BR112020018543A2 - Conjunto catódico para uma célula eletrolítica e célula eletrolítica para a produção de um metal - Google Patents
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Abstract
um conjunto catódico para uma célula eletrolítica compreendendo, em primeiro lugar, um bloco catódico (10) possuindo uma segunda superfície (11) e uma primeira superfície (12). o bloco catódico (10) também compreende pelo menos uma ranhura de vedação (13) abrindo em sua primeira superfície (12) e uma pluralidade de plugues de contato elétrico (50) montados em contato elétrico com a primeira superfície (12) do bloco catódico (10). o conjunto catódico então compreende pelo menos uma placa de fornecimento de corrente (20) em contato elétrico com pelo menos um plugue de contato elétrico (50), e que é conectada a pelo menos uma unidade para conexão a uma fonte de corrente elétrica. finalmente, o conjunto catódico compreende pelo menos uma barra de fornecimento de corrente (30) possuindo um coeficiente de expansão térmica substancialmente idêntico ao coeficiente de expansão térmica da placa de fornecimento de corrente (20) e é vedada dentro da pelo menos uma ranhura de vedação (13) ao ser fixada a pelo menos uma placa de fornecimento de corrente (20).
Description
[001] A presente invenção se refere a um conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[002] De maneira conhecida, o documento US 6113756 descreve uma célula de redução eletrolítica para a produção de um metal, tal como o alumínio. Em particular, o documento US 6113756 refere-se a uma construção catódica usada em tais células.
[003] O referido cátodo compreende um bloco carbonáceo, uma pluralidade de plugues de contato elétrico montados em contato elétrico com uma porção inferior do cátodo e pelo menos uma placa coletora em contato elétrico com os plugues de contato elétrico.
[004] A pluralidade de plugues de contato elétrico é posicionada ou distribuída sobre a superfície inferior do cátodo de modo que uma superfície equicelencial (equicellential) seja obtida. Em particular, o número necessário de plugues de contato elétrico pode ser posicionado no espaço de modo a reduzir os fluxos de corrente indesejáveis e produzir uma resistência de campo elétrico mínima entre os plugues. Com esta abordagem, é possível minimizar a resistência do conjunto e controlar a distribuição de corrente no conjunto.
[005] No entanto, essas soluções não são totalmente satisfatórias.
[006] De fato, o uso de plugues de contato elétrico posicionados ou distribuídos sobre a superfície inferior do cátodo para obter uma superfície equicelencial resulta no enrijecimento do conjunto catódico que compreende o cátodo e a placa coletora.
[007] A placa coletora possui um coeficiente de expansão térmica que é superior ao coeficiente de expansão térmica do cátodo, uma vez que o conjunto catódico está na temperatura de uso, existe o risco de a placa coletora criar fissuras no cátodo.
[008] Um cátodo trincado tem uma vida útil mais curta do que um cátodo que não está trincado. A referida vida útil pode ser reduzida para alguns dias no caso de fissuras graves.
[009] A presente invenção visa resolver todas ou parte das desvantagens acima mencionadas.
[010] Para este fim, a presente invenção se refere a um conjunto catódico para uma célula eletrolítica compreendendo: a. um bloco catódico possuindo uma segunda superfície e uma primeira superfície, pelo menos uma ranhura de vedação abrindo na primeira superfície, uma pluralidade de plugues de contato elétrico sendo montados em contato elétrico com a primeira superfície do bloco catódico; e b. pelo menos uma placa de fornecimento de corrente em contato elétrico com pelo menos um plugue de contato elétrico, e que se destina a ser conectada a pelo menos uma unidade para conexão a uma fonte de corrente elétrica; c. pelo menos uma barra de fornecimento de corrente possuindo um coeficiente de expansão térmica substancialmente idêntico ao coeficiente de expansão térmica da placa de fornecimento de corrente é vedada dentro da pelo menos uma ranhura de vedação e fixada a pelo menos uma placa de fornecimento de corrente.
