ES2606021A1 - Proceso y dispositivo electrolíticos de inyección en paralelo - Google Patents
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Abstract
Proceso y dispositivo electrolíticos de inyección en paralelo. La invención desvela un proceso electrolítico de inyección en paralelo, en el que un electrolito después de haber sido presurizado se inyecta en paralelo, desde una posición en la parte inferior y próxima a una superficie de un cátodo, a una velocidad de 0,5 a 2,5 m/s en un espacio entre el cátodo y un ánodo. Durante el proceso de producción, el electrolito presurizado se inyecta en paralelo a lo largo de la superficie del cátodo y el electrolito fluye desde la parte inferior a la superior en el lado del cátodo y se mueve simultáneamente desde la parte superior a la inferior en el lado del ánodo, lo que consigue de ese modo una función de cortina lateral sobre el cátodo y el ánodo, formando una circulación interior entre el cátodo y el ánodo, rellenando de Cu2+ el cátodo, acelerando la velocidad de difusión del Cu2+ en el ánodo, y eliminando la polarización de concentración; y, al mismo tiempo, el flujo de cortina lateral del electrolito desde la parte superior a la inferior en el ánodo es capaz de incrementar grandemente la velocidad de deposición del lodo del ánodo y evitar su adhesión al ánodo para formar una capa de lodo del ánodo, evitando de ese modo la pasivación del ánodo. La invención proporciona también un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo.
Description
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere al campo técnico de la metalurgia de metales no férreos, en particular a un 5 proceso electrolítico de inyección en paralelo y a un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El proceso de refinado electrolítico es adecuado principalmente para el refinado y la purificación 10 electrolíticos de metales tales como el cobre, plomo, níquel y similares, en los que un metal en bruto sirve como un ánodo, un metal puro sirve como un cátodo, y una solución que contiene iones de este metal sirve como un electrolito; el metal se disuelve desde el ánodo y se precipita en el cátodo. Entre las impurezas en el metal en bruto, las inactivas no se disuelven sino que se convierten en lodo del ánodo; dado que el metal que tiene un potencial de electrodo más alto se precipita preferentemente en el cátodo, y el potencial de electrodo de cada 15 metal se determina por el potencial de electrodo estándar y la concentración de los iones metálicos, así los activos no pueden precipitarse en el cátodo debido a una menor concentración de iones del mismo, aunque se disuelva en el ánodo.
El metal en un proceso electrolítico sigue las leyes de Faraday. Tomando el cobre como un ejemplo, su 20 cantidad de precipitación electrolítica puede representarse por la siguiente ecuación:
mCu = n × 1,1852 × i × A × t (1)
en la ecuación: mCu es la masa (g) del metal precipitado, i es la densidad de corriente (A/m2), t es el 25 tiempo (s), A es el área (m2) de la placa del cátodo, y n es el número de los tanques electrolíticos (1).
Como puede verse por la ecuación (1), bajo la hipótesis de los equipos y tecnologías de procesos existentes, el único medio de mejorar la productividad es incrementar la densidad de corriente. Sin embargo, en la práctica de la producción, en caso de incrementar simplemente la densidad de la corriente, se acelera la 30 precipitación metálica en el cátodo, lo que tiende a provocar una disminución en la concentración del ion metálico Cu2+ cerca del cátodo, concretamente, para generar la polarización de concentración, dando como resultado así una disminución del potencial de electrodo, haciendo al metal principal incapaz de precipitarse preferentemente sobre el cátodo, conduciendo a la precipitación de las impurezas del metal y afectando a la calidad de los productos. Un incremento en la densidad de corriente en el ánodo induce que el ánodo se disuelva demasiado 35 rápido, hace al Cu2+ producido por la disolución del ánodo incapaz de salir de la interfaz entre el ánodo y la solución para difundirse rápidamente hacia la región del cátodo, conduciendo asimismo a una polarización de concentración. Si la concentración de Cu2+ en la región del ánodo alcanza la saturación o sobresaturación, el cobre se oxida o se producirán y depositarán sales insolubles sobre la superficie del ánodo, lo que retardará la reacción del ánodo, incrementará el potencial anódico, y dará como resultado la contaminación del electrolito 40 debido a la disolución de una gran cantidad de iones de impureza dentro del electrolito, en casos más graves incluso dará como resultado la pasivación del ánodo, incrementando de ese modo el consumo de energía.
