ES2618535T3 - Dispositivo para monitorizar distribución de corriente en celdas electrolíticas interconectadas - Google Patents

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ES2618535T3 ES14705527.1T ES14705527T ES2618535T3 ES 2618535 T3 ES2618535 T3 ES 2618535T3 ES 14705527 T ES14705527 T ES 14705527T ES 2618535 T3 ES2618535 T3 ES 2618535T3
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Abstract

Dispositivo para monitorizar de manera continua distribución de corriente en cátodos y ánodos de un electrolizador que consiste en al menos dos celdas de electrolisis adyacentes, conteniendo cada una, una multiplicidad de dichos cátodos y ánodos, comprendiendo dicho dispositivo al menos una barra de distribución colectora de corriente entre celdas y al menos un elemento base, consistiendo dicha barra de distribución colectora de corriente entre celdas en un cuerpo principal alargado de conductividad eléctrica homogénea, comprendiendo dicho cuerpo alojamientos para soportar dichos cátodos y/o ánodos y establecer un contacto eléctrico con ellos, estando dichos alojamientos distanciados de manera uniforme, dicha barra de distribución colectora de corriente entre celdas haciendo tope con dicho al menos un elemento base compuesto de material aislante equipado con sondas integradas para detectar una tensión eléctrica y para establecer contactos eléctricos en correspondencia de dichos alojamientos de dicha barra de distribución colectora de corriente entre celdas, en el que dichas sondas para detectar una tensión eléctrica y establecer contactos eléctricos están equipadas con una punta retráctil en correspondencia de dichos contactos eléctricos.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo para monitorizar distribucion de corriente en celdas electrollticas interconectadas Campo de la invencion
La invencion se refiere a un sistema para monitorizar distribucion de corriente en celdas para aplicaciones electrometalurgicas.
Antecedentes de la invencion
La corriente suministrada a celdas de plantas electroqulmicas, particularmente a celdas de plantas de extraccion electrolltica o de refino electrolltico de metal, puede distribuirse de manera muy diversa entre los electrodos instalados en dichas celdas con consecuencias negativas en produccion. Un fenomeno de este tipo puede ocurrir por muchas razones. Por ejemplo, en el caso particular de plantas de extraccion electrolltica o de refino electrolltico de metal, los electrodos de polaridad negativa (catodos) se extraen frecuentemente de sus asientos para permitir recoger el producto depositado sobre ellos, para colocarlos otra vez despues en sus ubicaciones originales para un ciclo de produccion posterior. Una manipulacion frecuente de este tipo, que generalmente se lleva a cabo sobre un numero muy grande de catodos, a menudo conduce a una recolocacion imperfecta en las barras de distribucion colectoras de corriente respectivas dando lugar a contactos electricos peores que los ideales, tambien debido a posible ensuciamiento de los asientos. Adicionalmente, puede tener lugar deposicion de producto en un modo irregular sobre la superficie de electrodo, con formacion de gradientes de masa de producto alterando el perfil de superficie del catodo. Siempre que esto ocurre, tiene lugar un estado de desequilibrio electrico debido a que el espacio entre el anodo y el catodo ya no es constante a lo largo de toda la superficie: la resistencia electrica, que es una funcion de la distancia entre cada par de anodos y catodos, se vuelve variable, agravando el problema de distribucion de energla irregular.
Por tanto, la corriente puede distribuirse en diferentes extensiones a cada electrodo tanto debidos a malos contactos electricos entre los propios electrodos y las barras de distribucion colectoras de corriente como a causa de alteraciones del perfil de superficie de los catodos. Ademas, incluso el simple desgaste de anodos puede afectar la distribucion de corriente.
Estas inhomogeneidades en la distribucion de corriente pueden conducir a cortocircuitos entre el anodo y el catodo. En este caso, la corriente tiende a concentrarse en las zonas de cortocircuito con severos danos de los anodos enfrentados. Ademas, el cortocircuito ocasiona una concentracion de corriente sobre el catodo afectado, disminuyendo corriente a los catodos restantes e impidiendo seriamente la produccion, que no puede reanudarse hasta que se desconecte el catodo cortocircuitado.
Una distribucion de corriente desigual, ademas de generar una perdida de calidad y capacidad de produccion tal como se ha mencionado, tambien pondrla en riesgo la integridad y vida util de los anodos de ultima generacion obtenidos partiendo de mallas de titanio.