[011] No sentido da presente invenção, “um coeficiente de expansão térmica substancialmente idêntico” significa “um coeficiente de expansão térmica idêntico” ou “um coeficiente de expansão térmica idêntico dentro de uma margem de 10%”.
[012] No sentido da presente invenção, “um coeficiente de expansão térmica substancialmente idêntico” significa “um coeficiente de expansão térmica idêntico” ou “um coeficiente de expansão térmica idêntico dentro de uma margem de 5%”.
[013] Como exemplo, uma medição de um coeficiente de expansão térmica de uma barra de fornecimento de corrente é realizada medindo a evolução do tamanho da referida barra de fornecimento de corrente em função da temperatura.
[014] De acordo com uma vantagem, uma barra de fornecimento de corrente fixada a uma placa de fornecimento de corrente e vedada ao bloco catódico permite reduzir a resistência elétrica do conjunto catódico e, portanto, permite limitar o número de plugues de contato elétrico uma vez que a retenção mecânica entre a placa de fornecimento de corrente e o bloco catódico é parcialmente assegurada pela conexão entre a barra de fornecimento de corrente, a placa de fornecimento de corrente e o bloco catódico.
[015] A vedação da barra de fornecimento de corrente dentro da ranhura de vedação permite um grau de liberdade da barra de fornecimento de corrente em relação ao bloco catódico.
[016] Além disso, a limitação do número de plugues de contato também permite uma maior flexibilidade mecânica do conjunto catódico. Assim, o conjunto catódico obtido tem riscos limitados de fissuração.
[017] De acordo com uma forma de realização, a barra de fornecimento de corrente é fixada por soldagem à placa de fornecimento de corrente.
[018] De acordo com uma vantagem, uma placa de fornecimento de corrente soldada a uma barra de fornecimento de corrente possuindo o mesmo coeficiente de expansão térmica permite uma vida útil prolongada da solda.
[019] De acordo com uma vantagem, uma placa de fornecimento de corrente soldada a uma barra de fornecimento (30) possuindo o mesmo coeficiente de expansão térmica permite limitar o risco de fissuração do bloco catódico.
[020] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico são montados em contato elétrico com a primeira superfície do bloco pela inserção dos referidos plugues de contato elétrico em diferentes orifícios presentes sobre a primeira superfície do referido bloco catódico.
[021] De acordo com uma forma de realização, o espaço de cooperação entre a pelo menos uma barra de fornecimento de corrente e o bloco catódico define uma primeira área. O espaço de cooperação entre os plugues de contato elétrico e o bloco catódico define uma segunda área separada da primeira área.
[022] De acordo com uma vantagem, uma pluralidade de plugues de contato elétrico montados em contato elétrico com a primeira superfície do bloco catódico permite melhorar a distribuição das linhas de corrente dentro do referido bloco catódico.
[023] De acordo com uma vantagem, melhorar a distribuição das linhas de corrente dentro do referido bloco catódico permite melhorar o desempenho do conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[024] De acordo com uma vantagem, melhorar a distribuição das linhas de corrente dentro do referido bloco catódico permite limitar o desgaste do bloco catódico e, portanto, permite estender a vida útil do conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[025] De acordo com uma vantagem, o uso de várias placas de fornecimento de corrente reduz a expansão diferencial entre cada placa de fornecimento de corrente e o bloco catódico. A redução da expansão diferencial entre cada placa de fornecimento de corrente e o bloco catódico permite limitar os riscos de fissuração do referido bloco catódico.
[026] De acordo com uma vantagem, limitar os riscos de fissuração do bloco catódico permite estender a vida útil do conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[027] De acordo com uma vantagem, o uso de várias barras de fornecimento de corrente permite facilitar o manuseio do conjunto catódico.
[028] De acordo com uma vantagem, o uso de várias barras de fornecimento de corrente permite limitar o risco de fissuração do bloco catódico.