Además, en cuanto a la placa del ánodo con elevadas impurezas que comprenden una gran cantidad de impurezas tales como Pb, As, Sb, Bi, Ni y similares, se depositará una capa relativamente gruesa de lodo del 45 ánodo sobre la superficie de la placa del ánodo durante el proceso electrolítico, y el fracaso en depositarse a tiempo afectará a la migración y difusión del Cu2+ y en casos graves dará como resultado la pasivación del ánodo. En consecuencia, la polarización de concentración y la pasivación del ánodo son factores principales que provocan la limitación en el incremento de la densidad de corriente en los procesos de refinado electrolítico.
50
En consecuencia, cómo proporcionar un proceso electrolítico que sea capaz de eliminar la polarización de concentración y evitar la aparición del fenómeno de pasivación del ánodo se convierte en un problema técnico fundamental que necesita resolverse urgentemente por los expertos en la materia.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN 55
A la vista de esto, la invención proporciona un proceso electrolítico de inyección en paralelo y un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo para conseguir un objeto de eliminar la polarización de concentración y evitar el fenómeno de pasivación del ánodo.
60
Para llevar a cabo el objeto anterior, la invención proporciona una solución técnica como sigue.
Se proporciona un proceso electrolítico de inyección en paralelo, en el que un electrolito después de
haber sido presurizado es inyectado en paralelo desde una posición en la parte inferior y próxima a la superficie de un cátodo a una velocidad de 0,5 a 2,5 m/s en un espacio entre el cátodo y un ánodo.
Preferiblemente, el electrolito se suministra a un dispositivo de presurización mediante una bomba de suministro y es presurizado, y el electrolito tiene una presión de 0,5 a 1 MPa. 5
Preferiblemente, el electrolito se inyecta en el espacio entre el cátodo y el ánodo como dos flujos, en el que el primer flujo se inyecta en una forma plana paralela a la superficie del cátodo, formando una pared de cortina de líquido con forma de abanico próxima la superficie del cátodo; y el segundo flujo se inyecta desde el lateral del primer flujo que está más alejado del cátodo. El electrolito fluye desde la parte inferior a la superior a lo 10 largo de la superficie del cátodo en el lado del cátodo, y se mueve simultáneamente desde la parte superior a la inferior a lo largo de una superficie del ánodo en el lado del ánodo, formando una circulación interior.
Preferiblemente, el electrolito se inyecta horizontalmente desde un lado en la parte inferior del cátodo. Alternativamente, el electrolito se inyecta horizontalmente desde ambos lados simultáneamente en la parte 15 inferior del cátodo.
Preferiblemente, el electrolito se inyecta verticalmente hacia arriba en una forma plana paralela a la superficie del cátodo desde la parte inferior del cátodo, formando una pared de cortina líquida con forma de abanico próxima a la superficie del cátodo. 20
Preferiblemente, la densidad de corriente es de 400 a 600 A/m2.
Preferiblemente, se proporciona un intercambiador de calor entre la bomba de suministro y el dispositivo de presurización. 25
Se proporciona un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo, que incluye:
un dispositivo de inyección en paralelo proporcionado dentro de un tanque electrolítico y que tiene múltiples grupos de toberas proporcionadas en él, en el que cada grupo de toberas están orientadas hacia un 30 espacio entre un cátodo y un ánodo y cada grupo de toberas son paralelos entre sí y próximos al lateral del cátodo, para la inyección en paralelo de un electrolito desde la parte inferior próxima a la superficie del cátodo al interior del espacio entre el cátodo y el ánodo; y
un dispositivo de bombeo para el suministro del electrolito dentro de un tanque de circulación del 35 dispositivo electrolítico al dispositivo de inyección en paralelo, incluyendo una bomba de suministro y un dispositivo de presurización que se conectan secuencialmente en la dirección desde el tanque de circulación al dispositivo de inyección en paralelo.
Preferiblemente, se proporcionan un primer paso de salida de líquido y un segundo paso de salida de 40 líquido uno al lado del otro sobre las toberas, en el que el primer paso de salida de líquido de una forma plana es paralelo a la superficie del cátodo en su dirección longitudinal y más próximo al cátodo con relación al segundo paso de salida de líquido.
Preferiblemente, el dispositivo de inyección en paralelo se proporciona sobre un lateral o dos laterales de 45 la pared lateral interior del tanque electrolítico, con las toberas orientadas horizontalmente hacia el espacio entre el cátodo y el ánodo.