En plantas industriales, dado el alto numero de celdas y electrodos presentes, la tarea de detectar irregularidades en la distribucion de corriente es muy compleja. De hecho, tal medida implica miles de medidas manuales, llevadas a cabo por operarios a traves de detectores magneticos o infrarrojos. En el caso especlfico de instalaciones de extraccion electrolltica o de refino electrolltico de metal, se realizan estas detecciones por el operario en un entorno a alta temperatura y en presencia de nieblas de acido, que consisten principalmente en acido sulfurico.
Ademas, los dispositivos manuales convencionales usados por operarios, tales como gauslmetros o instrumentos con sensores infrarrojos, solo permiten rastrear grandes desequilibrios de distribucion de corriente, ya que en realidad detectan desequilibrios indirectos generados por variaciones de campo magnetico o temperatura, que a su vez son una funcion de intensidad de corriente local.
Se conocen sistemas para la monitorizacion inalambrica de celdas que, a pesar de ser permanentes y trabajar en continuo, solo detectan cambios en tension y temperatura para cada celda y no para cada electrodo individual. Esta information, tal como se trato anteriormente, apenas es precisa y es globalmente insuficiente. Ademas, existen ahora proyectos de desarrollo que apuntan a la detection continua de corriente suministrada a catodos individuales mediante sensores de corriente fija que dependen del efecto Hall: estos sensores son componentes activos que requieren un suministro de energla externa de gran tamano, tal como un gran conjunto de baterlas.
Por ejemplo, la solicitud de patente internacional WO 2009/016190 A2 describe un sistema para monitorizar, controlar y gestionar una planta de extraccion electrolltica y de refino electrolltico usando circuitos o sensores electronicos para medir variables de proceso tales como distribucion de corriente a catodos y anodos de celdas electrollticas.
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Tambien se conocen sistemas basados en sensores magneticos, sin embargo no ofrecen una exactitud suficiente de medida.
En conclusion, estos sistemas manuales o semimanuales tienen la desventaja de no ser adecuados para un funcionamiento continuo que permite solo controles ocasionales; ademas, tienen la desventaja de poder mostrar solo variaciones de corriente de gran magnitud ademas de ser muy caros.
Por estas razones, la industria tiene la necesidad de un sistema tecnica y economicamente viable para monitorizar de manera permanente y continua la distribucion de corriente en todos los electrodos instalados en celdas de una planta de extraccion electrolltica o de refino electrolltico.
Sumario de la invencion
La presente invencion permite monitorizar en continuo la distribucion de corriente de miles de electrodos en plantas electroqulmicas, por ejemplo en plantas de extraccion electrolltica o de refino electrolltico de metal, sin usar componentes alimentados externamente y sin requerir la presencia de operarios para llevar a cabo medidas manuales en entornos insalubres, informando del mal funcionamiento de uno o mas electrodos especlficos a traves de un sistema de alerta.
La ausencia de componentes electronicos activos tales como sensores infrarrojos o magneticos permite un sistema mucho mas barato y virtualmente libre de mantenimiento.
Se exponen diversos aspectos de la invencion en las reivindicaciones adjuntas.
Bajo un aspecto, la invencion se refiere a un dispositivo para monitorizar de manera continua distribucion de corriente en catodos y anodos de un electrolizador compuesto por al menos dos celdas de electrolisis adyacentes, conteniendo cada una, una multiplicidad de catodos y anodos, comprendiendo el dispositivo al menos una barra de distribucion colectora de corriente entre celdas que consiste en un cuerpo principal alargado de conductividad electrica homogenea, comprendiendo el cuerpo alojamientos adecuados para soportar catodos y/o anodos y establecer un contacto electrico con ellos, estando los alojamientos distanciados de manera uniforme, la barra de distribucion colectora de corriente entre celdas haciendo tope con al menos un elemento base compuesto de material aislante equipado con sondas integradas para detectar una tension electrica y para establecer contactos electricos en correspondencia de los alojamientos de la barra de distribucion colectora de corriente entre celdas.
El termino alojamientos se usa en el presente documento para indicar asientos adecuados para albergar y soportar anodos y catodos, as! como favorecer contactos electricos optimos entre los electrodos y las barras de distribucion.
