用於排放金屬電解槽的系統、方法和設備的製作方法
2023-06-20 05:41:21
專利名稱：用於排放金屬電解槽的系統、方法和設備的製作方法
用於排放金屬電解槽的系統、方法和設備相關申請交叉引用本申請要求享有2009年6月16日提交的名為「SYSTEMS,METHODS AND APPARATUSFOR TAPPING METAL ELECTROLYSIS CELLS」(用於排放金屬電解槽的系統、方法和設備)的美國專利申請No. 12/485, 800的優先權，在此將其全部內容納入本文作為參考。
背景技術：
電解槽是包含電解液的容器，外部產生的電流通過電極系統(例如陽極和陰極)穿過所述電解液，以改變材料的組分。例如，鋁化合物(例如Al2O3)可以通過電解槽被分解出純金屬鋁(Al)。產生金屬之後，通常通過坩堝和真空抽吸系統從電解槽中去除金屬
發明內容
總體上，本發明涉及用於從金屬電解槽去除材料(例如，液體)的系統、方法和設 備。在一方面，一種系統包括適於包含電解槽的熔融液體的容器，在熔融液體進入容器本體時適於查看熔融液體的通道，在熔融液體進入容器時適於獲取熔融液體圖像的面朝所述通道的成像裝置，以及與成像裝置連通的顯示器，其中顯示器適於通過成像裝置獲取的圖像描繪熔融液體。當通過所述通道查看熔融液體時，成像裝置可以適於獲取熔融液體的圖像。所述圖像足夠清晰從而能分辨出熔融液體從第一類液體向第二類液體的轉變。例如，第一類液體可以是熔融金屬，第二類液體可以是電解液。當圖像通過顯示器被顯示時，操作者能分辨出液體從熔融金屬向電解液的轉變。被設計成調節(減慢、加快和/或終止)熔融液體進入容器本體的流量的開關可以被設置成靠近顯示器。因此操作者可以在查看顯示器的同時激活開關，由此便於調節從電解槽去除熔融液體。換句話說，當液體從一定量(例如，預定量)的第一類變為一定量(例如，預定量)的第二類時，可以調節液體的去除，這可以便於有效率的流體去除操作。因此，可以實現有效率地去除第一類液體(例如，金屬)、同時限制或約束第二類液體(例如，電解液)的去除。在一個實施例中，系統包括與成像裝置連通的圖像處理器。圖像處理器可以被設計為接收成像裝置所獲取的圖像。圖像處理器可以被設計為將至少一些圖像轉換為成像數據。該系統可以包括設計為分析與圖像相關聯的成像數據的數據分析器。該數據分析器可以確定成像數據何時代表熔融液體中存在預定量的電解液。數據分析器可以與開關連通，當數據分析器確定成像數據代表熔融液體中存在預定量的電解液時，開關可以被激活，從而調節進入容器的液體流量。通道可以設置在成像裝置和熔融液體之間。在一個實施例中，通道設置為靠近容器的頂部。在一個實施例中，通道和容器的至少一部分一體成型。在一個實施例中，通道可以包括具有不同直徑的第一和第二部分。在一個實施例中，第一部分靠近容器的內側，第二部分靠近容器的外側。在一個實施例中，第一直徑和第二直徑的比值從大約O. 25 I到大約20 I。儘管這些直徑不同，但是成像裝置都可以適於通過所述通道獲取合適的圖像。在一個實施例中，通道可以相對於容器內熔融液體的頂面成一定角度，從而通過該通道能查看到熔融液體。容器可以是任何適於容納熔融材料的容器。例如，容器的本體可以適於容納熔融液體。容器的流槽(spout)可以適於接收電解槽的熔融液體，並將熔融液體送入容器的本體。在一個實施例中，電解槽的熔融液體包括熔融金屬和電解液。還提供一種從電解槽去除流體的方法。在一方面，一種方法包括(a)使電解槽的熔融液體流入容器，其中熔融液體包括熔融金屬和電解液中的至少一種，(b)當熔融液體進入容器的本體時，利用成像裝置獲取熔融液體的圖像，以及(C)通過由成像裝置獲取的圖像在顯示器上描繪熔融液體。該方法可以包括在熔融液體從第一類液體向第二類液體轉變時，調節進入容器本體的熔融液體的流量(例如，響應於描繪步驟(C))。在一個實施例中，調節步驟包括通過操作者對顯示器的查看來激活靠近顯示器的開關。在一個實施例中，獲取圖像步驟可以包括通過通道將成像裝置對焦在熔融液體上，所述通道包括第一部分和第二部分，其中通道的第一部分的直徑不同於通道的第二部 分的直徑。在一個實施例中，圖像足夠清晰，從而能分辨出熔融液體從第一類液體向第二類液體的轉變。