CN104919090A - 确定生电极电阻率的方法与制作电极的方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及经由在生电极坯(例如，在焙烧之前)上的电阻率测量值来确定生电极质量的方法。本公开内容涉及制作电极，利用生阳极的电阻率测量值来监测并调整(若需要)电极处理参数(例如，组分、混合参数、形成参数或焙烧参数)的方法。

Description

确定生电极电阻率的方法与制作电极的方法

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、***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、***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 cokeratio)；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。

在一种实施例中，确定包括：将不大于5安培的电流输出从电流入口引导至电流出口。

在一种实施例中，形成步骤包括：将第一组分浇注到模具内，并且挤压模具内的第一组分以形成生阳极。

在一种实施例中，挤压步骤包括振动压实。

在又一个方面中，本发明提供了一种方法，包括：混合包含焦炭和沥青的第一组分；在模具内形成其内具有第一组分的生阳极；将多个电阻率器件定位于生阳极附近，其中每个电阻率器件被配置用于接触阳极表面以界定每个电阻率器件的电流通路，其中每个电阻率器件都包含：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；为每个电阻率器件确定在跨阳极表面的测得电压降；由在每个电阻率器件的该至少一个跨电流通路的电流和电压降关联出电阻率；提供指示生阳极上的各个部分的从测得的电阻率测量值汇集出的电阻率的阳极地图。

在一种实施例中，定位包括：将至少四个电阻率器件定位于阳极表面上以在顶面、底面以及沿着阳极表面的水平和垂直方向上获得电阻率测量值。

在一种实施例中，定位还包括：经由将一个电探针和电流入口定位为与另一个电探针和电流出口正交来定位该多个电阻率器件中的至少一个，以提供在生阳极的两侧间的电阻率测量值。

在一种实施例中，该定位步骤横跨生阳极的角部。

在一种实施例中，该定位步骤横跨生阳极的两个相对面。

在一种实施例中，定位、关联、确定及提供步骤对阳极生产线上的生阳极来完成。

在一种实施例中，该确定还包括电气控制***，该电气控制***被配置用于依次激活该多个电阻率器件中的每一个，以获得在生阳极上的每个电阻率器件的电阻率测量值。

在一种实施例中，定位、关联、确定及提供步骤通过被配置为与该多个电阻率器件电通信的特定编程的计算机来执行。

在一种实施例中，该多个测量按顺序来完成。在一种实施例中，该多个测量通过使用不同频率的交变电流来同时完成(其中每个电阻率器件都包含具有彼此间不同的单独的AC频率(电阻率器件的电流频率)的电流入口)。在该实施例中，对这些同时测量进行电子过滤(经由一个或多个电子过滤器(例如，每个电阻率器件一个)以提供每个测得的电压降(特定于每个阳极部分)，该测得的电压降与电阻率(特定于每个阳极部分)相关。在某种实施例中，同时测量以特定编程的计算机(例如，该计算机还与电子过滤器电通信)来完成和跟踪。

在一种实施例中，该方法包括：经由特定设计的计算机来指示生阳极质量。

在本公开内容的一个方面中，本发明提供了一种方法，包括：经由定位为与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至少一个阳极处理参数。

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：混合包含焦炭和沥青的第一组分(例如，可任选地，阳极残极(butt))；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，其中电阻率器件包含：适合于与阳极的阳极表面的一部分接触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(AC或DC)；确定跨阳极表面的测得的电压降；由该至少一个跨电流通路的电流和电压降关联出电阻率(例如，取决于阳极和探针的几何形状)；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。

在某些实施例中，电阻率器件具有1～100安培的电流输出。在某些实施例中，电流源提供：至少约为1A；至少约为5A；至少约为10A；至少约为15A；至少约为20A；至少约为25A；至少约为30A；至少约为35A；至少约为40A；至少约为45A；至少约为50A；至少约为55A；至少约为60A；至少约为65A；至少约为70A；至少约为75A；至少约为80A；至少约为85A；至少约为90A；至少约为95A；或者至少约为100A的电流。在某些实施例中，电流源提供超过100A的电流。

在某些实施例中，电流源提供：至少约为0.25A；至少约为0.5A；至少约为0.75A；至少约为1A；至少约为1.25A；至少约为1.5A；至少约为1.75A；至少约为2.0A；至少约为2.25A；至少约为2.5A；至少约为2.75A；至少约为3A；至少约为3.25A；至少约为3.5A；至少约为3.75A；至少约为4A；至少约为4.25A；至少约为4.5A；至少约为4.75A；或者至少约为5A的电流。

在某些实施例中，电阻率器件具有1～100安培的电流输出。在一种实施例中，电流源提供：不大于大约1A；不大于大约5A；不大于大约10A；不大于大约15A；不大于大约20A；不大于大约25A；不大于大约30A；不大于大约35A；不大于大约40A；不大于大约45A；不大于大约50A；不大于大约55A；不大于大约60A；不大于大约65A；不大于大约70A；不大于大约75A；不大于大约80A；不大于大约85A；不大于大约90A；不大于大约95A；或者不大于大约100A的电流。

在某些实施例中，电流源提供：不大于大约0.25A；不大于大约0.5A；不大于大约0.75A；不大于大约1A；不大于大约1.25A；不大于大约1.5A；不大于大约1.75A；不大于大约2.0A；不大于大约2.25A；不大于大约2.5A；不大于大约2.75A；不大于大约3A；不大于大约3.25A；不大于大约3.5A；不大于大约3.75A；不大于大约4A；不大于大约4.25A；不大于大约4.5A；不大于大约4.75A；或者不大于大约5A的电流。

在本公开内容的又一个方面中，本发明提供了一种方法，包括：混合包含焦炭和沥青的第一组分；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来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(AC或DC)；确定跨阳极表面的测得的电压降；由该至少一个跨电流通路的电流和电压降关联出电阻率(取决于阳极和探针的几何形状)；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。

在某些实施例中，形成步骤包括将阳极浇注到模具内，挤压，和/或压实(例如，振动压实)。在某些实施例中，形成步骤包括等静压。

在某种实施例中，该方法包括焙烧已形成的阳极。

在某些实施例中，形成步骤包括通过振动压实机来压实阳极混合物。在某些实施例中，振动压实机振动以震动/压实模具中的阳极混合物。

在某些实施例中，形成步骤(例如，挤压和/或振动压实)包括下列项中的至少一项：形成温度、循环时间、所施加的压力、压力施加的保压时间(例如，压力施加的时间)、振动频率、振动幅度、真空度、波纹管压力，以及它们的组合。

在本公开内容的再一个方面中，本发明提供了一种方法，包括：使多个探针与生阳极的表面接触；引导电流从第一位置到第二位置跨阳极体；并且确定生阳极的表面上的某一距离间(例如，在电流输入与出口之间)的电阻率。

在本公开内容的还有一个方面中，本发明提供了一种装置，包含：至少一个电阻率器件，包含：被配置为接触生阳极的表面并引导电流跨阳极表面的至少两个电流探针，以及被布置为彼此相距某一距离且在电流探针之间的至少两个电探针，其中电探针被配置用于测量跨阳极表面的某一距离的电压降；配置用于给电阻率器件供应电流的电源(例如，电流源-AC或DC)；以及配置用于沿着阳极表面的边与其相匹配的至少一个框架，其中该框架包含沿着其长度方向的彼此相距预定距离的多个小孔，其中这些小孔被配置用于容纳并保留下列项中的至少一项：电流探针和电探针。

