Способ улучшения качества осаждения материала на катод

006058 Изобретение относится к способу улучшения качества осаждения материала на катод, изготавливаемого в процессе электролиза. Поверхность катода, поднятого из ячейки во время катодного цикла,фотографируют и можно исследовать в реальном времени физическое качество катода с помощью оборудования, основанного на анализе изображения. На основании качества катодной поверхности можно контролировать и управлять условиями электролиза для улучшения качества катода. Способ в особенности пригоден для электролитического рафинирования меди. При электролитической обработке металлов требуемый металл осаждается на поверхность электрода - катода. Обработка осуществляется с помощью электрического тока в электролитической ячейке, где множество чередующихся пластинчатых анодов и пластинчатых катодов, выполненных из электрически проводящего материала, погружено в жидкость или электролит. Требуемый металл осаждается на катоде, при этом в электролитической обработке используется растворимый анод, выполненный из металла,подлежащего осаждению, или же имеется нерастворимый анод. Растворимый анод используется, например, для осаждения меди, а нерастворимый анод - для осаждения, например, никеля или цинка. При электролитическом рафинировании меди загрязненную, так называемую анодную медь растворяют с помощью электрического тока; растворенная медь восстанавливается на катодной пластине в виде чрезвычайно чистой, так называемой катодной меди. В качестве электролита используют раствор сульфата меди на основе серной кислоты. В начале процесса исходный лист меди или так называемый постоянный катод, который может быть изготовлен из кислотно-стойкой стали или титана, выполняет роль катодной пластины. В качестве источника питания для электролиза используют один или более выпрямителей. Плотность тока, обычно используемая при электролизе, составляет обычно 250-320 А/м 2, а ток является постоянным током. Электролиз происходит в отдельных электролитических ячейках, где число анодно-катодных пар изменяется в зависимости от установки, но обычно составляет от 30 до 60 пар. Число электролитических ячеек различно в зависимости от установки. Аноды обычно растворяются за 14-21 день, при этом катодный цикл составляет 7-10 дней. Производительность электролитической установки зависит от силы тока, применяемой при электролизе, от числа электролитических ячеек и от времени и эффективность тока. Эффективности описывают во времени, насколько хорошо используются ячейки установки и насколько эффективно используется электрический ток при осаждении меди. Производительность электролитической установки повышается при увеличении плотности тока, создании большего числа электролитических ячеек и посредством повышения эффективности. В патентной заявке WO-0135083 описан способ проверки качества поверхности готового катода,изготовленного в процесс электролиза, при этом согласно этому способу, каждый катод проверяют перед удалением отложения с постоянного катода. Согласно этому способу поверхность катода освещают с помощью по меньшей мере одного источника света, размещенного наклонно относительно пути конвейера для катодов, за счет чего на поверхности катода образуются тени, вызванные неровностями поверхности. Пункт контроля оборудован камерой, которая записывает изображение освещенной поверхности катода. Затем полученное изображение передают в устройство обработки изображения, где изображение обрабатывается посредством измерения физических свойств теней, отбрасываемых неровностями. На основе физических свойств теней выполняют классификацию качества катода. При электролизе трудно собрать в реальном времени данные о качестве катодов во время катодного цикла. Это приводит к одной из наибольших проблем с точки зрения управления процессом и производством. Данные о качестве обычно получают лишь тогда, когда изделие, катодный металл, уже изготовлено, т.е. когда уже больше невозможно повлиять на качество изделия каким-либо образом. Как указывалось выше, катодный цикл длится несколько дней, и поэтому информацию о неисправностях, влияющих на качество катода, можно получить лишь с помощью конечного качества, т.