BR112020014452A2 - sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em uma célula eletrolítica ou em células eletrolíticas consecutivas - Google Patents

Abstract

A presente invenção é direcionada a um sistema para injetar corrente alternada nos eletrodos finais das células eletrolíticas, de modo que a corrente alternada flua em série do primeiro ao último eletrodo e de um eletrodo para o próximo, enquanto a corrente contínua flui paralelamente dos ânodos aos cátodos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “SISTEMA PARA SOBREPOR CORRENTE ALTERNADA, À CORRENTE CONTÍNUA QUE CIRCULA EM UMA CÉLULA ELETROLÍTICA OU EM CÉLULAS ELETROLÍTICAS CONSECUTIVAS”

PROBLEMA TÉCNICO

[001] Na indústria do cobre, retificadores de corrente elétrica são usados para produzir cobre eletrolítico a partir do cobre que é dissolvido no eletrólito circulante dentro das células eletrolíticas, tanto nos processos de extração eletrolítica (EW) quanto nos processos de eletro-refino de cobre (ER) (figura Nº2). A corrente elétrica gerada pelos retificadores, que são fontes de corrente contínua, causa o depósito do cobre dissolvido no eletrólito na superfície do cátodo, que, segundo a lei de Faraday, é proporcional à corrente, resultando em cobre metálico de alta pureza aderido aos cátodos que geralmente são chapas permanentes de aço inoxidável, ou seja, são semeadas sem cobre e, depois de um período de depósito, são colhidas com uma chapa de cobre aderida nos dois lados.

[002] O eletrólito circulante é composto principalmente de água e ácido sulfúrico em uma proporção aproximada de 180 [gr/lt]. O cobre dissolvido no eletrólito é normalmente encontrado em proporções da ordem de 30 a 50 [gr/lt]. No processo de EW, o cobre dissolvido entra nas células eletrolíticas através de um sistema de tubulação que interconecta o processo de EW com os estágios anteriores de produção de extração com solvente e lixiviação de minerais ou outras espécies que contêm cobre. Por sua parte, no processo de ER, o cobre é obtido através do processo de dissolução de ânodos de cobre impuros, provenientes dos estágios anteriores de concentração e fundição.

[003] As células eletrolíticas são recipientes com base e profundidade retangulares, de modo que os eletrodos que intervêm no processo eletrolítico sejam inseridos dentro deles, para que sejam imersos principalmente no eletrólito circulante (figura n° 3). No processo de EW, os eletrodos (ânodos e cátodos) são inseridos intercalados de forma que sempre exista um cátodo entre dois ânodos; dessa maneira, nos processos de EW, o primeiro e o último eletrodo são sempre ânodos. Pelo contrário, nos processos de ER, uma vez que o objetivo é dissolver os ânodos provenientes do processo de fundição, os eletrodos (ânodo e cátodos) são inseridos intercalados de tal forma que sempre exista um ânodo entre dois cátodos. Assim, nos processos de ER, o primeiro e o último eletrodos são sempre cátodos.

[004] O processo de deposição de cobre, tanto em EW quanto em ER, apresenta restrições quanto à capacidade de depositar cobre no cátodo, pois é sabido que o aumento arbitrário da densidade de corrente nos eletrodos deteriora a qualidade química e física do cobre depositado. Atualmente, as instalações industriais trabalham com densidades de corrente da ordem de 200 a 450 [A/m 2]. Se o nível atual for aumentado, é obtido um aumento na produção, mas ao custo de uma severa deterioração da qualidade do cobre produzido. Nos processos convencionais de extração eletrolítica (EW) e eletro-refino (ER), as variáveis de controle do processo metalúrgico são: concentração de cobre, fluxo e temperatura do eletrólito. O aumento da temperatura melhora a mobilidade local dos íons; e, por sua vez, o fluxo e a concentração aumentam a disponibilidade de íons para reagir na interface eletrodo- eletrólito.

[005] As plantas industriais de EW, que produzem cobre com densidades de corrente superiores a 300 [A/m2], mantendo uma boa qualidade físico-química do depósito, operam em temperaturas acima de 45 [° C], com altos fluxos de superfície da ordem de 2,2 [lt / min / m2] e concentrações de cobre superiores a 45 [gr/lt]. Isso implica em um alto custo operacional, que é razoável se a avaliação internacional do cobre for alta; no entanto, em cenários de avaliação média e baixa, um alto custo operacional é fundamental para a continuidade operacional da planta.