在一种实施例中，测量按顺序方式以电阻率器件来进行，其中该器件被配置用于首先将电流从入口引导到出口，然后以电探针来测量电压降。

在某些实施例中，测量以电阻率器件按同步的方式来进行，其中电流被引导跨阳极表面，然而和/或同时电压降通过电探针来测量。

在某些实施例中，该框架包含电绝缘材料和/或隔热材料。在某些实施例中，该框架被配置用于使探针相互绝缘(例如，电流探针和/或电探针)。

在某些实施例中，该框架包含至少一个锚固器件，其中该锚固器件被配置用于将至少一个探针保持于至少一个小孔内，并且被配置使得探针对阳极的表面施加阈值压力(例如，接触压力)。

在某些实施例中，该装置包含：至少2个电阻率器件、至少3个电阻率器件、至少4个电阻率器件、至少8个电阻率器件、至少10个电阻率器件、至少15个电阻率器件，或更多。

在某些实施例中，该装置包含多个框架，其中这些框架被配置为和/或被定位为相互正交。在该实施例中，电阻率测量越过阳极的角部或者在两侧(例如，顶部和底部、底部和侧面，以及侧面和顶部等)来进行。

在某些实施例中，该装置是自动的，使得框架和电阻率器件的定位在阳极生产线中自动位于至少某些(或全部)阳极周围。

在某些实施例中，该装置包含电气控制***，该电气控制***被配置用于按顺序地激活每个电阻率器件(例如，进入分开的测量中)。

在某些实施例中，该装置包含与电阻率器件电通信的且被配置用于接收跨阳极表面的电压降并使电阻率测量和/或电流测量(例如，与电阻率测量同时进行)相关联以指示生阳极质量的计算机。

在某些实施例中，该计算机被配置用于将转换因子(有时称为校准因子)用于生阳极的电阻率。在某些实施例中，转换因子基于下列变量中的至少一个，包括(但不限于)：沿着阳极表面的路径的长度、阳极上的路径的位置(例如，在阳极上的布局、角部对中间)、电流、电压降、阳极材料(例如，碳)、阳极组分(例如，焦炭-沥青比、焦炭粒度和耗掉的阳极含量)，以及它们的组合。

在某些实施例中，多次电阻率测量经由计算机来汇集以提供阳极地图。在某些实施例中，阳极地图指示阳极的密度和/或结构，并且指出裂纹或微结构偏差。

如同本文所使用的，“电极”意指：电流经由其进入或离开非金属介质的导体(并不一定是金属的)(例如，碳阳极、生阳极或电解池)。在某些实施例中，电极是阳极。在某些实施例中，电极是阴极。

如同本文所使用的，“阳极”意指：打算用作电解池(或槽)中的带正电的电极的物品。当用于本文中时，除非另有说明，否则阳极指的是生阳极。在某些实施例中，阳极包含碳并且在有色金属(例如，铝)的电解过程中由氧消耗。在某些实施例中，阳极包含在电解过程中放出氧的并且在点解过程中基本上不降解/没有被消耗到碳阳极被消耗的程度的惰性组分。在本公开内容的各种实施例中，装置、***和方法的各方面可与各种生阳极组分和/或生阴极组分(TiB₂、碳、陶瓷、混合陶瓷/碳形式)一起使用。在某些实施例中，阳极指的是生阳极。在某些实施例中，阳极指的是焙烧阳极(即，最终的单块碳块，在生阳极被焙烧之后)。

如同本文所使用的，“生阳极”意指：通过在焙烧之前混合阳极组分(例如，具有焦炭和沥青的碳组分或者为金属陶瓷、陶瓷或金属组分的惰性阳极组分)并形成(例如，通过压缩和/或成形)而形成的阳极。在某些实施例中，生阳极是还没有焙烧的形成的阳极(以最终的阳极形式)。在某些实施例中，最后的焙烧步骤(例如，使生阳极变成焙烧阳极)被执行以从阳极中(例如，从沥青中)去除挥发性成分和/或降低阳极的电阻率。在某些实施例中，最后的焙烧步骤使生阳极转变成焙烧阳极(例如，单块焦炭块，单块陶瓷、金属陶瓷或金属组分的块体)。

如同本文所使用的，“阴极”意指：电解池中的负电极。在一种实施例中，阴极是碳阴极。在一种实施例中，阴极是陶瓷阴极(例如，二硼化钛)。在一种实施例中，阴极是混合物(例如，碳和陶瓷材料)。

如同本文所使用的，“顶部”意指：某物的最高点。

如同本文所使用的，“棒孔(stub hole)”意指：用于阳极棒的小孔。在某些实施例中，棒孔位于阳极的顶部。

如同本文所使用的，“阳极棒”意指：经由棒孔而与阳极碳块(通常以铁铸件来固定)产生电接触的金属引脚。

如同本文所使用的，“底部”意指：某物的最低点。在某些实施例中，阳极底部是阳极的接触铝电解池的电解槽的第一部分。

如同本文所使用的，“侧面”意指：形成某物的外表面的表面。

如同本文所使用的，“混合”意指：通过共混和/或捏合使不同的组分结合。在一种实施例中，焦炭和沥青被混合以形成电极组分(例如，阳极或阴极组分)，在一种实施例中，化合物被混合以形成具有金属陶瓷、陶瓷或金属组分的生电极组分。

如同本文所使用的，“焦炭”意指：生阳极内的电导体。在某些实施例中，焦炭是由在石油炼制中产生的残余燃料油形成的碳质残渣。焦炭的一些非限制性实例包括：石油焦炭、沥青焦炭、来自煤炭的焦炭，以及它们的组合。

如同本文所使用的，“沥青”意指：生阳极内的电绝缘体。在某些实施例中，沥青是源自煤的焦化的热处理后的焦油。沥青的某些非限制性实例包括煤焦油沥青和石油沥青。

如同本文所使用的，“组分”意指：由两种或更多种物质形成的材料。作为一个非限制性实例，阳极组分(有时称为“浆料(paste)”)指的是由沥青和焦炭形成的材料(例如，具有可选的添加剂和/或粘结剂)。在某些实施例中，组分(例如，沥青-焦炭比)的变化允许生阳极(和最终的焙烧阳极)性质和特性变化。

在某些实施例中，在焦炭-沥青比中的增加的焦炭允许组分改进填密(packing)(例如，所产生的电极的较高密度和较低电阻率)。在某些实施例中，生阳极电阻率随着在浆料或阳极组分中所使用的沥青量(焦炭-沥青比)而改变。

如同本文所使用的，“形成”意指：制成物体。形成的一些非限制性实例包括挤压和振动压实。在一种实施例中，电极组分经过形成步骤以产生生坯/电极。在一种实施例中，组分被导入将受到通过振动压实机来进行的压实的模具之内。

