ES2627807T3

ES2627807T3 - Placa de cátodo

Info

Publication number: ES2627807T3
Application number: ES00936537.0T
Authority: ES
Inventors: David Bailey; Revill Wayne Armstrong
Original assignee: Copper Refineries Pty Ltd
Current assignee: Copper Refineries Pty Ltd
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2017-07-31
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: CN1263897C; PL352310A1; OA11970A; RO121039B1; EP1230440A1; JP2003502512A; CN1357059A; MXPA01013036A; EP1230440B1; TR200103610T2; BR0011752A; AR024402A1; CA2377364A1; AUPQ106699A0; EP1230440A4; ZA200110359B; PL201085B1; CA2377364C; RU2247799C2; PE20010502A1

Abstract

Un procedimiento de electrodeposición de una envoltura de metal sobre un cátodo, incluyendo dicha envoltura metal depositado en ambos lados de dicho cátodo unida a lo largo de al menos un borde por medio de una porción frangible, y siendo retirable de dicho cátodo mediante la rotación de lados respectivos de la envoltura de metal depositado en torno a la porción frangible para separar el metal depositado del cátodo formando dos hojas sustancialmente equivalentes, comprendiendo el procedimiento proporcionar un surco en dicha placa de cátodo, por lo que el metal depositado sobre dicho surco, y adyacente al mismo, forma dicha porción frangible, en el que dicho surco está conformado de manera que se forme una línea de debilidad en el metal depositado en el surco y se inicie la separación de las dos hojas de metal depositado a lo largo de dicha línea de debilidad, en el que el surco está conformado como una V, estando separados los lados del surco entre 75 y 105º, estando formada la línea de debilidad y permaneciendo dentro del arco de la V, y en el que el metal depositado llena todo el surco.

Description

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DESCRIPCION

Placa de catodo Campo tecnico

La presente invencion versa acerca de una placa de catodo para ser utilizada en la electrodeposicion de metal. Tecnica antecedente

Existen diversos procedimientos y aparatos para refinacion electrolftica o extraccion electrolftica de metal.

Un procedimiento que es particularmente exitoso para la electrodeposicion de cobre, por ejemplo, es el denominado PROCEDIMIENTO ISA en el que se deposita el cobre sobre una placa madre de catodo de acero inoxidable. Entonces, se decapa el cobre depositado electrolfticamente del catodo flexionando en primer lugar el catodo para provocar que se separe al menos una parte del deposito de cobre del catodo y luego decapando mediante cuna o soplando con gas el resto del cobre del catodo.

En el PROCEDIMIENTO ISA el borde inferior de la placa madre del catodo esta cubierto, en general, con un compuesto de separacion, tal como cera o una banda de borde de plastico para evitar la deposicion de cobre sobre el mismo. Esto permite la retirada del cobre electrodepositado como hojas separadas sustancialmente equivalentes de ambos lados de la placa de catodo. Sin embargo, tal encerado de la hoja de catodo lleva mucho tiempo y existe un coste anadido tanto para la aplicacion de la cera como para recuperar la cera del procedimiento de decapado y el servicio de limpieza asociado.

Para evitar estas dificultades, algunas operaciones de refinacion electrolftica/extraccion electrolftica utilizan un denominado procedimiento de catodo envuelto. En tal procedimiento, no se encera el borde inferior de la hoja de catodo y se permite que el metal electrodepositado aumente en ambos lados de la hoja y en torno al borde inferior de la placa madre de catodo.

Entonces, se lleva a cabo la retirada de la envoltura depositada electrolfticamente de metal flexionando el catodo y traccionando hacia atras el metal desde ambos lados de la hoja, de manera que forme una V. Entonces, se retira la placa madre de catodo de entre la envoltura de metal depositada electrolfticamente, entonces se cierra y se gira la envoltura desde su posicion vertical hasta una posicion horizontal y transportada hasta una estacion de apilamiento/empaquetado.

No solo requiere tal procedimiento de retirada un aparato complejo para abrir la envoltura metalica, retirar la placa madre de catodo antes del cierre de la envoltura y hacer girar la envoltura desde la posicion vertical hasta la horizontal para un apilamiento, sino que tal disposicion lleva mucho tiempo y, en general, no es tan rapida como la etapa de decapado del PROCEDIMIENTO ISA.