[006] No caso das plantas de ER de cobre, a densidade de corrente é ainda mais restrita pelo fenômeno de passivação dos ânodos, portanto, eles são tipicamente restritos a trabalhar em densidades de corrente abaixo de 320 [A/m2] e, mesmo assim, devem operar a temperaturas acima de 60 [°C] para preservar a qualidade do depósito. O fluxo também não é uma variável disponível nas plantas de ER, uma vez que um aumento no fluxo causa agitação da lama do ânodo que contamina a proporção inferior dos cátodos produzidos.

[007] Embora não seja nosso objetivo estudar em detalhes o fenômeno da eletro- deposição, nem os fenômenos que ocorrem na interface eletrodo-eletrólito, denominados “camada dupla eletroquímica”, é necessário mencionar que, na modelagem da camada dupla eletroquímica, descobrimos , como o próprio nome indica, duas camadas de eletrólitos perfeitamente diferenciadas, as que têm um comportamento diferente: a camada interna ou Helmholtz e a camada externa ou difusa. Dentro da camada de Helmholtz, ocorre o complexo fenômeno da transformação do cobre em solução em cobre metálico. Devido ao grande acúmulo de íons, a uma distância tão pequena, "esperando" para ser depositados, e de prótons que não têm a energia necessária para se reduzir, a camada de Helmholtz pode ser modelada simplesmente como um capacitor, consistindo de uma placa metálica (o eletrodo) e outra placa não metálica, consistindo na alta concentração de íons no eletrólito, conectados em paralelo com uma impedância de característica resistiva que representa o consumo de energia necessário para transformar íons de cobre dissolvidos em átomos na rede cristalina metálica do cátodo (redução de cobre) (figura N° 4).

[008] A camada difusa, entretanto, é caracterizada por uma alta concentração de íons de cobre e prótons que varia, desde a proximidade da camada de Helmholtz, até a concentração típica na solução. Descontando a camada de Helmholtz, da camada difusa para a solução, ocorrem fenômenos de transporte de íons, que são: migração, devido ao campo elétrico aplicado e difusão, devido a variações de concentração. Para melhorar esses fenômenos de transporte, atualmente existe uma série de tecnologias, como: “air sparging", que consiste na injeção de ar no eletrólito, o que gera melhorias hidrodinâmicas nas proximidades dos eletrodos, afetando positivamente a qualidade do cobre. O efeito desse tipo de tecnologia é limitado pela viscosidade do eletrólito, que é um fenômeno eletrostático, que impede que a agitação mecânica exercida do eletrólito em direção aos eletrodos se aproxime da zona de reação, que é a dupla camada eletroquímica.

[009] Existe, no entanto, a possibilidade de agitar eletricamente o eletrólito na zona difusa, variando a corrente que entra no eletrólito dos eletrodos, ou seja, sobrepondo uma corrente alternada à corrente contínua do processo de eletrodeposição convencional, usando como meio de injeção de corrente elétrica alternada, o capacitor de dupla camada, através do fenômeno da polarização elétrica. A placa metálica deste condensador (o eletrodo) suporta grandes variações de carga superficial, por ser um condutor metálico; pelo contrário, as variações de carga elétrica na placa não metálica desse condensador gerarão necessariamente variações na distribuição de íons na camada difusa, uma vez que os íons ocupam um espaço físico dentro da solução; isto é, a superposição de corrente alternada gera movimento de íons nas proximidades da interface eletrodo-eletrólito. Desse modo, é implementada uma verdadeira “bomba hidráulica” que mobiliza íons nas proximidades do eletrodo, um local que os métodos de agitação mecânica não alcançam, porque a viscosidade da solução o impede (figura N° 5).

[010] Um aspecto a destacar é que, se essa agitação for realizada com uma frequência suficientemente alta, o condensador de dupla camada suportará grandes variações de carga sem grandes variações de tensão, uma vez que sua capacitância é extremamente alta. Dessa forma, o fenômeno de transformação de íons de cobre em solução a átomos de cobre, integrado à rede metálica cristalina, ocorre da mesma maneira que no processo clássico, mas com uma grande melhoria na qualidade dos fenômenos de transporte nas proximidades do eletrodo em direção à solução.