[029] De acordo com uma forma de realização, a vedação da barra de fornecimento de corrente dentro da ranhura de vedação do bloco catódico consiste em uma vedação com ferro fundido.
[030] De acordo com uma forma de realização, a vedação com ferro fundido é feita com um ferro fundido branco de fósforo.
[031] De acordo com uma forma de realização, a vedação com ferro fundido é feita com um ferro fundido cinza de fósforo.
[032] De acordo com uma vantagem, a vedação com ferro fundido permite um grau de liberdade suficiente da barra de fornecimento de corrente em relação ao bloco catódico para limitar os riscos de fissuração do referido bloco catódico.
[033] De acordo com uma forma de realização, a vedação da barra de fornecimento de corrente dentro da ranhura de vedação do bloco catódico consiste em uma vedação com uma pasta de vedação.
[034] De acordo com uma forma de realização, a vedação com uma pasta de vedação é feita com uma pasta que compreende um pó de carbono como um aglutinante.
[035] De acordo com uma vantagem, a pasta de vedação contrai durante o aumento da temperatura da célula eletrolítica. Uma pasta de vedação contraindo durante o aumento da temperatura da célula eletrolítica permite limitar os riscos de fissuração do bloco catódico induzidos pela expansão da barra de fornecimento de corrente.
[036] De acordo com uma vantagem, a pasta de vedação é uma pasta isenta de alcatrão e piche, bem como de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos.
[037] De acordo com uma vantagem, a pasta de vedação é uma pasta isenta de qualquer resina fenólica.
[038] De acordo com uma forma de realização, a vedação com a pasta é feita a frio. De acordo com uma vantagem, a vedação com a pasta a frio é energeticamente eficiente.
[039] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico estão na forma de um cilindro que compreende uma ranhura de deformação.
[040] De acordo com uma vantagem, uma ranhura de deformação permite uma deformação local de um plugue de contato elétrico e permite que o referido plugue de contato elétrico tenha uma baixa resistência elástica. Um plugue de contato elétrico com baixa resistência elástica permite limitar os riscos de fissuração do bloco catódico.
[041] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação se estende por 5% a 50% do comprimento de um plugue de contato elétrico.
[042] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação se estende, preferencialmente, por 15% a 35% do comprimento do plugue de contato elétrico.
[043] Dentro do significado da presente invenção, o comprimento é uma dimensão substancialmente mais longa do que as outras dimensões.
[044] De acordo com uma vantagem, uma ranhura de deformação permite uma deformação local de um plugue de contato elétrico e confere ao referido plugue de contato elétrico a possibilidade de deformação elástica e plástica do referido plugue de contato elétrico. Um plugue de contato elétrico adaptado para sofrer deformação elástica e plástica permite limitar os riscos de fissuração do bloco catódico.
[045] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação tem uma seção circular.
[046] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação tem uma seção retangular. Uma seção retangular permite uma deformação guiada da ranhura de deformação.
[047] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação é adaptada para delimitar, pelo menos parcialmente, uma cabeça de conexão e um membro de conexão em cada lado de um plugue de contato elétrico.
[048] De acordo com uma vantagem, o membro de conexão de um plugue de contato elétrico está adaptado para ser conectado ao bloco catódico enquanto a cabeça de conexão de um plugue de contato elétrico está adaptada para ser conectada a uma placa de fornecimento de corrente.
[049] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico consistem em plugues de contato elétrico com feixes de fios trançados.
[050] De acordo com uma vantagem, os plugues de contato elétrico com feixes de fios trançados permitem uma baixa resistência elástica e, assim, limitam os riscos de fissuração do bloco catódico.
[051] O conjunto catódico para uma célula eletrolítica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que os plugues de contato elétrico consistem em plugues de contato elétrico anisotrópicos.
[052] De acordo com uma vantagem, um plugue de contato elétrico anisotrópico permite uma menor resistência elástica do referido plugue de contato elétrico e, assim, limita os riscos de fissuração do bloco catódico.