Preferiblemente, los pasos de salida de líquido planos se proporcionan sobre las toberas.
50
Preferiblemente, el dispositivo de inyección en paralelo se proporciona en la parte inferior del tanque electrolítico, con las toberas orientadas hacia arriba hacia el espacio entre el cátodo y el ánodo.
Como puede verse por las soluciones técnicas anteriores, en el proceso electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con la invención, después de que se presuriza el electrolito, se inyecta en 55 paralelo desde una posición en la parte inferior y próxima a la superficie del cátodo con una velocidad de 0,5 a 2,5 m/s dentro del espacio entre el cátodo y el ánodo. La invención proporciona también un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo que incluye un dispositivo de inyección en paralelo y un dispositivo de bombeo, en el que el dispositivo de inyección en paralelo se proporciona dentro de un tanque electrolítico y tiene múltiples grupos de toberas proporcionadas sobre el mismo, orientadas cada grupo de toberas hacia el espacio 60 entre el cátodo y del ánodo, y siendo cada grupo de toberas paralelos entre sí y próximos al lateral del cátodo, para inyección de electrolito en paralelo desde la parte inferior próxima a la superficie del cátodo dentro del espacio entre el cátodo y el ánodo; y el dispositivo de bombeo se usa para el suministro del electrolito en el interior del tanque de circulación del dispositivo electrolítico al dispositivo de inyección en paralelo, incluyendo una bomba de suministro y un dispositivo de presurización que se conectan secuencialmente en la dirección 65
desde el tanque de circulación al dispositivo de inyección en paralelo. Con el proceso y el dispositivo electrolíticos de inyección en paralelo descritos anteriormente, durante el proceso de producción, el electrolito presurizado se inyecta en paralelo desde la posición en la parte inferior y próxima a la superficie del cátodo, por ello el electrolito fluye a lo largo de la superficie del cátodo desde la parte inferior a la superior en el lateral del cátodo; mientras tanto, en el lado del ánodo, dado que los iones metálicos tienen una concentración 5 relativamente alta y una gravedad específica relativamente grande, el electrolito antiguo tiene una tendencia a moverse hacia abajo, y por ello bajo el impulso del nuevo electrolito rellenado con una gravedad específica relativamente más pequeña, el electrolito se mueve desde la parte superior a la inferior a lo largo de la superficie del ánodo, lo que su vez consigue una función de corte lateral sobre el cátodo y el ánodo, formando una circulación interior forzada entre el cátodo y el ánodo, rellenando de Cu2+ en el cátodo, acelerando la velocidad 10 de difusión del Cu2+ generado, y eliminando la polarización de concentración; y al mismo tiempo, el flujo de corte lateral del electrolito desde la parte superior a la inferior en el ánodo es capaz de incrementar grandemente la velocidad de deposición del lodo en el ánodo y evitar su adhesión al ánodo para formar una capa de lodo del ánodo, evitando de ese modo la pasivación del ánodo.
15
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para ilustrar los ejemplos de la invención o las soluciones técnicas de la técnica anterior más claramente, se introducen brevemente a continuación los dibujos que son necesarios para describir los ejemplos o la técnica anterior; claramente, los dibujos descritos a continuación son solo ciertos ejemplos de la invención, y para los 20 expertos en la materia, se pueden obtener también otros dibujos de acuerdo con estos dibujos sobre la hipótesis de ningún trabajo creativo.
La Figura 1 es un diagrama de flujo de un proceso electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención. 25
La Figura 2 es una representación estructural de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención.
La Figura 3 es un diagrama de la trayectoria del movimiento de un electrolito entre un cátodo y un ánodo 30 de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención.
La Figura 4 es una representación estructural de una tobera de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención.
35
La Figura 5 es una vista superior de un tanque electrolítico de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención.
La Figura 6 es una vista frontal de un tanque electrolítico de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención. 40
La Figura 7 es una vista lateral de un tanque electrolítico de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención;
La Figura 8 es una representación estructural de una tobera de un dispositivo electrolítico de inyección en 45 paralelo proporcionado de acuerdo con otro ejemplo de la invención.
La Figura 9 es una vista frontal de un tanque electrolítico de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con otro ejemplo de la invención.
