BR0307112B1

BR0307112B1 - placa de catodo e método para produção da mesma.

Info

Publication number: BR0307112B1
Application number: BRPI0307112-0A
Authority: BR
Inventors: Wayne Keith Webb
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2012-11-27
Also published as: ATE551446T1; US7332064B2; WO2003062497A1; EP1483432A4; PE20030892A1; EP1483432A1; US20050126906A1; AU2003201532B2; AUPS015902A0; CN100424231C; BR0307112A; CN1620525A; EP1483432B1; AR042604A1; ZA200405375B

Description

PLACA DE CATODO E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA Campo Técnico;

A presente invenção se refere a catodos usados na recuperação eletrolítica de metais.

Estado da Técnica:

Qualquer discussão do estado da técnica por todo o relatório descritivo não deve ser considerada, de forma alguma, como uma admissão de que tal estado da técnica é amplamente conhecido ou faz parte do conhecimento geral comum no campo.

Há vários processos e aparelhos para o eletro-refino ou a eletro-extração de metal. Um processo particularmente bem sucedido para eletrodeposição de cobre, por exemplo, é o assim denominado PROCESSO ISA. Neste processo, placas mães de catodo de aço inoxidável são imersas em um banho de eletrólito com anodos de cobre. 0 cobre dos anodos se dissolve no eletrólito e, subseqüentemente, é depositado em uma forma refinada sobre a lâmina da placa mãe. 0 cobre depositado de forma eletrolítica, então, é extraído da lâmina, primeiramente, flexionando-se a placa de catodo, para fazer com que pelo menos parte do depósito de cobre se separe da lâmina e, então, uma extração em cunha ou por jato de gás do restante do cobre da lâmina.

A placa mãe de catodo, geralmente, consiste em uma lâmina de aço inoxidável, e uma barra de suspensão conectada à borda de topo, para se manter e suportar o catodo no banho eletrolítico.

Há uma ampla variedade de construções de barra de suspensão. As placas de catodo antigas usavam barras de suspensão de cobre sólido, as quais forneciam não apenas uma excelente condutividade elétrica, mas uma resistência adequada para se suportarem a placa de catodo e o metal depositado nela. Foi descoberto, contudo, que sob uso repetido, no banho eletrolítico e no maquinário de extração, a barra de cobre relativamente dúctil tendia a se curvar ou ser danificada.

Além disso, uma conexão da lâmina de aço inoxidável à barra de suspensão de cobre, às vezes, era difícil. Para se eliminar esta dificuldade, técnicas de construção e de soldagem complexas eram requeridas. Em um caso, como discutido na Patente U.S. Nc 5492609, ranhuras paralelas adicionais eram usinadas na barra de suspensão em um dos lados da ranhura central, a qual aceitava a lâmina de catodo. A lâmina de catodo e a barra de suspensão, então, eram soldadas em conjunto ao longo desta ranhura embutida, as cristas formadas entre as ranhuras paralelas e a folha, então, sendo usada como um material de soldagem. Este processo, às vezes, requeria que a barra de suspensão de cobre e a lâmina de catodo de aço fossem soldadas em um líquido termicamente condutor, para se manter a barra a uma temperatura uniforme constante.

0 custo, a complexidade e a durabilidade da barra de suspensão de cobre levaram a indústria ao uso de barras de suspensão de ferro ou aço, para maior resistência estrutural. Na maioria dos casos, embora a integridade estrutural fosse boa, o ferro ou o aço inoxidável era um condutor ruim de eletricidade. Assim sendo, em uma outra técnica, um revestimento de metal eletricamente condutor foi eletricamente depositado sobre a barra de suspensão. Tais barras de suspensão de ferro ou aço com um metal condutor depositado de forma eletrolítica vieram em vários formatos, tais como vigas sólidas simples, vigas em I ou seções ocas.

Mais uma vez, contudo, foi descoberto que estas novas configurações tinham suas próprias dificuldades. Em primeiro lugar, uma técnica de revestimento como esta permite apenas tolerâncias na limitação técnica do processo de eletrodeposição. A espessura e a adesão do revestimento de metal, adicionalmente, são limitadas pelo processo de eletrodeposição.

É um objetivo da presente invenção eliminar ou suavizar pelo menos uma das desvantagens do estado da técnica, ou prover uma alternativa útil.