[053] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico têm resistências elásticas que são diferentes umas das outras.
[054] De acordo com uma vantagem, os plugues de contato elétrico com resistências elásticas que são diferentes umas das outras permitem combinar uma fixação adequada da pelo menos uma placa de fornecimento de corrente ao bloco catódico, enquanto limita os riscos de fissuração do referido bloco catódico.
[055] De acordo com uma forma de realização, o bloco catódico é constituído por uma mistura de antracita e grafita.
[056] De acordo com uma vantagem, um bloco catódico constituído por uma mistura de antracita e grafita melhora a distribuição das linhas de corrente dentro do referido bloco catódico.
[057] De acordo com uma vantagem, um bloco catódico constituído por uma mistura de antracita e grafita melhora a distribuição da corrente e permite limitar o desgaste do referido bloco catódico e, assim, permite estender a vida útil do conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[058] De acordo com uma forma de realização, o bloco catódico (10) é constituído por grafita.
[059] De acordo com uma vantagem, um bloco catódico (10) constituído por grafita permite limitar o consumo de energia durante o funcionamento da célula eletrolítica.
[060] De acordo com uma forma de realização, o número de plugues de contato elétrico por metro quadrado está compreendido entre 10 e
80.
[061] De acordo com uma forma de realização, o número de plugues de contato elétrico por metro quadrado está preferencialmente compreendido entre 20 e 65.
[062] De acordo com uma forma de realização, o número de plugues de contato elétrico por metro quadrado está idealmente compreendido entre 30 e 50.
[063] De acordo com uma vantagem, um número de plugues de contato elétrico por metro quadrado compreendido entre 10 e 80 permite uma conexão adequada entre a pelo menos uma placa de fornecimento de corrente e o bloco catódico.
[064] De acordo com outra vantagem, um número de plugues de contato elétrico por metro quadrado compreendido entre 10 e 80 permite limitar os riscos de fissuração do bloco catódico.
[065] De acordo com uma vantagem, um número de plugues de contato elétrico por metro quadrado compreendido entre 10 e 80 melhora a distribuição das linhas de corrente dentro do referido bloco catódico.
[066] A invenção também se refere a uma célula eletrolítica para a produção de um metal, compreendendo: a. um invólucro externo feito de aço; b. uma camada de um material isolante adjacente ao invólucro externo feito de aço; c. uma camada carbonácea cobrindo o material isolante e protegendo o material isolante de um banho eletrolítico destinado a ser contido na célula; e d. um conjunto catódico para uma célula eletrolítica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
[067] Os diferentes aspectos definidos acima que não são incompatíveis podem ser combinados.
[068] A invenção será melhor compreendida usando a descrição detalhada que é divulgada a seguir no que diz respeito aos desenhos anexos, nos quais: • A Figura 1 representa uma vista em corte de um conjunto catódico de acordo com a presente invenção; • A Figura 2 representa uma vista em corte de um conjunto catódico de acordo com a presente invenção; • A Figura 3 representa uma vista em corte de um conjunto catódico de acordo com a presente invenção; • A Figura 4 representa uma placa de fornecimento de corrente de acordo com a presente invenção; • A Figura 5 representa uma barra de fornecimento de corrente de acordo com a presente invenção; • A Figura 6 representa um plugue de contato elétrico de acordo com a presente invenção; e • A Figura 7 representa um bloco catódico de acordo com a presente invenção.
[069] As Figuras 1 a 3 representam um conjunto catódico para uma célula eletrolítica compreendendo um bloco catódico (10), uma placa de fornecimento de corrente (20) e duas barras de fornecimento de corrente (30).
[070] A Figura 4 ilustra uma placa de fornecimento de corrente (20) que compreende vários orifícios de inserção (21).
[071] A Figura 5 ilustra uma barra de fornecimento de corrente (30).