[011] A frequência apropriada para a agitação da interface, sobrepondo a corrente alternada à corrente do processo clássico, é determinável por métodos de testes de espectroscopia de impedância, resultando em frequências superiores a 5 [Khz] (figura N °6). Em frequências mais baixas, existe o risco de interferir com a operação da fonte de corrente contínua (o transformador retificador) e com o processo de deposição eletroquímica.

[012] Em resumo, o problema técnico a ser resolvido consiste em como implementar o processo de sobreposição de corrente alternada de alta frequência em corrente contínua para processos EW e ER em células eletrolíticas industriais.

ESTADO DA ARTE

[013] Atualmente, praticamente todas as estratégias propostas para implementar a sobreposição de corrente alternada em corrente contínua se restringiram a conectar a fonte de corrente alternada em paralelo à fonte de corrente contínua, usando o mesmo ponto de conexão, deixando, assim, a fonte de corrente alternada, exposta a tensões contínuas geradas pela fonte de corrente contínua; e, por sua vez, a fonte de corrente direta é exposta a componentes de alta frequência gerados pela fonte de corrente alternada. Além disso, as diferentes propostas são variações da fonte ou variações no barramento de conexão ou variações na estrutura dos cubículos e/ou misturas das variações mencionadas acima, conforme apresentado na figura N° 7.

[014] Na invenção da Groole, US 2.026.466, de 1935, podemos comentar que é um regulador de carga, de modo que o consumo de energia da fonte de energia primária é aproximadamente constante. O processo ou dispositivo altera a característica de corrente que alimenta a carga, mas não regula a energia. Esta invenção se enquadra na categoria apresentada na Figura N° 7.c, embora, naquela data, não houvesse transformadores retificadores de estado sólido.

[015] Na invenção de Lewis, US 2004/0211677 A1 de 2004, uma nova fonte é proposta como na Figura N° 7.b. Todo o fluxo do processo circula por essa fonte: corrente contínua e também corrente alternada.

[016] A invenção de Mathews US 2007/0272546 A1 envolve: alteração e descarte das fontes de corrente contínua em operação; alterar e descartar toda a conexão do barramento entre a fonte de corrente contínua e as células eletrolíticas; e, alterar e descartar toda a estrutura celular eletrolítica atual. Tudo isso deve ser substituído por equipamento novo e não padronizado para produção industrial.

[017] Em nossa invenção, descrita no pedido INAPI 0817-2007, propõe-se incluir um dispositivo que subtraia, acumule e retorne energia do grupo de células eletrolíticas de forma consecutiva, como na figura N° 7.d; dessa forma, a corrente alternada é sobreposta à corrente contínua, sem a necessidade de alterar a instalação original. Esta solicitação foi aprovada no Chile, Austrália, África do Sul e Estados Unidos. Nos Estados Unidos, foi dividida em duas patentes, uma das quais reivindica o processo de geração de corrente alternada por meio de subtração, acumulação e retorno consecutivo, e a outra reivindica o dispositivo que realiza as etapas do processo; ambas as patentes foram concedidas. Nesse caso, também a fonte de corrente alternada está paralela à fonte de corrente contínua ou retificador.

[018] Na invenção de Lagos, pedido INAPI 0969-2009, são propostas duas possibilidades para implementar duas variantes de dispositivos semelhantes e com uma filosofia semelhante à proposta no pedido 0817-2007, embora não incluindo condensadores de acumulação, uma vez que é postulado nesta invenção, que a função desses condensadores pode ser substituída por grupos ou subgrupos de células eletrolíticas. Em nossa opinião, essa estratégia é industrialmente inaplicável, uma vez que, dadas as dimensões das plantas eletrolíticas industriais, os condutores de conexão teriam indutâncias incompatíveis com a operação de dispositivos como transistores IGBT, como os mostrados na Figura N°7.e e N°7.f, que são representativos deste pedido.