Exposição da Invenção:

Em um aspecto amplo, a presente invenção provê uma placa de catodo para a recuperação eletrolítica de um metal, a referida placa incluindo uma placa de catodo e uma barra de suspensão, a referida barra de suspensão compreendendo um elemento de suporte resistente à corrosão conectado â lâmina da placa de catodo, e um recobrimento de metal eletricamente condutor afixado a ela, o recobrimento de metal eletricamente condutor se estendendo por pelo menos uma porção do elemento de suporte até a lâmina de catodo e parcialmente para baixo pela lâmina de catodo.

0 elemento de suporte deve ser resistente à corrosão no ambiente de uso, isto é, no banho eletrolítico. Preferencialmente, o elemento de suporte resistente à corrosão é feito de aço inoxidável e, preferencialmente, é oco.

O recobrimento de metal eletricamente condutor pode ser afixado a e cobrir uma porção ou todo o exterior do suporte de aço inoxidável. Isto é realizado por qualquer técnica adequada, tal como ajuste com interferência, soldagem, fixação química ou mecânica ou co-extrusão ou formação com rolo.

O uso de aço inoxidável como o elemento de suporte imprime resistência, durabilidade de longa duração e resistência à corrosão para a barra de suspensão. Estes recursos são claramente importantes na obtenção de uma vida operacional estendida para a barra de suspensão. Entretanto, como é bem conhecido na técnica, o aço inoxidável é um condutor elétrico relativamente ruim. A introdução de um recobrimento de metal eletricamente condutor permitirá uma pronta transferência de corrente elétrica ao longo da barra de suspensão para a lâmina da placa de catodo.

Entretanto, diferentemente do estado da técnica, esta condutividade elétrica é obtida pela afixação de um recobrimento de um material eletricamente condutor. A adaptação mecânica do recobrimento permite que uma especificação de projeto mais precisa seja aplicada à espessura do recobrimento e, conseqüentemente, ajuda na manutenção do alinhamento vertical dos catodos nas células eletrolíticas. Como discutido acima, as tolerâncias requeridas, agora, para a operação das células eletrolíticas em uma densidade de corrente alta não podem ser facilmente obtidas por outros mecanismos convencionais, tais como a eletrodeposição da barra de suspensão de aço inoxidável.

Além disso, a resistência necessária para a barra de suspensão não pode ser obtida a partir do uso de uma liga de cobre na construção da barra de suspensão.

Em uma modalidade preferida, o recobrimento eletricamente condutor circunda as porções expostas do elemento de suporte.

Pela extensão do recobrimento eletricamente condutor parcialmente para baixo a partir do elemento de suporte ao longo da lâmina do catodo, a resistência elétrica à passagem de corrente através da barra para a lâmina e, além disso, reduz-se a possibilidade de corrosão bimetálica da junta entre o metal eletricamente condutor e a lâmina de catodo, a qual é normalmente feita a partir de aço inoxidável, também é reduzida.

Além das vantagens mencionadas anteriormente decorrentes do uso da barra de suspensão, a produção da barra de suspensão, em si, é muito mais simples do que mecanismos convencionais. Por exemplo, não é necessário usar uma porção da barra de suspensão como um material de soldagem. Tampouco é necessário eletrodepositar a barra de suspensão. Como será conhecido por pessoas versadas na técnica, em uma técnica convencional, para a produção da placa de catodo, após a barra de suspensão ser soldada à lâmina de catodo, todo o conjunto é invertido e mergulhado em um banho eletrolítico por uma profundidade suficiente para se eletrodepositar a barra de suspensão com um metal condutor. O custo e as dificuldades de manipulação associadas a este mecanismo são claros. A afixação de um recobrimento de metal eletricamente condutor ao elemento de suporte é muito mais simples, mais efetiva em termos de custos e mais acurada do que as técnicas atuais. Em uma segunda modalidade, a presente invenção provê um método de produção de uma placa de catodo para recuperação eletrolítica de metal, que compreende uma lâmina de catodo, que conecta um elemento de suporte resistente à corrosão à lâmina de catodo, o referido elemento sendo adaptado para suportar a placa de catodo em um banho eletrolítico, e a afixação de um recobrimento de metal eletricamente condutor ao suporte, onde o recobrimento de metal eletricamente condutor se estende por pelo menos uma porção do elemento de suporte até a ligação cruzada e parcialmente para baixo pela lâmina de catodo.

Breve Descrição dos Desenhos:

A presente invenção será descrita a título de exemplo apenas, com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

A figura 1 é uma vista em elevação frontal de uma placa de catodo que incorpora a barra de suspensão da presente invenção.

