在非接觸脊座中的測壓元件(28)或等 價的傳感器提供其操作所需的電能。
17.根據權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述電路和/或傳感器(11)接收從所述測壓 元件(28)發(fā)射的根據陰極架桿(18)上的有效瞬時載荷的在一個或多個感測中的通過形狀 (31)的變形而加載或減載的信號。
18.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述電絕緣體(30)具有由聚合物 復合材料的附加的中空形狀(35)形成的一個或多個多功能腔(12)，所述附加的中空形狀 (35)被縱向地封裝在絕緣體(30)的體積空間中，并且在其模制時被安裝在絕緣體(30)內 的它們合適的位置處，其中電路和/或傳感器(11)位于多功能腔(12)內，被指定用于測量 在絕緣體(30)內的局部溫度，且其中所述傳感器(36)在絕緣體(30)的長度上自始至終以 離散的間隔穿過形狀(35)的周界。
19.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，其中所述絕緣體(30)設置有在絕 緣體(30)的長度上自始至終圍繞多功能腔(12)的外部圓周地設置的低線性伸長材料的薄 連續(xù)的桿(37)，其中所述桿被連接到電路和/或傳感器(11)，以檢測在絕緣體(30)的長度 上的長度的任何改變，檢測表示由于在絕緣體(30)和/或在其非接觸脊座(17)中的災難 的沖擊或其它類似事件造成的超載導致的在絕緣體(30)的材料中的物理折斷或裂縫。
20.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，具有多功能腔(12)的一個電極位 于陰極架桿(18)和陽極架桿(20)的端部附近，以植入電子傳感器(34)，每個電子傳感器 (34)預先用其自身獨特的電子變量編程，允許借助于被發(fā)射并之后從電路(11)讀出的信 號，明確地和獨占地識別每個電子傳感器(34)植入的電極。
21.根據權利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述架桿具有由用于容納傳感器(34)的高熱 阻的多功能腔(12)形成的絕緣體(39)，所述架桿還具有用于周界隔絕空氣緩沖器(41)，其 中所述多功能腔(12)與陰極架桿(18)的中空內部連通以保持所述多功能腔的內部溫度適 合傳感器(34)的操作，并耐受具有嚴重熱沖擊的短路情況。
22.根據權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，在電介質的熱絕緣體(39)中的傳感器(34)另 外可以設置用于測量架桿的溫度，其中所述絕緣體(39)是圓柱類型的，并在其基座中供給 電介質的熱材料的圓蓋(38)，以壓配合連接至多功能腔(室)(12)，且其中所述蓋(38)能 夠通向傳感器(34)以在其所識別的電極的使用壽命結束時收回所述傳感器，或者用于在 電極的使用壽命期間在事故損毀或任何其它原因的情況下更換為一新傳感器。
23.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，在面對接觸區(qū)(19)的每個非接觸 絕緣體脊座(17)中，提供高壓水噴灑器(43)以借助在壓力下的冷流體的扇面沖擊在架 桿的下表面和電匯流條的上表面之間的物理接觸的空隙，其中每個噴灑器(43)被連接至 管路(44)，所述管路(44)被合并入非接觸絕緣體脊座(17)的主體中，并與形成有高壓管 (45)的多功能腔(12)連接，所述高壓管(45)沿著絕緣體(30)的整個長度水平嵌入，其中 所述管(45)連接至冷清潔流體的外部源，以用作接觸區(qū)的致冷劑，在所述接觸區(qū)中，熱傳感器元件連接作為在電極中的短路的早期警報的系統(tǒng)而操作。
24.根據權利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括用于致冷劑流體的外部源的泵， 其將容納在多功能腔或室(12)中的管(45)中的壓力增加到大于噴灑器(43)的開啟壓力， 其中流體從噴灑器流出，以淹沒接觸區(qū)從而降低其溫度，且同時，清潔電接觸的空隙使其免 受可能造成局部熱積聚的任何灰塵或顆粒的影響。