[019] Em nossa invenção, no pedido INAPI 3315-2013, propõe-se, pela primeira vez, alterar o ponto de conexão da fonte de corrente alternada, por um ponto diferente daquele em que a fonte de corrente direta está conectada. Propõe-se que o ponto de conexão da fonte de corrente alternada seja um ponto de tensão elétrica nula entre duas células consecutivas, das quais elas são eletricamente conectadas em série; em particular, o ponto de conexão ideal proposto é entre as células intermediárias de qualquer circuito típico de células para ER ou EW. A incorporação da fonte alternada deve ser acompanhada da incorporação de dois componentes passivos, que são: um indutor e um condensador, que permitem a circulação de corrente contínua e corrente alternada (figura N° 7.g).

[020] A partir da análise do estado da técnica, observa-se que todas as propostas consistem na implementação de uma única fonte grande de corrente alternada para o grupo de células conectadas em série, como é o caso da fonte de corrente contínua; dessa maneira, as soluções propostas também tendem a usar o mesmo ponto de conexão que a fonte de corrente contínua usa para conectar a fonte de corrente alternada. A única invenção que difere nesse aspecto é o nosso pedido anterior INAPI 3315-2013, que também propõe uma grande fonte de corrente alternada para todo o grupo de células, mas com a diferença de que o ponto de conexão é entre duas células consecutivas quaisquer, que não é o ponto de conexão da fonte de corrente contínua.

SOLUÇÃO PROPOSTA

[021] A solução proposta neste pedido consiste em circular a corrente alternada de alta frequência, entre os eletrodos finais de cada célula eletrolítica, do primeiro ao último eletrodo e de cada eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido entre os eletrodos; enquanto simultaneamente, a corrente contínua circula em paralelo, dos ânodos aos catodos, através do eletrólito contido entre os eletrodos, seja para processos de extração eletrolítica ou eletro-refino de cobre e outros metais (figura N° 8).

[022] Neste pedido, ao contrário de todas as soluções ou invenções anteriores, propõe-se implementar várias fontes de corrente alternada pequenas, em vez de uma única fonte de corrente alternada grande. O ponto de conexão escolhido para as fontes, ou seja, os eletrodos externos ou finais de cada célula, possui, na prática, tensão nula, de forma que a fonte de corrente alternada possa ser de desenho padrão, em particular, as fontes de geração de corrente alternada para aquecimento por indução.

[023] No caso de instalar uma fonte de corrente alternada para duas células, basta instalar e conectar um capacitor entre as células; assim, o condensador permitirá a circulação de corrente alternada, mantendo uma tensão equivalente à diferença de tensão entre o último eletrodo da primeira célula conectada e o primeiro eletrodo da segunda célula conectada (figura n°1). Em um caso mais geral, para instalar uma fonte de corrente alternada para fornecer várias células, será suficiente instalar um capacitor entre cada par de células. Como as células eletrolíticas também são acopladas a um circuito de alta corrente contínua e também possuem alta energia acumulada, é conveniente e necessário que, nesses casos, a fonte de corrente alternada e, o ou os capacitores, estejam equipados com proteção contra sobrecorrente e/ou curto-circuito, fusível ou proteção termomagnética (figura N° 9).

[024] A primeira ideia que surge ao explorar a ideia de instalar uma fonte de corrente alternada para células individuais é conectá-la diretamente às barras intercelulares às quais os terminais do eletrodo estão conectados e através das quais a corrente contínua circula; no entanto, isso envolveria o desenho de uma fonte de corrente alternada, cuja capacidade de corrente seria equivalente às duas faces de todos os eletrodos da célula. Como exemplo, e sem perda de generalidade, em uma célula de planta típica de EW, são explorados 60 cátodos com duas faces, cada uma com um metro quadrado de superfície, ou seja, cada célula possui 120 [m2] de superfície; se for explorado a 300 [A/m2], a corrente total seria 36 [KA]. Isso torna impraticável a ideia de conectar uma fonte por célula aos terminais de corrente contínua, tanto economicamente como porque simplesmente não há espaço nas plantas de produção para instalar tantas fontes grandes.

[025] A solução proposta nesta invenção consiste em instalar fontes de corrente alternada, cuja capacidade atual seja equivalente à capacidade de corrente de uma face de um eletrodo, e conectá-la aos eletrodos ou extremidades exteriores das células do circuito na qual você deseja aplicar sobreposição de corrente alternada na corrente contínua. Assim, referindo-se ao exemplo citado no parágrafo anterior, as fontes de corrente alternada, assim conectadas em células com 60 cátodos, devem ter capacidade de 300 [A], em vez de 36 [KA]. Isso viabiliza, econômica e geometricamente, a instalação de pequenas fontes de corrente alternada, mesmo uma fonte de corrente alternada por célula. Na prática, uma fonte de corrente alternada de 300 [A] é um equipamento elétrico muito pequeno.

VANTAGENS DA APLICAÇÃO INDUSTRIAL DA INVENÇÃO

[026] Do ponto de vista prático, a solução proposta nesta invenção é compatível com a aplicação de quadros de curto-circuito que são geralmente usados no transbordamento, manutenção e reparo de células eletrolíticas. No caso da aplicação desta invenção, é suficiente parar a fonte de corrente alternada nas células interferidas pela estrutura de curto-circuito. Em outras invenções e soluções anteriores, é necessário redesenhar os quadros de curto-circuito para torná-los adequados para a condução de corrente alternada de alta frequência ou para interromper a sobreposição de corrente alternada em todo o grupo de células.

[027] Durante o processo de semeadura e colheita de cátodos, é possível interromper a fonte de corrente alternada para que a primeira camada de cobre depositada seja mais porosa e adequada para descascar lâminas de cobre a partir dos cátodos de aço inoxidável. A aplicação desta parada da fonte de corrente alternada será objeto de avaliações na operação da planta para otimizar a metodologia e o tempo de parada.

[028] O custo de implementação da tecnologia de sobreposição de corrente alternada, por meio da presente invenção, é proporcional ao número de células às quais a invenção é aplicada. Em geral, o custo de implementação será proporcional à produção, de modo que, para plantas com menos células, o custo de implementação da solução será menor. Deve-se ter em mente que a capacidade de corrente da fonte de corrente alternada de uma célula será a capacidade de corrente de uma face de um eletrodo, tornando-o barato, pequeno e fácil de instalar. A dificuldade técnica de implementar esta invenção é muito baixa, pois existem no mercado pacotes de eletrônica de potência baratos e praticamente prontos para instalação.

[029] Do ponto de vista prático, e pelo que é mencionado no parágrafo anterior, a solução reivindicada nesta invenção não utiliza o circuito de barras de condução de corrente contínua original do sistema, portanto, não é necessário considerar perdas em condutores ou em contatos, para que não haja aquecimento extra devido à circulação da corrente alternada no sistema de barras de corrente contínua. A única conexão de corrente será nos dois eletrodos externos da célula, conexões que podem ser parafusadas e, portanto, com contatos muito mais seguros e de baixa resistência.

[030] Como o sistema de barramento de corrente contínua não é usado para conduzir corrente alternada, é possível implementar a solução, de modo que ela ofereça uma intensidade de corrente alternada muito maior do que se o sistema de barramento de corrente contínua fosse usado, podendo obter os benefícios da diminuição da voltagem de células. Nesse caso, a implementação das fontes de corrente alternada como fontes de ressonância paralela parece especialmente adequada. Dessa forma, em vez de aplicar corrente alternada de 300 [A/m2], é possível aplicar correntes alternadas muito mais altas, agitando eletricamente o eletrólito na camada difusa nas proximidades dos eletrodos, causando assim a dispersão de altas densidades de íons (principalmente prótons), diminuindo o campo elétrico e reduzindo a tendência ao colapso dielétrico da camada de Helmholtz, o que permite reduzir a tendência ao crescimento preferencial dos depósitos de cobre, melhorando a qualidade e diminuindo a tensão celular e o consumo de energia do processo. A margem do negócio se torna maior, pois é acessado o benefício da melhoria da qualidade e redução do consumo de energia do processo, sem redesenhar ou alterar o padrão de eletrodos, células, retificador ou qualquer outro elemento do sistema.

[031] A fonte de corrente alternada pode ser implementada com qualquer uma das tecnologias disponíveis. A frequência de operação desta fonte deve ser maior que 5[KHz]. A intensidade da corrente, gerada por essa fonte de corrente alternada, será vinculada ao valor da intensidade da corrente contínua, uma vez que não faz sentido injetar corrente alternada quando a corrente contínua é muito baixa ou nula. Na realidade, os processos de EW e ER só fazem sentido quando existe corrente contínua fluindo.