A figura 2 é uma vista em corte através da seção A-A da figura 1, que mostra a barra de suspensão em uso, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção.

A figura 3 é uma vista em seção transversal que mostra a barra de suspensão e a lâmina de catodo de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção.

Melhor Modo de Realização da Invenção: Como mostrado na figura 1, uma placa de catodo 1

compreende uma barra de suspensão 10 e uma lâmina de catodo 20. As janelas 15 são cortadas da lâmina de catodo 20 para ajudarem na sustentação e no transporte do catodo 1.

Como mencionado acima, quando do eletro-refino de cobre de acordo com o processo ISA, a lâmina de catodo 20 é uma lâmina de aço inoxidável. Entretanto, será apreciado que a lâmina pode ser fabricada a partir de qualquer material adequado. Titânio e outros metais podem ser usados em operações de eletro-refino.

Como mostrado mais claramente na figura 2, a barra de suspensão 10 compreende um elemento de suporte 22 com um recobrimento 24 de metal eletricamente condutor afixado a ela.

Nesta modalidade, o elemento de suporte 10 é uma barra de aço inoxidável. A barra de aço inoxidável 22 é oca, mas preferencialmente, selada nas extremidades. Não é essencial que a barra de aço inoxidável 22 seja oca.

O recobrimento de material eletricamente condutor 24, neste exemplo de cobre, é afixado em torno da barra de aço inoxidável 22. Esta luva atua para conduzir eletricidade das conexões elétricas no banho eletrolítico através da barra de suspensão para a lâmina de catodo. Tipicamente, o recobrimento teria em torno de 2 a 4 mm de espessura.

As soldas 26 correm ao longo da borda de terminal do recobrimento de cobre 24, conectando a luva de cobre ao conjunto de placa/barra. O Requerente descobriu que qualquer material de soldagem é adequado, desde que ele suporte o ambiente eletrolítico no qual a produto de catálogo é usado. Bronze de alumínio e bronze de silício são metais de solda particularmente adequados.

Deve ser notado que o recobrimento pode ser afixado ao elemento de suporte por uma variedade de técnicas, incluindo ajuste com interferência, fixação química ou mecânica ou formação com rolo.

Como mostrado na figura 3, a luva pode incluir uma extensão 28 sobre a placa de catodo 10. A intenção desta extensão é reduzir a resistência elétrica entre a barra de suspensão e a lâmina de cobre e reduzir a corrosão bimetálica entre a barra de suspensão e a placa. Preferencialmente, esta extensão termina no ou em torno do nível das janelas 23 ou 30 a 40 mm acima do nível do eletrólito.

Os Requerentes descobriram, surpreendentemente, que uma afixação do recobrimento de metal eletricamente condutor a um elemento de suporte de aço inoxidável tem vantagens significativas em relação aos sistemas de eletrodeposição convencionais.

A fabricação em separado e a subseqüente afixação do recobrimento ao elemento de suporte provêem tolerâncias mais apertadas e um projeto mais preciso da espessura do recobrimento. Isso é importante para se manter o alinhamento vertical da placa de catodo na célula eletrolítica, quando se apoiando nos conectores elétricos em um lado da barra eletrolítica.

Nenhum processo atual permite que tais tolerâncias finas à construção da barra de suspensão e, à medida que o requerente pode avaliar, esta afixação da luva eletricamente condutora sobre a barra de suspensão de aço inoxidável não foi proposta até agora.

Além disso, ao ter um núcleo de aço inoxidável, a barra reterá uma resistência mecânica de longa duração, com facilidade de fabricação. Também será apreciado que esta construção tem vantagens em termos de manutenção. Por exemplo, se a luva/o recobrimento de material condutor for danificado, é uma questão simples remover o recobrimento e substitui-lo. Isto também pode ser aplicado às barras de suspensão atuais com revestimentos eletroliticos de material condutor. Se estes revestimentos forem danificados ou se for descoberto que a placa de catodo não está funcionado adequadamente na célula, devido a um alinhamento ruim, a presente invenção permite que tolerâncias precisas sejam aplicadas à barra de suspensão, não apenas para se reparar a barra de suspensão, mas para se prover um projeto mais preciso da espessura de recobrimento e, assim, um alinhamento da placa de catodo na barra.