25.根據權利要求24所述的系統(tǒng)，其中，在電絕緣體(30)上和非接觸絕緣體脊座(17) 下面，半透明 的結構形狀(21)或纖維光纜(60)位于對應于已經被加熱超過所施加的溫度 界限的電極架桿的位置，以借助發(fā)光信號表示溫度上升。
26.根據權利要求24所述的系統(tǒng)，其中，電絕緣體(30)供給有朝向絕緣體(30)的端部 傾斜的縱向水槽(43)，以在清潔和/或致冷劑流體證明為對于電解液是污染的或不適宜的 情況下將流體排放到容器外部。
27.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，交替地，位于每個電解池上的所 述酸霧收集罩(7)設置有被設置在所述酸霧收集罩(7)的下和外側向邊沿中的多功能腔 (12)。
28.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述電匯流條(6)是具有突出的電 接觸的狗骨類型或是平坦、無突起的。
29.根據前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述電匯流條(6)具有三角形或圓 柱形的橫截面。
30.一種支撐電絕緣體，其用于設備的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)中，在所述設備中，實施 有色金屬的電解提取或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量，并將 它們轉換成電子信號，所述支撐電絕緣體是位于所述設備的兩個鄰近的池之間的橫向壁的 上部上的類型，其特征在于，其在上側向邊沿中提供由電匯流條(6)隔離的一個或兩個多 功能腔(12)，其中所述多功能腔(12)設置用于電路和/或電子傳感器(11)沿著所述支撐 電絕緣體(15)的整個長度剛好在一側上的陰極架桿(18)下面和在另一側上的陽極架桿 (20)下面的安裝和操作。
31.一種間隔件電絕緣體，其用于設備的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)中，在所述設備中，實 施有色金屬的電解提取或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量，并 將它們轉換成電子信號，所述間隔件電絕緣體是位于電匯流條(6)上的類型，每個間隔件 電絕緣體(16)具有非接觸的一體的絕緣體脊座(17)，其允許交替地隔離陽極架桿(20)和 陰極架桿(18)，所述間隔件電絕緣體的特征在于，其在上側向邊沿中提供一個或多個多功 能腔(12)，其中所述多功能腔(12)設置用于電路和/或電子傳感器(11)沿著所述間隔件 電絕緣體(16)的整個長度剛好在陰極架桿(18)和陽極架桿(20)下面的安裝和操作。
32.—種多功能電絕緣體，其用于支撐電匯流條并且用于一體地形成的作為電匯流條 支撐絕緣體和間隔件電絕緣體的電極間隔，用于陰極架桿(18)和陽極架桿(20)的電絕緣 和同時間隔，其中所述多功能電絕緣體用于設備的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)中，在所述設 備中，實施有色金屬的電解提取或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠感測過程 變量，并將它們轉換成電子信號，其特征在于，多功能腔(12)設置用于將多功能電絕緣體 (30)中的電子電路(11)自始至終沿著所述電絕緣體(30)的一個或兩個側向邊沿水平安裝 在陰極架桿(18)和陽極架桿(20)下面，其中所述多功能腔(12)形成有中空的半透明結構形狀(17)，其安裝在非接觸絕緣體脊座(17)下面的絕緣體內，并與絕緣體(30) —體地模制在一起。
33.一種根據權利要求26所述的多功能匯流條支撐和電極間隔件電絕緣體，其中所述 多功能腔(12)形成有由電介質并且半透明聚合物復合材料制成的中空的結構形狀(21)， 其安裝在非接觸絕緣體脊座(17)的行下面的絕緣體的內部，并被一體地與絕緣體(30)模制在一起。
34.根據權利要求32或33的多功能匯流條支撐和電極間隔件電絕緣體，其中在絕緣體 (30)中的半透明形狀(21)的位置的高度允許半透明形狀(21)的主體的上部突出，并在外 表上橫貫非接觸脊座之間的中空空間(26)，所述中空空間設置用于陰極架桿(18)和陽極 架桿(20)與電匯流條(27)的接觸。