50
La Figura 10 es una vista lateral del tanque electrolítico de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con otro ejemplo de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
55
La invención proporciona un proceso electrolítico de inyección en paralelo y un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo para conseguir un objeto de eliminar la polarización de concentración y evitar el fenómeno de la pasivación del ánodo.
Las soluciones técnicas de acuerdo con los ejemplos de la invención se describen clara y completamente 60 a continuación con referencia a los dibujos en los ejemplos de la invención. Claramente, los ejemplos descritos son solo parte de los ejemplos de acuerdo con la invención, en lugar de todos los ejemplos. Todos los otros ejemplos obtenidos por los expertos en la materia bajo la premisa de ningún trabajo creativo, basándose en los ejemplos de acuerdo con la invención, caen dentro del alcance reivindicado por la invención.
65
Se hace referencia a la Figura 1 y la Figura 1 es un diagrama de flujo de un proceso electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención.
La invención proporciona un proceso electrolítico de inyección en paralelo, en el que un electrolito después de haber sido presurizado se inyecta en paralelo desde una posición en la parte inferior y próxima a la 5 superficie de un cátodo a una velocidad de 0,5 m/s a 2,5 m/s dentro de un espacio entre el cátodo y un ánodo.
Comparada con la técnica anterior, en el proceso electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con la invención, dado que el electrolito presurizado se inyecta en paralelo desde la parte inferior a lo largo de la superficie de la placa del cátodo, el electrolito fluye a lo largo de la superficie del cátodo desde la 10 parte inferior a la superior en el lado del cátodo; y al mismo tiempo, en el lado del ánodo, dado que los iones metálicos tienen una concentración relativamente alta y una gravedad específica relativamente grande, el electrolito antiguo tiene una tendencia moverse hacia abajo, y por ello bajo el impulso del nuevo electrolito rellenado con un gravedad específica relativamente pequeña, el electrolito se mueve desde la parte superior a la inferior a lo largo de la superficie del ánodo, lo que a su vez consigue una función de corte lateral sobre el cátodo 15 y ánodo, formando una circulación interior forzada entre el cátodo y el ánodo, rellenando de Cu2+ el cátodo, acelerando la velocidad de difusión del Cu2+ en el ánodo, eliminando la polarización de concentración, siendo capaz de ese modo de mejorar la productividad incrementando la densidad de corriente; y al mismo tiempo, el flujo de corte lateral del electrolito desde la parte superior a la inferior en el ánodo es capaz de incrementar grandemente la velocidad de deposición del lodo del ánodo y evitar su adhesión al ánodo para formar una capa 20 de lodo del ánodo, evitando de ese modo la pasivación del ánodo.
Adicionalmente, el electrolito se suministra desde un tanque de circulación al dispositivo de presurización mediante una bomba de suministro y se presuriza, y el electrolito tiene una presión de 0,5 a 1 MPa.
25
La bomba de suministro puede emplear varias configuraciones. De acuerdo con un ejemplo de la invención, la bomba de suministro es una bomba de frecuencia variable. Mediante el uso de la bomba de frecuencia variable, se pueden ajustar los parámetros de operación de la bomba de frecuencia variable de acuerdo con los requisitos de producción durante el proceso de producción para conseguir el objeto de controlar el caudal del electrolito y permitirle que cumpla con los requisitos de producción. 30
El lodo del ánodo flotando en el electrolito tiende a adherirse mecánicamente a la superficie del cátodo, lo que afecta a la calidad del cobre electrolítico. Para evitar la aparición de este fenómeno, de acuerdo con un ejemplo de la invención, el electrolito se inyecta en el espacio entre el cátodo y el ánodo como dos flujos, en el que el primer flujo se inyecta en una forma plana paralela a la superficie del cátodo, formando una pared de 35 cortina líquida con forma de abanico próxima a la superficie del cátodo; y el segundo flujo se inyecta desde el lado del primer flujo que está alejado del cátodo. El electrolito fluye desde la parte inferior a la superior a lo largo de la superficie del cátodo en el lado del cátodo, y se mueve simultáneamente desde la superior a la inferior a lo largo de una superficie del ánodo en el lado del ánodo, formando una circulación interior. Como puede verse, al dividir el electrolito inyectado en dos flujos, el primer flujo protege al cátodo de la contaminación con el lodo del 40 ánodo permitiendo que el nuevo electrolito forme una pared de cortina líquida con forma de abanico en la superficie del cátodo, y al mismo tiempo, el segundo flujo impulsa al electrolito entre el cátodo y el ánodo para formar una circulación interior, eliminando la polarización de concentración.