е. всю информацию получают с длительной задержкой во времени. Испытания, проведенные при электролизе, показали, что имеется явная корреляция между качеством поверхности катода и кристаллической структурой. Корреляция существует также между кристаллической структурой и химическим качеством: чем грубее кристаллическая структура, тем больше примесей остается в катоде в виде включений раствора. На кристаллическую структуру оказывают влияние рабочие параметры электролиза: плотность тока, температура электролита и добавки, используемые в процессе. Анализ добавок является наиболее трудным, а соотношения добавок в электролите также влияют на кристаллическую структуру. Задачей способа согласно изобретению является получение информации о качестве поверхности катода уже во время катодного цикла, и тем самым устранение указанных выше недостатков. Согласно способу катод поднимают из электролитической ячейки во время катодного цикла, поверхность указанного катода фотографируют и полученное изображение анализируют и классифицируют с помощью программного обеспечения анализа изображения. Посредством сравнения изображения с созданной ранее опорной классификацией можно регулировать процесс электролиза для создания катода высокого качества. Существенные признаки изобретения представлены в прилагаемой формуле изобретения. Изобретение относится к способу, с помощью которого можно исследовать качество поверхности катода в реальном времени во время катодного цикла и на основе этих данных оказывать влияние на ра-1 006058 бочие параметры электролиза. Таким образом, можно, например, выполнять необходимые изменения в скорости подачи добавок уже в первый день роста и тем самым обеспечить более высокое качество катодов. Согласно способу поверхность катода можно обследовать с помощью оборудования на основе анализа изображения, при этом указанная система содержит по меньшей мере одну камеру, программное обеспечение и оборудование обработки изображения и оборудование для расположения камеры. Камера предпочтительно является цифровой или видеокамерой, с помощью которой снимается изображение в соответствии с заранее разработанным планом поверхности катода, поднятого моментально из электролитической ячейки. Камера может быть, естественно, также аналоговой видео или цифровой камерой. На основании анализа изображения можно получать данные в реальном времени о росте катода. С помощью способа согласно изобретению можно, например, обнаруживать нарушения процесса и качества на ранних стадиях и можно значительно раньше инициировать корректирующие меры, чем это возможно в настоящее время. Способ можно использовать в других операциях, относящихся к управлению процессом, и на основании измерительных данных, полученных с его помощью, можно выполнять модели, предсказывающие качество катодов из других измерений процесса. Способ согласно изобретению содержит следующие операции. Катод, поднятый моментально из электролитической ячейки, фотографируют с помощью камеры. Полученное с помощью камеры изображение передают в программное обеспечение анализа изображения, которое содержит, например, процесс АМТ (технология угловых измерений), а также многомерный анализ (анализ главных компонентов, частичных наименьших квадратов) и, возможно, самоорганизующиеся карты (SOM). При обработке информации изображения поверхности катода используют технологию анализа изображения и классификации данных. После фотографирования катод устанавливают обратно в электролитическую ячейку. Полученный с помощью способа результат относится к классовому типу, т.е. с помощью указанного выше программного обеспечения сначала классифицируют различные типы катодов в соответствии с их ростом в разные опорные классы. После этого создают модель, предсказывающую рост катода. После создания этой модели программное обеспечение сравнивает полученное изображение катода с подготовленными изображениями опорных классов, и регулируют процесс, вручную или автоматически, для правильной работы на основе инструкций этого опорного класса. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ улучшения качества осаждения материала на катод, отличающийся тем, что катод периодически поднимают из электролитической ячейки во время цикла роста, поверхность катода фотографируют, полученное изображение анализируют и классифицируют с помощью программного обеспечения анализа изображения и посредством сравнения с созданной ранее опорной классификацией регулируют процесс электролиза с целью обеспечения хорошего качества поверхности катода. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют технологию анализа изображения и классификации данных при обработке информации изображения поверхности катода. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выполняют отдельную классификацию для различных типов качества поверхности катодов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют корреляцию между качеством поверхности катода и его кристаллической структурой. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют цифровую видеокамеру при фотографировании. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют аналоговую видеокамеру при фотографировании. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют цифровую камеру при фотографировании. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что электролиз является электролизом меди.