[032] Do ponto de vista da implementação industrial, a tecnologia proposta nesta invenção pode ser implementada com um impacto mínimo na operação da planta que originalmente operava com o processo convencional de EW ou ER, uma vez que a instalação dos componentes pode ser realizada praticamente sem interromper o funcionamento normal da planta.

[033] Do ponto de vista dos componentes do sistema, não é necessário modificar ou substituir nenhum componente do sistema original: a fonte de corrente contínua (o transformador de retificação) permanece inalterada e sua operação não sofre interferência quando as fontes de corrente alternada começam a operar. A estrutura das células eletrolíticas também não sofre modificações, seja na instalação ou na operação da nova fonte de corrente alternada.

EXPLICAÇÃO DE FIGURAS

[034] Figura Nº1: Esquema da invenção proposta: É instalada e conectada uma fonte de corrente alternada com proteção por fusível a um par de células, às quais é desejado sobrepor a corrente alternada à corrente contínua, já aplicada pela fonte de corrente contínua. Um capacitor com proteção de fusível é instalado e conectado, o que suporta a diferença de tensão entre as células e, por sua vez, serve como caminho para a corrente alternada.

[035] Figura Nº2: Situação em que atualmente está ocorrendo o processo de extração eletrolítica ou eletro-refino de cobre e outros metais: a corrente é contínua e entra no compartimento eletrolítico. A fonte de corrente contínua é um transformador de retificação.

[036] Figura Nº3: (1) um cátodo e (2) um ânodo de desenho típico e (3) esquema de uma célula eletrolítica industrial típica.

[037] Figura Nº4: Modelo elétrico da camada de Helmholtz, como um condensador paralelo com um elemento resistivo, que modela o consumo de energia necessário para transformar íons em solução em átomos em uma rede metálica cristalina. Os setores individualizados são: (a) o interior do eletrodo metálico; (b) a camada interna ou Heimholtz, modelada como um banco de condensadores e um elemento resistivo, representando o consumo de energia para transformar íons dissolvidos na solução em átomos na rede metálica cristalina; (c) a camada difusa e (d) o seio da solução.

[038] Figura Nº5: A bomba hidráulica gerada sobrepondo a corrente alternada à corrente contínua do modelo clássico: uma variação na carga da placa de metal do eletrodo causa necessariamente o movimento de íons na solução, na direção perpendicular à superfície do eletrodo. Os setores individualizados são: (a) o interior do eletrodo metálico, em cuja superfície se acumulam cargas em um espaço de largura mínima, por ser um condutor metálico; (b) a camada interna ou Heimholtz, modelada como um banco de condensadores e um elemento resistivo, representando o consumo de energia para transformar íons dissolvidos na solução em átomos na rede metálica cristalina; (c) a camada difusa na qual a agitação dos íons ocorre em solução, no sentido do campo elétrico imposto pela corrente sobreposta; e (d) o seio da solução.

[039] Figura Nº6: Diagramas de Nyquist e diagrama de Bode, resultado do teste de espectroscopia de impedância para determinar o comportamento da impedância da interface catódica. Observa-se que em mais de [5KHz], o processo se comporta como polarização elétrica, ou seja, para a passagem de corrente elétrica alternada, a impedância é puramente capacitiva.

[040] Figura Nº7: Esquemas alternativos da implementação de sobreposição de corrente alternada a corrente contínua: (a) representa a situação original das usinas de EW típicas; (b) representa uma implementação na qual a fonte de corrente contínua original é alterada para uma fonte completamente nova, com capacidade de fornecer corrente sobreposta; (c) representa uma implementação na qual uma nova fonte é inserida, a qual modifica a corrente original, sobrepondo a corrente de alta frequência, em que o barramento original deve ser modificado por outro receptor à alta frequência da corrente alternada; (d) representa a implementação de um processo de geração de corrente por sucessivos estágios de subtração, acumulação e devolução; (e) e (f), representam implementações semelhantes às mostradas em d, mas substituindo o uso de condensadores de acumulação de energia por subgrupos de células eletrolíticas; (g) representa uma invenção na qual o ponto de conexão da fonte de corrente alternada é alterado.