Cuando se emplea la forma de inyección descrita anteriormente, el electrolito se inyecta horizontalmente 45 desde un lado en la parte inferior del cátodo. Alternativamente, el electrolito se inyecta horizontalmente desde ambos lados en la parte inferior del cátodo simultáneamente.
Naturalmente, el proceso electrolítico de inyección en paralelo puede emplear también otras formas de inyección. En otro ejemplo de acuerdo con la invención, el electrolito se inyecta en el espacio entre el cátodo y el 50 ánodo como un flujo; y el electrolito se inyecta en un forma plana paralela a la superficie del cátodo, formando una pared de cortina líquida con forma de abanico próxima a la superficie del cátodo. Adicionalmente, cuando se emplea la forma de inyección descrita anteriormente, se necesita inyectar el electrolito verticalmente hacia arriba desde la parte inferior del cátodo.
55
La baja densidad de corriente es un factor principal que limita la productividad del proceso electrolítico en la técnica anterior, el proceso electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con la invención es capaz de formar una circulación interior forzada entre el cátodo y el ánodo, facilitando el intercambio y el rellenado de Cu2+ entre el cátodo y el ánodo. Por lo tanto, el proceso electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con la invención puede incrementar la densidad de corriente a 400 a 600 A/m2, lo que 60 supone un incremento del 200 % o más en comparación con la densidad de corriente de 280 A/m2 en el proceso tradicional, por lo tanto la productividad puede mejorarse grandemente.
Adicionalmente, para ahorrar energía y reducir las emisiones, se proporciona un intercambio de calor entre la bomba de suministro y el dispositivo de presurización en un ejemplo de la invención. 65
El proceso electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con la invención puede procesar placas de ánodo de alta impureza que tengan constituyentes químicos de Cu ≥ 97 %, Pb ≤ 1 %, As ≤ 1 %, Bi ≤ 0,5 %, y Ni ≤ 0,5 %. Comparado con el proceso tradicional, el contenido de impurezas del cobre del ánodo que puede procesarse es de 5-10 veces más alto, la eficiencia de la corriente es de hasta el 99,0 % o más, la tasa de residuos en el ánodo es tan baja como el 13 %, y el grado del cobre en el cátodo es del 99,9975 5 % o más.
Con referencia las Figuras 2 y 3, la Figura 2 es una representación estructural de un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención, y la Figura 3 es un diagrama de la trayectoria del movimiento de un electrolito entre un cátodo y un ánodo de un dispositivo 10 electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención.
La invención proporciona también un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo que incluye un dispositivo de inyección en paralelo 4 y un dispositivo de bombeo.
15
Entre otros, el dispositivo de inyección en paralelo 4 se proporciona dentro de un tanque electrolítico 1 y tiene múltiples grupos de toberas 41 proporcionadas sobre el mismo, en el que cada grupo de toberas 41 está orientado hacia un espacio entre el cátodo 3 y el ánodo 2 y cada grupo de toberas 41 son paralelos entre sí y próximos al lateral del cátodo 3, para la inyección en paralelo del electrolito desde la parte inferior próxima a la superficie de la placa del cátodo 3 dentro del espacio entre el cátodo 3 y el ánodo 2; y se usa el dispositivo de 20 bombeo para el suministro del electrolito dentro de un tanque de circulación 7 del dispositivo electrolítico para el dispositivo de inyección en paralelo 4, e incluye una bomba de suministro 6 y un dispositivo de presurización 5 que se conectan secuencialmente en la dirección desde el tanque de circulación 7 al dispositivo de inyección en paralelo 4.