[072] A Figura 7 representa um bloco catódico (10) possuindo uma segunda superfície (11) e uma primeira superfície (12), duas ranhuras de vedação (13) abrindo na primeira superfície (12) e uma pluralidade de plugues de contato elétrico (50).
[073] De acordo com uma forma de realização, o bloco catódico (10) é constituído por grafita.
[074] De acordo com uma vantagem, um bloco catódico (10) constituído por grafita permite limitar o consumo de energia durante o funcionamento da célula eletrolítica.
[075] De acordo com uma forma de realização, o bloco catódico (10) é constituído por uma mistura de antracita e grafita.
[076] De acordo com uma vantagem, um bloco catódico (10) constituído por uma mistura de antracita e grafita melhora a distribuição da corrente e permite limitar o desgaste do referido bloco catódico (10) e, assim, permite estender a vida útil do conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[077] A Figura 6 ilustra um plugue de contato elétrico (50) na forma de um cilindro compreendendo uma ranhura de deformação (51).
[078] De acordo com uma vantagem, uma ranhura de deformação (51) permite uma deformação local de um plugue de contato elétrico (50) e permite que o referido plugue de contato elétrico (50) tenha uma baixa resistência elástica.
[079] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação (51) se estende por 5% a 50% do comprimento do plugue de contato elétrico (50).
[080] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação (51) se estende, de preferência, por 15% a 35% do comprimento do plugue de contato elétrico (50).
[081] Dentro do significado da presente invenção, o comprimento é uma dimensão substancialmente mais longa do que as outras dimensões.
[082] De acordo com uma vantagem, uma ranhura de deformação (51) se estendendo por 5% a 50% do comprimento de um plugue de contato elétrico (50) permite uma deformação elástica e plástica do referido plugue de contato elétrico (50).
[083] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação (51) tem uma seção circular.
[084] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação (51) tem uma seção retangular. Uma seção retangular permite uma deformação guiada da ranhura de deformação (51).
[085] De acordo com uma forma de realização, a ranhura de deformação (51) está adaptada para delimitar, pelo menos parcialmente, uma cabeça de conexão (52) e um membro de conexão (53) em cada lado do plugue de contato elétrico (50).
[086] Conforme ilustrado na Figura 1, os plugues de contato elétrico (50) são montados em contato elétrico com a primeira superfície (12) do bloco catódico (10).
[087] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico (50) são montados em contato elétrico com a primeira superfície do bloco pela inserção dos referidos plugues de contato elétrico (50) em diferentes orifícios presentes sobre a primeira superfície do referido bloco catódico (50).
[088] De acordo com uma forma de realização, a barra de fornecimento de corrente (30) é vedada dentro da pelo menos uma ranhura de vedação (13).
[089] A vedação da barra de fornecimento de corrente (30) dentro da ranhura de vedação (13) permite um grau de liberdade da barra de fornecimento de corrente (30) em relação ao bloco catódico (10).
[090] De acordo com uma forma de realização, a vedação da barra de fornecimento de corrente (30) dentro da ranhura de vedação (13) do bloco catódico (10) consiste em vedar com ferro fundido.
[091] De acordo com uma forma de realização, a vedação com ferro fundido é feita com um ferro fundido branco de fósforo.
[092] De acordo com uma forma de realização, a vedação com ferro fundido é feita com um ferro fundido cinza de fósforo.
[093] De acordo com uma vantagem, a vedação com ferro fundido permite um grau de liberdade suficiente da barra de fornecimento de corrente (30) em relação ao bloco catódico (10) para limitar os riscos de fissuração do referido bloco catódico (10).
[094] De acordo com uma vantagem, limitar os riscos de fissuração do bloco catódico (10) permite estender a vida útil do conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[095] De acordo com uma forma de realização, a vedação da barra de fornecimento de corrente (30) dentro da ranhura de vedação (13) do bloco catódico (10) consiste em vedar com uma pasta de vedação (40).
[096] De acordo com uma forma de realização, a vedação com uma pasta de vedação (40) é feita com uma pasta que compreende um pó de carbono como um aglutinante.
[097] De acordo com uma vantagem, a pasta de vedação (40) contrai durante o aumento da temperatura da célula eletrolítica. Uma pasta de vedação contraindo durante o aumento da temperatura da célula eletrolítica permite limitar os riscos de fissuração do bloco catódico (10) induzidos pela expansão da barra de fornecimento de corrente (30).
[098] Como exemplo, uma medição de um coeficiente de expansão térmica de uma barra de fornecimento de corrente (30) é realizada medindo a evolução do tamanho da referida barra de fornecimento de corrente (30) em função da temperatura.
[099] De acordo com uma vantagem, a pasta de vedação (40) é uma pasta isenta de alcatrão e piche, bem como de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos.
[0100] De acordo com uma vantagem, a pasta de vedação (40) é uma pasta isenta de qualquer resina fenólica.
[0101] De acordo com uma forma de realização, a vedação com a pasta é feita a frio. De acordo com uma vantagem, a vedação com a pasta a frio é energeticamente eficiente.
[0102] De acordo com uma forma de realização, o espaço de cooperação entre a pelo menos uma barra de fornecimento de corrente (30) e o bloco catódico (10) define uma primeira área. O espaço de cooperação entre os plugues de contato elétrico (50) e o bloco catódico (10) define uma segunda área separada da primeira área.
[0103] De acordo com uma forma de realização, a barra de fornecimento de corrente (30) é fixada a pelo menos uma placa de fornecimento de corrente (20).
[0104] De acordo com uma forma de realização, a barra de fornecimento de corrente (30) é fixada por soldagem à placa de fornecimento de corrente (20).
[0105] De acordo com uma forma de realização, a barra de fornecimento de corrente (30) tem um coeficiente de expansão térmica substancialmente idêntico ao coeficiente de expansão térmica da placa de fornecimento de corrente (20).
[0106] No sentido da presente invenção, “um coeficiente de expansão térmica substancialmente idêntico” significa “um coeficiente de expansão térmica idêntico” ou “um coeficiente de expansão térmica idêntico dentro de uma margem de 10%”.
[0107] No sentido da presente invenção, “um coeficiente de expansão térmica substancialmente idêntico” significa “um coeficiente de expansão térmica idêntico” ou “um coeficiente de expansão térmica idêntico dentro de uma margem de 5%”.
[0108] De acordo com uma vantagem, uma placa de fornecimento de corrente (20) soldada a uma barra de fornecimento (30) possuindo o mesmo coeficiente de expansão térmica permite uma vida útil prolongada da solda.
[0109] De acordo com uma vantagem, uma placa de fornecimento de corrente (20) soldada a uma barra de fornecimento (30) possuindo o mesmo coeficiente de expansão térmica permite limitar o risco de fissuração do bloco catódico (10). De acordo com uma forma de realização, a placa de fornecimento de corrente (20) está em contato elétrico com pelo menos um plugue de contato elétrico (50) e compreende pelo menos uma unidade para conexão a uma fonte de corrente elétrica.
[0110] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico (50) são inseridos nos orifícios de inserção (21) da placa de fornecimento de corrente (20).
[0111] De acordo com uma vantagem, uma barra de fornecimento de corrente (30) fixada a uma placa de fornecimento de corrente (20) e vedada ao bloco catódico (10) permite reduzir a resistência elétrica do conjunto catódico e, portanto, permite limitar o número de plugues de contato elétrico (50) uma vez que a retenção mecânica entre a placa de fornecimento de corrente (30) e o bloco catódico (20) é parcialmente assegurada pela conexão entre a barra de fornecimento de corrente (30), a placa de fornecimento de corrente (20) e o bloco catódico (10).
[0112] Além disso, a limitação do número de plugues de contato (50) também permite uma maior flexibilidade mecânica do conjunto catódico.