A barra de suspensão e o método de produção podem ser concretizados em outras formas, sem se desviar do espírito ou do escopo da presente invenção.

Claims

1. Placa de catodo (1) para recuperação eletrolítica de metal, sendo a referida placa, caracterizada pelo fato de incluir uma lâmina de catodo (2 0) e uma barra de suspensão (10), a referida barra de suspensão compreendendo um elemento de suporte resistente ã corrosão (22) conectado à lâmina (20) da placa de catodo (1) , e um recobrimento de metal eletricamente condutor (24) afixado a ela, o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) se estendendo por pelo menos uma porção do elemento de suporte (22) até a lâmina de catodo (2 0) e parcialmente para baixo pela lâmina de catodo (20) .

2. Placa de catodo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o elemento de suporte (22) ser construído a partir de aço inoxidável.

3. Placa de catodo (1), de acordo com a reivindicação I7 caracterizada pelo fato de o referido elemento de suporte (22) ser oco.

4. Placa de catodo (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado de forma que ele cubra todo o exterior do elemento de suporte (22).

5. Placa de catodo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizada pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado de modo que ele cubra uma porção do elemento de suporte (22).

6. Placa de catodo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 à 5, caracterizada pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado por um ajuste com interferência.

7. Placa de catodo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizada pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado por soldagem.

8. Placa de catodo (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de o referido recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado por soldagem ao elemento de suporte (22) e/ou à lâmina de catodo (20) por uma solda de bronze de alumínio.

9. Placa de catodo (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de o referido recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado por soldagem ao elemento de suporte (22) e/ou à lâmina de catodo (20) por uma solda de bronze de silício.

10. Placa de catodo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizada pelo fato de incluir uma barra de suspensão (10) em que o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) é afixado ao elemento de suporte (22) por uma fixação mecânica e/ou química.

11. Placa de catodo (I)i de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizada pelo fato de o elemento de suporte (22) e o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) serem afixados por co-extrusão.

12. Placa de catodo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caracterizada pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado ao elemento de suporte (22) por formação com rolo.

13.Placa de catodo (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de o recobrimento (24) se estender a partir do elemento de suporte (22) até uma posição de 3 0 a 4 0 mm acima da área de deposição de metal na lâmina de catodo (20).

14.Placa de catodo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, .10, 11, 12 ou 13, caracterizada pelo fato de incluir uma barra de suspensão (10) em que a lâmina (20) é de aço inoxidável.

15.Placa de catodo (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, .10, 11, 12, 13 ou 14, caracterizada pelo fato de incluir uma barra de suspensão (10) em que o metal eletricamente condutor (24) é o cobre.

16.Método para produção de uma placa de catodo (1) para recuperação eletrolítica de metal, caracterizado pelo fato de compreender uma lâmina de catodo (20), que conecta um elemento de suporte (22) resistente à corrosão à lâmina de catodo (20), o referido elemento (22) sendo adaptado para suportar a placa de catodo (1) em um banho eletrolítico, e a afixação de um recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ao suporte (22), onde o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) se estende por pelo menos uma porção do elemento de suporte (22) até a lâmina de catodo (2 0) e parcialmente para baixo pela lâmina de catodo (20) .

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o recobrimento (24) ser afixado ao elemento de suporte (22) após a conexão do elemento de suporte (22) e da lâmina de catodo (20).

18. Método, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de o recobrimento (24) ser afixado ao elemento de suporte (22) antes da conexão do elemento de suporte (22) à lâmina de catodo (20).

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 17 ou 18, caracterizado pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado por um ajuste com interferência.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 17, 18 ou 19, caracterizado pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado por soldagem.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser soldado ao elemento de suporte (22) e/ou à lâmina de catodo (20) por uma solda de bronze de alumínio.

22. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser soldado ao elemento de suporte (22) e/ou à lâmina de catodo (200 por uma solda de bronze de silício.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 17, 18, 19 ou 20, caracterizado pelo fato de o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) ser afixado por uma fixação química ou mecânica.

24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 17, 18, 19, 20, 21 ou 22, caracterizado pelo fato de o suporte (22) e o recobrimento de metal eletricamente condutor (24) serem afixados por formação com rolo.

25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 ou 24, caracterizado pelo fato de a lâmina de catodo (20) e/ou o elemento de suporte (22) serem construídos a partir de aço inoxidável.

26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ou 25, caracterizado pelo fato de o metal eletricamente condutor (24) ser cobre.