Seleccionando materiales adecuados para barras de distribucion colectoras de corriente caracterizados por conductividad constante en todas direcciones, geometrlas bien definidas de alojamientos de electrodo proporcionados sobre las barras de distribucion y contactos electricos adecuados entre barras de distribucion y electrodos, la distribucion de corriente electrica a los electrodos puede colocarse en correspondencia directa con valores de diferencia de potencial que pueden medirse sobre las barras de distribucion colectoras de corriente.
Bajo otro aspecto, la invencion se refiere a un dispositivo para monitorizar de manera continua distribucion de corriente en catodos y anodos de un electrolizador compuesto por al menos dos celdas de electrolisis adyacentes, conteniendo cada una, una multiplicidad de catodos y anodos, comprendiendo el dispositivo una barra de distribucion de catodo auxiliar, una barra de distribucion de anodo auxiliar y al menos una barra de distribucion colectora de corriente entre celdas dispuesta entre ellas, consistiendo las barras de distribucion auxiliares y la barra de distribucion entre celdas en cuerpos alargados de conductividad electrica homogenea, consistiendo la barra de distribucion colectora de corriente entre celdas en un cuerpo principal alargado de conductividad electrica homogenea que comprende alojamientos para soportar los catodos y/o anodos y establecer un contacto electrico con ellos, las barras de distribucion auxiliares y las barras de distribucion entre celdas haciendo tope con al menos un elemento base compuesto de material aislante, conteniendo el elemento base sondas integradas para detectar una tension electrica y para establecer contactos electricos en correspondencia de los alojamientos de la barra de distribucion colectora de corriente entre celdas y para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos espaciados de manera uniforme en cualquiera de las barras de distribucion auxiliares.
Las barras de distribucion auxiliares tienen la funcion de absorber la corriente que se interrumpirla tras un mal funcionamiento de electrodo. Ventajosamente, esta caracterlstica permite no detener la planta en caso de mal funcionamiento de un electrodo y obtener, a traves de la medida de la tension electrica sobre barras de distribucion auxiliares, una evaluacion cuantitativa mas precisa del mal funcionamiento.
En una realizacion, el material aislante del elemento base es plastico reforzado con fibras (fibre-reinforced plastic (FRP)).
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El elemento base puede consistir en una sola pieza o componerse de una multiplicidad de partes separadas, una por cada barra de distribucion colectora de corriente, incluyendo barras de distribucion auxiliares.
Las barras de distribucion colectoras de corriente pueden tener diferentes formas de manera que los alojamientos pueden colocarse a distancias iguales a lo largo de la longitud de la barra; en otra realizacion, una barra de distribucion mas ancha puede dotarse de alojamientos colocados alternativamente sobre lados opuestos a lo largo de su longitud.
En una realizacion, las sondas para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos son cables o alambres.
Para garantizar contactos mas eficientes, en correspondencia de zonas de contacto electrico, las sondas estan equipadas con puntas retractiles de modo que se compensa cualquier deformacion de la barra de distribucion colectora de corriente o del elemento base aislante.
Las puntas retractiles estan ubicadas en correspondencia de dichos contactos electricos.
Aun cuando las sondas de deteccion estan integradas en el elemento base aislante, que ya proporciona alguna proteccion por si mismo, se prefiere el uso de protecciones aislantes adicionales en vista del entorno de niebla de acido corrosivo y de la proximidad de la solucion de acido a los puntos de contacto.
En una realizacion, el elemento base comprende muelles forrados con tejido plastico o sellos compuestos de material de caucho en correspondencia de puntas retractiles para su proteccion contra el entorno hostil.
Bajo otro aspecto, la invencion se refiere a un electrolizador que comprende una multiplicidad de celdas para electrodeposicion de metal conectadas mutuamente en series electricas a traves de un dispositivo tal como se describe anteriormente.
En una realizacion, la invencion se refiere a un electrolizador en el que la multiplicidad de celdas esta conectada en series electricas a un extremo con una celda terminal cuyos anodos estan conectados al polo positivo de un suministro de energla directo a traves de una barra de distribucion colectora de corriente equipada con alojamientos para contactos electricos anodicos, y el otro extremo con una celda terminal cuyos catodos estan conectados al polo negativo de dicho suministro de energla directo a traves de una barra de distribucion colectora de corriente equipada con alojamientos para contactos electricos catodicos y las barras de distribucion colectoras de corriente hacen tope con un elemento base compuesto de material aislante que contiene sondas integradas para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos.
