JP3925983B2

JP3925983B2 - Electrolytic smelting abnormality detection method and abnormality detection system for implementing the same

Info

Publication number: JP3925983B2
Application number: JP06537697A
Authority: JP
Inventors: 美紹前田; 克人伊藤
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JPH10245690A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解製錬の電解槽における電流効率阻害の要因である異常状態を検出する電解製錬の異常検出方法及びそれを実施する異常検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電解製錬設備の概要について説明する（図７参照）。電解槽３０は、上に向って解放した直方体形状の槽で、その長側壁３０ｃの上面に共通導体３２（ブスバー）を設置する。電解槽３０は、図６に最も良く示されているように縦方向及び横方向に複数隣接して設置されており、その総数は数百槽にも及ぶ。各電解槽３０の電解液には、複数（Ｃｕの場合、通常、２０枚から５０枚程度）の陰極種板（カソード板）Ｋ及び陽極耳付き型（アノード板）Ａが交互に平行になるようにして浸漬される。各カソード板Ｋは、陰極支持用竿（クロスバー）３４に吊り下げられている。クロスバー３４の両端及びアノード板Ａの耳部は、左右いずれか一方の電解槽側壁３０ｃの上面及び他方の電解槽側壁３０ｃに設けられた共通導体３２にそれぞれ支持されている。
【０００３】
図６に示されたウオルカ式電流供給方式では、縦横２つずつ合計４つの電解槽３０を一組として各電解槽３０の全アノード板Ａから全カソード板Ｋにそれぞれ電流が流れるように配線されている。電解製錬用電源としては、低電圧、大電流を必要とし、大容量でありながら電解操業の条件に応じて広い範囲の電圧調節が可能であるため、サイリスタ方式又はダイオード方式の半導体整流器が用いられる。
【０００４】
かかる電解製錬における正常操業を妨げる要因として、陰極面での樹枝状晶やコブの発生、陰極の湾曲、大きな陽極破片による橋渡しなどがある。作業員による巡回以外の方法で、これら異常を早期に発見する方法として従来２つの異常検出方法があった。
【０００５】
第一は、クロスバー３４の電流を測定する方法で、短絡（ショート）を起こしている電極ではクロスバー３４を流れる電流が異常に大きくなることに着目したものである。また、第二の方法は、頭上水平移動機構に赤外線カメラを設置し、電解槽の温度を管理室内に設けられたモニタに表示する方法である。この方法も、短絡部分の温度が局所的に上昇することに着目したものである。
【０００６】
ところで、上述した両方法とも、流れる電流が短絡により大きくなる場合に有効な方法であるが、以下に述べる欠点を有している。
すなわち、前記第一の方法は、各クロスバー３４を流れる電流測定装置の設置及びその配線が現実的には難しく、また、電流そのものの変動を直接測定監視することは精度の点で難点がある。また、上述した第二の方法は、短絡部分の温度が電解槽の他の部分に比べて顕著に高くなるまでに時間的遅れがあり、そのような短絡を早期に発見することができない欠点を有している。さらに、そのような温度変化は、比較的広い範囲にわたって漠然と現れるため、現実に短絡しているカソード板を特定するのにある程度の時間がかかる欠点を有している。
【０００７】
このため、前記両方法とも作業員による巡回を併用して採用することにより、短絡の早期発見の監視を行っている。しかしながら、前述のように、工場内に設置される電解槽の数は数百に及びその各々に４０枚から１００枚程度の電極が吊り下げられるから、巡回監視しなければならない電極の数は膨大なものとなる。そのため、常時、数名の巡回作業員が必要であるという欠点があった。
【０００８】
本出願人は、上記課題を解決するために、複数の磁気検出手段を共通導体に支持されている側付近のカソード板及びアノード板に接触又は近接して位置させ、カソード板及びアノード板に流れる電流により生じる磁界の磁束密度を測定して異常を検出する発明をし、特許出願した（平成８年特許願第３５６９０５号）。この発明は、電流の増減と磁束の変化に一定の関係があることを利用し磁束密度を測定することで電流の変化を検出する。この電流の変化を監視することで、異常を検出することができる。前述の異常検出方法と比較しても、非接触で行え、且つ時間的遅れもない異常検出方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記種々の異常検出方法は、電解槽内のカソード板及びアノード板に発生した異常を検出するためのものである。しかし、異常は電解槽の中にのみ発生するわけではない。電解槽の外では、共通導体とカソード板及びアノード板との接触不良による通電異常が発生する。上記種々の異常検出方法を持ってしても共通導体とカソード板及びアノード板との接触不良による異常を検出することはできない。
【００１０】
また、一般的に異常検出装置は、電極に異常が有ることを検出してモニタ等に電極の番号などを出力する。しかし、実際に現場において異常の発生した電極を無数の電極の中から特定し復旧作業にかかるまでは、相当時間が掛かってしまう。
【００１１】
従って、本発明は、導体と陰極支持用竿及び陽極の耳部との接触不良による異常を検出し、異常の発生した電極を容易に特定できる電解製錬の異常検出方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、また、そのような方法を実施する異常検出システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に、本発明は、上に向って解放した多数の直方体形状の電解槽、対向する電解槽側壁の上面の少なくとも一方に固定された導体、少なくとも一方の上隅を電解槽側壁の上面に設けられた導体に導電可能に支持された状態で電解槽に交互に浸漬された複数の陰極及び耳付き陽極、陽極側から陰極側に電流を流す直流電源及び水平移動する頭上水平移動機構を用いて行う電解製錬における異常状態の検出方法であって、前記頭上水平移動機構に垂吊装置を吊り下げ設置する工程と、垂吊装置に、複数の磁気検出手段を昇降可能に設置する工程と、各磁気検出手段に対応して、垂吊装置に、複数の電圧検出手段を昇降可能に設置する工程と、直流電源より直流電流を導体、耳付き陽極、電解槽内の電解液、陰極及び導体を通して供給する工程と、頭上水平移動機構を作動して垂吊装置を目標とする電解槽の上方に移動する工程と、垂吊装置の磁気検出手段を所定の高さまで降下して、複数の磁気検出手段を導体により支持される側付近の陰極支持用竿及び／又は陽極の耳部に接触可能又は近接して位置させる工程と、垂吊装置の電圧検出手段を所定の高さまで降下して、複数の電圧検出手段を、磁気検出手段の配置位置を含む導体と陰極支持用竿及び／又は陽極の耳部との間における電圧を測定可能な状態に位置させる工程と、頭上水平移動機構又は垂吊装置に設置したデータ処理装置により複数の磁気検出手段により測定される電流値及び複数の電圧検出手段により測定される電圧値から各電極と導体との間の接触抵抗の変化を検出するデータ処理工程と、そして、電解槽の設置されている場所から隔離された管理室内に設けられた演算処理装置によりデータ処理装置からの処理データに基いて異常状態を検出し、プリントアウトする及び／又はモニタに表示する工程とを備えて構成されてなる電解製錬の異常検出方法を提供する。
【００１４】
頭上水平移動機構を水平移動して目標とする電解槽の上方に垂吊装置を移動する。垂吊装置の磁気検出手段を降下し、垂吊装置に取り付けられた複数の磁気検出手段を陰極支持用竿及び陽極の耳部の所定の位置に接触又は近接して配置する。ここで、所定の位置とは、交互に配置された陰極の支持用竿及び陽極の耳部の導体に支持されている側付近をいう。磁気検出手段を所定位置に配置するのと同時又は相前後して垂吊装置に取り付けられた複数の電圧検出手段を導体と該導体に支持されている側付近の陰極支持用竿及び陽極の耳部とに測定可能な状態に配置する。各磁気検出手段は、それぞれの陰極の支持用竿及び陽極の耳部を通る電流により発生せしめられる磁界を検出し、その磁界密度に対応した検出信号を発生する。電圧検出手段は、導体とそれぞれの陰極の支持用竿及び陽極の耳部との間の電圧を測定する。
【００１６】
頭上水平移動機構又は垂吊装置に設置したデータ処理装置は、複数の磁気検出手段により検出された磁束密度より電流値を算出する。また、複数の電圧検出手段により電圧値が測定される。この電流値と電圧値を用いてオームの法則から導体と各電極と間の抵抗値を算出する。この抵抗値は、主に導体と各電極との接触抵抗を表す。データ処理装置は、結果を出力信号として出力する。管理室内に設けられた演算処理装置は、データ処理装置からの処理データに基いて異常状態を検出し、オペレータが認知できるようにプリントアウト及び／又はモニタに表示する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電解製錬の異常検出方法において、さらに、データ処理装置からの処理データに基いて異常と判断された陰極及び陽極に、異常の内容に対応した識別標識を付する工程を備えて構成されてなる。異常と判断された陰極及び陽極に異常内容を記載したラベルや異常内容別に色分けされたラベル等の識別標識を付する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電解製錬の異常検出方法において、磁気検出手段が、垂直方向静止磁界の磁界密度を検出可能なセンサヘッドと、センサヘッドからの磁界密度をそれに比例したアナログ電圧に変換する変換器と、そして、両者を接続する信号伝達線とから構成されていることを特徴とする。変換器を垂吊装置に取り付け、センサヘッドを信号伝達線によって垂吊装置から吊り下げるように設置する。これにより、垂吊装置の磁気検出手段を降下した際、センサヘッドが電極に衝突して作動不良を起こすといった事故を削減する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解製錬の異常検出方法において、データ処理装置から演算処理装置への信号伝達は、光ファイバによる有線光通信により又は高周波による無線通信によって行うことを特徴する。光ファイバによる有線光通信は、ノイズの侵入を排除しつつデータ処理装置からの大量の処理データを瞬時に管理室内に設けられた演算処理装置に伝送する。高周波による無線通信は、伝送できるデータ量は光通信に劣るものの、データ処理装置と管理室内に設けられた演算処理装置との間の配線を不要とする。