35.根據權利要求32或33的多功能匯流條支撐和電極間隔件電絕緣體，其中所述半透 明形狀(21)的可視段在為電接觸所設置的所述位置被暴露于絕緣體的外部，以便提供被 從位于多功能腔(12)內部的電路和/或傳感器(11)發(fā)射出的發(fā)光信號照明的空間，用于 從電絕緣體(30)的外部對所述信號進行可視檢測。
36.根據權利要求32或33的用于支撐和間隔的多功能電絕緣體，其中，非接觸絕緣 體脊座(17)的基板的表面覆蓋有高耐熱性的聚合物復合材料的墊座(29)，以吸收沖擊和 促使架桿在所述非接觸絕緣體脊座(17)中位于中心，并覆蓋中空的電介質結構形狀(31)， 所述電介質結構形狀(31)耐受沖擊和酸腐蝕，形成有可以通過陰極架桿(18)的重量的變 化進行彎曲變形的截面和厚度，其中形狀(31)的內部設置有多功能腔(12)，所述多功能腔 (12)用于安裝測壓元件(28)或等價的傳感器，所述測壓元件(28)或等價的傳感器能夠測 量形狀(31)的上壁上的基板在非接觸脊座(17)上的陰極架桿的支撐下的漸次變形，以便 確定電解沉積的金屬的數(shù)量。
37.根據權利要求36的用于支撐和間隔的多功能電絕緣體，其中，為多功能腔(12)提 供中空形狀(31)的垂直內部延伸部(32)，其用于與在容納電路和/或傳感器(11)的縱向 半透明形狀(21)中的多功能腔(12)電力和電子地連接。
38.根據權利要求37的用于支撐和間隔的多功能電絕緣體，其中，電路和/或傳感器 (11)通過分配盒(10)與外部電流相連，并為在每個陰極中的非接觸脊座(17)中的測壓元 件(28)提供其操作所需的電流。
39.根據權利要求38的用于支撐和間隔的多功能電絕緣體，其中，所述電路和/或傳感 器(11)接收來自所述測壓元件(28)的根據陰極架桿(18)上的有效瞬時載荷在一個或相 對感測中從形狀(31)的變形而加載或減載的信號。
40.根據權利要求32至36中任一項的用于支撐和間隔的多功能電絕緣體，其中，電絕 緣體(30)設置有一個或多個附加的多功能腔(12)，所述附加的多功能腔(12)形成有電介 質聚合物復合材料的中空形狀(35)，其在模制時被縱向地封裝在絕緣體(30)的體積空間 中，其中這種多功能腔容納電路和/或傳感器(11)，用于借助傳感器(36)測量絕緣體(30) 內的局部溫度，且其中這種傳感器(36)自始至終沿著電絕緣體(30)的長度以離散的間隔 穿過形狀(35)的周界。
41.根據權利要求32至40中任一項的用于支撐和間隔的多功能電絕緣體，其中，面 對接觸區(qū)(19)的每個非接觸絕緣體脊座(17)設置有高壓噴灑器(43)，用于以加壓的冷流體的扇面沖擊架桿的下表面和電匯流條的上表面之間的物理接觸的空隙，其中每個噴灑器 (43)連接至管路(44)，所述管路(44)合并入非接觸絕緣體脊座(17)的主體中，并連接至 由沿著絕緣體(30)的長度水平嵌入的高壓管(45)形成的多功能腔(12)，其中所述管(45) 連接至冷清潔流體的外部源，用作用于接觸區(qū)的致冷劑，其中這種熱傳感器元件連接在一 起作為電極中的短路的早期警報系統(tǒng)進行操作。
42.根據權利要求32至41中任一項的用于支撐和間隔的多功能電絕緣體，其中，在電 絕緣體(30)上方和非接觸絕緣體脊座(17)下面，半透明結構形狀(21)或纖維光纜(60) 設置在對應于已經被過加熱超過界限溫度設定的電極的位置上，以借助發(fā)光信號來表示溫 度的增加。
43.根據權利要求32至42中任一項的用于支撐和間隔的多功能電絕緣體，其中，電絕 緣體(30)設置有朝向絕緣體(30)的端部傾斜的縱向水槽(43)，以在所述清潔和/或致冷 劑流體證明為對于電解液是污染的或不適宜的情況下將所述冷流體排放到容器外部。
44.一種電極架桿(5)，其允許不確定地形成用于陽極的架桿(20)和用于陰極的架桿 (18)，其用于設備的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)中，在所述設備中，實施有色金屬的電解提取 或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量，并將它們轉換成電子信號， 其中多功能腔(12)設置在陰極架桿(18)或陽極架桿(20)的端部附近，布置并適合于電子 傳感器(34)的安裝。
45.根據權利要求44的電極架桿，其中，具有多功能腔(12)的電極設置在陰極架桿 (18)和陽極架桿(20)端部附近，以植入電子傳感器(34)，每個電子傳感器(34)預先用其 自身獨特的電子變量編程，允許借助于被發(fā)射并之后從電路(11)讀出的信號，明確地識別 植入的每個電子傳感器(34)所在的電極。