Junto con terceros, el solicitante ha desarrollado recientemente un nuevo procedimiento en el que se forma una envoltura de metal sobre la placa madre de catodo de acero inoxidable y luego es decapada formando dos hojas separadas. Este procedimiento es el objeto de la solicitud de patente internacional n° PCT/FI99/00979, en tramitacion como la presente. A modo de sumario, se expondra el nuevo procedimiento con referencia a las figuras 1A-1D y 2A-2D adjuntas en la presente memoria.

La etapa inicial en el decapado de una envoltura de metal depositado electrolfticamente de su hoja madre de catodo es la de separar, al menos parcialmente, ambos lados de la envoltura depositada de la hoja de catodo. En este sentido, se hace referencia a las figuras 1A-1D. El catodo envuelto comprende hojas 20 y 30 de catodo depositadas sobre la hoja madre 10 de catodo y unidas a lo largo del borde inferior de la misma por medio de una porcion frangible 40. En primer lugar, se flexiona la hoja madre de catodo para proporcionar una separacion de al menos la porcion extrema superior 50 de las hojas 20, 30.

Entonces, se somete a la envoltura parcialmente separada, segun se muestra en la figura 1D, a una operacion de decapado, segun se muestra en las figuras 2A y 2B. Las hojas 20 y 30 parcialmente separadas se colocan en un aparato de decapado sobre rodillos o una cinta transportadora 50. El aparato incluye un decapador de cuna o dispositivo soplador 130 de aire. Estos decapadores 130 de cuna entran en el hueco entre las hojas 20, 30 y la hoja madre 10 de catodo. Los decapadores 130 de cuna liberan las hojas 20 y 30 de la envoltura electrodepositada de la hoja madre 10 de catodo. Sin embargo, se siguen sujetando entre sf las hojas 20 y 30 por medio de la porcion frangible 40 que se extiende a lo largo del borde inferior de la hoja 10 de catodo, segun se muestra en la Figura 2B. Para efectuar una separacion completa de la envoltura de metal electrodepositado formando hojas separadas sustancialmente equivalentes. Se sujetan estas hojas 20 y 30 por medio de mordazas 25, 35 y son giradas en torno a la porcion frangible 40 desde la posicion sustancialmente vertical mostrada en la figura 2B hasta la posicion sustancialmente horizontal mostrada en la figura 2C. Esta rotacion separa el metal depositado formando dos hojas sustancialmente equivalentes. En muchos casos, una unica rotacion de las hojas 20, 30 desde la vertical hasta la horizontal es todo lo que se requiere para separar las hojas. Esta separacion mutua de las hojas 20 y 30, al igual que de la placa madre de catodo, pueden ser confirmada como sigue por las mordazas 25, 35. Las mordazas que

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aun sujetan la hoja 20, 30 en la posicion horizontal, mostrada en la figura 2C, estan adaptadas para traccionar las hojas respectivas ligeramente hacia fuera, segun se muestra en la figura 2D. Si las hojas 20, 30 se mueven hacia fuera simultaneamente con las mordazas, se confirma la separacion de las hojas 20, 30. Sin embargo, si la fuerza para mover las mordazas hacia fuera es demasiado grande o simplemente no se mueven las mordazas esto indica que la porcion frangible 40 no se ha separado de hecho de las hojas 20, 30 y, en consecuencia, se puede requerir una rotacion adicional (segun se muestra en la figura 2C) de las hojas.

Si se requiere una manipulacion/rotacion adicional de las hojas 20, 30, el aparato que utiliza mordazas 25 y 35 hace girar las hojas 20 y 30 hacia arriba y hacia abajo hasta que se efectue la confirmacion mencionada anteriormente de la separacion de las hojas.

Una vez que se separan las hojas 20 y 30 de catodo formando hojas separadas sustancialmente equivalentes, es tarea simple transportar las hojas fuera del aparato para un apilamiento y un tratamiento subsiguiente.

En algunos casos es bastante diffcil separar la envoltura de metal depositado formando dos hojas separadas. Segun se apreciara, la rotacion o la sacudida reiterada de las porciones de hoja puede llevar bastante tiempo y reduce la eficacia total del procedimiento.