【００２０】
本発明の第二の態様は、上に向って解放した多数の直方体形状の電解槽と、対向する電解槽側壁の上面の少なくとも一方に固定された導体と、少なくとも一方の上隅を電解槽側壁の上面に設けられた導体に導電可能に支持された状態で電解槽に交互に浸漬された複数の陰極及び耳付き陽極と、直流電流を導体、耳付き陽極、電解槽内の電解液、陰極及び導体を通して供給する直流電源と、水平移動する頭上水平移動機構と、頭上水平移動機構に吊り下げられた垂吊装置と、垂吊装置に、導体により支持される側付近の陰極支持用竿及び／又は陽極の耳部に接触可能又は近接して配置できるように昇降可能に設置された複数の磁気検出手段と、各磁気検出手段に対応して、垂吊装置に、磁気検出手段の配置位置を含む導体と陰極支持用竿及び／又は陽極の耳部との間における電圧を測定可能な状態に配置できるように昇降可能に設置された複数の電圧検出手段と、複数の磁気検出手段により測定される電流値及び複数の電圧検出手段により測定される電圧値から各電極と導体との間の接触抵抗の変化を検出する頭上水平移動機構又は垂吊装置に設置したデータ処理装置と、電解槽の設置されている場所から隔離された管理室内に設けられ、データ処理装置からの処理データに基いて異常状態を検出する演算処理装置と、そして、管理室内に設けられ、演算処理装置からの処理結果を表示するための出力手段とを備えて構成されてなる電解製錬における異常状態の検出システムを提供する。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電解製錬の異常検出システムにおいて、出力手段が、モニタ及び／又はプリンタであることを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の電解製錬の異常検出システムにおいて、演算処理装置からの処理データに基いて異常と判断された陰極及び陽極に、異常の内容に対応した識別標識を付する識別標識取付装置を備えて構成されてなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電解製錬の異常検出方法及びそれを実施する異常検出システムについて、図示された好ましい実施形態に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電解製錬の異常検出方法を実施する異常検出システムの一実施形態を示す概略斜視図である。
【００２５】
多数配列されたＣｕ精錬のための電解槽３０は、希硫酸等の電解液を溜める槽であり、全体を枠組み固定され複数の脚３４によりがたつかないように床に置かれている。それぞれの電解槽３０にはアノード側電極であるアノ−ド板Ａとカソード側電極であるカソ−ド板Ｋが交互に並列支持して配置される。
【００２６】
吊垂装置１５は、メインフレーム１６上面の４箇所を吊り部材１４により水平に吊り下げられている。吊り部材１４の上端は、頭上を水平方向（ＸＹ方向）に移動する従来周知の頭上水平移動機構１８に固定されている。すなわち、頭上水平移動機構１８は、上方に配置されＹ方向に移動するフレーム１８ａと、そして、フレーム１８ａ内に設置されたレール１８ｂ上をＸ方向に移動するスライド本体１８ｃとを有しており、吊り部材１４の上端は、スライド本体１８ｃの下面に固定される。
【００２７】
頭上水平移動機構１８は、吊垂装置１５を複数並列配置された電解槽３０の縦方向Ｘ又は横方向Ｙ（図１においては横方向Ｙのみ連続して複数の電解槽３０を描いた）に水平移動する。
【００２８】
尚、吊垂装置１５は、図示された好ましい実施形態では、アノ−ド板Ａ及びカソ−ド板Ｋをまとめて吊り上げ又は吊り下げる搬送機構と別個独立のものとして記載されているが、それらと共用することもできる。
【００２９】
吊垂装置１５には、支持部材１２が一対の油圧シリンダ１９によって昇降可能に取り付けられている。この支持部材１２の下面に、多数の磁気検出センサ１０及び電圧検出センサ１３がアノ−ド板Ａとカソ−ド板Ｋの合計数だけ設置されている。
【００３０】
また、多数の磁気検出センサ１０及び電圧検出センサ１３は、アノ−ド板Ａ及びカソ−ド板Ｋの所定位置に正確に位置決めする必要があるため支持部材１２の昇降機構として油圧シリンダを用いると共に従来周知の各種の精密位置決め機構を併用することが好ましい。
【００３１】
磁気検出センサ１０の設置位置は、アノ−ド板Ａ又はカソ−ド板Ｋが電解槽側壁３０ｃの上面に固定された共通導体３６（図３参照）に支持されている側の対応する位置とすることが好ましい。交互に配置されたアノ−ド板Ａ又はカソ−ド板Ｋが共通導体３６に接触する位置付近は、材料の太さが減少しており、相対的に大量の電流が流れる。従って、この部分の磁束密度はそれだけ大きくなり、その変化を測定し易い。
【００３２】
電圧検出センサ１３の設置位置は、磁気検出センサ１０と同じく、アノ−ド板Ａ又はカソ−ド板Ｋが電解槽側壁３０ｃの上面に固定された共通導体３６（図３参照）に支持されている側の対応する位置とすることが好ましい。
【００３３】
図６に示されたようなウオルカ式電流供給方式では、アノ−ド板Ａ側の磁気検出センサ１０はメインフレーム１６の一方の長辺に沿って、そして、カソ−ド板Ｋ側の磁気検出センサ１０はメインフレーム１６の他方の長辺に沿って設置される。これに対して、アノ−ド板Ａ及びカソ−ド板Ｋが、各電解槽３０の一方の電解槽側壁３０ｃの上面に固定された一対の共通導体３６と通電する方式では、全ての磁気検出センサ１０及び電圧検出センサ１３がメインフレーム１６の一方の長辺に沿って設置される。
【００３４】
図示された好ましい実施形態では、磁気検出センサ１０は、垂直方向静止磁界の磁界密度を検出可能なセンサヘッド１０ａと、センサヘッド１０ａからの磁界密度をそれに比例したアナログ電圧に変換する変換器１０ｂと、そして、両者を接続する信号伝達線１０ｃとから構成されていることを特徴とする。本実施形態では、センサヘッド１０ａは、アノ−ド板Ａ又はカソ−ド板Ｋの所定の位置に所定の隙間を持たせた状態で配置される。無論、接触させるようにして配置しても良い。接触して配置させる場合、垂吊装置１５の油圧シリンダ１９を作動させて支持部材１２を、従って、それに取り付けられた磁気検出センサ１０及び電圧検出センサ１３を降下した際、センサヘッド１０ａが電極に衝突して作動不良を起こすといった事故を防止しなければならない。
【００３５】
図示された好ましい実施形態では、そのためにセンサヘッド１０ａを固定した内筒１０ｄを外筒１０ｅに入れ子式に挿入し、両者の間に圧縮スプリング１０ｆを介在させている。かかる磁気検出センサ１０の変換器１０ｂを垂吊装置１５に取り付け、センサヘッド１０ａを信号伝達線１０ｃによって支持部材１２から吊り下げるように設置する。これにより、センサヘッド１０ａが電極と接触した後は、スプリング１０ｆが圧縮して内筒１０ｄが外筒１０ｅ内に入り込む。センサヘッド１０ａは、電極に非接触とすることもできる。そうすると、センサヘッド１０ａの摩耗がなく長期間にわたる正確な測定が可能となる利点がある。また、センサヘッド１０ａの先端部に絶縁性を有する絶縁部材１０ｇを必要な隙間分だけ装着することで一定の隙間を確保させることもできる（図５参照）。
【００３６】
本実施形態では、電圧検出センサ１３は、電圧を測定するための一対のプローブ１３ａ、１３ａと、電圧測定器１３ｅと、両者を接続する信号伝達線１３ｄとから構成されている。一方のプローブ１３ａは、アノ−ド板Ａ又はカソ−ド板Ｋに近接した共通導体３６上の所定の位置に接触させるように配置される。他方のプローブ１３ａは、アノ−ド板Ａ又はカソ−ド板Ｋの磁気検出センサ１０よりも内側所定の位置に接触させるように配置される。この場合も、磁気検出センサ１０と同様に油圧シリンダ１９により磁気検出センサ１０及び電圧検出センサ１３を降下した際、プローブ１３ａが電極に衝突して作動不良を起こすといった事故を防止しなければならない。
【００３７】
図示された好ましい実施形態では、そのためにプローブ１３ａを外筒１３ｃに入れ子式に挿入し、両者の間に圧縮スプリング１３ｂを介在させている。かかる電圧検出センサ１３の電圧測定器１３ｅを垂吊装置１５に取り付け、一対のプローブ１３ａを信号伝達線１３ｄによって支持部材１２から吊り下げるように設置する。これにより、プローブ１３ａが電極と接触した後は、スプリング１３ｂが圧縮してプローブ１３ａが外筒１３ｃ内に入り込む。このため、プローブ１３ａは、摩耗することなく長期間にわたる正確な測定が可能となる利点がある。また、プローブ１３ａの先端部は、円錐状に加工すると、測定部位と確実に接触させることができ好ましい。
【００３８】
複数の磁気検出センサ１０及び電圧検出センサ１３からの検出信号は、吊垂装置１５上に固定されたデータ処理装置１１によってデータ処理される。データ処理装置１１は、頭上水平移動機構のスライド本体１８ｃに取り付けることもできる。データ処理装置１１としては、多点高速スキャン可能な、例えば、スキャン速度０．３ｍｓ／点（５１２点／秒）のデータロガＭＤ４１００Ａ（商品名）を用いることができる。
【００３９】
電解槽３０の設置されている場所から隔離された管理室２０内に設けられた演算処理装置２２は、データ処理装置１１からの処理データに基いて異常状態を検出する。この異常状態を示す出力は、管理室２０内のプリンタ２４でプリントアウト及び／又はモニタ２６に表示される。
【００４０】