Assim, o conjunto catódico obtido tem riscos limitados de fissuração do bloco catódico.
[0113] De acordo com uma vantagem, uma pluralidade de plugues de contato elétrico (50) montados em contato elétrico com a primeira superfície (12) do bloco catódico (10) permite obter uma melhor distribuição das linhas de corrente dentro do bloco catódico (10).
[0114] De acordo com uma vantagem, um bloco catódico (10) constituído por uma mistura de antracita e grafita melhora a distribuição das linhas de corrente dentro do referido bloco catódico (10).
[0115] De acordo com uma vantagem, uma melhor distribuição das linhas de corrente dentro do bloco catódico (10) permite melhorar o desempenho do conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[0116] De acordo com uma vantagem, uma melhor distribuição das linhas de corrente dentro do bloco catódico (10) permite limitar o desgaste do bloco catódico (10) e, assim, permite estender a vida útil do conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[0117] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico (50) estão na forma de um cilindro compreendendo uma ranhura de deformação (51).
[0118] De acordo com uma vantagem, uma ranhura de deformação (51) permite uma deformação local de um plugue de contato elétrico (50) e confere ao referido plugue de contato elétrico (50) a possibilidade de deformação elástica e plástica do referido plugue de contato elétrico (50). Um plugue de contato elétrico (50) adaptado para sofrer deformação elástica e plástica permite limitar os riscos de fissuração do bloco catódico (10).
[0119] De acordo com uma vantagem, o membro de conexão (53) de um plugue de contato elétrico (50) está adaptado para ser conectado ao bloco catódico (10), enquanto a cabeça de conexão (52) de um plugue de contato elétrico (50) está adaptada para ser conectada a uma placa de fornecimento de corrente (20).
[0120] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico (50) consistem em plugues de contato elétrico (50) com feixes de fios trançados.
[0121] De acordo com uma vantagem, os plugues de contato elétrico (50) com feixes de fios trançados permitem uma baixa resistência elástica e, assim, limitam os riscos de fissuração do bloco catódico (10).
[0122] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico (50) consistem em plugues de contato elétrico anisotrópicos (50).
[0123] De acordo com uma vantagem, um plugue de contato elétrico anisotrópico (50) permite uma menor resistência elástica do referido plugue de contato elétrico (50) e, assim, limita os riscos de fissuração do bloco catódico (10).
[0124] De acordo com uma forma de realização, os plugues de contato elétrico (50) possuem resistências elásticas que são diferentes umas das outras.
[0125] De acordo com uma vantagem, os plugues de contato elétrico (50) possuindo resistências elásticas que são diferentes entre si permitem combinar uma fixação adequada da pelo menos uma placa de fornecimento de corrente (20) ao bloco catódico (10), enquanto limita os riscos de fissuração do referido bloco catódico (10).
[0126] De acordo com uma forma de realização, o número de plugues de contato elétrico (50) por metro quadrado está compreendido entre 10 e 80.
[0127] De acordo com uma forma de realização, o número de plugues de contato elétrico (50) por metro quadrado está preferencialmente compreendido entre 20 e 65.
[0128] De acordo com uma forma de realização, o número de plugues de contato elétrico (50) por metro quadrado está idealmente compreendido entre 30 e 50.
[0129] De acordo com uma vantagem, um número de plugues de contato elétrico (50) por metro quadrado compreendido entre 10 e 80 permite uma conexão adequada entre a pelo menos uma placa de fornecimento de corrente (20) e o bloco catódico (10).
[0130] De acordo com outra vantagem, um número de plugues de contato elétrico (50) por metro quadrado compreendido entre 10 e 80 permite limitar os riscos de fissuração do bloco catódico (10).
[0131] De acordo com uma vantagem, um número de plugues de contato elétrico (50) por metro quadrado compreendido entre 10 e 80 melhora a distribuição das linhas de corrente dentro do referido bloco catódico (10).