Se hace referencia a la Figura 3 que muestra un surco 15 en una placa madre 10 de catodo con metal depositado que se extiende en torno al extremo de la placa madre 10 de catodo. Se forma este surco 15 en el borde inferior de la placa madre de catodo como un “medio efector del aumento”, segun se menciona en la solicitud de patente internacional n° PCT/FI99/00979, en tramitacion como la presente. Sin embargo, los solicitantes han encontrado que incluso con el surco 15 el metal depositado puede no soltarse limpiamente de la placa de catodo o dividirse en dos hojas 20, 30 sustancialmente equivalentes. Para explicar, segun se muestra en la Figura 3, ocasionalmente, la envoltura de metal se separa en dos hojas con un reborde 25 fijado a una hoja. Este reborde se extiende en torno a la mayona de toda la porcion extrema de la placa madre 10. La lmea 35 de rotura entre las hojas 20 y 30 de metal se encuentra esencialmente en un lado de la placa madre 10 de catodo en vez de estar en la region frangible preferente 40 en el extremo inferior de la placa madre.

Un objeto de la presente invencion es superar o mejorar al menos una de las desventajas de la tecnica anterior, o proporcionar una alternativa util a la tecnica anterior.

Divulgacion de la invencion

En un primer aspecto, la presente invencion proporciona un procedimiento de electrodeposicion de una envoltura de metal sobre un catodo, incluyendo dicha envoltura metal depositado en ambos lados de dicho catodo y unida a lo largo de al menos un borde por medio de una porcion frangible, y siendo retirable de dicho catodo mediante la rotacion de lados respectivos de la envoltura de metal depositado en torno a la porcion frangible para separar el metal depositado del catodo en dos hojas sustancialmente equivalentes, comprendiendo el procedimiento proporcionar un surco en dicha placa de catodo, por lo que el metal depositado sobre dicho surco, y adyacente al mismo, forma dicha porcion frangible, y en el que dicho surco esta conformado de manera que se forme una lmea de debilidad en el metal depositado en el surco, de forma que se inicie la separacion de las dos hojas del metal depositado a lo largo de dicha lmea de debilidad, dicho surco esta conformado como una V, estando formada la lmea de debilidad dentro del arco de la V, el arco del surco con forma de V se encuentra entre 75 y 105 grados y, lo mas preferentemente, el arco del surco con forma de V es de sustancialmente 90 grados, y el metal depositado llena todo el surco, es decir, el surco esta conformado para permitir la deposicion de metal directamente adyacente al vertice del surco.

El presente solicitante ha determinado que el tamano y la forma del surco en la placa madre de catodo tienen un impacto sobre la hojacidad para separar la envoltura de metal depositado del catodo en dos hojas sustancialmente equivalentes.

Mediante un dimensionamiento y una conformacion apropiados del surco, es posible proporcionar de forma fiable una lmea de debilidad entre los dos lados de la envoltura electrodepositada, de forma que se inicie la separacion o la division de dos lados separados de hojas de la envoltura de metal depositado en la lmea de debilidad en el surco.

Si no se forma la lmea de debilidad en el surco, se puede iniciar la lmea de rotura fuera de los confines del surco y, en algunos casos, puede continuar propagandose en torno al extremo de la placa hacia un lado exterior de la envoltura de metal de la placa madre de catodo, segun se muestra en la Figura 3. Entonces, las hojas de rotura en un punto fuera de la region frangible. Tener tal lmea de rotura fuera de la region frangible crea dificultades en el procedimiento de decapado. En primer lugar, puede hacer bastante diffcil el decapado de las dos hojas. En algunos casos puede ser necesario hacer girar o sacudir las hojas varias veces para proporcionar una separacion. Claramente, esto no es deseable, y aumenta el tiempo de estancia de la placa en la maquina de decapado y, de ese modo, se ralentiza la produccion.

Ademas, tener una lmea de rotura fuera de la region frangible producira dos hojas que no son sustancialmente simetricas o de tamano equivalente. Una hoja puede ser esencialmente plana, teniendo otra hoja un pequeno

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reborde o borde recurvado, segun se muestra en la Figura 3. Las hojas resultantes con bordes desiguales son antiesteticas y diffciles de manipular, en particular en maquinaria automatizada a alta velocidad.

El solicitante ha encontrado que se pueden adaptar el tamano y la forma del surco, de forma que la lmea de debilidad que se extiende entre las dos hojas permanezca dentro de los confines del surco. La forma del surco es un equilibrio entre permitir el aumento del metal depositado en el surco mientras se sigue permitiendo una separacion sencilla de las dos hojas.

