ni-co 2013 (battle/ni-co) || helm tracker ™ cathode current sensing...

9
HELM TRACKER™ CATHODE CURRENT SENSING TECHNOLOGY Abstract Introduction 201 Ni-Co 2013 Edited by: Thomas Battle, Michael Moats, Violina Cocalia, Harald Oosterhof, Shafiq Alam, Antoine Allanore, Rodney Jones, Nathan Stubina, Corby Anderson, and Shijie Wang TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2013

Upload: shijie

Post on 11-Dec-2016

228 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

HELM TRACKER™ CATHODE CURRENT SENSING TECHNOLOGY

����������� �����������������������������������������������������

��������������� �!������ ���������������"#$��%&&&���'��������

(�)*��+,���������*�����������������-����������������'����.�������������'��������'��������

Abstract�/�� �������*��������+����������-�������.�������� ����+����������-��.�������� �'�� �����+�*���� �������+�� �'������ �� ����� ����� � �����)� ���'�� ������0�� �����0�� �.������� �12� � ������������������3�)����������������������*)���1��'������.����+�*������������)���� ��'��� �+� �����+� ���� �'������ -��*� �-� �0��)� ����+�� �+� ����� 0������ ��� ���� ����2� �����-�������� �� ����� .������+� ��� .��0�+�� ���� �����)� ��� �+����-)� ������ .���� �������� �+� �)�'��0����'������+�����'����2�����-����4.����+� ����'+�� ������� ����'�������--������)���+� ��'���+'������ ��� �.������� ����� ��� ������� ��� .��+'�����2� ��� �-�*��� ��� -�������� ��.�������������-�����+����.������5����������������..�����+���������������)���2���������������+����������� �������'�����+�.��-��������-� ��������� ������ )������������������..����������*�������.���2� ���..���+�����������+�0���.������-������4���������*����������)��+������4.����+�����-�����������������*��������+����������-��������+'��)�*����.���-�����0������-����..����������������������*��������-����1����+������2��

Introduction�/�� ��������)���� ����� .������ .������� ����� ����'��� ��� ���'�� +'�� ��� +��+����� ��� ��+'������*���� �'�� -���� ���� ����+�� '�-��� '����� ���)� ����� ���� ��+�2� ��� ���*� �'������ ��� .����*���� ��+�� �+� ����+�� *����'�� �)� ����+��� ����� +�.�������� ��'� ��+'����� �'�������--������)2�����������'������������'��+'�����������������-�����+���+���+����������4��������� ���)� ������� ���� ������� � *���� � -���� +���������� ��� ��-� ���..���� +�.����+� ��������+����������.����*������+���+�����+�2��/�����1����������*��������+���-�������+�����������.�����-�������������)����.��������*������+���+�����+�����'�+�������*������)���.�����������+��.�����.�'����-���+���2�/����������� ���������'���+'�� �����+'����+�+��+��������+���� �����.�����*������)�'�������)���+����.���������)���.�����������+������-��'�������--������)2���/��������+����������)���)����� �����'����+��*���� ���+�'����� �'�����'�����.�'�+����)����������� ��� '�+� ��� ���*� �0��'����� �-� ��������� �� ���� ��+�2� ���� ����� ��+��� ���� ���������'��� -���� ��+'��� �+� +��+����� ���� ���)� +����)� ���� ����� ���0�� ������� �+� ��� ���)�����--�����'��������.�����)�+����)��)������)�-��������������4�+�6��������+�������������2�������������)� ��+'��� ���� ��-�� �-� ����� ��+�� *����� �� ��.������ ����� ����� ��+�� ��� �����0��)��4.���0�����.��+������+����)���+��������)�'����6�+����'�.������+�)���2� ���'���-�'������)������+�����4.�+����*��������'�.������������)�����..����������*�������.������*���0���� ��� � -�����-� ����� �����'�� ���)���� ��+��� � ���1��� .���� �� ����� ��+�� -�����4�+�������+�5'�.����+'�)���+�������..�����.��-���-'�������4.�������������1���'�.�����������*������2���

201

Ni-Co 2013Edited by: Thomas Battle, Michael Moats, Violina Cocalia, Harald Oosterhof, Shafiq Alam,

Antoine Allanore, Rodney Jones, Nathan Stubina, Corby Anderson, and Shijie WangTMS (The Minerals, Metals & Materials Society), 2013

Page 2: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

�������������� ��������������� ���������������� ��� ����������� ������������������������ �� ���������� ����������� � ������������� ����������� �� ����� ���������� �� ���� ��� ������ �� ����� �������������������� ������������������� �������������� ���� ����� ��� ����� ��������� � � �� ����� ���������� ��� �� ��� � � ��� ���� ���������� ���� �� ���� ��� �� ���������� ������������������� �� ���� ���������� �� ����� ������� ��� ��� ������������ �������� ������ ����������� � �� ���� �� � �� ���� � ���� ���� ��� ���� ��� ������ �� ����� ���������� ����� �������� ���� ���� ��� ������� ������ �������� � ������ ��� ������ ���� ������ � � ���� ������� ���� ������������������������ ������ ������� ����� ��� � � ������� � ���� �� ����� ������� ���� ��������� ���������� � ��� ������������ ���������� ������������������������� �������� ������������������������ ���� ������� ������������������������ ������ ���������� ������������������������� �������������������������������� ������������������ ������������������ ������������ ��������������� ���������� ��� ����� ��������� ���� � ����������� ��� ����� ��������� ��� �������������� ��� ���� ��� ��� ��� ���� ���� �� ������� � � ������ �� ������� ��� ����� ���� ��� ������� ��������������������� ����������������������������� ������� ���� ����������� ��� ��� �������������������������������������������� ���������������������!���� ���� � �"����������������� ���������������������������� ��� �� #����� ����� �� �������� ��� ���������� � ����� ���� ������� ��� � ���� �� ���������!�$�"�� ��� �� �������� ��� ����� �� ���� ���������� ��� ���� �%���� ������ � ��� � �� ��� � ���� ��������� � ��� �� ������� � �� ���� �� ������ ����� �� ����� ���� �� ��� ��� ��#� � ��� ����������� �� ����� ���� ������� ������� ������ � �� ������ ��������� ������ �� ������ ��� ����������� ��� ��������������������������������������� �������������� �������������������������������������� ��� ���������������������������� �#���� ������������ ������

Historical Methods of Current Distribution Monitoring� ������������� ��� �������� ������������������ �������������� ��������� ����������� �������� ����� ��� � ������� ������� �������� �� � �� ���������� �� ������� �� ���� �� ������� ����������� ������������� ��������� ����� ���&������� ������������������ ��� ���� ���� ������������� �� ������������������ ���������� ������������ ���&������� ��������� ������������������ ���������������������������� ���������� ��� ���������������� ������� ���������������������� ������� ������������� �� ����������������'������ ������������ ������������� �������������������������������������#�������� ������ ���������������� ��������������������� ���������������������� �����������������������������������(������������������ ������������� ���� ������ ��������� ������������������������������� ������ ���� ��� ����� ������� ���� �������� �� ������ ��� ������� �� � ��� ���������� �� �� ����� ������������������������������� ��� ������� �������� #��������� ��������������� ���������

202

Page 3: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

�Figure 1. Use of handheld thermal device to scan electrowinning cell contacts for signs of current distribution problems1

�.

�������������� ��� ����� �������������������������������������������������� ������� �������� ���� ���������� ��� ����� �� � ��������������� �!�������������� ������������� ������������������� ������������������������ ���������� ��� "�� ������"������������������� ��� � ������������������ �#� ������� �� � ����� �� ����� �����$� �������$� ���� ����������� �� ������ ��� �������"�������������"��� � � ����"������"� ��"������"���������� ����������"���� ����������� �� ������ ���� ���#�������� ������������� ������������������"����������������������������������������� ��� ������ �������"���� �� ���������� ���� � ��� �#������������"�������������� ���� ������� "��"��"������ ��� ��%

� �

&������� '���� ��� �� � ���� ���������� �������� ����� �� ������ ��(� ��� ��������� ��� "������ ������#� ��� �� ���� ��)������ ��� �)�� ����������� � � !��#� ������ ��)� ��� ���� ��� �������������� ������ "��$� �� ��� ������� "���� ����#� ������ ��� �� ����� ����� ��� ������� ����� )�� ����� ��� ��� �� ���� ����������� ���� ��� � ������ ��� �����#� ��� �� ���������� ������� ��� �� ��

Description of HELM tracker�!���������������� ��������������������� ����#������ "����#�����$�����������������#��������������� ������������������������������������� ������#�������� ������������#� ����)����� �!��� �#����� ������ ���� ����������� ������ ��� ��� ���� �� ����� ��� ���� � �� ���� ��� ������������� �������� � ��� "�� ��� ���� ��� ����� �� ������ � ��� ��� ��� ����� �������$� �� ��� ��� ���#��� ��� ���� ��������� ������� ���� �#������ &�� � !��� �#����� ��(� ���� ��� ������ ��� �����#� ����������� ��� �����������$�������"���� �#� ������ ����� �������* �� ������$�� ������ ������� ��� ������������ �� ��!��� ����� ������ ���)�� "#� ����� �� ���� ���� �� � ���� ���� �� �������� "#� ���� ����������� �� ������� ���� ������� ������ "� � ������+�� � ��� ��� ��$� � ��� �� ���� ��� ��� ���� ����*����+�� �(�� ���$� ������� �������� �� � ���� � ���������������� ��� ������������ ���� ���� ����������#���������������������"#�� �

203

Page 4: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

� �. �� = ������

�������������� �� ������������ ������������� � �� ������������������������� ������������� �� � ���������� � �� ������� � ��� � ��� �������� ��� � �� ���������� �� � �� �� � ��� �������������������� � �� �������� ���� �������� �� �� � �������� ��� ���� ��� � �� �������� ������� �� ������������� ���� ����� � �� ��������� � �! ��������������� � ���� ����� ��� ��������� � �� ��� �� ������ ��

|�| = ���2 ��

�! ���� ��������������� �������������������������������������� �� ������������������������� � ���������������������������������� ��� � ��������� �! ������� ������"��"���������������������������� �� ���������� ��������������������������������������� ��� ���� ������� ���! ���������� �������������� ������� ������������������������� ��� � �� ����� �������������� ����������������������� ���� ���������� ������� ���������� ���� �#��� �������$������%�� � ������� ��������������������������������� ��������������� ���� � ����������� ������������������������������ ���� ������������� �������� ��������������������������� ������ ���������� ���&�� ����� ��� ��� ��������� ��� � �� ������ � ' ��� � ��� ��� ������������ � ��� ��(��� �� ������������������ �� �� ����������������������������������������� ��������������� �

Figure 2. Magnetic fields BX, BY, BZ surrounding three cathode header bars X, Y, Z, with currents IX, IY, IZ

, showing their contributions to the net field at a sensor under cathode Y.

! ���������������������������� ��� ���� ���������������������������������������������������� ����� ��� � ��� ������������� � ����� ��������� �������������� ��� ��� ����������������� � �� �������� ��� ��� ������������ ��������� ��� � ������ ��) ����� �������� � ������������������������������������� �

IY BY

IX BY

IZ BZ

204

Page 5: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

�Figure 3. Arrangement of HELM tracker bars in cells, showing power wiring and wireless communications with the server. ���������� ������ ������� ������ ��� ������ ����� �������� ��� � ������ �� � � � ���� ��������������� � ���� � �� ������������� ������������� ������� ���������������������� ��� � ������������� ���� �� ������������������������ ����������� �������������� ������������������������������������������� ������������ �� �������� ���������� ������� �� �������� �������� ���������� ����� ����� ������ ��� ���������� ����������������� ����� ��� �������� ����� ���� ��� �� ������� �� ��� �� � ����� �� ��� �� �� ��� ������������ ����������� �������������������� �� ����� ������������ ���������������������������������!�������� ���� ����� ���������� �������� �������������������������������������� ������"�� ��������������������������������� ���������������� �� ���� ���� ���� �������������������������� ������������ ������� �� �������� �� ��������� ��!����� ��� � ���� ������ ���� ��� ������� ���������������������� ��������!������������ ������ ������#��������� �������������� ����� ����������� ������ ��� ����������� ��������������!���������� ����������������������������� ����������$� ��� ����� ������������ ������� ����� �����%�� � �� ����� ���������� ����� � ���� ������ �������� �������������������� ������������������������������� ����������������

205

Page 6: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

�Figure 4. Typical HMI display for an individual operating cell, clearly showing a short circuit (high current) and a poor anode contact (adjacent low cathode currents).�������������� ��������������������������������

�� ������������������������������������������������������������ ��� �������������������������������� ����������������������������������������������������������������������

�� ���������������������������� �����!��������������������������������������"������������������� ���������������������������������������������������������������������������� ���

�� #������������������������������������ ������������������������������� ����������������������������� ���������������������������������������������

�� #���������������$���!������������������������%��������������������������������������������!�������

�� & ������������������������������������������������ �������!����������� ����������������������������������������������������������������������

�������� ������������!���������������������������!������������ �������� ����������������������� '������ ������ ��������� ������ ��� ������ ��������!�� ��� $�������� �������� �������%��������������� ������� ��� ����������� ������������������������� ����������������$���������%��������������������������!���������������������������������!����������������� ����� �!��� ��!������� � � ����� ����������� �� ��� ������ '�� ���������� ���������� ��� �������������� ���� ������� ��� ���� ���� ������ �� ������ ���� ��� �� �� ����� ��� ��!�������� ���� ���������������������������� ������ ������������������������ ����� ������ ��� ������� ������ ��� ������� � � !������ ������ ���� ���������� ����� ������������������������������������������������������������������� �������� ��� ��������������!�������!����������������������!����������

206

Page 7: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������� ��������� ��������� ������������������������������������������������������������� ���������������� ������� ��� ��������� � ������� �������� ������ ����� ������� ��� ���� ������������������������� �������������������������� �������� ������������ ��������� �� ����������������������� �������������������������������������������

Development Project Overview������� ������������������� ���������� ��!������� �����������������������������������������"�������������������������������������������������������������������� ������������������������������ ����� ���� � ������� ������ ��� ����� ��� ������ ���� #�� ��� ������ ����� ������� � ����� ��������������� ���������� ���� ����� ������ ���� $������� %&� ������ ��� ������ ����� ���� ����� ������� �������������������� ��'���� ��� ���������� ������ ����������� ���� ������������������ ��'���� ������������������������������(��

�� )���� �������� ��������������������������� ��� *������ �������� ��������������������������� ��� )������������������ )���������� �������������� $�������������������������� ����������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������ ������������+� ��������������� �������������� ������ ������ ��� ���� ������������������ ��'���������� � ��� ����� ������ ����� �� �� ���� �� ������ ��� �������� ���� ������������ ������ ������� ��������� ������������� ��,������ ��� ������� ��� ��������� ���������� �������� �������������-���� ���� ����� �� ��� ��������� ����������� ���� �������������� ������ ��� ���� ������ ��� ���������������������� ���������������� ������ ��� ����� ����������������� �������������� ���������������,��������������������������������� �������������������������������������� ��� ��� ������ ��� ���� ������������� ������ �� ��� ��� ���� �.#�� �������� ���� ������������������� ����� ����� ������ �������� ������������ ��� ����� ���� ������� ����� ���� �� ������ ���� ����������������� ������ �� ����� ��� ���� �������� �� ��� ���� ������ ��� ������ ���� ������ ��� ��������������� ������ ��������� ��� ������� ��� ���� ������ ����� ��� ���� ����������� ���� �� ��� ��� ������ ����������������������������������������������������������������� �����������,����������������!��!����� ������������������ ������������������ �������� �������� ��������������������������������������������,������������������� ������ ���������������������������������������������������������� ��������������������������������������� ������ ��,����� �������� �������������� ��� ��� ����� ���� ����� ����� �������������� ����� ������ ���� ������������ ��� ������������ �������������� �� �������������������������������������������������������� ������� ������ ���� ���� ������� ����� ���� ����� ������������� ���� �������� ��� � ���� ��������������������������������������������������������������������������������������/�&����0�1��� 2�$�� ��������������� ������� ���� ���� �� �������� 344.��� �������� ������������������������ ��������������� ������� �������,�������������

207

Page 8: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

�Figure 5 - The compact design is located against the cell wall under the electrode header bars preventing any interference with plant operations.������������������� ����������������������� ������������������ ����� ������������������ ����������� ��� ���� ������ ��������� �� ���� ������ ���� ������� ������ � ���������� � �� ���� � ����� ������� ���������� ������������ ��������� ��������� � ��� ����������� � ����� ��������� ������������� ���������������� ��������� !���������"����������������������� �������������#����������������������� ���$ ���� !����������������������#����� ������������������ �"���������� ������������������������ � ��%����������� ��&� �������� ����

Applicability to Nickel and Cobalt

���� ����� ������ ������� �������� �� ��� �� #���� ������ ������ � �� ��� � �� �"���� ���������� � ��� ����������� � ����� ��������������� ������������������� ���������� ������ ������������ ��������������� � ��� ����������� � ����� ��������������#�������� ��������#���������������� �����������#�������������� ������ � ��%���� ����������� ����'��������� ������� ��%��� � �� ������ �������� � �� ��� ��� ���� ���� ���� ���� ��� ��� �� ��#���� ������ ����� ����(��� )��%������ ���� ��������������� ������������ �����������������������������������������

����� �������� �� �������� ����������������������*������������ ������������������� ������������"���������������������������� ��� ���������������������������������+������ ��������������������,�� ����������������-����������������������

�� )��%���� ����������������������������� ����#��������� ���� �����#������ �� ����� ����������� ���� ������ ������������

�� *"�� �� ������������ ������� ��"���� ����������������� ����"�����������.��������������������� ��������������� ���/��� ��%���� ��������������������� �������� ������������������������������

208

Page 9: Ni-Co 2013 (Battle/Ni-Co) || Helm Tracker               ™               Cathode Current Sensing Technology

Future Developments

������������� ���� ������� ��� ������������� ������� ������������������������� ���� ������� ����������������������������������������������������� ��������� ������������������������������������������� ����� ������� �����������

��������������������������� ���� �������������������������������� ����������� ������������ �������������������������� ������������� �������� �������������� ������������������������������ ������������ ���������������������������������������������������������������� ������������ ������� �������� ���������������������� ������������������������������������� ��� ��� ��

�� ����� ���� ����������������� ��������� ������������������������������������������� ������ ���������� ������������������������!� "�������� ������ �������������������� ��������������������������������

�� #�������������������������������������������$%$&$�� �%������$� ���'������������ ����������������������������������������� �������������

�� ���������������������������������������� ��������������������������(������� ����������������������������������������������������������������������������������

�� #��������������)������������������������ ���������� ��� ������� ������������� ��������������������������� ����������������������������� ��������

References

*�+�����,--.�/���� $0)12����������+��������������,�% 3#//���4����������*-+���� ,-*,������55��������������5/���4��������6�3�1�#���������1�3�2�����������!�3�7� ����8$�� �)/� ���"��������� 1��� �����3 ������1��������+����� ��� ���7� �9&3��� � ������������ ����� �#����������/���� ����,--.:,�� #$#�����%�������,6),.$������� ,--.'�:�$�$��������/�/�������$�"�������(�/�;��� ������!��������8"�������������/���� ����(���������#��� ������#������ /���� 1��� ��������9&3��� � ���������/���� ,-*-�<���� ��=� �����>)*-?���,-*-'�@�3�=�$�=� ������"�?�%�4�� �"�3A��������?�=�$�B���83 ������ 1��� ��������C����� /�����9&;$3�����#���������C��*.D�D*E�*D#�����*ED-'�

209