さらに、電極に異常有りと判断された場合は、識別標識取付装置１７へ信号が送られる。本実施形態では、識別標識取付装置１７は、図１に示すように、各検出センサが設けられている側の垂吊装置１５の側面に設けられた軌道レール１７ｂと、軌道レール１７ｂ上に移動可能に設けられた識別標識取付装置本体１７ａとを有し構成されている。識別標識取付装置本体１７ａは、検査中に異常の発生した電極まで軌道レール上を移動する。そして、異常内容別に色分けされた識別ラベル（例えば、黄色は接触不良、赤は短絡等）を電極に張り付ける。このため、異常が発生した電極の特定も容易になり、迅速に異常原因に対応した復旧作業を行なうことができる。
【００４１】
図示された好ましい実施形態では、データ処理装置１１から演算処理装置２２への信号伝達は、高周波による無線通信によって行なわれている。高周波による無線通信は、伝送できるデータ量は光通信に劣るものの、吊垂装置１５側のデータ処理装置１１と管理室２０内に設けられた演算処理装置２２との間の配線を不要とする利点を有する。なお、高周波による無線通信の場合には、送信側機器の方向性の理由により、データ処理装置１１の送信器１１ａに演算処理装置２２の設置方向への指向手段を設けることが好ましい。データ処理装置１１から演算処理装置２２への信号伝達は、また、光ファイバによる有線光通信により行うこともできる。光ファイバによる有線光通信は、ノイズの侵入を排除しつつデータ処理装置１１からの大量の処理データを瞬時に管理室２０内に設けられた演算処理装置２２に伝送する。
【００４２】
次に、前述した異常検出システムの動作について説明する。
フレーム１８ａ及び／又はスライド本体１８ｃを水平移動して目標とする電解槽３０上方に垂吊装置１５を移動する。油圧シリンダ１９を作動させて支持部材１２を降下し、この支持部材１２に取り付けられた複数の磁気検出センサ１０のセンサヘッド１０ａをアノ−ド板Ａの耳部及びカソ−ド板Ｋのクロスバー３４に接触又は近接して配置する。同時に、支持部材１２に取り付けられた複数の電圧検出センサ１３の一対のプローブ１３ａが、一つは共通導体３６に、他の一つは、アノ−ド板Ａの耳部及びカソ−ド板Ｋのクロスバー３４に接触して配置される。
【００４３】
各磁気検出センサ１０のセンサヘッド１０ａは、それぞれの電極を通る電流により発生せしめられる磁界を検出し、信号伝達線１０ｃを通して変換器１０ｂに送る。変換器１０ｂは、検出された磁界密度に比例するアナログ信号を発生し、頭上水平移動機構又は垂吊装置１５に設置したデータ処理装置１１に図示されていない信号伝達線を介して伝送する。各電圧検出センサ１３の電圧測定器１３ｅは、プローブ１３ａを介して、共通導体３６とアノ−ド板Ａ又はカソ−ド板Ｋとの間の電圧を測定する。測定された電圧は、頭上水平移動機構又は垂吊装置１５に設置したデータ処理装置１１に図示されていない信号伝達線を介して伝送する。
【００４４】
データ処理装置１１では、複数の磁気検出センサ１０および電圧検出センサ１３から送られてきたこれらアナログ信号をデータ処理する。まず、磁気検出センサ１０により検出された磁束密度から電極を流れる電流値を算出する。これは、電極を流れる電流とその電流により発生する磁束密度とが一定の関係にあることにより容易に計算可能である。次に、電圧検出センサ１３により測定された電圧値と磁束密度より算出された電流値を用いてオームの法則により抵抗値を算出する。この抵抗値は、電圧検出センサ１３のプローブ１３ａ間の抵抗値を表わしている。アノ−ド板Ａ、カソ−ド板Ｋ及び共通導体３６自体の抵抗は、ほとんど無視できるほどに小さいため抵抗値は、主にこれらの電極と共通導体３６との接触抵抗を表わすことになる。そして異常判断の一例として、許容抵抗値の範囲を設定しておき、算出された抵抗値がこの許容値以外であった場合に異常信号を発生するように設定することができる。
【００４５】
管理室２０内に設けられた演算処理装置２２は、データ処理装置１１からの処理データに基いて異常状態を検出し、オペレータが認知できるようにプリンタ２４でプリントアウト及び／又はモニタ２６に表示する。同時に、識別標識取付装置１７が、異常の発生して電極にラベルを貼り付ける。
【００４６】
尚、電圧検出センサ１３の一対のプローブ１３ａは、図４に示すように、互いに隣接するアノード板Ａの耳部とカソード板Ｋのクロスバー３４との間に配置しても良い。算出される抵抗値は、アノード板Ａとカソード板Ｋの両方の接触抵抗を含む値になる。しかし、操業開始時は、アノード板Ａは十分な重さがあるため接触不良が起こり難い傾向にある。逆にカソード板Ｋは、種板のみの状態であるため軽く接触不良が起こり易い傾向にある。操業時間の経過と共にアノード板Ａは電解して銅を放出して行くために重量が軽くなって行く。逆に、カソード板Ｋは、銅が析出してくるために重量が増加してくる。このため、カソード板Ｋの接触不良が少なくなり、代わりにアノード板Ａの接触不良が多くなる。従って、電解槽３０の操業の経過時間によりアノード板Ａ側の接触不良か、カソード板Ｋ側の接触不良かを判別することができる。
【００４７】
更に、電圧検出センサ１３の一対のプローブ１３ａは、図５に示すように、互いに共通導体３６側のプローブ１３ａを共用するように配置しても良い。共通導体３６の電位は、どこの位置でも略等しい。このため共通導体３６側のプローブ１３ａを共通に使用することができる。これにより、プローブ１３ａの数を約半分に減らすことができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の電解製錬の異常検出方法では、垂吊装置に設けられた複数の磁気検出手段で、導体に支持されている側付近の陰極支持用竿及び陽極の耳部を通る電流によって発生する磁界の磁束密度を測定し電流値を算出する。また、複数の電圧検出手段で、導体とこの導体に支持されている側付近の陰極支持用竿及び陽極の耳部との間の電圧値を測定する。そして、電流値及び電圧値を用いて電極と導体との接触抵抗を算出する。この接触抵抗の値を監視することで導体と電極との接触不良による異常を検出することができる。
【００４９】
また、異常が検出された電極に異常内容別の識別標識を取り付けることで、異常が発生した電極の特定も容易になり、迅速に異常原因に対応した復旧作業を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電解製錬の異常検出方法を実施する異常検出システムの一実施形態を示す概略の斜視図である。
【図２】図１に示された異常検出システムの概略正面図である。
【図３】図１に示された磁気検出センサ及び電圧検出センサの詳細を示す分解斜視図である。
【図４】図１に示された磁気検出センサ及び電圧検出センサの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図５】図１に示された磁気検出センサ及び電圧検出センサの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図６】ウオルカ式電流供給方式における電解槽への給電方法を説明するための概略平面図である。
【図７】従来の電解製錬におけるアノード板及びカソード板への給電部の斜視図である。
【符号の説明】
１０磁気検出センサ
１１データ処理装置
１２支持部材
１３電圧検出センサ
１４吊り部材
１５吊垂装置
１６メインフレーム
１７識別標識取付装置
１８頭上水平移動機構
１８ａフレーム、１８ｂレール、１８ｃスライド本体
１９油圧シリンダ
２０管理室
２２演算処理装置
２４プリンタ
２６モニタ
３０電解槽
３０ａ、３０ｂ上縁面、３０ｃ電解槽側壁
３４脚
３６共通導体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an abnormality detection method for electrolytic smelting that detects an abnormal state that is a factor of current efficiency inhibition in an electrolytic smelting tank, and an abnormality detection system that implements the same.
[0002]
[Prior art]
An outline of conventional electrolytic smelting equipment will be described (see FIG. 7). The electrolytic cell 30 is a rectangular parallelepiped cell released upward, and a common conductor 32 (bus bar) is installed on the upper surface of the long side wall 30c. As best shown in FIG. 6, a plurality of electrolytic cells 30 are installed adjacent to each other in the vertical and horizontal directions, and the total number of the electrolytic cells reaches several hundreds. In the electrolytic solution of each electrolytic cell 30, a plurality of (typically about 20 to 50 in the case of Cu) cathode seed plates (cathode plates) K and anode-eard types (anode plates) A are alternately parallel. So as to be immersed. Each cathode plate K is suspended from a cathode support bar (cross bar) 34. Both ends of the cross bar 34 and the ears of the anode plate A are respectively supported by the upper surface of one of the left and right electrolytic cell side walls 30c and the common conductor 32 provided on the other electrolytic cell side wall 30c.