[0132] De acordo com uma forma de realização, o conjunto catódico compreende duas barras de fornecimento de corrente (30) para cada ranhura de vedação (13).
[0133] De acordo com uma vantagem, o uso de duas barras de fornecimento de corrente (30) permite facilitar o manuseio do conjunto catódico.
[0134] De acordo com uma vantagem, o uso de duas barras de fornecimento de corrente (30) permite limitar o risco de fissuração do bloco catódico (10).
[0135] De acordo com uma forma de realização que não é representada, várias placas de fornecimento de corrente (20) são fixadas à barra de fornecimento de corrente (30).
[0136] De acordo com uma vantagem, o uso de várias placas de fornecimento de corrente (20) reduz a expansão diferencial entre cada placa de fornecimento de corrente (20) e o bloco catódico (10). A redução da expansão diferencial entre cada placa de fornecimento de corrente (20) e o bloco catódico (10) permite limitar os riscos de fissuração do referido bloco catódico (10).
[0137] A invenção também se refere a uma célula eletrolítica para a produção de um metal, compreendendo:
um invólucro externo feito de aço; uma camada de um material isolante adjacente ao invólucro externo feito de aço; uma camada carbonácea cobrindo o material isolante e protegendo o material isolante de um banho eletrolítico destinado a ser contido na célula; e um conjunto catódico para uma célula eletrolítica.
[0138] Obviamente, a invenção não está limitada às formas de realização representadas e descritas anteriormente, mas abrange, pelo contrário, todas as suas variantes.
Claims (10)
1. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, caracterizado por compreender: a. um bloco catódico (10) possuindo uma segunda superfície (11) e uma primeira superfície (12), pelo menos uma ranhura de vedação (13) abrindo na primeira superfície (12), uma pluralidade de plugues de contato elétrico (50) sendo montados em contato elétrico com a primeira superfície (12) do bloco catódico (10); e b. pelo menos uma placa de fornecimento de corrente (20) em contato elétrico com pelo menos um plugue de contato elétrico (50), e que se destina a ser conectada a pelo menos uma unidade para conexão a uma fonte de corrente elétrica; c. pelo menos uma barra de fornecimento de corrente (30) possuindo um coeficiente de expansão térmica substancialmente idêntico ao coeficiente de expansão térmica da placa de fornecimento de corrente (20) é vedada dentro da pelo menos uma ranhura de vedação (13) e fixada a pelo menos uma placa de fornecimento de corrente (20).
2. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela vedação da barra de fornecimento de corrente (30) dentro da ranhura de vedação (13) do bloco catódico (10) consistir em uma vedação com ferro fundido.
3. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela vedação da barra de fornecimento de corrente (30) dentro da ranhura de vedação (13) do bloco catódico (10) consistir em uma vedação com uma pasta de vedação (40).
4. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3,
caracterizado pelos plugues de contato elétrico (50) estarem na forma de um cilindro compreendendo uma ranhura de deformação (51).
5. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelos plugues de contato elétrico (50) consistirem em plugues de contato elétrico (50) com feixes de fios trançados.
6. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelos plugues de contato elétrico (50) consistirem em plugues de contato elétrico anisotrópicos (50).
7. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelos plugues de contato elétrico (50) possuírem resistências elásticas que são diferentes umas das outras.
8. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo bloco catódico (10) ser constituído por uma mistura de antracita e grafita.
9. CONJUNTO CATÓDICO PARA UMA CÉLULA ELETROLÍTICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo número de plugues de contato elétrico (50) por metro quadrado estar compreendido entre 10 e 80.
10. CÉLULA ELETROLÍTICA PARA A PRODUÇÃO DE UM METAL, caracterizada por compreender: a. um invólucro externo feito de aço; b. uma camada de um material isolante adjacente ao invólucro externo feito de aço; c. uma camada carbonácea cobrindo o material isolante e protegendo o material isolante de um banho eletrolítico destinado a ser contido na célula; e d. um conjunto catódico para uma célula eletrolítica, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
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