25
Comparado con la técnica anterior, en el proceso electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con la invención, durante el proceso de producción, dado que el electrolito presurizado se inyecta en paralelo desde la parte inferior a lo largo de la superficie de la placa del cátodo 3 a través del dispositivo de inyección en paralelo 4 después de haber sido presurizado en el dispositivo de presurización 5, el electrolito fluye desde la parte inferior a la superior a lo largo de la superficie del cátodo 3 en el lado del cátodo 3; y al mismo 30 tiempo, en el lado del ánodo 2, dado que los iones metálicos tienen una concentración relativamente alta y una gravedad específica relativamente grande, el antiguo electrolito tiene una tendencia a moverse hacia abajo, y por ello bajo el impulso del nuevo electrolito rellenado con una gravedad específica relativamente pequeña, el electrolito se mueve desde la parte superior a la inferior a lo largo de la superficie del ánodo 2, lo que a su vez consigue una función de corte lateral sobre el cátodo y el ánodo, formando una circulación interior forzada entre 35 el cátodo y el ánodo, rellenando de Cu2+ el cátodo 3, acelerando la velocidad de difusión del Cu2+ en el ánodo 2, eliminando la polarización de concentración, siendo capaz de ese modo de mejorar la productividad mediante el incremento de la densidad de corriente; y al mismo tiempo, el flujo de corte lateral del electrolito desde la parte superior a la inferior en el ánodo 2 es capaz de incrementar grandemente la velocidad de deposición del lodo en el ánodo y limitar su adhesión al ánodo 2 para formar una capa de lodo del ánodo, evitando de ese modo la 40 pasivación del ánodo 2.
En los últimos años, con la minería global de concentrados, el almacenamiento de concentrados ricos está disminuyendo gradualmente, el grado de los concentrados suministrados a las fundiciones de cada país disminuye, y el contenido de impurezas tales como Pb, As, Sb, Bi, Ni y similares en el ánodo 2 producido 45 aumenta grandemente; entre otros, el lodo del ánodo formado por las impurezas tales como As, Sb, Bi y similares debido a su pequeña gravedad específica formará un lodo del ánodo flotante que está suspendido en el electrolito y es muy fácil que se adhiera mecánicamente a la superficie del cátodo 3, afectando a la calidad del cobre electrolizado. Por lo tanto, para evitar la adhesión del lodo del ánodo flotante en el cátodo 3, en un ejemplo de acuerdo con la invención, en referencia a la Figura 4 que es una representación estructural de la tobera del 50 dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención, se proporcionan un primer paso de salida de líquido 41a y un segundo paso de salida del líquido 41b uno al lado del otro sobre la tobera 41, en el que el primer paso de salida de líquido 41a en una forma plana es paralelo a la superficie del cátodo 3 en su dirección longitudinal y más próximo al cátodo 3 con relación al segundo paso de salida de líquido 41b; y el electrolito formará una pared de cortina líquida con forma de abanico cuando se 55 inyecta a través del primer paso de salida de líquido 41a plano dentro entre el cátodo y el ánodo, lo que tiene la capacidad de impedir efectivamente que el lodo del ánodo flotante alcance al cátodo 3, evitando la adhesión del lodo del ánodo flotante en el cátodo 3, y mejorando la calidad del cobre electrolítico. Además, el electrolito inyectado a través del segundo paso de salida de líquido 41b entre el cátodo y el ánodo puede impulsar al electrolito en el lado del cátodo 3 a fluir desde la parte inferior a la superior a lo largo de la superficie del cátodo 3 60 y a moverse simultáneamente desde la parte superior a la inferior a lo largo de la superficie del ánodo 2 en el lado del ánodo 2, formando una circulación interior. Como puede verse por lo anterior, el electrolito inyectado desde las toberas 41 anteriores es capaz no solo de impulsar la circulación interior entre el cátodo y el ánodo, lo que incrementa el volumen de circulación y elimina la polarización de concentración, sino que también forma una pared de cortina líquida, que impide que el lodo del ánodo flotante se adhiera al cátodo 3 y mejora la calidad del 65
cobre electrolítico.
Adicionalmente, en un ejemplo de la invención, el primer paso de salida de líquido 41a tiene una sección transversal rectangular o elíptica, y el segundo paso de salida de líquido 41b tiene una sección transversal circular o elíptica. Naturalmente, el primer paso de salida de líquido 41a puede emplear también otras formas, 5 siempre que se pueda asegurar su forma plana para que forme una pared de cortina líquida con forma de abanico.