[041] Figura Nº8: Esquema da invenção proposto para uma célula: uma fonte de corrente alternada é instalada e conectada a uma célula na qual você deseja sobrepor a corrente alternada sobre a corrente contínua já aplicada pela fonte de corrente contínua.

[042] Figura Nº9: Esquema da invenção proposta para várias células: É instalada e conectada uma fonte de corrente alternada com proteção por fusível para várias células, às quais é desejado sobrepor a corrente alternada à corrente contínua, já aplicada. Capacitores com proteção de fusível são instalados e conectados, os que suportam a diferença de tensão entre as células e, por sua vez, servem como caminho para a corrente alternada.

Claims (12)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em uma célula eletrolítica, para processos de extração eletrolítica ou eletro- refino de cobre e outros metais, caracterizado por incorporar uma fonte de corrente alternada, cujos terminais são conectados no primeiro e no último eletrodo da célula, portanto, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último eletrodo e, de cada eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido entre os eletrodos; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua flui em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido entre os eletrodos.

2. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em uma célula eletrolítica, para processos de extração eletrolítica de cobre e outros metais, caracterizado por incorporar uma fonte de corrente alternada, cujos terminais são conectados no primeiro e no último anodo da célula, portanto, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último anodo e, de cada eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido entre os eletrodos; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua flui em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido entre os eletrodos.

3. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em uma célula eletrolítica, para processos de eletro-refino de cobre e outros metais, caracterizado por incorporar uma fonte de corrente alternada, cujos terminais são conectados no primeiro e no último cátodo da célula, portanto, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último cátodo e, de cada eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido entre os eletrodos; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua flui em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido entre os eletrodos.

4. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em uma célula eletrolítica, para processos de extração eletrolítica ou eletro- refino de cobre e outros metais, caracterizado por incorporar uma fonte de corrente alternada e conectar seus terminais a dois eletrodos celulares , portanto, a corrente alternada flui, em série, de um eletrodo, onde o primeiro terminal da fonte de corrente alternada está conectado, para outro eletrodo, onde o segundo terminal da fonte de corrente alternada está conectado e, de um eletrodo para o próximo dos eletrodos instalados entre os eletrodos aos quais a fonte de corrente alternada está conectada e, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua circula em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos.

5. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em duas células eletrolíticas consecutivas, conectadas em série para processos de extração eletrolítica ou eletro-refino de cobre e outros metais, caracterizado por (i) incorporar uma fonte de corrente alternada com proteção fusível em série; (ii) incorporar um capacitor com proteção de fusível em série; (iii) conectar os terminais da fonte de corrente alternada com proteção por fusível em série, no primeiro eletrodo da primeira célula e no último eletrodo da segunda célula; e (iv) conectar os terminais do capacitor com proteção por fusível em série, no último eletrodo da primeira célula e no primeiro eletrodo da segunda célula; de modo que, dentro de cada uma das duas células consecutivas, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último eletrodo e de um eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos, em cada uma das duas células; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua circula em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos em cada uma das duas células; e, por sua vez, a corrente alternada flui através do capacitor, cuja tensão elétrica é igual à diferença de tensão entre o último eletrodo na primeira célula e o primeiro eletrodo na segunda célula.

6. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em duas células eletrolíticas consecutivas, conectadas em série para processos de extração eletrolítica de cobre e outros metais, caracterizado por (i) incorporar uma fonte de corrente alternada com proteção fusível em série; (ii) incorporar um capacitor com proteção de fusível em série; (iii) conectar os terminais da fonte de corrente alternada com proteção por fusível em série, no primeiro anodo da primeira célula e no último anodo da segunda célula; e (iv) conectar os terminais do capacitor com proteção por fusível em série, no último anodo da primeira célula e no primeiro anodo da segunda célula; de modo que, dentro de cada uma das duas células consecutivas, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último anodo e de um eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos, em cada uma das duas células; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua circula em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido no espaço entre os anodos em cada uma das duas células; e, por sua vez, a corrente alternada flui através do capacitor, cuja tensão elétrica é igual à tensão média da primeira célula.

7. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em duas células eletrolíticas consecutivas, conectadas em série para processos de eletro-refino de cobre e outros metais, caracterizado por (i) incorporar uma fonte de corrente alternada com proteção fusível em série; (ii) incorporar um capacitor com proteção de fusível em série; (iii) conectar os terminais da fonte de corrente alternada com proteção por fusível em série, no primeiro cátodo da primeira célula e no último cátodo da segunda célula; e (iv) conectar os terminais do capacitor com proteção por fusível em série, no último cátodo da primeira célula e no primeiro cátodo da segunda célula; de modo que, dentro de cada uma das duas células consecutivas, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último cátodo e de um eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos, em cada uma das duas células consecutivas; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua circula em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos em cada uma das duas células; e, por sua vez, a corrente alternada flui através do capacitor, cuja tensão elétrica é igual à tensão média da segunda célula.

8. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em várias células eletrolíticas para processos de extração eletrolítica ou eletro-

refino de cobre e outros metais, caracterizado por (i) incorporar uma fonte de corrente alternada com proteção fusível em série; (ii) incorporar capacitores com proteção de fusível em série; (iii) conectar os terminais da fonte de corrente alternada com proteção por fusível em série, no primeiro eletrodo da primeira célula e no último eletrodo da última célula; e (iv) conectar os terminais dos capacitores com proteção por fusível em série, no último eletrodo de uma das células e no primeiro eletrodo da célula consecutiva; de modo que, dentro de cada uma das duas células, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último eletrodo e de um eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos, em cada uma das células; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua circula em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos de cada célula; e, por sua vez, a corrente alternada flui através dos capacitores com proteção de fusível em série, cuja tensão elétrica é igual à diferença de tensão entre os eletrodos das células consecutivas aos que estão conectados.

9. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em várias células eletrolíticas para processos de extração eletrolítica de cobre e outros metais, caracterizado por (i) incorporar uma fonte de corrente alternada com proteção fusível em série; (ii) incorporar capacitores com proteção de fusível em série; (iii) conectar os terminais da fonte de corrente alternada com proteção por fusível em série, no primeiro anodo da primeira célula e no último anodo da última célula; e (iv) conectar os terminais dos capacitores com proteção por fusível em série, no último anodo de uma das células e no primeiro anodo da célula consecutiva; de modo que, dentro de cada uma das duas células, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último eletrodo e de um eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos, em cada uma das células; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua circula em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos de cada célula; e, por sua vez, a corrente alternada flui através dos capacitores com proteção de fusível em série, cuja tensão elétrica é igual à diferença de tensão entre os anodos das células consecutivas aos que estão conectados.

10. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em várias células eletrolíticas para processos de eletro-refino de cobre e outros metais, caracterizado por (i) incorporar uma fonte de corrente alternada com proteção fusível em série; (ii) incorporar capacitores com proteção de fusível em série; (iii) conectar os terminais da fonte de corrente alternada com proteção por fusível em série, no primeiro cátodo da primeira célula e no último cátodo da última célula; e por (iv) conectar os terminais dos capacitores com proteção por fusível em série, no último cátodo de uma das células e no primeiro cátodo da célula consecutiva; de modo que, dentro de cada uma das duas células, a corrente alternada circula, em série, do primeiro ao último eletrodo e de um eletrodo para o próximo, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos, em cada uma das células; enquanto, simultaneamente, a corrente contínua circula em paralelo, dos anodos aos catodos, através do eletrólito contido no espaço entre os eletrodos de cada célula; e, por sua vez, a corrente alternada flui através dos capacitores com proteção de fusível em série, cuja tensão elétrica é igual à diferença de tensão entre os cátodos das células consecutivas aos que estão conectados.

11. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em duas ou mais células eletrolíticas, para processos de extração eletrolítica ou eletro-refino de cobre e outros metais, como nas reivindicações 5, 6, 7, 8, 9 e 10, caracterizado por a proteção contra curto-circuito e sobrecorrente da fonte de corrente alternada é do tipo termomagnética.

12. Sistema para sobrepor corrente alternada, à corrente contínua que circula em duas ou mais células eletrolíticas, para processos de extração eletrolítica ou eletro-refino de cobre e outros metais, como nas reivindicações 5, 6, 7, 8, 9 e 10, caracterizado por a proteção contra curto-circuito e sobrecorrente dos capacitores é do tipo termomagnética.