46.根據權利要求45的電極架桿，其中，所述架桿具備由多功能腔(12)形成的絕緣體 (39)，以容納高耐熱性的傳感器(34)，所述架桿附加地擁有絕緣周界空氣緩沖器(41)，其 中多功能腔(12)與陰極架桿的中空內部連通，以保持所述多功能腔的內部溫度適合于傳 感器(34)的操作以及耐受具有嚴重熱沖擊的短路情況。
47.根據權利要求46的電極架桿，其中，因為在熱電介質絕緣體(39)中的傳感器(34) 還可以被供給用于測量架桿溫度，其中所述絕緣體(39)是圓柱形的，且其基座提供有熱電 介質材料的圓蓋(38)以壓配合連接至多功能腔(室)(12)，其中所述蓋(38)允許通到傳感 器(34)以在其所識別的電極的使用壽命結束時收回所述傳感器(34)，或者用于在電極的 使用壽命期間在事故損毀或任何其它原因的情況下將其更換為一新傳感器(34)。
48.一種用于覆蓋電解池的酸霧收集罩(7)，其中，所述酸霧收集罩(7)用于設備的監(jiān) 測、控制和管理的系統(tǒng)中，在所述設備中，實施有色金屬的電解提取或電解精煉的濕法冶金 工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量，并將它們轉換成電子信號，其特征在于，所述酸霧 收集罩(7)設置有多功能腔(12)，所述多功能腔(12)設置在用于陰極的架桿(18)和用于 陽極的架桿(20)上，附加到所述酸霧收集罩(7)的下側向和外邊沿上，所述多功能腔(12) 設計用于電子電路傳感器(34)的安裝和操作。
49.根據權利要求48的酸霧收集罩，其中，交替地，位于每個電解池上的所述酸霧收集罩(7)擁有一個多功能室(12)，所述多功能室(12)沿著所述酸霧收集罩(7)的側向內部和 外邊沿布置。
50.一種裝置，用于測量溫度、電解液高度、溶液中的銅濃度、硫酸和電解液的污染物 以及漂浮在所述電解液上的夾雜的有機材料的存在、在容器底部上的陽極泥渣的存在和高 度，其中所述裝置用于設備的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)中，在所述設備中，實施有色金屬的 電解提取或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量，并將它們轉換成 電子信號，其特征在于，所述裝置位于在多功能室(12)內的每個電解液池容器的側壁和前 壁的上拐角中，所述多功能室(12)由電介質的抗腐蝕的聚合物復合材料管(46)形成，所述 聚合物復合材料管(46)覆蓋在它們朝向周圍環(huán)境的上端，并在它們的下端上朝向所述電 解液開放，所述多功能室(12)在其內部容納裝備有熱電偶(47)和高度計(48)的傳感器 (11)以及陽極泥渣傳感器(58)的延伸部，所述熱電偶(47)用于測量電解液溫度，所述高度 計(48)用于測量電解液相對于容器上的上邊沿的液面和在抗酸霧球(50)下面漂浮在電解 液上的有機夾雜材料(51)的存在，所述陽極泥渣傳感器(58)的延伸部用于測量累積在所 述容器的底部上的所述陽極泥渣的高度(59)。
51.根據權利要求50的裝置，其中，由電介質的抗腐蝕的聚合物復合材料的管(46)形 成的所述多功能室(12)提供有孔(49)，所述孔(49)允許電解液和漂浮的有機殘留物(51) 朝向所述管的內部進入到多功能腔(室)(12)，并允許由電子傳感器(11，34)對它們進行測 量。
52.根據權利要求50或51的裝置，其中，所述陽極泥渣傳感器(58)從所述聚合物復合 材料管(46)垂直向下突出，所述聚合物復合材料管(46)在容器的四個拐角中形成多功能 室(12)直到其底部，以測量所述陽極泥渣的高度(59)。
53.根據權利要求52的裝置，其中，所述陽極泥渣傳感器(58)的端部是錐形的，且在所 述泥渣的高度(59)從覆蓋基座升高到頂點時，錐形的自由直徑減小直到其消失在所述泥 渣下面。
54.根據權利要求52的裝置，其中，所述錐形的可以被形成的高度代表陽極泥渣的最 大允許高度(59)。