Con referencia las Figuras 5 a 7, la Figura 5 es una vista superior del tanque electrolítico del dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención; la Figura 6 es 10 una vista frontal de un tanque electrolítico del dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención; y la Figura 7 es una vista lateral del tanque electrolítico del dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con un ejemplo de la invención. Cuando se emplea la tobera 41 tal como se ha descrito anteriormente, se emplea el dispositivo de inyección en paralelo 4 que emplea una forma de salida de introducción lateral y salida superior en un lado o dos lados de la pared 15 lateral interior del tanque electrolítico 1, con la tobera 41 orientadas horizontalmente hacia el espacio entre el cátodo 3 y el ánodo 2. En esta forma, el electrolito se inyecta desde el lateral de la placa del cátodo 3 en la parte inferior en una dirección horizontal, se eleva entre la placa del cátodo y la placa del ánodo a lo largo del cátodo 3, y desciende a lo largo de la superficie de la placa del ánodo 2, formando una circulación interior. Al suministrar la solución desde ambos lados puede asegurarse un buen efecto de la circulación interior en caso de un cátodo y 20 ánodo anchos. Preferiblemente, la distancia vertical de las toberas 41 y la parte inferior del cátodo 3 es no menor de 10 cm.
Naturalmente, la tobera 41 puede emplear también otras construcciones, por ejemplo, en otro ejemplo de acuerdo con la invención, en referencia a la Figura 8, que es una representación estructural de una tobera del 25 dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con otro ejemplo de la invención, solo se proporciona un paso de salida de líquido plano 41c sobre la tobera 41.
Cuando se emplean las toberas 41 que tienen solo un paso de salida de líquido 41c descritas anteriormente, dado que solo se inyecta el electrolito en una forma de abanico, para permitir una circulación 30 interior entre el cátodo y el ánodo, el dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con la invención no puede emplear la forma de circulación de entrada lateral y salida superior, sino que necesita en su lugar modificarse mediante el empleo de una forma de circulación de entrada inferior y salida superior, esto es, el dispositivo de inyección en paralelo 4 se proporciona en la parte inferior del tanque electrolítico 1. Con referencia a las Figuras 9 y 10, la Figura 9 es una vista frontal del tanque electrolítico del dispositivo electrolítico 35 de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con otro ejemplo de la invención, y la Figura 10 es una vista lateral de un tanque electrolítico del dispositivo electrolítico de inyección en paralelo proporcionado de acuerdo con otro ejemplo de la invención; en esta forma de circulación, las toberas 41 están orientadas hacia arriba hacia el espacio entre el cátodo 3 y el ánodo 2, y el electrolito se inyecta través de las toberas 41 desde la parte inferior a la superior dentro del espacio entre el cátodo y el ánodo estando próximas a la superficie de placa de la placa 40 del cátodo 3.
De acuerdo con un ejemplo de la invención, para simplificar la construcción para una fácil fabricación, el dispositivo de inyección en paralelo 4 incluye tuberías de alimentación de líquido y las toberas 41 se proporcionan sobre las tuberías de alimentación de líquido; y al mismo tiempo, para una fácil sustitución de las 45 toberas 41, entre la tobera 41 y la tubería de alimentación de líquido hay una conexión roscada. Las toberas 41 pueden fabricarse de varios materiales, tal como un material de PVC, de acero inoxidable y similares.
Para asegurar la formación de la circulación interior y de la pared de cortina líquida, el electrolito ha de ser inyectado a una alta velocidad. Por lo tanto, en un ejemplo de la invención, el dispositivo de bombeo incluye el 50 dispositivo de presurización 5, además de la bomba de suministro 6, para incrementar la presión del electrolito, para incrementar su caudal y para obtener inyecciones de alta velocidad. El dispositivo de presurización 5 puede emplear varias construcciones tales como una placa de orificios o una bomba de refuerzo, para llevar a cabo la presurización del electrolito.
55
Para permitir que el caudal del electrolito se ajuste en cualquier momento de acuerdo con los requisitos de producción, en un ejemplo de la invención, la bomba de suministro 6 es una bomba de frecuencia variable, y a través de la cooperación entre la bomba de frecuencia variable y el dispositivo de presurización 5, el electrolito puede fluir al interior del tanque electrolítico 1 a una velocidad de 0,5 a 2,5 m/s, lo que asegura la formación de la circulación interior y de la pared de cortina líquida. 60
Cada ejemplo en la presente especificación se describe en una forma progresiva; todo lo que cada ejemplo destaca son las diferencias a partir de los otros ejemplos, y las mismas partes o similares entre los respectivos ejemplos puede referenciarse entre ellas.
65
Las descripciones anteriores de los ejemplos desvelados pueden permitir a los expertos en la materia implementar o usar la invención. Varias modificaciones a estos ejemplos son evidentes para los expertos en la materia, y el principio general definido en el presente documento puede implementarse en otros ejemplos sin apartarse del espíritu o alcance de la invención. Por lo tanto, le invención no está limitada a estos ejemplos ilustrados en el presente documento, sino que corresponde al alcance más amplio consistente con los principios 5 y características novedosas desvelados en el presente documento.
Claims (12)
- REIVINDICACIONES1. Un proceso electrolítico de inyección en paralelo, en el que un electrolito después de haber sido presurizado se inyecta en paralelo, desde una posición en la parte inferior y próxima a una superficie de un cátodo, a una velocidad de 0,5 a 2,5 m/s en un espacio entre el cátodo y un ánodo. 5
- 2. El proceso electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el electrolito se suministra a un dispositivo de presurización mediante una bomba de suministro y se presuriza, y el electrolito tiene una presión de 0,5 a 1 MPa.10
- 3. El proceso electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el electrolito se inyecta dentro del espacio entre el cátodo y el ánodo como dos flujos, en el que el primer flujo se inyecta en una forma plana paralela a la superficie del cátodo, formando una pared de cortina líquida con forma de abanico próxima a la superficie del cátodo; el segundo flujo se inyecta desde el lado del primer flujo que está separado del cátodo; y el electrolito fluye desde la parte inferior a la superior a lo largo de la superficie del cátodo 15 en el lado del cátodo, y se mueve simultáneamente desde la parte superior a la inferior a lo largo de una superficie del ánodo en el lado del ánodo, formando una circulación interior.
- 4. El proceso electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el electrolito se inyecta horizontalmente desde un lateral en la parte inferior del cátodo; alternativamente, el 20 electrolito se inyecta horizontalmente desde ambos lados simultáneamente en la parte inferior del cátodo.
- 5. El proceso electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el electrolito se inyecta verticalmente hacia arriba en una forma plana paralela a la superficie del cátodo desde la parte inferior del cátodo, formando la pared de cortina líquida con forma de abanico próxima a la superficie del 25 cátodo.
- 6. El proceso electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una densidad de corriente es 400 a 600 A/m2.30
- 7. El proceso electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se proporciona un intercambiador de calor entre la bomba de suministro y el dispositivo de presurización.
- 8. Un dispositivo electrolítico de inyección en paralelo, que comprende:un dispositivo de inyección en paralelo (4) proporcionado dentro de un tanque electrolítico (1) y que 35 tiene múltiples grupos de toberas (41) proporcionadas en el mismo, en el que cada grupo de toberas (41) está orientada hacia un espacio entre un cátodo (3) y un ánodo (2) y cada grupo de las toberas (41) son paralelos entre sí y próximos al lado del cátodo (3), para inyección de un electrolito en paralelo desde la parte inferior próxima a una superficie de la placa del cátodo (3) dentro del espacio entre el cátodo (3) y el ánodo (2); yun dispositivo de bombeo para el suministro del electrolito dentro de un tanque de circulación (7) del 40 dispositivo electrolítico al dispositivo de inyección en paralelo (4), incluyendo una bomba de suministro (6) y un dispositivo de presurización (5) que están conectados secuencialmente en la dirección desde el tanque de circulación (7) al dispositivo de inyección en paralelo (4).
- 9. El dispositivo electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 8, en el que se 45 proporcionan un primer paso de salida de líquido (41a) y un segundo paso de salida de líquido (41b) uno al lado del otro sobre la tobera (41), en el que el primer paso de salida de líquido (41a) de una forma plana es paralelo a la superficie del cátodo (3) en su dirección longitudinal y más próximo al cátodo (3) con relación al segundo paso de salida de líquido (41b).50
- 10. El dispositivo electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el dispositivo de inyección en paralelo (4) se proporciona sobre un lado o dos lados de la pared lateral interior del tanque electrolítico (1), con las toberas (41) orientadas horizontalmente hacia el espacio entre el cátodo (3) y el ánodo (2).55
- 11. El dispositivo electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 8, en el que se proporciona un paso de salida de líquido plano (41c) sobre la tobera (41).
- 12. El dispositivo electrolítico de inyección en paralelo de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el dispositivo de inyección en paralelo (4) se proporciona en la parte inferior del tanque electrolítico (1) y las toberas 60 (41) están orientadas hacia arriba hacia el espacio entre el cátodo (3) y el ánodo (2).
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