[0003]
In the Walker-type current supply method shown in FIG. 6, wiring is performed so that current flows from all anode plates A to all cathode plates K of each electrolytic cell 30 by making a total of four electrolytic cells 30 in a vertical and horizontal pair. ing. As a power source for electrolytic smelting, a thyristor type or diode type semiconductor rectifier is used because it requires a low voltage and a large current and can adjust the voltage in a wide range according to the conditions of the electrolytic operation while having a large capacity. It is done.
[0004]
Factors that hinder normal operation in such electrolytic smelting include generation of dendrites and bumps on the cathode surface, bending of the cathode, and bridging by large anode fragments. Conventionally, there are two abnormality detection methods for detecting these abnormalities at an early stage by a method other than patrol by a worker.
[0005]
The first is a method of measuring the current of the crossbar 34, and pays attention to the fact that the current flowing through the crossbar 34 becomes abnormally large in an electrode that is short-circuited. The second method is a method in which an infrared camera is installed in the overhead horizontal movement mechanism, and the temperature of the electrolytic cell is displayed on a monitor provided in the control room. This method also pays attention to the fact that the temperature of the short-circuited portion rises locally.
[0006]
By the way, both of the above-described methods are effective when the flowing current increases due to a short circuit, but have the following drawbacks.
That is, in the first method, it is practically difficult to install and wire a current measuring device flowing through each crossbar 34, and it is difficult to directly measure and monitor the fluctuation of the current itself. . In addition, the second method described above has a drawback in that there is a time delay until the temperature of the short-circuited portion becomes significantly higher than the other portions of the electrolytic cell, and such a short-circuit cannot be detected early. Have. Furthermore, since such a temperature change appears vaguely over a relatively wide range, it has a drawback that it takes a certain amount of time to identify a cathode plate that is actually short-circuited.
[0007]
For this reason, both of the above methods monitor the early detection of a short circuit by adopting a combination of patrols by workers. However, as described above, the number of electrolytic cells installed in the factory is several hundreds, and about 40 to 100 electrodes are suspended on each of them, so that the number of electrodes to be monitored is enormous. It will be something. For this reason, there is a drawback that several patrol workers are always required.
[0008]
In order to solve the above problems, the present applicant places a plurality of magnetic detection means in contact with or close to the cathode plate and anode plate near the side supported by the common conductor, and flows through the cathode plate and anode plate. An invention was made to detect anomalies by measuring the magnetic flux density of a magnetic field generated by an electric current, and a patent application was filed (1996 Patent Application No. 356905). In the present invention, the change in current is detected by measuring the magnetic flux density using the fact that there is a certain relationship between the increase and decrease in current and the change in magnetic flux. By monitoring this change in current, an abnormality can be detected. Even if compared with the above-described abnormality detection method, it is an abnormality detection method that can be performed in a non-contact manner and has no time delay.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The various abnormality detection methods described above are for detecting abnormalities occurring in the cathode plate and the anode plate in the electrolytic cell. However, the abnormality does not occur only in the electrolytic cell. Outside the electrolytic cell, an energization abnormality occurs due to poor contact between the common conductor and the cathode and anode plates. Even with the various abnormality detection methods described above, it is not possible to detect an abnormality due to poor contact between the common conductor and the cathode and anode plates.