En otro aspecto, la presente invencion proporciona una placa de catodo para la electrodeposicion de metal segun la reivindicacion 5.

A no ser que el contexto requiera claramente lo contrario, en toda la descripcion y en las reivindicaciones, se deben interpretar las palabras “comprende”, “comprendiendo” y similares en un sentido inclusivo a diferencia de un sentido exclusivo o exhaustivo; es decir, en el sentido de “incluyendo, sin limitacion”.

Breve descripcion de los dibujos

Se describira ahora la presente invencion unicamente a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

Las Figuras 1A-2D son vistas laterales en alzado del procedimiento para decapar envolturas de metal electrodepositado desarrollado por el solicitante y se incluyen unicamente con fines de clarificacion.

La Figura 3 es una vista lateral en alzado de una placa madre de catodo con una envoltura de metal depositado parcialmente decapado formando dos hojas separadas,

la Figura 4 es una vista lateral en alzado de una realizacion de la presente invencion,

las Figuras 5 y 6 son vistas laterales en alzado que muestran bordes inferiores de distintas formas de placas de catodo.

Modo(s) para llevar a cabo la invencion

Las Figuras 1A-2D y la Figura 3 estan todas relacionadas con mecanismos de la tecnica anterior y han sido expuestas anteriormente.

Los solicitantes han encontrado que es posible adaptar un surco en el extremo inferior de la placa madre, de manera que se forme una lmea de debilidad en el surco para permitir, de ese modo, una rotura fiable de la envoltura de metal depositado formando dos hojas sustancialmente equivalentes y preferentemente simetricas.

Se hace referencia a la Figura 4 que muestra una placa madre 100 de catodo con un surco 150 en V formado a lo largo de su borde extremo inferior. En aras de la sencillez, el arco del surco 150 mostrado en la Figura 4 es de 90 grados, sin embargo, segun puede apreciarse por lo anterior, no es esencial que el surco tenga forma de V o que el arco del surco sea igual a 90 grados.

La forma y el tamano del surco 150 en V estan disenados para llevar a cabo varias funciones, su funcion primaria es permitir la separacion de la envoltura 120 de metal depositado de la placa madre 100 formando dos hojas sustancialmente equivalentes 122 y 124.

Se explicara ahora como proporciona el surco en V esta funcion. Como sera evidente para los expertos en la tecnica, cuando se coloca la placa madre 100 en una celula electrolftica, digamos, para la refinacion electrolftica de cobre, es intercalada entre anodos de cobre y sumergida sustancialmente en una solucion electrolftica. El cobre de los anodos entra en el electrolito para volver a depositarse sobre el catodo. En general, para proporcionar un deposito “lleno a tope”, el catodo permanece en el bano electrolftico durante entre 5 y 14 dfas.

Cuando se depositan los cristales de cobre sobre el catodo metalico, son depositados con angulos sustancialmente rectos con respecto a la superficie de deposicion. Esto se muestra mediante las flechas en la Figura 4. En general, el cobre tomara el camino de menor resistencia e intentara depositarse sobre las superficies laterales exteriores 102, 104 de la placa 100 de catodo, mas que en el surco 150 en V. Sin embargo, es importante que se deposite el cobre en el surco en V dado que cuando se retira la envoltura de cobre de la placa madre 100, traccionando los lados opuestos de la envoltura de metal, segun se ha expuesto anteriormente, comienza el inicio de la rotura o de la fisura en la region frangible 140 en el extremo inferior de la placa madre 100. Es deseable que este inicio de la fisura comience en el vertice del surco 150 en V. En consecuencia, es preferible que el surco 150 en V este conformado para permitir la deposicion de cobre en el surco en V adyacente al vertice, extendiendose la lmea de debilidad entre el arco del surco 150 en V.

Los solicitantes han encontrado que ciertos tamanos y formas de surco permiten tal division “simetrica” del metal depositado mientras que otros no lo hacen. Un surco en V con un arco de 90°+15° permite el aumento del cobre en el surco en V mientras que proporciona una lmea de debilidad, segun se muestra mediante la lmea A de puntos entre el arco del surco en V. Cuando se retira entonces la envoltura de metal depositado, la posicion de la lmea A de

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debilidad en el surco en V provoca la division del metal depositado en dos hojas sustancialmente equivalentes para iniciar a lo largo de la lmea de debilidad o la lmea de rotura en la region frangible 140.