在一個實施例中，獲取圖像步驟可以包括將至少一些圖像轉換為成像數據。在一個實施例中，獲取圖像步驟可以包括確定成像數據何時代表熔融液體中存在預定量的電解液。在一個實施例中，確定步驟可以包括分析與圖像相關聯的成像數據。在一個實施例中，該方法還可以包括伴隨確定步驟，激活開關以調節進入容器本體的熔融液體的流量。上文所述的各種創造性方面可以組合以得到各種專門用於從電解槽中選擇性地去除液體的系統、方法和設備。本發明的這些和其它方面、優點和新穎特徵都在隨後的說明書中部分闡述，並且本領域技術人員在隨後說明書和附圖的閱讀後能變得更加明白，或者能被教導實施本發明。
圖I是根據本發明的容器和成像系統的一個實施例的示意圖。圖2是與圖I中系統一起使用的可選圖形處理系統的一個實施例的示意圖。圖3是流程圖，其示出用於獲取圖像以便於確定熔融液體組分的方法的一些實施例。
具體實施例方式現在將詳細地參照所附附圖，這些附圖至少有助於說明本發明的各種實施例。本發明涉及從電解槽取出液體送入容器內的同時，查看並獲取液體(例如,熔融鋁)圖像的系統、方法和設備。這些系統、方法和設備可以包括通道、面朝通道的成像裝置，以及與成像裝置連通以在液體進入容器時幫助查看液體圖像的顯示器。操作者在查看顯示器時，能分辨出熔融液體何時從第一類液體(例如，熔融金屬)向第二類液體(例如電解液)轉變。接下來，操作者調節進入容器的熔融液體流量，從而限制容器內第二類液體的量。在一個實施例中，參見圖I，系統100包括容器110 (例如，坩堝)，所述容器110具有適於容納電解槽(未示出)的熔融金屬的本體112。容器110的流槽114適於接收電解槽的熔融液體(ML)，並將熔融液體(ML)送入容器110的本體112內。當熔融液體進入容器110的本體112時，通過包含靠近容器110的頂部116的通道121的管子120能查看熔融液體(ML)。通道121可以相對於容器110內熔融液體(ML)的頂面117成一個角度(通過容器110的剖視圖113示出)，以使得通過通道121能查看熔融液體。在圖示的實施例中，通道121設置在成像裝置130和容器110內的熔融液體(ML)之間。成像裝置130面對通道121，並且當熔融液體(ML)進入容器110的本體112時適於通過通道121獲取熔融液體(ML)的圖像。在一個實施例中，當通過通道121查看時，即便所述通道121具有變化的直徑(例如，由於第一部分122和第二部分124的直徑不同)，成像裝置130也可以獲取熔融液體的圖像，所述圖像足夠清晰從而能分辨出熔融液體(ML)從第一類液體(例如，熔融金屬)向第二類液體(例如，電解液)的轉變。
和成像裝置130連通(例如通過纜線150)的顯示器140適於通過成像裝置130獲取的圖像描繪熔融液體(ML)。操作者(未畫出)可以在顯示器140上查看圖像。當熔融液體(ML)進入容器110的本體112從第一類液體轉變為第二類液體時,操作者激活圖示實施例中設置成靠近顯示器140的開關160，所述開關160被設計成調節進入容器110的本體112內的熔融液體(ML)的流量。例如，伴隨著從電解槽取出液體，開關160可以減慢、加快和/或終止熔融液體(ML)進入容器110的本體112的流量(例如，通過改變壓力)。顯示器140和/或開關160可以設置成靠近容器110，或者可以設置成遠離容器(例如，在控制室內)。在一個實施例中，當液體包含預定量的第一類和/或第二類液體時，液體的流量被調節。在一個實施例中，當液體包含第一數量的第一類液體時，液體以第一速率流入容器。例如，當流入容器的液體包括至少99%的熔融金屬時，液體以相對較快的流率流入容器。當輸入液體包含低於99%的熔融金屬時(即至少有1%的電解液)，液體流入容器的流量可以被調節，並且液體以相對較慢的流率流入容器，或者終止流入。在一個實施例中，當輸入液體包含至少I %的第二類液體(例如，電解液)時，液體流入容器的流率被調節和/或終止。在另一個實施例中，當液體包含至少3%的第二類液體時、或者包含至少5%的第二類液體時、或者包含至少7%的第二類液體時、或者包含至少10%的第二類液體時、或者包含至少15%的第二類液體時、或者包含至少20%的第二類液體時，液體流入容器的流率被調節和/或終止。