Bajo otro aspecto, la invencion se refiere a un sistema para monitorizar de manera continua distribucion de corriente en catodos y anodos de un electrolizador compuesto por celdas para electrodeposicion de metal, equipada cada una con una multiplicidad de dichos catodos y anodos, que comprende un dispositivo tal como se describe anteriormente; medios de calculo analogicos o digitales para obtener valores de intensidad de corriente en cada catodo individual y cada anodo partiendo de los valores de potencial electrico detectados por dichas sondas; un dispositivo de alerta, un procesador adecuado para comparar la medida de intensidad de corriente proporcionada por dichos medios de calculo con un conjunto de valores crlticos predefinidos para cada catodo y cada anodo; medios para la actuacion de dicho dispositivo de alerta siempre que dicha intensidad de corriente resulte no conforme con dicho valor crltico predefinido correspondiente para cualquier catodo o anodo.
En un aspecto adicional, la invencion se refiere a un metodo para readaptar un electrolizador que consiste en al menos dos celdas de electrolisis adyacentes y equipado con al menos una barra de distribucion colectora de corriente entre celdas, consistiendo dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas en un cuerpo principal alargado de conductividad electrica homogenea equipado con alojamientos distanciados de manera uniforme para soportar catodos y/o anodos y establecer un contacto electrico con ellos, dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas haciendo tope con al menos un elemento base original compuesto de material aislante, que comprende las etapas de:
- elevar dicha al menos una barra de distribucion colectora de corriente entre celdas desde dicho elemento base original;
- sustituir dicho elemento base original con al menos un elemento base de repuesto compuesto de material aislante, conteniendo dicho elemento base de repuesto sondas integradas para detectar una tension electrica y para establecer contactos electricos en correspondencia de dichos alojamientos de dicha al menos una barra de distribucion colectora de corriente; y
- colocar dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas haciendo tope con dicho elemento base de
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repuesto.
En una realizacion, la invencion se refiere a un metodo en el que el electrolizador que consiste en al menos dos celdas de electrolisis adyacentes esta equipado con una barra de distribucion colectora de corriente entre celdas, una barra de distribucion de catodo auxiliar y una barra de distribution de anodo auxiliar.
En una realizacion adicional, la invencion se refiere al metodo en el que se lleva a cabo la etapa de colocar dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas haciendo tope con dicho elemento base de repuesto mediante ayuda de gulas.
Ahora, se describiran con referencia a los dibujos adjuntos algunas implementaciones que ejemplifican la invencion, que tienen el unico proposito de ilustrar la disposition reclproca de los diferentes elementos con respecto a dichas implementaciones particulares de la invencion; en particular, los dibujos no estan necesariamente dibujados a escala.
Breve description de los dibujos
Las figuras 1, 2, 3 y 4 muestran una vista tridimensional de una posible realizacion de la invencion que comprende una barra de distribucion colectora de corriente entre celulas, barras de distribucion auxiliares anodicas y catodicas, un elemento base que contiene sondas integradas para detectar una tension electrica y para establecer contactos electricos.
La figura 5 muestra un esquema de una planta que consiste en tres celdas electrollticas conectadas en series, comprendiendo cada celda 5 anodos y 4 catodos.
Figura 6 muestra un esquema de celda que comprende una barra de distribucion auxiliar.
La figura 7 muestra un esquema de circuito que representa un modelo bidimensional de sistema que comprende 5 anodos y 4 catodos.
Descripcion detallada de los dibujos
La figura 1 muestra una vista superior tridimensional de un dispositivo que comprende una barra 0 de distribucion colectora de corriente entre celdas conductiva, una barra 1 de distribucion auxiliar anodica, una barra 2 de distribucion auxiliar catodica, un elemento 3 base.
La figura 2 muestra una vista inferior tridimensional de una barra 0 de distribucion colectora de corriente entre celdas conductiva, una barra 1 de distribucion auxiliar anodica, una barra 2 de distribucion auxiliar catodica, sondas para la detection de potencial 4 y puntas 5 retractiles.
La figura 3 muestra una vista superior tridimensional de la disposicion de sondas para la deteccion de potencial 4 y puntas 5 retractiles tal y como estan integradas en el elemento 3 base. La figura 4 muestra una vista superior de un elemento 3 base, puntas 5 retractiles, un detalle de un anillo estanqueidad 6 de caucho.