如同本文所使用的，“挤压”意指：以施加的重力或压力来作用。在某些实施例中，挤压使组分符合生阳极的形状和尺寸(例如，经由模具)。

如同本文所使用的，“振动压实机”意指：经由用于使材料一起振动的振动台来压实的压实机装置(例如，在某些实施例中，辅以在阳极浆料顶部的挤压块)。

如同本文所使用的，“振动台”意指：振动的工作台。

如同本文所使用的，“焙烧”意指通过加热(例如，在炉内加热)来进行热加工(cook)(例如，硬化)。

如同本文所使用的，“电阻率器件”意指：用于测量电阻率的器件。在一种实施例中，电阻率器件包含四个点探针(例如，两个电压探针，两个电流探针)。在一种实施例中，电阻率器件包含与探针电连接的用于发送并接收电流以及测量跨材料/表面的电压降的探针。

在一种实施例中，电阻率器件被用于生电极上以测量生坯的电阻率。在一种实施例中，电阻率器件被重新电位于框架的小孔内，用于获得以在生电极表面的周围/附近具有不同的探针布置的一个电阻率器件进行的多次测量。在一种实施例中，在生电极上(即，在不同的位置)使用多个/多台电阻率器件来测量生坯的多个位置的电阻率(例如，以便关联电极的不均匀性)。

如同本文所使用的，“电压降”意指：电压沿着电流流过其中的导体的下降量。在某些实施例中，跨生电极的电压降按照本公开内容的各个方面来测量和量化。

如同本文所使用的，“电阻率”(有时称为电阻率或比电阻)意指：对给定材料抵抗电流的流动的强度的量化。电阻率典型地表示为欧姆·米(Ω·m)。

如同本文所使用的，“目标电阻率”意指：要配置的且可归属于指示生坯(例如，电极、阳极或阴极)的特性的处理参数的电阻率。

在某些实施例中，目标电阻率是给定变量(处理参数或电极特性)的最小值。在某些实施例中，目标电阻率是给定处理参数(或特性)的最大值。在某些实施例中，目标电阻率低于给定处理参数(或特性)的特定阈值。在某些实施例中，目标电阻率高于给定处理参数(或特性)的特定阈值。在某些实施例中，目标电阻率在给定处理参数(或特性)的某一范围之内。在某些实施例中，目标电阻率在给定处理参数(或特性)的某一范围之外。在某些实施例中，电阻率可以是处理参数(或特性)的函数，并且目标电阻率通过观察电阻率与电极的参数或特性的趋势线/函数关系来确定。

如同本文所使用的，“探针”意指：用于构成连接(例如，机械连接或电连接)的物体。

如同本文所使用的，“电压表”意指：用于测量电压的仪表。

如同本文所使用的，“电流源”意指电流的源。在某些实施例中，电流源是AC的。在某些实施例中，电流源是DC的。

如同本文所使用的，“计算机”意指：设计用于接受数据、执行操作(例如，数学及逻辑运算)并提供结果反馈(例如，通过针对操作员的显示器)的电子器件。

如同本文所使用的，“显示器”意指：用于显示信息的器件。作为一个非限制性的实例，电阻率器件配置有具有用于给操作员或***提供信息(例如，电阻率、所提及的阳极处理参数变化)的显示器的计算机。

如同本文所使用的，“密度”意指：物体的每单位体积的质量。作为一个非限制性的实例，密度指的是阳极(例如，生阳极)的密实状态或密实质量。

如同本文所使用的，“裂纹”意指：在物体没有完全分离成两个或更多部分的情况下于该物体内的间断的或不连续的区域。在一种实施例中，电阻率器件被配置用于测量沿着电极的电阻率并识别该电极内的裂纹。

如同本文所使用的，“形成”意指：形成某物的过程。在一种实施例中，电阻率器件被配置用于测量跨阳极上的多个位置(或跨多个阳极)的电阻率，以便使阳极生产/处理参数的趋势与归因于生阳极的不均匀性的形成步骤的设备相关联。

如同本文所使用的，“传播”意指：传输某物的动作。

在不受限于特定的机制或理论的情况下，应当认为，“低”电阻率指示容易允许电荷移动的材料。按照同样的思路，“高”电阻率应当被认为指示不容易允许电荷移动的材料。

在某些实施例中，对于电解中所使用的阳极，阳极的较低电阻率意味着阳极材料不会强烈抵抗电流，所以电流在很小的电阻下被导入电(解)池之内或之外，从而引起效率更高的电(解)池操作。例如，与具有高电阻率的电极相比，具有低电阻率的电极是更佳的电荷导体，所以在有色金属的电解生产中，较好的导体提供效率更高的***(例如，***的较低电压降)。

如同本文所使用的，“电流密度”意指：流过材料的给定区域(例如，阳极)的电流量。电流密度典型地表示为每平方厘米的安培数(A/cm²)。

如同本文所使用的，“电流效率”意指：通过流过的电流而在电解池内生产出的金属量与在理论上根据法拉第定律所预料的金属量之比，但是被表示为百分比。

如同本文所使用的，“电流通路”意指：电流流过物体或材料的路径。

如同本文所使用的，“偏差”意指：导致偏离正常过程的材料的不一致性。在某些实施例中，电极的裂纹或微结构变化是在电流通过阳极或阴极时导致电流偏离的偏差。

如同本文所使用的，“均匀”意指：整体上具有共同的性质(例如，均匀性)。

如同本文所使用的，“非均质”意指：由不同类型的部分组成的；具有普遍不同的元素或成分。在某些实施例中(例如，按照与焦炭颗粒的大小近似的小的长度尺度)，阳极是非均质的，由焦炭骨料(aggregate)与沥青或沥青焦炭(即，阳极组分所固有的)制成的。在某些实施例中(例如，按照较长的长度尺度)，阳极关于在特定尺寸的区域内的阳极平均电阻率(或其他性质)是非均质的，该阳极平均电阻率(或其他性质)在阳极内随位置不同而变化。在一种实施例中，在生电极中的非均质性(有时称为不均匀性)通过本公开内容的方面来降低、防止和/或消除提供。

现在将具体地参考附图，这些附图至少有助于图示本发明的各种相关实施例。

附图说明

图1示出了根据本公开内容所使用的电阻率器件(例如，四点探针)的示图，该图示出了探针操作的等效电路。电阻(Rs)表示材料的等效体电阻。

图2是为了获得各种测量值而定位于电极上的电阻率器件(包含四个四点探针组件)的示意图被。“H”示出了探针H(大的水平仪器)的位置。“V”示出了探针V(大的垂直仪器)的位置。“T”示出了探针T(小的顶部仪器)的位置。“B”示出了探针B(小的底部仪器)的位置。

图3A示出了在平坦的阳极表面上标引的电阻率器件(例如，四点探针组件)。

图3B示出了穿孔框架(该穿孔框架被配置用于按照可调整的预设距离来保持住探针)以及某些探针。

图4通过图形示出了水平仪器位置(即，探针H)。

图5通过图形示出了垂直仪器位置(即，探针V)。

图6通过图形示出了小的顶部及底部仪器的位置(即，分别为探针T和探针B)。

图7示出了每个探针在生阳极上的测量值的标准差的变率图(variability chart)。

图8示出了每个探针在焙烧阳极上的测量值的标准差变率图。

图9是示出生阳极和焙烧阳极的电阻率的相关性的曲线图。

图10是示出在沿着阳极的不同位置处的电阻率测量值的焙烧阳极相对生阳极的比较的表格。

图11是示出在焙烧阳极相对生阳极上的不同位置的电阻率测量的变异系数的表格。

图12是阳极制造过程的示意图。

图13是根据本公开内容的阳极制造过程的示意图。

图14是根据本公开内容的阳极制造过程的示意图。

图15是根据本公开内容的阳极制造过程的示意图。

图16是示出作为沥青含量(wt.％)的函数示出的在生阳极内所产生的电阻率变化的实验数据的曲线图。

图17是示出实验数据的图表，这些实验数据示出了基于形成参数的差异(例如，使用两个不同的振动压实机)在生阳极内引起的与阳极焙烧之后相比的差异(作为沿着阳极表面的小的顶部测量值和小的底部测量值来示出)。

本公开内容的这些及其他方面、优点和新特征部分地在下列的描述中阐明，并且对于查阅了下面的描述和附图的本领域技术人员而言将变明显，或者可以通过实施本发明来了解。

具体实施方式

由于阳极是在能量源与反应池之间的接口，因而通过使电流流过阳极块所消耗的能量基本上都是损失，因为它对电解池中的氧化铝的还原没有贡献。在一种实施例中，本公开内容的装置、***和方法涉及在电极的生坯上使用电阻率器件，以便(1)确定电极的质量(例如，高、中等、低的质量，或者通过/没通过；识别在电极结构中的潜在非均匀性/非一致性)和/或(2)影响电极生产的处理参数(例如，组分、混合参数、形成参数，以及可能的下游焙烧参数)。

在不受限于特定的机制或理论的情况下，应当认为，生电极(预焙烧的碳阳极或阴极)服从欧姆定律；因而，在阳极块内的碳的较低的本征电阻率将会导致阳极的总的较低电阻。通过本公开内容的一个或多个方面，对生阳极的电阻率进行测量，这提供了关于是否存在任意内部的不一致性(例如，不均匀性、裂纹、空洞、夹杂物、焦炭填密的劣质程度(例如，较低填充密度))的反馈，并且还提供关于所产生的(焙烧)阳极的电阻率的反馈。

在一种实施例中，电阻率器件/装置被用来测量生阳极的电阻率并且在线调整制造参数，以便产生改进的阳极(例如，增加的均匀性)。在某些实施例中，本公开内容的一个或多个方面被用来确定与最高的焙烧阳极密度和/或最低的焙烧阳极电阻率对应的最佳的生阳极电阻率。本公开内容的一种或多种实施例提供用于维持对生阳极制造的过程控制以及所产生的对最终的焙烧阳极的质量控制的有效方法。

实例1：电阻率器件&通用方法

参照图1，本发明提供了用于测量在电极(例如，阳极)的表面内的电阻率的器件。图1提供运行中的器件的等效电路的示图，其中电阻(Rs)表示材料的等效体电阻。如图1所示，由于两个外部载流探针被安置于平坦的阳极表面区域上，因而电位分布在电极(例如，碳材料)的体积和表面内生成。电流通过电极体，以完成电路。这两个尖端(电流探针)强迫来自源(AC或DC)的电流跨过材料。然后，电压降的读数通过这两个中间的尖端(电探针)来测量。在不受限于特定的机制或理论的情况下，因为电压表的电阻比材料的电阻(例如，碳)高得多，所以假定所有电流都流过材料，意味着电流(i)在外部导线周围全都相同，并且跨电压表等于0(i_v＝0)。对于在实例1下讨论的实验，电流探针彼此间隔开达72.5mm，而电探针彼此间隔开达51.5mm。

在不受限于特定的机制或理论的情况下，在两个内部探针之间测得的电压降与所测材料的电阻率之间存在线性关系。所测材料的电阻率能够使用校准因子f从电压降推断出。该因子进而将取决于其他因素，如，探针间的距离、碳块的几何形状、探针的接触焊盘的形状以及探针相对块体的几何形状的相对位置。

该关系能够写为：

其中ρ是电阻率，f是上述校准因子，V是所测得的电压降，以及I是所施加的电流。

对于相同的阳极几何形状和相同的测量位置，所使用的因子f对于所有测量都是相同的，不管是否存在任何内部缺陷。在不受限于任何特定的机制或理论的情况下，应当认为，对于可以改变电流通路的长度的或者可以改变电流通过的体积的截面的任意内部间断，改变电位分布，电压降的相应变化将被理解为电极材料(例如，碳)的本征电阻率的变化。在不受限于特定的机制或理论的情况下，可以预料，对块体电阻有影响的变化将通过该测量而显露为电阻率变化，没有能力辨别出该变化是否是本征电阻率变化，因为可预料到它可来自于碳材料的石墨化的不同水平，或者是内部间断问题。

对焙烧阳极和生阳极两者都进行电阻率测量。在一种实施例中，生阳极块是非均质的，包含煅烧焦炭(导电材料)和沥青(电绝缘体)。在不受限于特定的机制或理论的情况下，生坯块的电导率，即使非常差，也能够反映出焦炭颗粒间的接触点的质量和数量。因此，该测量能够检测到是否存在裂纹和微裂纹，颗粒填密的程度以及焦炭颗粒的沥青涂层的变化。

实例2：四个电阻率器件(4个四点探针)

四个器件的组件被设计并且由较大的框架刚性地保持在一起。框架提供经由沿着框架体相距预定距离的多个小孔来标引(index)相对于阳极表面的测量位置(即，测量位置沿着阳极表面)的可能。这四个仪器相对于阳极的位置的示意图示于图2中。参照图2，H指的是大的水平仪器，V指的是大的垂直仪器，T指的是小的顶部仪器，而B指的是小的底部仪器。

图3A示出了经由框架组件保持于阳极之上的四个电阻率器件。参照图3A和3B，框架被穿孔使得各个探针的位置/取向可按1英寸的增量来调整，使得即使进行调整，探针也分别保留它们的水平或垂直取向。图3A示出了通用组件，而图3B是框架及某些探针的特写透视侧视图。两个较大的仪器使用可输出75A的电流的单独的DC电源。较小的探针共用可输出20A的电流的DC电源。每个电源都具有单独的通/断开关，从而允许连续地进行测量，每次有一个仪器是活动的。

用于本文的实例的某些因素在下表中给出。

表I：探针位置、建模的电压降和校准因子.

实例3：在生阳极和焙烧阳极上的测量

研究在阳极制造厂现场完成。对全尺寸阳极进行了大约2400次测量。对从阳极库存中随机挑选的11个焙烧阳极以及11个生阳极进行一组三次测量，这些焙烧阳极和生阳极被认为是有代表性的。

实例2的组件首先被标引于阳极侧，并且进行一次测量。第二次测量是重复测量，什么也没改变。对于第三次测量，使组件脱离阳极表面，并且使用标引器件作为指导将组件重置于同一位置，确保测量在同一位置进行。在稍后的时间，对同一阳极进行新的一组三次测量。框架被再次标引于阳极表面，使得测量将在与之前相同的位置进行。这三次测量如同第一组的三次测量那样来进行，除了一个方面外。在使框架与阳极表面脱离后，对于第三次测量，框架被故意地重定位为相对之前的位置偏移大约0.5英寸。

在完成了上述测量之后，通过按照不同的图形聚集这四个仪器来改变仪器相对阳极表面的位置。总共使用了五个不同的图形，并且对于每个图形，所有上述测量都再次对生阳极和焙烧阳极两者进行。四个点探针仪器相对阳极表面的位置示于图4、5和6中。

给定阳极的几何形状，在实验中包括垂直仪器的五个不同的位置，然而对于水平仪器只考虑三个位置。在以下的表II中给出了有关探针间的距离以及用于在生阳极和焙烧阳极两者上的每个探针的电流的细节。

表II：仪器的几何形状以及用于两种类型的阳极的电流

全部电压降测量值使用以上详细说明的校正因子来转换为电阻率值。这些值被用来估计测量值的方差分量。在不受限于特定的机制或理论的情况下，假定，四点探针仪器的精度能够通过测量值的标准差的排名来表征。该分析通过使用统计软件JMP来执行。在图7中给出了生阳极的与重复、重置和图形测量(在上文描述)关联的标准差，而在图8中给出了焙烧阳极的。另外，阳极的标准差同样示于这些曲线中，该标准差主要表征了在阳极之间的变率，并且被计算出作为每个阳极装置(所有测量值都包含)的标准差。

应当注意，取决于探针和阳极的状态(焙烧阳极对生阳极)，阳极变化和图形变化为作为最大的变化源而竞争。对此有一个例外，即小的顶部仪器在焙烧阳极上的测量值。重置及重复性的标准差相对于其他源较低。在不受限于特定的机制或理论的情况下，这指示着仪器能够被用来在阳极内以及在阳极之间检测出因可指出的原因所致的差异。另外，较大的探针H和V还显示出了比较小的仪器T和B低的重置及重复性的变化。在不受限于特定的机制或理论的情况下，由于所确信的阳极的非均质性，该结果已被预料到。

实例4：核心(core)仪器与实例2的仪器的比较

在本例中，将在测量焙烧核心的电阻率时的标准化的测量值的精度与实例2的器件的精度进行了比较。为了做到这点，总测试误差被计算出。这作为重复性和再现性的统计和来计算。在一种实施例中，对于可能的在线自动化测量***，再现性项目在短时间内根据在同一位置进行的测量来计算出，仪器被拉回，然后被重新定位于同一阳极上。这基本上是设定的再现性，并且由不同的操作员使用不同的仪器对相同的材料进行的惯常测量对于这种应用相关性不大。基于上述内容，总测试误差已经被计算出并且在表III中给出了结果。

表III：探针的总测试误差和变异系数

那两个较大的探针(H，V)的总测试误差呈现为大约标准的核心仪器的总测试误差的一半。较小的探针(T，B)示出了稍差的测试误差。在不受限于特定的机制或理论的情况下，一种解释是：这些测量是手工进行的，并且可能在接触点上缺少一致的压力。因而，基于该比较，可以预料，从精度的角度来看，甚至较小的探针也会变得至少与电流标准核心测量仪器一样好。

对于对生阳极的测量，没有标准的方法来参考。作为替代，计算变异系数CV，能够在这些仪器于两种不同的阳极状态上的精度之间进行直接比较。在表III中还给出了对生阳极和焙烧阳极两者的测量值的CV值。可以看出，对生阳极的测量精度高于对焙烧阳极的精度。对最小显著差异LSD的计算同样提供于表III内，并且对于在未来的实验设计中分析阳极之间的差异将会是有用的。

这些电阻率测量值被绘制，并且已确定：图形在比较阳极-阳极时呈现为随机的。因而，至少对于所测试的22个阳极，不存在所揭示的有关基于来自同一生产线/地点的阳极的一致的阳极电阻率印记(print)的图形。

实例5：焙烧阳极和生阳极的电阻率测量值

在阳极生产地点，使用实例1所阐明的电阻率器件对30个焙烧阳极和10个生阳极进行测量。已确定，四点探针的响应取决于它所应用的表面的几何形状。如果表面大体上为凹面，则测得的电压降将高于平坦表面的，反之亦然。因此，需要几何形状特定的校正因子，以根据测得的电压正确地计算出电阻率。每个测量位置的校正因子使用测量过程的有限元模拟来近似。

在不受限于特定的机制或理论的情况下，看起来在这两者之间存在相当好的关联，尽管应当将结果分组：在棒孔附近的关联不同于在阳极的侧面和端部的关联。这更清楚地示于图9中。图10示出了焙烧阳极和生阳极两者的电阻率。图11示出了焙烧阳极和生阳极的测量值的变异系数。参照图11，生阳极测量值的CV较高。在不受限于特定的机制或理论的情况下，这是预料之中的，因为沥青基本上是不导电的，使得在生阳极中，导电性仅限于焦炭颗粒之间的接触。因而，应当认为，测量生阳极内的电阻率将会对由阳极制造过程带来的结构变化提供更灵敏的测量。图10和11的这些测量值的可能误差的一个来源是：对这些小规模测量的手工标引可能已经导致较低的整体精度，或者计算误差可能已经由生阳极的电流安培数的印刷错误引起。

实例6：作为阳极组分内的沥青含量的函数的电阻率

参照图16，已经对生阳极(碳材料)进行了许多测量，沥青作为唯一的变量。沥青变化限定于0.1％的增量。这些测试在不同的日子完成，并且使用不同的干骨料配方。每个阳极在八个不同的位置进行测量，电阻率器件以电绝缘的框架来保留于不同的位置。对于每个位置，电阻率测量值生成一个曲线，如同图16所示的曲线那样。对于每个曲线，最小的电阻率测量值处于或很接近阳极内的最佳沥青水平。为每一系列的测量值所获得的曲线是大致平行的。但是，电阻率值(绝对值)是不同的，包括最小值。在不受限于特定的机制或理论的情况下，这被认为是基于某些因素的，包括：测量位置和用于每个阳极的配方。在不受限于特定的机制或理论的情况下，这些发现指出：对生阳极的在线的电阻率测量给工艺提供了关于改变阳极组分(即，改变沥青-焦炭比以针对给定的阳极生产工艺使阳极组分内的沥青含量最优化)的有用反馈。

实例7：对生阳极的非均质性测量

参照图17，在形成(即，其中形成是在两个振动压实机中的一个上的振动压实)之后以及在焙烧之后对生阳极进行了一系列电阻率测量。电阻率测量沿着每个生阳极的长边的顶部和底部进行，以便评估因振动压实所致的阳极非均质性并且观察焙烧是如何影响电阻率的测量值的。尽管某些阳极通过该过程(即，在形成生阳极之后通过焙烧来形成最终的焙烧阳极)来跟踪，但是许多阳极并没有通过该过程而得到充分跟踪，这导致了比在焙烧之后的焙烧阳极的样品尺寸大的在形成之后的生阳极的样品尺寸。

图17所示的图表示出了在形成过程中的以及在焙烧过程之后的阳极非均质性，如同电阻率测量(所有测量值的单位均为μΩm)所显示的。参照图17，应当注意，所有四个顶部测量值均小于四个底部测量值中的任一个。此外，还应当注意，在压实机#1上的所有电阻率测量值均小于在压实机#2上的对应电阻率测量值。对于焙烧阳极，差异并不显著。

在阳极的顶部(T)获得的所有四个测量值，两个在生阳极上以及两个在焙烧阳极上，均小于它们各自的底部测量值的任一个，与阳极于其上生产出的压实机无关。在不受限于特定的机制或理论的情况下，这可以归因于形成过程(例如，与模具的摩擦、不平衡的压实等)。在图17中给出了所有这些测量值的分布和简单统计。

此外，还应当注意，对在压实机#1上制成的阳极获得的所有测量值均小于在压实机#2上获得的对应测量值。但是，该差异在焙烧阳极内并没有同样可观察到，并且被证实该差异并不是统计上不同的。在不受限于特定的机制或理论的情况下，电阻率测量值导致顶部-底部差异，这些差异被认为是压实机相关的。此外，图17是经由电阻率测量值的证实，因为焙烧过程呈现为减小：在顶部与底部之间的电阻率的差异，以及由在两个不同的压实机上的压实引起的差异。

预言实例：借助于电阻率来最优化沥青的方法

在一种实施例中，本发明提供了一种用于制作生阳极的方法，其中电阻率测量值被使用，以便使阳极组分内的沥青量(例如，沥青-焦炭)最优化。

该方法提供：由具有第一沥青含量的阳极组分形成第一生阳极，第一阳极具有第一电阻率；形成第二生阳极，该阳极组分具有第二沥青，第二阳极具有第二电阻率，其中第二沥青不同于第一沥青(例如，较高的或较低的沥青wt.％)，并且获得第一电阻率和第二电阻率(例如，根据由其测量出测得的电阻率的测得的电压降)；并且将第一电阻率与第二电阻率比较。

在某些实施例中，如果第一电阻率低于第二电阻率，则回复到阳极组分的第一沥青含量。

在某些实施例中，如果第一电阻率低于第二电阻率，则该方法包括形成第三生阳极，该阳极组分具有第三沥青，第三阳极具有第三电阻率，其中第三沥青不同于第一沥青并且比第二沥青wt.％更接近第一沥青wt.％，并且如果没有该变化，则重复之前的步骤(即，获得电阻率，并且如同前面所述的那样比较电阻率，以产生动作——改变沥青(增加或减少)或维持沥青)。

在某些实施例中，如果第一电阻率高于第二电阻率，则回复到阳极组分的第二沥青含量(wt.％)。

在某些实施例中，如果第一电阻率高于第二电阻率，则该方法包括形成第四生阳极，阳极组分具有第四沥青，第四阳极具有第四电阻率，其中第四沥青不同于第二沥青并且比第一沥青wt.％更接近第二沥青，并且如果没有该变化，则重复之前的步骤(即，获得电阻率，并且如同前面所述的那样比较电阻率，以产生动作——改变沥青(增加或减少)或维持沥青)。

应当注意，虽然上文以第一、第二及第三阳极来称呼，但是第一阳极同样可以被理解为指的是第一组阳极(第二阳极作为第二组阳极，第三阳极作为第三组阳极，第四阳极作为第四组阳极，等等)，电阻率测量值指的是对于相应分组的相同的统计汇总(例如，平均值、均方值、中位数等)。

在某些实施例中，第二沥青高于第一沥青，所以第三沥青被选择为低于第一沥青。在某些实施例中，第二沥青低于第一沥青，所以第三沥青被选择为高于第一沥青。基于图16所示的趋势，沥青含量(后缀wt.％)的迭代变化以及电阻率测量值能够被用来为阳极生产工艺操作确定针对该特定的配方、设备配置和阳极组分(例如，残极含量、沥青内的挥发物的百分比、％粒度等)的最佳沥青。

预言实例：监测阳极并调整阳极生产工艺的方法

在一种实施例中，电阻率测量值从在沿着阳极生产过程的各种位置中的至少一个位置处的阳极上获得。在一种实施例中，电阻率测量在形成之后立即(在还有形成过程的热度的时候)对每个(或一组)生阳极进行。在一种实施例中，电阻率测量在从形成步骤冷却下来后立即对每个(或一组)生阳极进行。

在某些实施例中，如果生阳极的电阻率在目标电阻率之内(例如，最小值、最大值、低于某个阈值、高于某个阈值、在某一范围内、在某一范围之外，或者它们的组合)，则不需要调整(例如，使得作为调整的替代，该方法包括重复步骤以继续确定电阻率，并且继续将其与目标电阻率进行关联，以监测是否需要调整)。

在某些实施例中，每个阳极(生的或焙烧的)被通过机架(stand)(例如，由电绝缘材料制成)从生产线上提起，并且被配置用于通过电阻率器件来测量电阻率或者允许具有附随框架的此类此类器件来测量它。在某些实施例中，框架是可调整的。在某些实施例中，框架是刚性的。在某些实施例中，每个阳极(生的或焙烧的)被卷到位于线上的电绝缘材料(例如，塑料辊、非导电辊)之上，以便获得电阻率测量值。

参照图12，图中示出了阳极生产的示例性流程。参照图12，焦炭被分数并被调整尺寸以成为适当大小的碎片。阳极组分的某些配方要求各种大小的碎片(例如，粗的、中等的、细的、超细的)，某些配方要求两个或更多(例如，三个、四个)不同尺寸的焦炭碎片。

在焦炭被粉碎并被调整尺寸之后，阳极组分以某一焦炭-沥青比来混合。焦炭-沥青(和/或粘结剂含量)比会影响所产生的电极质量。在某些实施例中，组分包括：焦炭和沥青(煤焦油或石油沥青，或者它们的混合物)；和/或可选的添加剂。添加剂的一些非限制性实例包括：浆料废料或生阳极废料、所回收的已粉碎的用过的阳极(也称为阳极残极)，以及它们的组合。组分(第一组分)被混合以结合或混合成分。混合的非限制性实例包括：机械搅拌器，摇动存有组分的容器，或者用于结合成分的搅拌机制。在某些实施例中，根据焦炭-沥青比来调整混合能量(频率、混合时间等)(增加或减少)，使得所产生的混合物得以混合(例如，均匀地)。

在组分被混合之后，生阳极由该组分来形成。作为形成的某些非限制性实例，生阳极能够被挤压或被振动压实成生阳极形式。在某些实施例中，振动压实机包含附加的构件，这些附加构件被配置用于对压实机的某些部分施加压力。

一旦生阳极被形成，所产生的生阳极就被焙烧(例如，在炉子内)，以便使第一组分的生阳极转变成单块焦炭块。在某些实施例中，焙烧步骤去除存在于生阳极内的挥发性成分，并且进一步使阳极成分变密实(例如，增加实际密度，降低电阻率)。

参照图13，图中示出了一种方法，包括：混合包含焦炭和沥青的组分；由该组分形成生阳极；经由电阻率器件来测量跨生阳极表面的一个或多个电压降；并且由电流和电压降关联出一个或多个电阻率。

参照图14，图中示出了一种方法，包括：粉碎焦炭并调整其尺寸；混合包含焦炭和沥青的组分；由该组分形成生阳极；将电阻率器件定位于生阳极附近(例如，沿着生阳极的表面以限定至少一个电流通路)；引导电流使其跨过在器件的两个电流探针之间的阳极表面；并且经由两个电探针来测量跨阳极表面的一个或多个电压降(例如，其中电探针位于电流探针之间并且成彼此间隔开的关系)；并且由电流和电压降关联出一个或多个电阻率。在某些实施例中，阳极表面包括顶部、底部、侧面、跨角部、跨棒孔、棒孔的内部(例如，在棒孔的凹槽或内脊部内，和/或棒孔内的凹部)等。

参照图15，在某些实施例中，一种或多种上述方法包括将测得的电阻率与目标电阻率比较的步骤。在某些实施例中，一种或多种上述方法包括基于比较步骤来调整至少一个阳极生产参数的步骤：例如，混合步骤或形成步骤。

在一种实施例中，调整包括改变焦炭-沥青比。在一种实施例中，调整步骤包括使焦炭量相对组分(例如，与第一组分不同的第二组分)内的沥青量增大。在一种实施例中，调整步骤包括使焦炭量相对组分(例如，与第一组分不同的第二组分)内的沥青量减小。

在一种实施例中，调整步骤包括增加混合时间、混合RPM(例如，以搅拌器或搅拌棒)或者经由混合的搅拌量。

在一种实施例中，调整步骤包括改变阳极的粒度(例如，改变焦炭碎片的比例，包括粗的、细的和/或超细的材料的量)。

在某些实施例中，调整步骤包括：改变一个或多个形成参数；增大形成(例如，挤压)步骤中的压力；减小形成(例如，挤压)步骤中的压力；增加形成步骤中的保压时间；缩短形成步骤中的保压时间；增加挤压循环的次数；减少挤压循环的次数；增大振动压实机的振动频率；减小振动压实机的振动频率；以及它们的组合。

在某些实施例中，基于比较步骤，该方法包括根据生阳极电阻率来设定焙烧步骤。在某些实施例中，焙烧步骤包括：根据生阳极电阻率测量值来增加焙烧时间，减少焙烧时间，提高焙烧温度，降低焙烧温度，或者将生阳极定位于炉内的不同位置(例如，在炉子的中心对端部的不同热通量)，以便提供具有期望的电阻率和密度的最终的焙烧阳极。

在某些实施例中，对于一种或多种上述方法，粉碎和调整尺寸；混合；形成；定位；测量；关联；比较以及调整步骤中的一项或多项按照自动的方式来完成(例如，经由在计算机上的反馈回路以及阳极制造工艺的自动组装线)。

如同本文所详细说明的，在某些实施例中，特定设计的计算机被配置用于接收来自生电极(例如，阳极)的多个电阻率测量值并且合并这些测量值，以便提供指示阳极质量(高、中等、低，通过/没通过)的阳极地图(例如，示出非均质性)。

在某些实施例中，特定设计的计算机被配置用于通过比较对生产过程中的每个阳极(或一组阳极)(例如，在形成生阳极之后且仍然温暖时，在生阳极从形成过程中退出时且其冷却之后，和/或在焙烧以使生坯转变成最终的焙烧阳极之后)所获得的电阻率测量值来监测(检测)阳极生产过程，并且如果测得的电阻率值不在目标电阻率值之内，则调整生产工艺(例如，调整阳极处理参数：阳极组分、阳极混合工艺，阳极形成工艺或阳极焙烧工艺)。在某些实施例中，特定编程的计算机按照连续的实时的过程来操作，用于检测并调整(若需要)阳极生产工艺。在某些实施例中，特定编程的计算机按照周期性的实时的过程来操作，用于检测并调整(若需要)阳极生产工艺。在某些实施例中，特定设计的计算机被配置用于监测/回顾历史的阳极数据(例如，电阻率测量值)，以便识别待维护和/或更换的设备，或者评估操作员的绩效。在某些实施例中，特定设计的计算机被配置用于将最终的焙烧阳极的性能数据与在特定的生产线中生产的阳极的数据相关联，以识别在处理参数和阳极特性方面的额外改进和/或变量。

计算机体系结构：本发明的计算机方法以及本发明的计算机***/机器使用各种计算机器。但是，并非所有这些计算机器都是实现本发明所必需的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以改变构件的布局和类型。在某种实施例中，本发明的计算机***/机器托管着大量的成员和并发事务。在其他实施例中，本发明的计算机***/机器基于结合了用于评估数据，高速缓存，搜索，以及数据库连接池化(pooling)的各种策略的可扩展的计算机和网络体系结构。

在一个实例中，一种示例性的可扩展体系结构是能够操作多个服务器的体系结构。在某些实施例中，根据本发明的计算***/机器可以包括(但不限于)：一个或多个编程的计算机，采用分布式网络的***，或者可以用来传输及处理电子数据的其他类型的***。在某些实施例中，AOS用户的客户端器件(例如，计算机、移动式器件等)实际上包括能够经由网络与另一计算器件(例如，服务器)相互接收和发送消息的任何计算器件等。

在某些实施例中，此类器件的集合包括通常使用有线通信介质连接的器件，例如，个人计算机、多处理器***、基于微处理器的或者可编程的消费电子器件、网络PC等。在实施例中，此类器件的集合还包括通常使用无线通信介质来连接的器件，例如，手机、智能电话、寻呼机、对讲机、射频(RF)器件、红外(IR)器件、CB、结合了一个或多个前述器件的集成器件，或者实际上为任意移动器件等。同样地，在实施例中，客户端器件是能够使用有线或无线通信介质来连接的任意器件，例如，PDA、POCKET PC、可穿戴计算机，以及被装备为经由有线和/或无线通信介质来通信的任意其他器件。

在某些实施例中，客户端器件还被配置用于接收来自采用另一种机制的另一计算器件的消息，包括(但不限于)：电子邮件、短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、即时通信(IM)、互联网中继聊天(IRC)、mIRC、Jabber等。

在某些实施例中，所使用的网络能够被配置用于将一个计算器件耦接至另一计算器件，以使它们能够通信。在某些实施例中，允许示例性的网络采用任意形式的计算机可读介质来将信息从一个电子器件传递到另一个电子器件。此外，在某些实施例中，网络还能够包含无线接口和/或有线接口，例如，除了局域网(LAN)、广域网(WAN)、通过例如通用串行总线(USB)端口和其他形式的计算机可读介质进行的直接连接，或者它们的任意组合之外，还有因特网。在某些实施例中，在包括基于不同的体系结构和协议的那些LAN在内的互连的LAN集合上，路由器充当LAN之间的链路，从而允许相互发送消息。此外，在某些实施例中，在LAN内的通信链路通常还包括双绞线或同轴电缆，而在网络之间的通信链路可以使用模拟的电话线，包括T1、T2、T3和T4在内的完全或部分专用的数字线路，综合业务数字网(ISDN)，数字用户线路(DSL)，包括卫星链路在内的无线链路，或者本领域技术人员所知道的其他通信链路。

而且，在实施例中，远程计算机及其他相关的电子器件能够经由调制解调器和临时电话链路远程连接至LAN或WANs。大体上，在某些实施例中，示例性的网络能够包括信息可以藉以在客户端器件与服务器之间传播的任何通信方法。

在某些实施例中，每个客户端器件(例如，计算机、移动器件、智能路由器等)都包含计算机可读介质，例如，与至少一个处理器耦接的随机存取存储器(RAM)。在某些实施例中，处理器执行存储于非暂时性存储器内的计算机可执行的程序指令。这样的处理器包括微处理器、ASIC和状态机。这样的处理器包含介质或者与其通信，例如，计算机可读介质，该介质存储在由处理器执行时促使处理器执行本文所描述的步骤的指令。

计算机可读介质的某些实施例包括(但不限于)：能够给处理器提供计算机可读指令的电子的、光学的、磁的或者其他的存储或传输器件。在某些实施例中，合适的介质的其他实例包括(但不限于)：软盘、CD-ROM、DVD、磁盘、存储芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的处理器、所有光学介质、所有磁带或其他磁介质，或者计算机处理器能够从中读出指令的任意其他介质。此外，其他各种形式的计算机可读介质给计算机传输或传送指令，这些介质包括：路由器、专用网络或公共网络，或者其他传输器件或通道，不管是有线的还是无线的。在某些实施例中，指令包括来自任何计算机编程语言的代码，这些计算机编程语言包括例如C、C++、C#、Visual Basic、Java、Python、Perl和JavaScript。

在某些实施例中，客户端器件还包含多个外部或内部器件，例如，鼠标、CD-ROM、DVD、键盘、显示器或者其他输入或输出器件。在某些实施例中，客户端器件的实例为个人计算机、数字助理、个人数字助理、手机、移动电话、智能电话、寻呼机、数字平板电脑、笔记本电脑、互联网设备及其他基于处理器的器件。一般地，客户端器件是与网络连接的且与本发明的一个或多个应用程序交互的任何类型的基于处理器的平台。客户端器件和AOS应用能够运行于能够支持浏览器或启用浏览器的应用的任何操作***上，例如，Microsoft^TM，Windows^TM或Linux。在某些实施例中，客户端器件包括，例如，执行浏览器应用程序的个人计算机，例如，微软的Internet Explorer^TM、苹果电脑公司的Safari^TM、Mozilla Firefox和Opera。

值得注意的是，本文所描述的实施例当然可以使用任意合适的计算机***硬件和/或计算机***软件来实现。在这点上，本领域技术人员精通可以使用的计算机硬件的类型(例如，大型机、微型计算机、个人计算机(“PC”)、网络(例如，内部网和/或互联网))，可以使用的计算机编程技术的类型(例如，面向对象编程)，以及可以使用的计算机编程语言的类型(例如，C++、Basic、AJAX、Javascript)。当然，上述实例是说明性的，而不是限制性的。

虽然本文已经对本发明的各种实施例进行了详细描述，但是应当清楚，本领域技术人员将会想得到这些实施例的修改和改变。但是，应当清楚地知道：此类修改和改变属于本发明的精神和范围之内。虽然本文已经描述了本发明的许多实施例，但是应当知道，这些实施例只是说明性的，而不是限制性的，并且本领域技术人员会很清楚许多修改。此外，各个步骤还可以按照任何期望的顺序来执行(并且可以添加任何期望的步骤和/或可以删除任何期望的步骤)。

Claims (19)

1.一种方法，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所述生阳极表面的测得的电压降；

由所述电压降关联出测得的电阻率；

将所述测得的电阻率与目标电阻率比较；以及

基于所述比较步骤来调整至少一个阳极处理参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中调整选自：改变沥青-焦炭比；改变混合时间；改变混合RPM；或者改变经由混合的搅拌量；改变所述阳极的粒度测定；改变形成参数中的一项或多项；以及它们的组合。

3.根据权利要求2所述的方法，其中调整成形参数包括：

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。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述关联、比较及调整步骤经由特定编程的计算机来完成。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：经由所述测得的电阻率来指示所述生阳极的质量。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：经由特定设计的计算机来指示生阳极质量。

7.一种方法，包括：

混合第一组分，所述第一组分包含：

一定量的焦炭和一定量的沥青；

在模具中形成生阳极，所述模具内具有所述第一组分；

将电阻率器件定位于所述生阳极附近以限定至少一个电流通路，其中所述电阻率器件包含：

适合于与所述阳极的阳极表面的一部分接触并被配置为测量跨所述电流通路的电压降的至少两个探针；以及

被定位为与所述至少两个探针成间隔关系的至少一个电流源，其中所述电流源适合于接触所述表面的另一部分，其中所述电流源被配置为发送从电流入口穿过阳极体到电流出口的电流；

经由所述电阻率器件来确定跨所述生阳极表面的测得的电压降；

由跨所述至少一个电流通路的所述电流和所述电压降关联出电阻率；

将所测得的电阻率与目标电阻率比较；以及

基于所述比较步骤来调整所述混合步骤或所述形成步骤中的至少一个。

8.根据权利要求7所述的方法，其中确定包括：引导从所述电流入口到所述电流出口的不大于5安培的电流输出。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述形成步骤包括：

将所述第一组分浇注到模具内，以及

挤压所述模具内的所述第一组分以形成生阳极。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述挤压步骤包括振动压实。

11.一种方法，包括：

混合第一组分，所述第一组分包含：

焦炭和沥青；

在模具中形成生阳极，所述模具内具有所述第一组分；

将多个电阻率器件定位于所述生阳极附近，其中每个电阻率器件被配置为接触阳极表面以限定每个电阻率器件的电流通路，其中每个电阻率器件都包含：

适合于与所述阳极的所述阳极表面的一部分接触并被配置为测量跨所述电流通路的电压降的至少两个探针；以及

被定位为与所述至少两个探针成间隔关系的至少一个电流源，其中所述电流源适合于接触所述表面的另一部分，其中所述电流源被配置为发送从电流入口穿过阳极体到电流出口的电流；

为每个电阻率器件确定跨所述阳极表面的测得的电压降；

为每个电阻率器件由跨至少一个所述电流通路的所述电流和所述电压降关联出电阻率；

提供由所述生阳极上的各个部分的所测得的电阻率测量值汇集出的指示电阻率的阳极地图。

12.根据权利要求11所述的方法，其中定位包括：将至少四个电阻率器件定位于阳极表面上以获得在沿所述阳极表面的顶部、底部、水平方向和垂直方向上的电阻率测量值。

13.根据权利要求11所述的方法，其中定位还包括：经由将所述电探针之一和所述电流入口定位为与另一电探针和所述电流出口正交来定位所述多个电阻率器件中的至少一个，以提供在所述生阳极的两侧上的电阻率测量值。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述定位步骤跨所述生阳极的角部。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述定位步骤跨所述生阳极的两个相对侧面。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述定位、关联、确定及提供步骤针对阳极生产线上的生阳极来完成。

17.根据权利要求11所述的方法，其中确定还包括电气控制***，该电气控制***被配置为顺序地激活所述多个电阻率器件中的每一个，以获得在所述生阳极上的每个电阻率器件的电阻率测量值。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述定位、关联、确定及提供步骤经由被配置为与所述多个电阻率器件电通信的特定编程的计算机来执行。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括经由特定设计的计算机来指示生阳极质量。