在一些實施例中，當液體包含至少20%的第二類液體時、或者包含至少30%的第二類液體時、包含至少40%的第二類液體時，液體流入容器的流率被終止。所以，容器110中的熔融液體(ML)可以包含相對少量(例如，< 10%，或<7%，或<5%，或(3%，或< 1% )的第二類液體。如前面所述，通過通道121能查看進入容器110的液體。通道121的直徑可以是在熔融液體進入容器110的本體112時能查看熔融液體(ML)和/或適於約束熔融液體(ML)濺出容器110的任何尺寸。在一個實施例中，通道121包括具有第一直徑的第一部分122和具有第二直徑的第二部分124。第一直徑和第二直徑的比值可以是在熔融液體(ML)進入容器110的本體112時能通過成像裝置130查看熔融液體和/或適於約束熔融液體(ML)濺出容器110的任何組合。例如，如果第一直徑和/或第二直徑太小，則在熔融液體(ML)進入容器110的本體112時難以查看或者不能查看熔融液體。再例如，如果第一直徑和/或第二直徑太大，則在熔融液體(ML)進入容器110的本體112時，熔融液體(ML)可以通過通道121濺出容器110。在圖示實施例中，通道121的第一部分122具有靠近容器110內側的第一直徑，通道121的第二部分124具有靠近容器110外側的第二直徑。但是，在其他實施例中，通道121可能具有一致的直徑。該直徑可能是橢圓形或其它圓形形狀。在一個實施例中，第一直徑和第二直徑的比值大約是I : 1，即通道121沿著其整個長度上是等直徑的。在其他實施例中，第一部分122的第一直徑可以不同於第二部分124的第二直徑。在一個實施例中，第一直徑和第二直徑的比值至少是大約O. 25 I。在其他實施例中，第一直徑和第二直徑的比值至少是大約O. 5 1，或者至少是大約O. 75 I。在其他實施例中，第一直徑和第二直徑的比值至少是大約I. 5 1，或者至少是大約2 1，或者至少是大約4 I，或者至少是大約6 I，或者至少是大約8 I，或者至少是大約10 1，或者至少是大約12 1，或者至少是大約14 1，或者至少是大約16 1，或者至少是大約18 1，或者至少是大約20 I。在一個實施例中，第一直徑和第二直徑的比值在大約O. 25 I到大約20 I的範圍內。
通道121可以是在熔融液體(ML)進入容器110的本體112時能查看熔融液體的任何形狀和/或任何長度。例如，通道121可以是線性的、彎曲的、多邊形的、弧形的、或者其他任何幾何形狀。在一個實施例中，通道121的長度不超過大約4英尺。在其他實施例中，通道121的長度不超過大約3. 5英尺、或者不超過大約3英尺、或者不超過大約2. 5英尺、或者不超過大約2英尺、或者不超過大約I. 5英尺。在一個實施例中,通道121的長度在大約I. 5英尺到大約4英尺的範圍內。在圖示的實施例中，通道121和容器110—體成型。在其他實施例中，通道121可以和容器110非一體成型。成像裝置130可以是在熔融液體(ML)進入容器110時適於獲取熔融液體(ML)的圖像的任何合適的裝置。在一個實施例中，成像裝置130可以是模擬裝置。在一個實施例中，成像裝置130可以是數字裝置。在一個實施例中，成像裝置130可以獲取熔融液體(ML)的黑白圖像。在一個實施例中，成像裝置130可以獲取熔融液體(ML)的彩色圖像。在一個實施例中，成像裝置130可以包括附接到ARM ELECTRONICS CX420DN日/夜迷你彩色相機上的PENTAX C22525TH，25MM，F1. 4手動鏡頭(30mm X 30mm X 37. 3mm)。鏡頭和相機可以是任何適合的組合，以使得所獲取的圖像足夠清晰從而能分辨出熔融液體(ML)從第一類液體(例如，熔融金屬)向第二類液體(例如，電解液)的轉變。顯示器140可以是適於通過由成像裝置130獲取的圖像描繪熔融液體的任何合適的裝置。例如，顯示器140可以是操作員能在顯示器140上查看圖像的任何形狀和尺寸。在一個實施例中，顯示器140可以是Speco Technologies 10" LCT TFT監視器。在某些實施例中，可以不需要顯示器140，比如將在後面描述的那些包括圖像處理器的實施例。在這些實施例中，顯示器140可以不是必要的，這是因為圖像處理器可以便於確定液體組分而無需顯不圖像。如上所述，成像裝置130可以獲取熔融液體(ML)的圖像以便於確定熔融液體(ML)的組分。在一個實施例中，系統100被設計為自動地確定熔融液體(ML)的組分。例如，參見圖2，成像裝置130可以和圖像處理器170和/或數據分析器180連通。成像裝置130可以將獲取的圖像通信至圖像處理器170，所述圖像處理器170可以被設計為將至少一些圖像轉換為成像數據。圖像處理器170可以將成像數據通信至數據分析器180，所述數據分析器180可以被設計為分析與圖像相關聯的成像數據，以確定成像數據何時代表熔融液體中存在預定量的電解液。當數據分析器180確定成像數據代表熔融液體中存在預定量的電解液時，開關160可以被激活。成像裝置130、圖像處理器170和/或數據分析器180可以設置在同一地點或者設置在彼此不同的地點。圖像處理器170、數據分析器180和/或成像裝置130可以是單獨的部件、或者可以相互集成和/或與其他部件集成。換句話說，成像裝置130、圖像處理器170和/或數據分析器180可以是能夠使圖像和/或成像數據通信以便於確定熔融液體(ML)組分的任何合適的布置。另外，圖像和/或成像數據可以被電連通和/或光連通，比如通過有線的、無線的、光纖的、雷射的、和/或固態的技術，這裡只是列出其中的少許。提供在排放(tapping)電解槽的同時查看並獲取液體圖像的方法。在一個實施例中，並參見圖3，方法(300)包括使熔融液體流入容器的步驟(310)，在熔融液體進入容器時利用成像裝置獲取熔融液體圖像的步驟(320)，以及通過成像裝置獲取的圖像在顯示器上描繪熔融液體的步驟(330)。
獲取圖像步驟(320)可以包括獲取足夠清晰的圖像從而能分辨出熔融液體從第一類液體向第二類液體的轉變(322)。另外，獲取圖像步驟(320)可以包括將至少一些圖像轉換為成像數據(324)，以及確定該成像數據何時代表熔融液體中存在預定量的電解液
(326)。所述確定步驟(326)可以包括分析與圖像相關聯的成像數據(328)。所述分析步驟
(328)可以導致調節熔融液體進入容器本體的流量(340)，比如通過開關的激活(342)。接下來，可以便於專門去除熔融液體。關於描繪步驟(330)，當熔融液體從第一類液體(例如，熔融金屬)轉變為第二類液體(例如，電解液)時，該描繪步驟(330)可以導致調節熔融液體進入容器本體的流量
(340)。所述調節流量步驟(340)可以包括通過操作者對顯示器的查看激活靠近顯示器的開關(342)。接下來，可以便於專門去除熔融液體。示例示例I-去除熔融液體一種類似於圖I的系統(但沒有相機和顯示器)被用於從鋁電解槽中去除液體。液體被去除後，在液體進入容器時操作者通過通道用裸眼盡力查看熔融液體。當操作者通過裸眼確定液體中包含一些電解液時，操作者以最終回收產品中每15000磅金屬包含低於150磅槽液(bath)為目標來調節和/或終止輸入液體的流率。下表I列出四天期間採用該系統每天從鋁電解槽中取出的金屬和槽液的數量(以磅為單位)。表I-每天取出的金屬和槽液總量-採用裸眼
權利要求
1.一種系統，所述系統包括 (a)適於容納電解槽的熔融液體的容器，其中所述熔融液體包括熔融金屬和電解液中的至少一種； (b)在所述熔融液體進入所述容器時適於查看所述熔融液體的通道； (c)面朝所述通道的成像裝置，其中所述成像裝置適於在所述熔融液體進入所述容器時通過所述通道獲取所述熔融液體的圖像；和 (d)與所述成像裝置連通的顯示器，其中所述顯示器適於通過由所述成像裝置獲取的圖像描繪所述熔融液體。
2.根據權利要求I所述的系統，其中所述通道靠近所述容器的頂部。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述通道和所述容器的一部分一體成型。
4.根據權利要求I所述的系統，其中所述通道包括 具有第一直徑的第一部分；和 具有第二直徑的第二部分； 其中所述第一直徑大於所述第二直徑。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述第一直徑靠近所述容器的內側；並且 其中，所述第二直徑靠近所述容器的外側； 其中，所述第一直徑和所述第二直徑的比值從大約0.25 I到大約20 I。
6.根據權利要求5所述的系統，其中所述通道在所述成像裝置和所述熔融液體之間；以及 其中，所述成像裝置適於通過所述通道的第一部分和第二部分查看獲取所述熔融液體的圖像； 其中，所述圖像足夠清晰，從而能分辨出所述熔融液體從第一類液體向第二類液體的轉變。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述第一類液體是熔融金屬，並且其中，所述第二類液體是電解液。
8.根據權利要求7所述的系統，還包括 被設計為調節進入所述容器的熔融液體的流量的開關。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述開關設置成靠近顯示器，從而操作者能在查看所述顯示器的同時激活所述開關。
10.根據權利要求8所述的系統，還包括 與所述成像裝置連通的圖像處理器； 其中，所述圖像處理器被設計為接收所述成像裝置獲取的圖像； 其中，所述圖像處理器被設計為將所述圖像中的至少一些轉換為成像數據；以及其中，數據分析器被設計為分析與所述圖像相關聯的所述成像數據，並確定所述成像數據何時代表所述熔融液體中存在預定量的電解液。
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述開關與所述成像裝置、所述圖像處理器和所述數據分析器中的至少一個相連通；以及 其中，當所述數據分析器確定所述成像數據代表所述熔融液體中存在預定量的電解液時，所述開關被激活。
12.根據權利要求I所述的系統，其中所述通道相對於所述容器中所述熔融液體的頂面成一定的角度，以使得能通過所述通道查看所述熔融液體。
13.—種方法,包括 (a)使電解槽的熔融液體流入容器，其中所述熔融液體包括熔融金屬和電解液中的至少一種； (b)當所述熔融液體進入所述容器時，通過成像裝置獲取所述熔融液體的圖像；以及 (C)通過由所述成像裝置獲取的所述圖像在顯示器上描繪所述熔融液體。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述獲取圖像步驟包括 通過通道將成像裝置對焦，所述通道包括第一部分和第二部分，其中所述通道的第一部分的直徑不同於所述通道的第二部分的直徑。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述獲取圖像步驟包括 獲取足夠清晰的圖像，從而能分辨出所述熔融液體從第一類液體向第二類液體的轉變。
16.根據權利要求13所述的方法，包括 當所述熔融液體從第一類液體向第二類液體轉變時，響應於描繪步驟(C)來調節進入所述容器的所述熔融液體的流量。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述調節步驟包括 通過操作者對所述顯示器的查看來激活靠近所述顯示器的開關。
18.根據權利要求13所述的方法，其中所述獲取圖像步驟包括 將所述圖像中的至少一些轉換為成像數據；以及 確定所述成像數據何時代表所述熔融液體中存在預定量的電解液。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述確定步驟包括 分析與所述圖像相關聯的所述成像數據。
20.根據權利要求19所述的方法，包括 伴隨所述確定步驟，調節進入所述容器的熔融液體的流量。
全文摘要
本發明公開專門用於從電解槽去除液體的系統、方法和設備。在一個實施例中，系統包括適於容納電解槽的熔融液體的容器，其中熔融液體包括熔融金屬和電解液中的至少一種，在熔融液體進入容器本體時適於查看熔融液體的通道，面朝通道的成像裝置，其中成像裝置適於在熔融液體進入容器時獲取熔融液體的圖像，以及與成像裝置連通的顯示器，其中顯示器適於通過由成像裝置獲取的圖像描繪熔融液體。當熔融液體從熔融金屬轉變為電解液時，進入容器的液體流量可以被調節。
文檔編號C25C3/02GK102803570SQ201080032039
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月3日 優先權日2009年6月16日
發明者小愛德華·R·巴尼斯 申請人:美鋁公司