[0010]
In general, an abnormality detection device detects that an electrode has an abnormality and outputs an electrode number or the like to a monitor or the like. However, it takes a considerable amount of time to actually identify the electrode where an abnormality has occurred in the field from among a myriad of electrodes and start the restoration work.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an abnormality detection method for electrolytic smelting that can detect an abnormality due to poor contact between a conductor, a cathode supporting rod and an ear of an anode, and can easily identify an electrode in which the abnormality has occurred. And
[0012]
The present invention also aims to provide an anomaly detection system that implements such a method.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a large number of rectangular parallelepiped electrolytic cells released upward, a conductor fixed to at least one of the upper surfaces of opposing electrolytic cell sidewalls, and at least one upper corner of the electrolytic cell. A plurality of cathodes and eared anodes alternately immersed in an electrolytic cell in a state of being conductively supported by a conductor provided on the upper surface of the side wall, a DC power source for passing a current from the anode side to the cathode side, and a horizontally moving overhead horizontal A method for detecting an abnormal state in electrolytic smelting using a moving mechanism, wherein a hanging device is suspended from the overhead horizontal moving mechanism, and a plurality of magnetic detection means can be moved up and down on the hanging device. A step of installing, a step of installing a plurality of voltage detecting means in a hanging device corresponding to each magnetic detecting means so as to be movable up and down, a direct current from a DC power source, a conductor, an anode with ears, an electrolysis in an electrolytic cell Through liquid, cathode and conductor A step of supplying, a step of moving the overhead horizontal moving mechanism to move the suspension device above the target electrolytic cell, and a magnetic detection means of the suspension device being lowered to a predetermined height to detect a plurality of magnetic detections. A step of placing the means in contact with or close to the cathode support rod and / or the ear of the anode near the side supported by the conductor, and lowering the voltage detection means of the suspension device to a predetermined height, Positioning the voltage detecting means in a state in which the voltage between the conductor including the arrangement position of the magnetic detecting means and the cathode supporting rod and / or the ear of the anode can be measured; and The contact resistance between each electrode and the conductor is determined from the current value measured by the plurality of magnetic detection means and the voltage value measured by the plurality of voltage detection means by the data processing device installed in the overhead horizontal movement mechanism or the hanging device. A data processing process for detecting changes, and an abnormal state is detected based on the processing data from the data processing device by a processing unit provided in a control room isolated from the place where the electrolytic cell is installed, and printing Out and / or displaying on the monitor; An abnormality detection method for electrolytic smelting is provided.
[0014]
The suspension device is moved above the target electrolytic cell by horizontally moving the overhead horizontal moving mechanism. The magnetic detection means of the suspension device is lowered, and a plurality of magnetic detection means attached to the suspension device are arranged in contact with or close to predetermined positions of the cathode supporting rod and the anode ear. Here, the “predetermined position” refers to the vicinity of the sides supported by the conductors in the cathode support rods and the anode ears, which are alternately arranged. A plurality of voltage detection means attached to the suspension device at the same time as or after the magnetic detection means is arranged at a predetermined position, and a cathode supporting rod and an anode ear near the side supported by the conductor. Placed in a measurable state. Each magnetic detection means detects the magnetic field generated by the current passing through the cathode support rod and the anode ear of each cathode, and generates a detection signal corresponding to the magnetic field density. The voltage detecting means measures the voltage between the conductor and the supporting hooks and anode ears of each cathode.
[0016]
The data processing device installed in the overhead horizontal movement mechanism or the hanging device calculates the current value from the magnetic flux density detected by the plurality of magnetic detection means. The voltage value is measured by a plurality of voltage detection means. Using this current value and voltage value, a resistance value between the conductor and each electrode is calculated from Ohm's law. This resistance value mainly represents the contact resistance between the conductor and each electrode. The data processing device outputs the result as an output signal. An arithmetic processing unit provided in the management room detects an abnormal state based on the processing data from the data processing unit, and displays it on a printout and / or monitor so that the operator can recognize it.
[0017]
Invention of Claim 2 is the abnormality detection method of the electrolytic smelting of Claim 1, Furthermore, it comprises a step of attaching an identification mark corresponding to the content of the abnormality to the cathode and the anode determined to be abnormal based on the processing data from the data processing device. The identification mark such as a label describing the abnormal content or a color-coded label according to the abnormal content is attached to the cathode and the anode determined to be abnormal.
[0018]
Invention of Claim 3 is the abnormality detection method of the electrolytic smelting of Claim 1 or 2, The magnetic detection means includes a sensor head capable of detecting the magnetic field density of the vertical static magnetic field, a converter for converting the magnetic field density from the sensor head into an analog voltage proportional to the sensor head, and a signal transmission line connecting the two. It is configured. The converter is attached to the suspension device, and the sensor head is installed so as to be suspended from the suspension device by a signal transmission line. Thereby, when the magnetic detection means of the hanging device is lowered, the accident that the sensor head collides with the electrode and causes malfunction is reduced.
[0019]
Invention of Claim 4 is the abnormality detection method of the electrolytic smelting of any one of Claims 1-3, Signal transmission from the data processing device to the arithmetic processing device is performed by wired optical communication using an optical fiber or wireless communication using a high frequency. Wired optical communication using an optical fiber transmits a large amount of processing data from a data processing device to an arithmetic processing device provided in a management room instantly while eliminating noise intrusion. Although wireless communication using high frequency is inferior to optical communication in the amount of data that can be transmitted, wiring between the data processing device and the arithmetic processing device provided in the management room is unnecessary.
[0020]
A second aspect of the present invention is a large number of rectangular parallelepiped electrolytic cells released upward, a conductor fixed to at least one of the upper surfaces of the opposing electrolytic cell side walls, and at least one upper corner of the electrolytic cell side wall A plurality of cathodes and eared anodes alternately immersed in an electrolytic cell in a state of being conductively supported by a conductor provided on the upper surface of the electrode, a DC current conductor, an eared anode, an electrolytic solution in the electrolytic cell, a cathode And a DC power supply supplied through the conductor, a horizontal moving mechanism that moves horizontally, a hanging device that is suspended by the overhead horizontal moving mechanism, a cathode supporting rod near the side supported by the conductor, And / or a plurality of magnetic detection means installed so as to be movable up and down so as to be able to contact or be close to the ears of the anode, and the arrangement position of the magnetic detection means in the hanging device corresponding to each magnetic detection means And / or cathode support cage and / or A plurality of voltage detecting means which is vertically movable disposed to be placed into a measurable state voltage between the ears of the anode, Installed in overhead horizontal moving mechanism or hanging device that detects change in contact resistance between each electrode and conductor from current value measured by multiple magnetic detection means and voltage value measured by multiple voltage detection means A data processing device, an arithmetic processing device that is provided in a control room isolated from the place where the electrolytic cell is installed, detects an abnormal state based on processing data from the data processing device, and is provided in the control room Output means for displaying the processing result from the arithmetic processing unit; A system for detecting an abnormal state in electrolytic smelting is provided.
[0022]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5. In the electrolytic smelting abnormality detection system described in the item 1, the output means is a monitor and / or a printer.
[0023]
The invention according to claim 7 is the abnormality detection system for electrolytic smelting according to claim 5 or 6, An identification mark attaching device for attaching an identification mark corresponding to the content of the abnormality to the cathode and the anode determined to be abnormal based on the processing data from the arithmetic processing unit is provided.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an abnormality detection method for electrolytic smelting and an abnormality detection system for implementing the same according to the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of an abnormality detection system for carrying out an electrolytic smelting abnormality detection method according to the present invention.
[0025]
The electrolytic tanks 30 for refining Cu arranged in large numbers are tanks for accumulating electrolytes such as dilute sulfuric acid, and are placed on the floor so that the entire frame is fixed and does not rattle by a plurality of legs 34. In each electrolytic cell 30, an anode plate A which is an anode side electrode and a cathode plate K which is a cathode side electrode are alternately arranged in parallel.