En la figura 5 se muestra un esquema del sistema de electrolizador compuesto por 3 celdas electrollticas (celda 1, celda 2 y celda 3) conectadas en series electricas, comprendiendo cada una 5 anodos (anodo 1 y anodo 5 que identifican los dos anodos externos), 4 catodos (catodo 1 y catodo 4 que identifican los dos catodos externos), una barra de distribucion colectora de corriente anodica (barra 1 de distribucion), una barra de distribucion colectora de corriente catodica (barra 4 de distribucion), dos barras de distribucion colectoras de corriente entre celdas (barra 2 de distribucion y barra 3 de distribucion), flechas que indican la direction de flujo 6 de corriente, puntos para medir el potencial (a21- 25, k21-24, a31-35, k31-34).
La figura 6 muestra un esquema de celda que comprende una barra de distribucion auxiliar (barra de equilibro de anodos nuevos), flechas que indican la direccion de la corriente principal (I, anodo Y), flechas que indican la corriente de compensation (I, anodo Y de equilibrio).
En la figura 7 se muestra un esquema de circuito que representa un modelo que reproduce un trayecto de corriente bidimensional para una celda que tiene 4 catodos y 5 anodos. Las marcas 1, 2, 3 y 4 representan corrientes a catodos 1, 2, 3 y 4, respectivamente (no mostrados). Las marcas 5, 6, 7, 8, y 9 representan corrientes a anodos 1, 2, 3, 4 y 5 respectivamente (no mostrados). La marca 10 indica resistencias representativas de las propiedades electricas de la barra de distribucion colectora de corriente. La marca 11 indica flujos de corriente dentro de la barra. La marca 12 representa la diferencia de tension en los puntos de contacto entre dos puntos de tope de dos electrodos consecutivos sobre la barra. La marca 13 indica puntos donde se toman las medidas.
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Algunos de los resultados mas significativos obtenidos por los inventores estan ilustrados en el siguiente ejemplo, que no tiene la intention de limitar el alcance de la invention.
Ejemplo
Una planta de extraction electrolitica de cobre se monto segun el esquema de la figura 5. Tres celdas electroliticas, comprendiendo cada una 5 anodos compuestos de una malla de titanio recubierta con una capa catalitica basada en oxido de iridio y 4 catodos de cobre, se conectaron en series electricas por medio de dos barras de distribution colectoras de corriente entre celdas de cobre con alojamientos trapezoidales para los anodos y los catodos (vease la figura 1). Entonces, las dos barras de distribucion estaban alojadas sobre un elemento base de plastico reforzado con fibras que contiene 36 sondas que tienen puntas retractiles en correspondencia de los 36 contactos electricos que hay que establecer (dos por electrodo). Las sondas estaban conectadas a su vez a un registrador de datos equipado con un microprocesador y una base de datos, programado para activar una alarma conectada al mismo por si se detectaba una discrepancia del 10% comparada con los valores fijados.
El metodo usado para calcular la distribucion de corriente en este caso especifico esta basada en el modelo expresado por las siguientes formulas, con corriente I pertinente a cada anodo y cada catodo de celda 2 dado por:
imagen1
I (anodo 2) = l”(k2i, 822) + l’(k22, 822) I (anodo 3) = l”(k22, %Zi) + l’(k23, 823) I (anodo 4) = l”(l<23, 824) + I’(k24, 824)
l(
l(
l(
l(
I (anodo 5) = I”(k24, a2s) catodo 1) = l’(k3i, a3i) + l”(k3i, a32) catodo 2) = l’(k32, a32) + l”(k32, a33) catodo 3) = l’(k33, a33) + l”(k33, a34) catodo 4) = l’(k34, a34) + l”(k34> a35)
en las que I’ e I” identifican corrientes que fluyen a traves de fracciones de barra de distribucion colectora de corriente comprendida entre cada par de contactos electricos a traves de cada catodo y cada anodo y k21, a21 identifican la corriente que fluye a traves de la barra de distribucion colectora de corriente entre celdas respectiva en el segmento entre el catodo 1 y el anodo 2 (teniendo los pares restantes un significado analogo) con el primero de cada subindice de k y a indicando el numero de celda y el ultimo el numero de catodo o numero de anodo respectivamente.