Se puede comparar el surco 150 mostrado en la Figura 4 con el surco en V mostrado en las Figuras 5 y 6.

En la Figura 5, se muestra un surco superficial 60 en V. La forma de este surco 60 en V no proporciona tan buena resistencia a la deposicion de cobre como el surco 150 mostrado en la Figura 4. En consecuencia, se deposita el cobre muy facilmente en el surco 60 en V. Esto es deseable. Sin embargo, los solicitantes han encontrado que debido a la forma del surco 60, se reduce la longitud y, por lo tanto, la eficacia de la lmea de debilidad. Por lo tanto, se forma una union mas fuerte entre los dos lados de la envoltura de metal haciendo que sea mas diffcil dividir la envoltura de metal en dos hojas sustancialmente equivalentes. Ciertamente, ensayos experimentales han demostrado que se pueden requerir varios ciclos de rotacion o de sacudida en la maquina de decapado para separar tales hojas y, en algunos casos, pueden dividir de una forma similar a la mostrada en la Figura 3.

En la Figura 6, el surco 70 es mas estrecho y mas profundo. Esto crea una mayor resistencia a la deposicion de iones de cobre que entran en el surco 150 en V de la Figura 4 o en el surco 60 en V de la Figura 5. En algunos casos, el cobre no se depositara por todo el surco 70 en V y, en particular, no cerca del vertice del surco en V. Esto provoca un puenteado 80 del metal a traves del surco en V. Este puenteado de metal a traves del surco en V evita la formacion de la lmea de debilidad en el arco del surco en V. El puente 80 puede actuar uniendo fuertemente los dos lados de la envoltura de metal que, de nuevo, puede tener como resultado que el metal depositado requiera varios ciclos de rotacion o de sacudida para separarse formando dos hojas que lo mas probable es que no tengan un tamano sustancialmente equivalente.

En otra realizacion de la presente invencion, que es particularmente adecuada para procedimientos de extraccion electrolftica, se puede dimensionar y conformar el surco en V para atrapar material gaseoso que actua, ademas, para definiendo una lmea de debilidad en el arco del surco.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de electrodeposicion de una envoltura de metal sobre un catodo, incluyendo dicha envoltura metal depositado en ambos lados de dicho catodo unida a lo largo de al menos un borde por medio de una porcion frangible, y siendo retirable de dicho catodo mediante la rotacion de lados respectivos de la envoltura de metal depositado en torno a la porcion frangible para separar el metal depositado del catodo formando dos hojas sustancialmente equivalentes,

comprendiendo el procedimiento proporcionar un surco en dicha placa de catodo, por lo que el metal depositado sobre dicho surco, y adyacente al mismo, forma dicha porcion frangible, en el que dicho surco esta conformado de manera que se forme una lmea de debilidad en el metal depositado en el surco y se inicie la separacion de las dos hojas de metal depositado a lo largo de dicha lmea de debilidad, en el que el surco esta conformado como una V, estando separados los lados del surco entre 75 y 105°, estando formada la lmea de debilidad y permaneciendo dentro del arco de la V, y en el que el metal depositado llena todo el surco.
2. Un procedimiento segun se reivindica en la reivindicacion 1, en el que los lados del surco estan separados 90°.
3. Un procedimiento segun se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el surco esta conformado para capturar gas que se eleva desde debajo de la placa de catodo durante la deposicion de metal.
4. Una placa de catodo para la electrodeposicion de una envoltura de metal, teniendo dicha placa de catodo un surco a lo largo de al menos un borde y conformado de manera que, en uso, se forme una lmea de debilidad en el metal depositado en el surco, por lo que, durante el decapado del metal de dicho catodo, se inicia a lo largo de dicha lmea de debilidad la separacion de la envoltura de metal formando dos hojas sustancialmente equivalentes,

en la que el surco esta conformado como una V, estando separados los lados del surco entre 75 y 105°, estando formada la lmea de debilidad y permaneciendo dentro del arco de la V, y en la que el surco permite que el metal depositado llene todo el surco.
5. Una placa de catodo segun se reivindica en la reivindicacion 4, en la que los lados del surco estan separados 90°.
6. Una placa de catodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, en la que el surco esta conformado para capturar gas que se eleva desde debajo de la placa de catodo durante la deposicion de metal.