[0026]
The hanging device 15 is hung horizontally at four places on the upper surface of the main frame 16 by a hanging member 14. The upper end of the suspension member 14 is fixed to a conventionally known overhead horizontal movement mechanism 18 that moves in the horizontal direction (XY direction) overhead. That is, the overhead horizontal movement mechanism 18 includes a frame 18a that is arranged above and moves in the Y direction, and a slide body 18c that moves in the X direction on a rail 18b installed in the frame 18a. The upper end of the suspension member 14 is fixed to the lower surface of the slide body 18c.
[0027]
The overhead horizontal movement mechanism 18 is arranged in the vertical direction X or the horizontal direction Y of the electrolytic cell 30 in which a plurality of suspension devices 15 are arranged in parallel (in FIG. 1, only the horizontal direction Y is drawn in a plurality of continuous electrolytic cells 30). Move horizontally.
[0028]
In the illustrated preferred embodiment, the suspension device 15 is described as being independent of the conveying mechanism for lifting or hanging the anode plate A and the cathode plate K together. It can also be shared.
[0029]
A support member 12 is attached to the suspension device 15 by a pair of hydraulic cylinders 19 so as to be movable up and down. A number of magnetic detection sensors 10 and voltage detection sensors 13 corresponding to the total number of anode plates A and cathode plates K are installed on the lower surface of the support member 12.
[0030]
In addition, since a large number of magnetic detection sensors 10 and voltage detection sensors 13 need to be accurately positioned at predetermined positions on the anode plate A and the cathode plate K, a hydraulic cylinder is used as a lifting mechanism for the support member 12. It is preferable to use various known precision positioning mechanisms in combination.
[0031]
The installation position of the magnetic detection sensor 10 is a position corresponding to the side where the anode plate A or the cathode plate K is supported by the common conductor 36 (see FIG. 3) fixed to the upper surface of the electrolytic cell side wall 30c. It is preferable to do. In the vicinity of the position where the alternately arranged anode plates A or cathode plates K are in contact with the common conductor 36, the thickness of the material is reduced, and a relatively large amount of current flows. Therefore, the magnetic flux density in this portion is increased accordingly, and the change can be easily measured.
[0032]
As with the magnetic detection sensor 10, the installation position of the voltage detection sensor 13 is supported by a common conductor 36 (see FIG. 3) in which the anode plate A or the cathode plate K is fixed to the upper surface of the electrolytic cell side wall 30c. It is preferable that the corresponding position on the side to be located.
[0033]
In the Walker-type current supply system as shown in FIG. 6, the magnetic detection sensor 10 on the anode plate A side is along one long side of the main frame 16 and the magnetic detection on the cathode plate K side. The sensor 10 is installed along the other long side of the main frame 16. On the other hand, in the method in which the anode plate A and the cathode plate K are energized with a pair of common conductors 36 fixed to the upper surface of one electrolytic cell side wall 30c of each electrolytic cell 30, all magnetic detections are performed. The sensor 10 and the voltage detection sensor 13 are installed along one long side of the main frame 16.
[0034]
In the illustrated preferred embodiment, the magnetic detection sensor 10 includes a sensor head 10a capable of detecting the magnetic field density of a vertical static magnetic field, and a converter 10b for converting the magnetic field density from the sensor head 10a into an analog voltage proportional thereto. And a signal transmission line 10c for connecting the two. In the present embodiment, the sensor head 10a is arranged in a state where a predetermined gap is provided at a predetermined position of the anode plate A or the cathode plate K. Of course, you may arrange | position so that it may contact. When placed in contact, when the hydraulic cylinder 19 of the hanging device 15 is actuated to lower the support member 12, and thus the magnetic detection sensor 10 and the voltage detection sensor 13 attached thereto, the sensor head 10a becomes the electrode. Accidents such as collisions and malfunctions must be prevented.
[0035]
In the illustrated preferred embodiment, an inner cylinder 10d to which the sensor head 10a is fixed is inserted into the outer cylinder 10e in a nested manner, and a compression spring 10f is interposed therebetween. The converter 10b of the magnetic detection sensor 10 is attached to the suspension device 15, and the sensor head 10a is installed so as to be suspended from the support member 12 by the signal transmission line 10c. Thereby, after the sensor head 10a comes into contact with the electrode, the spring 10f is compressed and the inner cylinder 10d enters the outer cylinder 10e. The sensor head 10a can be non-contact with the electrode. Then, there is an advantage that accurate measurement over a long period of time is possible without wear of the sensor head 10a. In addition, it is possible to secure a certain gap by attaching the insulating member 10g having an insulating property to the tip of the sensor head 10a by a necessary gap (see FIG. 5).
[0036]
In the present embodiment, the voltage detection sensor 13 includes a pair of probes 13a and 13a for measuring a voltage, a voltage measuring device 13e, and a signal transmission line 13d that connects both of them. One probe 13a is arranged so as to contact a predetermined position on the common conductor 36 adjacent to the anode plate A or the cathode plate K. The other probe 13a is arranged so as to be in contact with a predetermined position inside the magnetic detection sensor 10 of the anode plate A or the cathode plate K. In this case as well, it is necessary to prevent accidents such as the probe 13a colliding with the electrodes and causing malfunction when the magnetic detection sensor 10 and the voltage detection sensor 13 are lowered by the hydraulic cylinder 19 like the magnetic detection sensor 10.
[0037]
In the preferred embodiment shown, the probe 13a is inserted into the outer cylinder 13c in a nested manner, and a compression spring 13b is interposed therebetween. The voltage measuring device 13e of the voltage detection sensor 13 is attached to the hanging device 15, and the pair of probes 13a are installed so as to be suspended from the support member 12 by the signal transmission line 13d. Thereby, after the probe 13a contacts the electrode, the spring 13b is compressed and the probe 13a enters the outer cylinder 13c. For this reason, the probe 13a has an advantage that accurate measurement can be performed over a long period of time without being worn. Further, it is preferable that the tip of the probe 13a be processed into a conical shape so that the probe 13a can be reliably brought into contact with the measurement site.
[0038]
Detection signals from the plurality of magnetic detection sensors 10 and voltage detection sensors 13 are subjected to data processing by the data processing device 11 fixed on the suspension device 15. The data processing apparatus 11 can also be attached to the slide body 18c of the overhead horizontal movement mechanism. As the data processing apparatus 11, for example, a data logger MD4100A (product name) having a scanning speed of 0.3 ms / point (512 points / second) that can be scanned at a high speed at multiple points can be used.
[0039]
The arithmetic processing device 22 provided in the management room 20 isolated from the place where the electrolytic cell 30 is installed detects an abnormal state based on the processing data from the data processing device 11. The output indicating the abnormal state is printed out and / or displayed on the monitor 26 by the printer 24 in the management room 20.
[0040]
Further, when it is determined that there is an abnormality in the electrode, a signal is sent to the identification mark attaching device 17. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the identification mark mounting device 17 moves on the track rail 17b provided on the side surface of the hanging device 15 on the side where each detection sensor is provided, and on the track rail 17b. And an identification mark attaching device main body 17a provided in a possible manner. The identification mark mounting apparatus main body 17a moves on the track rail to the electrode where an abnormality has occurred during the inspection. Then, identification labels (for example, yellow is poor contact, red is short-circuited, etc.) color-coded according to abnormal contents are attached to the electrodes. For this reason, it is easy to identify the electrode where the abnormality has occurred, and it is possible to quickly perform a recovery operation corresponding to the cause of the abnormality.
[0041]
In the illustrated preferred embodiment, signal transmission from the data processing device 11 to the arithmetic processing device 22 is performed by radio communication using high frequency. The wireless communication using high frequency has the advantage that the amount of data that can be transmitted is inferior to that of optical communication, but does not require wiring between the data processing device 11 on the suspension device 15 side and the arithmetic processing device 22 provided in the management room 20. Have In the case of high-frequency wireless communication, it is preferable to provide a directing means in the direction of installation of the arithmetic processing device 22 in the transmitter 11a of the data processing device 11 because of the directionality of the transmitting device. Signal transmission from the data processing device 11 to the arithmetic processing device 22 can also be performed by wired optical communication using an optical fiber. Wired optical communication by optical fiber transmits a large amount of processing data from the data processing device 11 to the arithmetic processing device 22 provided in the management room 20 instantaneously while eliminating noise intrusion.