55.一種用于設備的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)，在所述設備中，實施有色金屬的電解提 取或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量，并將它們轉換成電子信 號，其中所述系統(tǒng)包括至少一組電解池(1，2，3，4)，在所述電解池內部具有電解液，其中每個池容器由地板、 較大的側壁和較小的前壁形成，其中外部較小的前壁具有溢流口，所述溢流口帶有電解液 排放管(9)，所述外部較小的前壁還在所述電解液排放管(9)的每側上具有用于外部電流 的連接盒(10)；多個電極(5)，所述多個電極(5)安裝在每個電解池的內部，交替地形成陽極和陰極， 用于包含在所述電解液中的有色金屬的電解沉積；多個電極架桿(5)，交替地形成用于陽極的架桿(20)和用于陰極的架桿(18)；多個支撐電絕緣體(15)，位于兩個相鄰池之間的側壁的上部中；多個電匯流條(6)，所述電匯流條(6)在它們的上表面中設置有電接觸區(qū)，其中每個電 匯流條(6)位于每個支撐電絕緣體(15)上和所述多個電極(5)下面，所述多個電極(5)由 間隔件絕緣體(16)以設定的間隔均勻地分隔開；和多個間隔件電絕緣體(16)，其設置在電匯流條(6)上，每個間隔件電絕緣體(16)具有一體的非接觸絕緣體脊座(17)，允許交替地支撐用于陽極的架桿(20)和支撐用于陰極的 架桿(18)；多個抗酸霧收集罩(7)，其中每個抗酸霧收集罩(7)位于每個電解池上， 所述系統(tǒng)特征在于，所述多個支撐電絕緣體的每個支撐電絕緣體(15)在上側向邊沿中具有至少一個一體 的多功能腔(12)，所述多功能腔(12)設置用于電路和/或電子傳感器(11)在所述支撐電 絕緣體(15)的整個長度上的安裝和操作，所述電路和/或電子傳感器(11)剛好在一側位 于在用于陰極的架桿(18)的下面并且在相反側位于用于陽極的架桿(20)的下面；設置在所述電匯流條(6)上的每個間隔件電絕緣體(16)在其主體內具有一個或多個 多功能腔(12)，所述多功能腔(12)設置用于電路和/或電子傳感器(11)在所述間隔件電 絕緣體(16)的整個長度上剛好在用于陰極的架桿(18)和用于陽極的架桿(20)下面的安 裝和操作；且交替地形成用于陽極的架桿(20)或用于陰極的架桿(18)的每個電極架桿(5)，具有 多功能腔(12)，所述多功能腔(12)位于所述用于陰極的架桿(18)或所述用于陽極的架桿 (20)的端部附近，設置用于電子電路(34)的安裝，所述電子電路(34)允許獨占地識別每個 陰極或陽極及其在每個池中的相對位置；位于每個電解池上的每個抗酸霧收集罩(7)具有多功能室(12)，所述多功能室(12) 設置在用于陰極的架桿(18)和用于陽極的架桿(20)上，附加在所述抗酸霧收集罩(7)的 側向和外下邊沿上，所述多功能室(12)設計用于電路和電子傳感器(34)的安裝、布置和操 作；其中在每個腔或多功能室(12)中的所述電路和/或電子傳感器(11，150)由用于將信 號傳送至控制計算機(55)的電纜(14)的總線連接；其中被所述電路和/或傳感器(11，150)捕獲的數(shù)據通過內部網絡(54)被發(fā)送到所述 控制計算機(55)，其中所述控制計算機可以經由局域網、外部網絡或諸如因特網(57)的公 共網絡從世界上的任何地方的外部計算機(56)來訪問，從而允許甚至從相對于所述設備 的遠程位置實時地獲知電解沉積過程的狀態(tài)。
全文摘要
一種用于設備的監(jiān)測、控制和管理的系統(tǒng)，在所述設備中，實施有色金屬的電解提取或電解精煉的濕法冶金工業(yè)過程，所述系統(tǒng)能夠測量過程變量，并且所述系統(tǒng)包括至少一組電解池，所述電解池具有用于收集和傳送過程變量的裝置；多個電極(5)，所述多個電極(5)安裝在每個電解池的內部，交替地形成基本池的陽極和陰極；多個電極(5)架桿，交替地形成用于電接觸陽極的架桿(20)和用于電接觸陰極的架桿(18)；多個支撐電絕緣體(15)，位于兩個相鄰池之間的側壁的上部中；多個電匯流條(6)，所述多個電匯流條(6)被安裝到每個支撐電絕緣體(15)的頂部上和所述多個電極(5)下面；多個間隔件電絕緣體(16)，每個間隔件電絕緣體(16)具有一體的非接觸絕緣體脊座(17)，允許交替地安裝用于陽極的架桿(20)和用于陰極的架桿(18)；多個酸霧收集罩(7)；其中，構成元件具有至少一個多功能室(12)，其用于容納用于測量能夠監(jiān)測、控制和管理生產過程的過程變量的電路和/或電子傳感器(11)。
文檔編號C25C7/06GK101849039SQ200880101313
公開日2010年9月29日 申請日期2008年7月30日 優(yōu)先權日2007年7月31日
發(fā)明者維克托·比道雷·海雷曼斯 申請人:恩克泰克敏股份公司