Por tanto, se aplican las siguientes relaciones para una celda X generica:
imagen2
imagen3
En vista de la homogeneidad del material y configuration de barras de distribucion colectoras de corriente, el valor de la resistencia R entre dos contactos electricos consecutivos cualquiera de una barra de distribucion es el mismo.
Entonces, si V es la diferencia de tension entre dos contactos electricos consecutivos genericos, la corriente correspondiente es igual a (1/R) x V (o mas sencillamente, V/R).
Entonces, si Itot es la corriente total y estan presentes N catodos mas N + 1 anodos por celda, para cualquier celda dada:
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Itot = II(anodoY) con Y oscilando entre 1 y N+1 o Itot = ZKcatodo Y) con Y oscilando entre 1 y N.
Para todas las celdas: Itot = (1/R) x {ZV[kx(y-i), axv] + V (kxr, axv)} con Y oscilando entre 1 y N+1,
por tanto para cada celda: 1/R = Itot /{ZV[kX(Y-1), aXY] + V (kXY, aXY)} con Y oscilando entre 1 y N+1.
Puede hacerse la misma evaluacion de 1/R partiendo de las corrientes de catodo en una celda.
Esta operation se lleva a cabo para todas las barras de distribution colectoras de corriente: de este modo el valor de R se determina aprovechando las multiples lecturas de tension. Una vez se determina R, que depende de la estructura fisica de las barras de distribucion colectoras de corriente entre celdas, es posible determinar el valor de las corrientes que fluyen en la multiplicidad de electrodos. En particular, para el anodo y catodo individuales de una celda X generica, se da:
imagen4
imagen5
Un experto en la tecnica puede usar otros modelos, tales como por ejemplo en el caso en el que estan presentes barras de distribucion auxiliares.
En este caso, con referencia a la figura 6, si I (anodo Y de equilibrio) es la corriente suministrada a los anodos a traves de la barra de distribucion auxiliar con la que los anodos hacen tope en el otro lado y bX son los puntos de contacto entre la barra de distribucion auxiliar y los anodos, se da:
|(anodo Yde equilibrio)= l[bx(Y+1), bxY]
Por tanto, denotando con Rb la resistencia de la portion de barra electricos consecutivos se obtiene la siguiente relation:
- l[bXY. bx(Y-1)]
de distribucion auxiliar entre dos contactos
l(anodo Yde equilibrio)- (1/Rb) x{V[bx(Y+1), bxy] - V[bxY- bx(Y-1)]},
y la corriente total alimentada a cada anodo sera:
](anodo Y de corriente total )= |( anodo Y) + |(anodo Y de balance)
Debe observarse que en el caso ideal de distribucion perfecta de la corriente a todos anodos y catodos, la corriente en las barras auxiliares es cero: quizas se observa esta situation en plantas nuevas cuando los diversos contactos tienen valores minimos y similares. Con el progreso de funcionamiento, los contactos empeoran como resultado de la tension mecanica debido a la extraction y recolocacion de los catodos y a los fenomenos de corrosion causados por nieblas de acido y por tanto la funcion de barras de distribucion auxiliares donde empieza a fluir corriente entra en juego: la intensidad de tal corriente representa el grado de deterioro de los contactos.
La diferencia entre I (corriente total de un anodo Y generico) y la corriente esperada para cada anodo en el caso ideal de una distribucion perfectamente uniforme permite controlar la situacion actual de distribucion de corriente e intervenir en operaciones de mantenimiento o reposition de componentes de planta siempre que tal diferencia exceda un valor predeterminado.
La description anterior no tiene la intention de limitar la invention, que puede usarse segun diferentes realizaciones sin apartarse del alcance de la misma, y cuya extension esta definida unicamente por las reivindicaciones adjuntas.
A lo largo de la descripcion y reivindicaciones de la presente solicitud, el termino “comprender” y variaciones del mismo tal como “que comprende” y “comprende” no tienen la intencion de excluir la presencia de otros elementos, componentes o etapas de procedimiento adicional.
La descripcion de documentos, actos, materiales, dispositivos, artlcuios y similares esta incluida en esta memoria descriptiva unicamente con el proposito de proporcionar un contexto para la presente invencion. No se sugiere ni representa que cualquiera o todas de estos objetos formasen parte de la base de la tecnica anterior o fueran conocimientos generales comunes en el campo pertinente a la presente invencion antes de la fecha de prioridad de 5 cada reivindicacion de esta solicitud.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo para monitorizar de manera continua distribucion de corriente en catodos y anodos de un
    electrolizador que consiste en al menos dos celdas de electrolisis adyacentes, conteniendo cada una, una
    multiplicidad de dichos catodos y anodos, comprendiendo dicho dispositivo al menos una barra de distribucion
    5 colectora de corriente entre celdas y al menos un elemento base, consistiendo dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas en un cuerpo principal alargado de conductividad electrica homogenea, comprendiendo dicho cuerpo alojamientos para soportar dichos catodos y/o anodos y establecer un contacto electrico con ellos, estando dichos alojamientos distanciados de manera uniforme, dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas haciendo tope con dicho al menos un elemento base compuesto de material aislante equipado con 10 sondas integradas para detectar una tension electrica y para establecer contactos electricos en correspondencia de dichos alojamientos de dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas, en el que dichas sondas para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos estan equipadas con una punta retractil en correspondencia de dichos contactos electricos.
  2. 2. Dispositivo para monitorizar de manera continua distribucion de corriente en catodos y anodos de un
    15 electrolizador que consiste en al menos dos celdas de electrolisis adyacentes, conteniendo cada una, una
    multiplicidad de dichos catodos y anodos, comprendiendo dicho dispositivo una barra de distribucion de catodo auxiliar, una barra de distribucion de anodo auxiliar, al menos una barra de distribucion colectora de corriente entre celdas dispuesta entre ellas y al menos un elemento base, consistiendo dichas barras de distribucion auxiliares y dicha barra de distribucion entre celdas en cuerpos alargados de conductividad electrica homogenea, consistiendo 20 dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas en un cuerpo principal alargado de conductividad electrica homogenea que comprende alojamientos para soportar dichos catodos y/o anodos y establecer un contacto electrico con ellos, dichas barras de distribucion auxiliares y dichas barras de distribucion entre celdas haciendo tope con dicho al menos un elemento base compuesto de material aislante, conteniendo dicho al menos un elemento base sondas integradas para detectar una tension electrica y para establecer contactos electricos en 25 correspondencia de dichos alojamientos de dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas y para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos espaciados de manera uniforme en cualquiera de dichas barras de distribucion auxiliares, en el que dichas sondas para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos estan equipadas con una punta retractil en correspondencia de dichos contactos electricos.
  3. 3. Dispositivo para monitorizar de manera continua distribucion de corriente segun la reivindicacion 1 o 2, en el que 30 dicho material aislante de dicho al menos un elemento base esta compuesto de plastico reforzado con fibras (FRP).
  4. 4. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas sondas para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos son cables o alambres.
  5. 5. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho al menos un elemento base comprende o bien sellos de caucho o bien muelles forrados con tejido plastico en correspondencia de puntas
    35 retractiles.
  6. 6. Electrolizador que comprende una multiplicidad de celdas para electrodeposicion de metal, estando dichas celdas conectadas mutuamente en series electricas por medio de un dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
  7. 7. Electrolizador segun la reivindicacion 6, en el que dicha multiplicidad de celdas esta conectada en series
    40 electricas:
    - a un extremo con una celda terminal cuyos anodos estan conectados al polo positivo de un suministro de energla directo a traves de una barra de distribucion colectora de corriente equipada con alojamientos para contactos electricos anodicos;
    - y en el otro extremo con una celda terminal cuyos catodos estan conectados al polo negativo de dicho suministro 45 de energla directo a traves de una barra de distribucion colectora de corriente equipada con alojamientos para
    contactos electricos catodicos; dichas barras de distribucion colectoras de corriente haciendo tope con al menos un elemento base compuesto de material aislante que contiene sondas integradas para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos.
  8. 8. Sistema para monitorizar de manera continua distribucion de corriente en catodos y anodos de un electrolizador 50 que tiene una multiplicidad de celdas para electrodeposicion de metal, equipada cada una con una multiplicidad de
    dichos catodos y anodos, comprendiendo el sistema:
    - un dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2;
    5
    10
    15
    20
    25
    - medios de calculo analogicos o digitales para obtener valores de intensidad de corriente en cada catodo individual y cada anodo partiendo de los valores de potencial electrico detectados por dichas sondas;
    - un dispositivo de alerta;
    - un procesador adecuado para comparar la medida de intensidad de corriente proporcionada por dichos medios de calculo con un conjunto de valores crlticos predefinidos para cada catodo y cada anodo;
    - medios para la actuacion de dicho dispositivo de alerta siempre que dicha intensidad de corriente resulte no conforme con dicho valor crltico predefinido correspondiente para cualquier catodo o anodo.
  9. 9. Metodo para readaptar un electrolizador que consiste en al menos dos celdas de electrolisis adyacentes y equipado con al menos una barra de distribution colectora de corriente entre celdas, consistiendo dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas en un cuerpo principal alargado de conductividad electrica homogenea equipado con alojamientos distanciados de manera uniforme para soportar catodos y/o anodos y establecer un contacto electrico con ellos, dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas haciendo tope con al menos un elemento base original compuesto de material aislante, que comprende las etapas de:
    - elevar dicha al menos una barra de distribucion colectora de corriente entre celdas desde dicho elemento base original;
    - sustituir dicho elemento base original con al menos un elemento base de repuesto compuesto de material aislante, conteniendo dicho elemento base de repuesto sondas integradas para detectar una tension electrica y para establecer contactos electricos en correspondencia de dichos alojamientos de dicha al menos una barra de distribucion colectora de corriente, en el que dichas sondas para detectar una tension electrica y establecer contactos electricos estan equipadas con una punta retractil en correspondencia de dichos contactos electricos; y
    - colocar dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas haciendo tope con dicho elemento base de repuesto.
  10. 10. Metodo segun la reivindicacion 9, en el que dicho electrolizador que consiste en al menos dos celdas de electrolisis adyacentes esta equipado con una barra de distribucion colectora de corriente entre celdas, una barra de distribucion de catodo auxiliar y una barra de distribucion de anodo auxiliar.
  11. 11. Metodo segun la reivindicacion 9 o 10, en el que se lleva a cabo dicha etapa de colocar dicha barra de distribucion colectora de corriente entre celdas haciendo tope con dicho elemento base de repuesto mediante ayuda de gulas.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6783849B2 (ja) * 2015-04-17 2020-11-11 プルトゥルージョン・テクニーク・インコーポレイテッド 電解槽中に電流を分布させるための部品、アセンブリ及び方法
CN104911634B (zh) * 2015-05-07 2017-07-25 北方工业大学 一种根据阳极导电能力评价电解槽阳极电流分布的方法
CN108254611B (zh) * 2018-01-30 2020-07-28 北方工业大学 一种电极电流测量方法及系统
US12068596B2 (en) 2019-04-24 2024-08-20 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Short-circuit mitigation device
ES2818224B2 (es) * 2019-10-07 2021-11-16 Pueo Felix Prado Instalacion de electro-deposicion con barras inter-celda activas

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3428206B2 (ja) * 1995-01-06 2003-07-22 住友金属鉱山株式会社 電解精製法および該電解精製法で用いる測定装置
JP3925983B2 (ja) * 1997-03-04 2007-06-06 日鉱金属株式会社 電解製錬の異常検出方法及びそれを実施する異常検出システム
KR100353180B1 (ko) * 1998-08-13 2002-12-11 닛코킨조쿠 가부시기가이샤 전해조의전기적접촉장치
US6432282B1 (en) * 2000-03-02 2002-08-13 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for supplying electricity uniformly to a workpiece
MXPA02007840A (es) * 2001-08-15 2012-02-22 Eltech Systems Corp Sistemas y metodos para proteccion anodica.
JP4862182B2 (ja) * 2005-09-30 2012-01-25 Dowaメタルマイン株式会社 亜鉛電解精錬方法および亜鉛電解精錬用の支持治具
KR100839288B1 (ko) * 2006-11-22 2008-06-17 길달준 전기도금장치
AU2008281742B2 (en) * 2007-07-31 2011-03-10 Ancor Termin S. A. A system for monitoring, control and management of a plant where hydrometallurgical electrowinning and electrorefining processes for non ferrous metals are conducted
AU2011238427B2 (en) * 2010-04-07 2015-05-14 Mipac Pty Ltd Monitoring device
US8597477B2 (en) * 2011-02-16 2013-12-03 Freeport-Mcmoran Corporation Contact bar assembly, system including the contact bar assembly, and method of using same
ITMI20111668A1 (it) * 2011-09-16 2013-03-17 Industrie De Nora Spa Sistema permanente per la valutazione in continuo della distribuzione di corrente in celle elettrolitiche interconnesse.

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