[0042]
Next, the operation of the above-described abnormality detection system will be described.
The hanging device 15 is moved above the target electrolytic cell 30 by horizontally moving the frame 18a and / or the slide body 18c. The hydraulic cylinder 19 is operated to lower the support member 12, and the sensor heads 10 a of the plurality of magnetic detection sensors 10 attached to the support member 12 are connected to the ear portion of the anode plate A and the crossbar of the cathode plate K. 34 in contact with or close to. At the same time, a pair of probes 13a of the plurality of voltage detection sensors 13 attached to the support member 12 is one common conductor 36, and the other is the ear portion of the anode plate A and the cathode plate K. It is arranged in contact with the cross bar 34.
[0043]
The sensor head 10a of each magnetic detection sensor 10 detects a magnetic field generated by a current passing through each electrode, and sends it to the converter 10b through the signal transmission line 10c. The converter 10b generates an analog signal proportional to the detected magnetic field density, and transmits the analog signal to the data processing device 11 installed in the overhead horizontal movement mechanism or the hanging device 15 via a signal transmission line (not shown). The voltage measuring device 13e of each voltage detection sensor 13 measures the voltage between the common conductor 36 and the anode plate A or the cathode plate K via the probe 13a. The measured voltage is transmitted to the data processing device 11 installed in the overhead horizontal movement mechanism or the hanging device 15 via a signal transmission line (not shown).
[0044]
The data processing device 11 performs data processing on these analog signals sent from the plurality of magnetic detection sensors 10 and the voltage detection sensors 13. First, the current value flowing through the electrode is calculated from the magnetic flux density detected by the magnetic detection sensor 10. This can be easily calculated because the current flowing through the electrode and the magnetic flux density generated by the current are in a fixed relationship. Next, the resistance value is calculated by Ohm's law using the voltage value measured by the voltage detection sensor 13 and the current value calculated from the magnetic flux density. This resistance value represents the resistance value between the probes 13 a of the voltage detection sensor 13. Since the resistances of the anode plate A, the cathode plate K, and the common conductor 36 are so small that they are almost negligible, the resistance value mainly represents the contact resistance between these electrodes and the common conductor 36. As an example of abnormality determination, an allowable resistance value range can be set, and an abnormal signal can be set to be generated when the calculated resistance value is other than the allowable value.
[0045]
The arithmetic processing unit 22 provided in the management room 20 detects an abnormal state based on the processing data from the data processing unit 11, and displays it on the printout and / or the monitor 26 with the printer 24 so that the operator can recognize it. . At the same time, the identification mark attaching device 17 attaches a label to the electrode when an abnormality occurs.
[0046]
Note that the pair of probes 13 a of the voltage detection sensor 13 may be disposed between the adjacent ear portions of the anode plate A and the cross bar 34 of the cathode plate K as shown in FIG. 4. The calculated resistance value includes a contact resistance of both the anode plate A and the cathode plate K. However, when the operation is started, the anode plate A has a sufficient weight, so that poor contact tends not to occur. On the contrary, the cathode plate K is in a state of only a seed plate, and therefore, light contact failure tends to occur. As the operating time elapses, the anode plate A electrolyzes and releases copper, so the weight decreases. Conversely, the cathode plate K increases in weight because copper is deposited. For this reason, the contact failure of the cathode plate K is reduced, and the contact failure of the anode plate A is increased instead. Therefore, it is possible to determine whether the contact failure on the anode plate A side or the contact failure on the cathode plate K side is based on the elapsed time of operation of the electrolytic cell 30.
[0047]
Further, as shown in FIG. 5, the pair of probes 13a of the voltage detection sensor 13 may be arranged so as to share the probe 13a on the common conductor 36 side. The potential of the common conductor 36 is substantially equal at any position. Therefore, the probe 13a on the common conductor 36 side can be used in common. Thereby, the number of probes 13a can be reduced to about half.
[0048]
【The invention's effect】
In the electrolytic smelting abnormality detection method of the present invention, a plurality of magnetic detection means provided in the suspension device are generated by a current passing through the cathode supporting rod and the anode ear near the side supported by the conductor. The magnetic flux density of the magnetic field is measured and the current value is calculated. A plurality of voltage detection means measure the voltage value between the conductor and the cathode supporting rod near the side supported by the conductor and the ear portion of the anode. Then, the contact resistance between the electrode and the conductor is calculated using the current value and the voltage value. By monitoring the value of the contact resistance, it is possible to detect an abnormality due to poor contact between the conductor and the electrode.
[0049]
Further, by attaching an identification mark for each abnormality content to the electrode in which the abnormality is detected, it becomes easy to identify the electrode in which the abnormality has occurred, and it is possible to quickly perform a recovery operation corresponding to the cause of the abnormality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of an abnormality detection system for implementing an electrolytic smelting abnormality detection method according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic front view of the abnormality detection system shown in FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing details of the magnetic detection sensor and the voltage detection sensor shown in FIG. 1;
4 is an exploded perspective view showing another embodiment of the magnetic detection sensor and the voltage detection sensor shown in FIG. 1. FIG.
5 is an exploded perspective view showing another embodiment of the magnetic detection sensor and the voltage detection sensor shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a schematic plan view for explaining a method of supplying power to the electrolytic cell in the Walker current supply system.
FIG. 7 is a perspective view of a power feeding portion to an anode plate and a cathode plate in conventional electrolytic smelting.
[Explanation of symbols]
10 Magnetic detection sensor
11 Data processing device
12 Support members
13 Voltage detection sensor
14 Hanging members
15 Suspension device
16 Mainframe
17 Identification mark mounting device
18 Overhead horizontal movement mechanism
18a frame, 18b rail, 18c slide body
19 Hydraulic cylinder
20 management room
22 Arithmetic processing unit
24 Printer
26 Monitor
30 Electrolyzer
30a, 30b Upper edge surface, 30c Electrolyzer side wall
34 legs
36 Common conductor

Claims

上に向って解放した多数の直方体形状の電解槽、対向する電解槽側壁の上面の少なくとも一方に固定された導体、少なくとも一方の上隅を前記電解槽側壁の上面に設けられた導体に導電可能に支持された状態で前記電解槽に交互に浸漬された複数の陰極及び耳付き陽極、陽極側から陰極側に電流を流す直流電源及び水平移動する頭上水平移動機構を用いて行う電解製錬における異常状態の検出方法であって、
前記頭上水平移動機構に垂吊装置を吊り下げ設置する工程と、
前記垂吊装置に、複数の磁気検出手段を昇降可能に設置する工程と、
各磁気検出手段に対応して、前記垂吊装置に、複数の電圧検出手段を昇降可能に設置する工程と、
前記直流電源より直流電流を前記導体、耳付き陽極、電解槽内の電解液、陰極及び導体を通して供給する工程と、
前記頭上水平移動機構を作動して垂吊装置を目標とする電解槽の上方に移動する工程と、
前記垂吊装置の磁気検出手段を所定の高さまで降下して、複数の磁気検出手段を前記導体により支持される側付近の陰極支持用竿及び／又は陽極の耳部に接触可能又は近接して位置させる工程と、
前記垂吊装置の電圧検出手段を所定の高さまで降下して、複数の電圧検出手段を、前記磁気検出手段の配置位置を含む前記導体と陰極支持用竿及び／又は陽極の耳部との間における電圧を測定可能な状態に位置させる工程と、
前記頭上水平移動機構又は前記垂吊装置に設置したデータ処理装置により前記複数の磁気検出手段により測定される電流値及び複数の電圧検出手段により測定される電圧値から各電極と前記導体との間の接触抵抗の変化を検出するデータ処理工程と、そして、
前記電解槽の設置されている場所から隔離された管理室内に設けられた演算処理装置により前記データ処理装置からの処理データに基いて異常状態を検出し、プリントアウトする及び／又はモニタに表示する工程と、
を備えて構成されてなる電解製錬の異常検出方法。A large number of rectangular parallelepiped electrolytic cells released upward, a conductor fixed to at least one of the upper surfaces of the opposite electrolytic cell sidewalls, and at least one upper corner can be electrically connected to a conductor provided on the upper surface of the electrolytic cell sidewalls In electrolytic smelting using a plurality of cathodes and anodes with ears, which are alternately immersed in the electrolytic cell in a supported state, a DC power source for flowing current from the anode side to the cathode side, and a horizontal moving overhead moving mechanism A method for detecting an abnormal condition,
Suspending and installing a hanging device on the overhead horizontal movement mechanism;
A step of installing a plurality of magnetic detection means in the hanging device so as to be movable up and down;
Corresponding to each magnetic detection means, a step of installing a plurality of voltage detection means on the hanging device so as to be able to move up and down;
Supplying a direct current from the direct current power source through the conductor, an anode with ears, an electrolytic solution in an electrolytic cell, a cathode and a conductor;
Actuating the overhead horizontal movement mechanism to move above the electrolytic cell targeting the hanging device;
The magnetic detection means of the suspension device is lowered to a predetermined height, and the plurality of magnetic detection means can be brought into contact with or close to the cathode support rod and / or the anode ear near the side supported by the conductor. A step of positioning;
The voltage detection means of the suspension device is lowered to a predetermined height, and a plurality of voltage detection means are arranged between the conductor including the arrangement position of the magnetic detection means and the cathode support rod and / or the anode ear. Positioning the voltage at a measurable state;
Between each electrode and the conductor from the current value measured by the plurality of magnetic detection means and the voltage value measured by the plurality of voltage detection means by the data processing device installed in the overhead horizontal movement mechanism or the hanging device. A data processing step for detecting a change in contact resistance of
An abnormal state is detected on the basis of the processing data from the data processing device by an arithmetic processing device provided in a control room isolated from the place where the electrolytic cell is installed, printed out and / or displayed on a monitor Process,
An abnormality detection method for electrolytic smelting comprising:

請求項１に記載の電解製錬の異常検出方法において、
さらに、前記データ処理装置からの処理データに基いて異常と判断された陰極及び耳付き陽極に、異常の内容に対応した識別標識を付する工程、
を備えて構成されてなる電解製錬の異常検出方法。In the method of detecting an abnormality in electrolytic smelting according to claim 1,
Furthermore, a step of attaching an identification mark corresponding to the content of the abnormality to the cathode and the anode with the ears determined to be abnormal based on the processing data from the data processing device,
An abnormality detection method for electrolytic smelting comprising:

請求項１又は２に記載の電解製錬の異常検出方法において、
前記磁気検出手段が、垂直方向静止磁界の磁界密度を検出可能なセンサヘッドと、該センサヘッドからの磁界密度をそれに比例したアナログ電圧に変換する変換器と、そして、両者を接続する信号伝達線とから構成されていることを特徴とする電解製錬の異常検出方法。In the electrolytic smelting abnormality detection method according to claim 1 or 2,
A sensor head capable of detecting the magnetic field density of a vertical static magnetic field; a converter for converting the magnetic field density from the sensor head into an analog voltage proportional to the sensor head; and a signal transmission line connecting the two. An abnormality detection method of electrolytic smelting characterized by comprising the following.

請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解製錬の異常検出方法において、
前記データ処理装置から演算処理装置への信号伝達は、光ファイバによる有線光通信により又は高周波による無線通信によって行うことを特徴する電解製錬の異常検出方法。In the abnormality detection method of the electrolytic smelting of any one of Claims 1-3,
The method for detecting an abnormality in electrolytic smelting, wherein signal transmission from the data processing device to the processing device is performed by wired optical communication using an optical fiber or wireless communication using a high frequency.

上に向って解放した多数の直方体形状の電解槽と、
対向する電解槽側壁の上面の少なくとも一方に固定された導体と、
少なくとも一方の上隅を前記電解槽側壁の上面に設けられた導体に導電可能に支持された状態で前記電解槽に交互に浸漬された複数の陰極及び耳付き陽極と、
直流電流を前記導体、耳付き陽極、電解槽内の電解液、陰極及び導体を通して供給する直流電源と、
水平移動する頭上水平移動機構と、
前記頭上水平移動機構に吊り下げられた垂吊装置と、
前記垂吊装置に、前記導体により支持される側付近の陰極支持用竿及び／又は陽極の耳部に接触可能又は近接して配置できるように昇降可能に設置された複数の磁気検出手段と、
各磁気検出手段に対応して、前記垂吊装置に、該磁気検出手段の配置位置を含む前記導体と陰極支持用竿及び／又は陽極の耳部との間における電圧を測定可能な状態に配置できるように昇降可能に設置された複数の電圧検出手段と、
前記複数の磁気検出手段により測定される電流値及び複数の電圧検出手段により測定される電圧値から各電極と前記導体との間の接触抵抗の変化を検出する前記頭上水平移動機構又は前記垂吊装置に設置したデータ処理装置と、
前記電解槽の設置されている場所から隔離された管理室内に設けられ、前記データ処理装置からの処理データに基いて異常状態を検出する演算処理装置と、そして、
前記管理室内に設けられ、前記演算処理装置からの処理結果を表示するための出力手段と、
を備えて構成されてなる電解製錬における異常状態の検出システム。A number of rectangular parallelepiped electrolytic cells released upward;
A conductor fixed to at least one of the upper surfaces of the opposing electrolytic cell sidewalls;
A plurality of cathodes and anodes with ears alternately immersed in the electrolytic cell in a state where at least one upper corner is conductively supported by a conductor provided on the upper surface of the electrolytic cell side wall;
A DC power source for supplying DC current through the conductor, the anode with ears, the electrolyte in the electrolytic cell, the cathode and the conductor;
An overhead horizontal movement mechanism that moves horizontally;
A suspension device suspended from the overhead horizontal movement mechanism;
A plurality of magnetic detection means installed in the hanging device so as to be movable up and down so as to be able to contact or be close to the cathode supporting rod and / or the ear of the anode near the side supported by the conductor;
Corresponding to each magnetic detection means, the suspension device is arranged so that the voltage between the conductor including the position of the magnetic detection means and the cathode supporting rod and / or the ear of the anode can be measured. A plurality of voltage detection means installed so as to be able to move up and down;
The overhead horizontal movement mechanism or the suspension that detects a change in contact resistance between each electrode and the conductor from the current value measured by the plurality of magnetic detection means and the voltage value measured by the plurality of voltage detection means A data processing device installed in the device;
An arithmetic processing unit provided in a control room isolated from a place where the electrolytic cell is installed, and detecting an abnormal state based on processing data from the data processing unit; and
An output means provided in the management room for displaying a processing result from the arithmetic processing unit;
A system for detecting an abnormal state in electrolytic smelting, comprising:

請求項５に記載の電解製錬の異常検出システムにおいて、
前記出力手段が、モニタ及び／又はプリンタであることを特徴とする電解製錬の異常検出システム。 In the electrolytic smelting abnormality detection system according to claim 5 ,
An abnormality detection system for electrolytic smelting, wherein the output means is a monitor and / or a printer.

請求項５又は６に記載の電解製錬の異常検出システムにおいて、
前記演算処理装置からの処理データに基いて異常と判断された陰極及び耳付き陽極に、異常の内容に対応した識別標識を付する識別標識取付装置、
を備えて構成されてなる電解製錬の異常検出システム。 In the electrolytic smelting abnormality detection system according to claim 5 or 6 ,
An identification mark attaching device for attaching an identification mark corresponding to the content of the abnormality to the cathode and the anode with ears determined to be abnormal based on the processing data from the arithmetic processing unit;
An anomaly detection system for electrolytic smelting, comprising: