ES2779774A2

ES2779774A2 - Lateral protection for a cathode of an electrolytic cell for producing zinc

Info

Publication number: ES2779774A2
Application number: ES201990060A
Authority: ES
Inventors: Lucas Vilas Boas Pimentel Monteiro; Edson Lucas De Oliveira
Original assignee: Cecal Tecno Ind E Comercio De Equipamentos Sob Encomenda Ltda
Current assignee: Cecal Tecno Ind E Comercio De Equipamentos Sob Encomenda Ltda
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: CA3063437A1; BR112019013519A2; WO2018119497A1; ES2779774R1; MX2019007913A; CA3063437C; BR112019013519B1; ES2779774B2

Abstract

The present utility model relates to an improvement to the lateral protection (160) for cathodes (1) used in the electrodeposition of zinc in electrolytic cells (3), the cathode (1) having a plate (10) having a thickness (ec) and first and second lateral edges (17), and a bar (20) attached to the upper portion of the plate (10), the lateral protection comprising a profile (60) having a thickness (eP) and means for attaching the profile to the first and second lateral edges (17) of the plate (10), the useable width of the zinc deposition surface (Lz) being equal to the surface width (LT) of the plate.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

PROTECCIÓN LATERAL PARA CÁTODO DE CUBA ELECTROLÍTICA PARA LASIDE PROTECTION FOR ELECTROLYTIC CUBA CATHODE FOR

PRODUCCIÓN DE ZINC METÁLICOMETALLIC ZINC PRODUCTION

CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD

[0001] La presente invención se refiere a un perfeccionamiento del cátodo utilizado en el proceso de electrodeposición de zinc metálico en cubas electrolíticas y, más específicamente, a la protección lateral para los cátodos utilizados en el proceso de electrodeposición de zinc metálico.[0001] The present invention relates to an improvement of the cathode used in the process of electrodeposition of metallic zinc in electrolytic cells and, more specifically, to the lateral protection for the cathodes used in the process of electrodeposition of metallic zinc.

ESTADO DE LA TÉCNICASTATE OF THE ART

[0002] Uno de los procesos utilizados para la obtención de zinc metálico es la electrodeposición. La instalación utilizada en este proceso está compuesta básicamente por una cuba que contiene sulfato de zinc diluido en una solución acuosa ácida, en la que se coloca de forma alternada ánodos y cátodos. Sometiéndolos a una diferencia de potencial eléctrico, se provoca la migración de los iones de zinc de la solución a la superficie del cátodo, donde se forma una capa de zinc metálico en cada una de las caras de la placa de aluminio, que constituye la parte del cátodo que permanece inmersa en la solución que contiene la cuba. Después de un determinado tiempo de deposición, los cátodos son retirados de la cuba y las capas de zinc sobresalen de los mismos, obteniéndose así el zinc metálico.[0002] One of the processes used to obtain metallic zinc is electrodeposition. The installation used in this process is basically composed of a tank containing zinc sulfate diluted in an acidic aqueous solution, in which anodes and cathodes are placed alternately. Subjecting them to a difference in electric potential, the migration of the zinc ions from the solution to the surface of the cathode is caused, where a layer of metallic zinc is formed on each of the faces of the aluminum plate, which constitutes the part of the cathode that remains immersed in the solution contained in the tank. After a certain deposition time, the cathodes are removed from the tank and the zinc layers protrude from them, thus obtaining metallic zinc.

[0003] Si la capa de zinc depositada en cada lado de la placa se uniese, contorneando el borde, a la capa depositada en el lado opuesto, el retiro del zinc del cátodo sería difícil y muy costoso. Para evitar que esto ocurra se colocan protecciones en los laterales de la placa de aluminio, que impiden que la capa de zinc se una de un lado de la placa, a través del borde, a la capa del lado opuesto. La función de estas protecciones es evitar el contacto entre los dos lados del zinc depositado en la superficie del cátodo.[0003] If the zinc layer deposited on each side of the plate were attached, contouring the edge, to the layer deposited on the opposite side, removal of the zinc from the cathode would be difficult and very expensive. To prevent this from happening, protections are placed on the sides of the aluminum plate, which prevent the zinc layer from joining on one side of the plate, through the edge, to the layer on the opposite side. The function of these protections is to avoid contact between the two sides of the zinc deposited on the cathode surface.

[0004] Estas protecciones están compuestas básicamente de perfiles de material polimérico fijados en los laterales de la placa de aluminio. Por la tecnología actualmente en uso, estos perfiles tienen una sección en forma de U y son encajados en los bordes de la placa. A lo largo del tiempo, la resistencia de la fijación de estos perfiles a la placa constituye un aspecto crítico, debido al alto poder de corrosión de la solución en la cual son inmersos y a las cargas (presión lateral y posibles impactos) que los mismos reciben cada vez que el cátodo es retirado de la cuba para el retiro del zinc. [0004] These protections are basically composed of polymeric material profiles fixed to the sides of the aluminum plate. Due to the technology currently in use, these profiles have a U-shaped section and are embedded in the edges of the plate. Over time, the resistance of the fixing of these profiles to the plate constitutes a critical aspect, due to the high corrosion power of the solution in which they are immersed and the loads (lateral pressure and possible impacts) that they receive. each time the cathode is removed from the tank to remove the zinc.

[0005] La fijación se realiza a través de la fricción (presión de las alas del perfil sobre los bordes de la placa), adherencia (aplicación de colas y resinas especiales) y fijación mecánica (surco en la placa en el que se ajusta un 'diente' del perfil o pernos pasantes que atraviesan la placa y las alas del perfil). Estos métodos de fijación pueden sumarse o no.[0005] The fixation is carried out through friction (pressure of the profile wings on the edges of the plate), adhesion (application of special glues and resins) and mechanical fixation (groove in the plate in which a profile 'tooth' or through bolts through the profile plate and flanges). These fixing methods may or may not add up.

[0006] En todos los casos existe siempre una superposición de las alas del perfil con las superficies principales de la placa y estos tramos superpuestos tienen la finalidad de fijar los perfiles a la placa.[0006] In all cases there is always an overlap of the profile wings with the main surfaces of the plate and these superimposed sections have the purpose of fixing the profiles to the plate.

RESUMENSUMMARY

[0007] La presente invención se refiere a un cátodo de cuba electrolítica para la producción de zinc metálico que presenta una protección lateral con nueva geometría y nuevo concepto de fijación, que aumenta el área de deposición del zinc metálico y disminuye la probabilidad de que ocurran golpes o interferencias.[0007] The present invention refers to an electrolytic cell cathode for the production of metallic zinc that presents a lateral protection with a new geometry and a new fixing concept, which increases the area of deposition of metallic zinc and decreases the probability of their occurrence. shock or interference.

[0008] Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proveer un cátodo de cuba electrolítica con protección lateral, que no cubra ninguna parte de la superficie de la placa de aluminio, aumentando el área de la superficie de deposición del zinc.[0008] Therefore, an objective of the present invention is to provide an electrolytic cell cathode with lateral protection, which does not cover any part of the surface of the aluminum plate, increasing the area of the zinc deposition surface.

[0009] Además, otro objetivo de la presente invención es proveer un cátodo de cuba electrolítica con protección lateral, que no sobresalga a la superficie de la placa de aluminio, facilitando el retiro del zinc y disminuyendo la probabilidad de que ocurran golpes o interferencias que provoquen el desprendimiento de dicha protección.[0009] Furthermore, another objective of the present invention is to provide an electrolytic cell cathode with lateral protection, which does not protrude to the surface of the aluminum plate, facilitating the removal of zinc and reducing the probability of shock or interference occurring. cause the detachment of said protection.

[0010] Los objetivos de la presente invención se alcanzan gracias a la provisión de una protección lateral para un cátodo de una cuba electrolítica para la producción de zinc metálico. El cátodo incluye una placa dotada de un espesor y primeros y segundos bordes laterales, además de una barra sujeta a la parte superior de la placa. La protección lateral incluye un perfil con un espesor y medios de fijación del perfil a los primeros y segundos bordes laterales de la placa. El ancho útil de la superficie de deposición del zinc es igual al ancho superficial de la placa.[0010] The objectives of the present invention are achieved thanks to the provision of a lateral protection for a cathode of an electrolytic cell for the production of metallic zinc. The cathode includes a plate provided with a thickness and first and second lateral edges, in addition to a bar attached to the top of the plate. The side protection includes a profile with a thickness and means for fixing the profile to the first and second lateral edges of the plate. The useful width of the zinc deposition surface is equal to the surface width of the plate.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0011] La invención se podrá comprender mejor a través de la siguiente descripción detallada en completa coherencia con las figuras adjuntas, donde:[0011] The invention may be better understood through the following detailed description in full consistency with the attached figures, where:

[0012] La FIGURA 1 representa una vista lateral en corte de una cuba electrolítica. [0012] FIGURE 1 represents a sectional side view of an electrolytic cell.

[0013] La FIGURA 2 representa una vista frontal del cátodo de la técnica anterior.FIGURE 2 represents a front view of the prior art cathode.

[0014] La FIGURA 2A representa una vista del detalle A del cátodo con la protección lateral de la técnica anterior.[0014] FIGURE 2A represents a view of detail A of the cathode with the lateral protection of the prior art.

[0015] La FIGURA 2B representa una vista en sección transversal a lo largo de la línea B-B' del cátodo con la protección lateral de la técnica anterior.[0015] FIGURE 2B represents a cross-sectional view along the line B-B 'of the cathode with the side shield of the prior art.

[0016] La FIGURA 2C representa una vista en sección transversal a lo largo de la línea C-C' del cátodo con la protección lateral de la técnica anterior,[0016] FIGURE 2C represents a cross-sectional view along the line C-C 'of the cathode with the lateral protection of the prior art,

[0017] La FIGURA 3 representa una vista frontal del cátodo conforme a la presente invención.[0017] FIGURE 3 represents a front view of the cathode according to the present invention.

[0018] La FIGURA 3A representa una vista del detalle A del cátodo con la protección lateral de la presente invención.[0018] FIGURE 3A represents a view of detail A of the cathode with the side protection of the present invention.

[0019] La FIGURA 3B representa una vista en sección transversal a lo largo de la línea B-B' del cátodo con la protección lateral de la presente invención.[0019] FIGURE 3B represents a cross-sectional view along the line B-B 'of the cathode with the side shield of the present invention.

[0020] La FIGURA 3C representa una vista en sección transversal a lo largo de la línea C-C’ del cátodo con la protección lateral de la presente invención.[0020] FIGURE 3C represents a cross-sectional view along the line C-C 'of the cathode with the side shield of the present invention.

[0021] La FIGURA 3D representa una vista en sección transversal a lo largo de la línea C-C' del cátodo con otro ejemplo de la protección lateral de la presente invención.[0021] FIGURE 3D represents a cross-sectional view along the line C-C 'of the cathode with another example of the lateral protection of the present invention.

[0022] La FIGURA 3E representa una vista en sección transversal a lo largo de la línea C-C' del cátodo con otro ejemplo de la protección lateral de la presente invención.[0022] FIGURE 3E represents a cross-sectional view along line C-C 'of the cathode with another example of the side shield of the present invention.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0023 Con referencia a la Figura 1, se puede observar una cuba electrolítica 3 que contiene una pluralidad de cátodos 1 y una pluralidad de ánodos 2 dispuestos alternadamente e inmersos en una solución electrolítica 4.With reference to Figure 1, an electrolytic cell 3 can be seen containing a plurality of cathodes 1 and a plurality of anodes 2 arranged alternately and immersed in an electrolytic solution 4.

[0024] La Figura 2 ilustra un cátodo 1 entre la pluralidad de cátodos de la técnica anterior ilustrada en la Figura 1. Cada cátodo 1 comprende una placa 10, preferentemente hecha de aluminio y una barra 20 fijada a esta placa 10.[0024] Figure 2 illustrates a cathode 1 among the plurality of cathodes of the prior art illustrated in Figure 1. Each cathode 1 comprises a plate 10, preferably made of aluminum, and a bar 20 fixed to this plate 10.

[0025] Un contacto de cobre 50 es soldado a la barra 20 para realizar la conducción eléctrica de la barra 20 al sistema de alimentación eléctrica de la cuba electrolítica 3. Además, la parte superior de la barra 20 posee garras 30 responsables de ayudar en el retiro del cátodo 1 dentro de la cuba electrolítica 3.[0025] A copper contact 50 is soldered to the bar 20 to carry out the electrical conduction of the bar 20 to the electrical supply system of the electrolytic cell 3. Furthermore, the upper part of the bar 20 has claws 30 responsible for assisting in the removal of the cathode 1 within the electrolytic cell 3.

[0026] Una protección lateral 40 con perfil en U está fijada a los primeros y segundos bordes laterales 17 de la placa 10, conforme se puede deducir del detalle A, ilustrado por separado en la Figura 2A.[0026] A side protection 40 with a U-shaped profile is fixed to the first and second lateral edges 17 of the plate 10, as can be deduced from detail A, illustrated separately in Figure 2A.

[0027] Como puede observarse a partir de las Figuras 2A a 2C, la protección lateral 40 tiene la función de aislar físicamente la acumulación de zinc de una cara 11 de la acumulación de zinc de la otra cara 12 de la placa 10, evitando así, la formación de un cuerpo único, que imposibilitaría la retirada del zinc sin dañar la placa 10.[0027] As can be seen from Figures 2A to 2C, the lateral protection 40 has the function of physically isolating the zinc accumulation of one face 11 from the zinc accumulation of the other face 12 of the plate 10, thus avoiding , the formation of a single body, which would make it impossible to remove the zinc without damaging the plate 10.

[0028] Las Figuras 3 a 3E de la presente solicitud ilustran un nuevo modelo de protección lateral 160 dotado de un perfil 60 que elimina la necesidad de las alas laterales del perfil en U de la protección lateral 40 y, con ello, la superposición de las caras 11, 12 de la placa 10. La fijación se realiza solamente en los primeros y segundo bordes laterales de la placa 17. Los medios de fijación del perfil 60 a los primeros y segundos bordes laterales que serán utilizados, incluyen fijación por adherencia utilizando colas o resinas especiales, fijación por soldadura o encaje o por una combinación de dichos medios de fijación. En la presente invención, el perfil 60 de las protecciones laterales 160 está, preferentemente, hecho de material polimérico. Sin embargo, otros materiales aislantes pueden ser usados en la fabricación de dichas protecciones laterales.[0028] Figures 3 to 3E of the present application illustrate a new model of lateral protection 160 provided with a profile 60 that eliminates the need for the lateral wings of the U-profile of the lateral protection 40 and, thus, the overlapping of the faces 11, 12 of the plate 10. The fixing is carried out only on the first and second lateral edges of the plate 17. The means of fixing the profile 60 to the first and second lateral edges that will be used, include fixing by adherence using glues or special resins, fixing by welding or socket or by a combination of said fixing means. In the present invention, the profile 60 of the side shields 160 is preferably made of polymeric material. However, other insulating materials can be used in the manufacture of said side shields.

[0029] El espesor de la placa ec se determina por la distancia entre las superficies 11 y 12 de la placa 10, mientras que el espesor del perfil ep se determina por la distancia entre las superficies 15 y 16 del perfil 60 de la protección lateral 160. Conforme se puede deducir de las Figuras 3B a 3E, el espesor ep es igual al espesor ec. Sin embargo, se debe dejar claro que el espesor del perfil de la protección lateral ep puede ser tanto mayor como menor que el espesor ec de la placa 10, sin perjudicar los objetivos del presente modelo.[0029] The thickness of the plate ec is determined by the distance between the surfaces 11 and 12 of the plate 10, while the thickness of the profile ep is determined by the distance between the surfaces 15 and 16 of the profile 60 of the side protection 160. As can be deduced from Figures 3B to 3E, the thickness ep is equal to the thickness eq. However, it should be made clear that the thickness of the profile of the lateral protection ep can be both greater and less than the thickness ec of the plate 10, without prejudice to the objectives of the present model.

[0030] Las Figuras 3C a 3E ilustran formas distintas que el perfil de la protección lateral 160 puede asumir dependiendo de la placa 10, utilizada para la realización del cátodo. Conforme se puede deducir de la Figura 3C, para una placa 10 con borde lateral 17 dotada de ranura longitudinal, el perfil 60 asume forma de T, evidentemente siempre obedeciendo que el ancho útil de la superficie de deposición del zinc LZ sea siempre igual al ancho superficial de la placa LT. [0030] Figures 3C to 3E illustrate different forms that the profile of the side protection 160 can assume depending on the plate 10, used for the realization of the cathode. As can be deduced from Figure 3C, for a plate 10 with lateral edge 17 provided with a longitudinal groove, the profile 60 assumes the shape of a T, obviously always obeying that the useful width of the zinc deposition surface LZ is always equal to the width surface of the LT plate.

[0031] Para una placa 10 con borde lateral 17 plano, como se puede observar en la Figura 3D, el perfil 60 asume una forma rectangular, que además cumple con la exigencia de que el ancho útil de la superficie de deposición del zinc LZ sea igual al ancho superficial de la placa LT.[0031] For a plate 10 with flat lateral edge 17, as can be seen in Figure 3D, the profile 60 assumes a rectangular shape, which also meets the requirement that the useful width of the zinc deposition surface LZ is equal to the surface width of the LT plate.

[0032] Finalmente, como se muestra en la Figura 3E, para una placa 10 con borde lateral 17, que presenta un saliente longitudinal, el perfil 60 asume una forma de C, del mismo modo, teniendo el ancho útil de la superficie de deposición del zinc LZ igual al ancho superficial de la placa LT. Este formato se distingue del perfil 40 de la técnica anterior, ya que como se puede observar en la Figura 2C, el ancho útil de la superficie de deposición del zinc LZ siempre será menor que el ancho superficial de la placa LT.[0032] Finally, as shown in Figure 3E, for a plate 10 with lateral edge 17, which has a longitudinal projection, the profile 60 assumes a C-shape, in the same way, having the useful width of the deposition surface zinc LZ equal to the surface width of the LT plate. This format differs from the profile 40 of the prior art, since as can be seen in Figure 2C, the useful width of the zinc deposition surface LZ will always be less than the surface width of the LT plate.

[0033] Conviene resaltar que el espesor del perfil de la protección lateral puede ser menor o mayor que el espesor de la placa 10, siempre que el ancho útil de la superficie de deposición del zinc LZ sea igual al ancho superficial de la placa LT.[0033] It should be noted that the thickness of the profile of the side protection can be less or greater than the thickness of the plate 10, provided that the useful width of the zinc deposition surface LZ is equal to the surface width of the plate LT.

[0034] Por lo tanto, en cualquiera de las situaciones anteriores, como se puede observar a partir de la Figura 3B, cuando se observa en conjunto con las Figuras 3C a 3E, el ancho útil de la superficie de deposición del zinc LZ será igual al ancho superficial de la placa LT.Therefore, in any of the above situations, as can be seen from Figure 3B, when viewed in conjunction with Figures 3C to 3E, the useful width of the deposition surface of zinc LZ will be equal to the surface width of the LT plate.

[0035] Por consiguiente, el nuevo tipo de protección lateral 160 permite eliminar los dos principales problemas presentados por el modelo actualmente en uso, como se muestra en la Figura 8 de la presente solicitud:Consequently, the new type of lateral protection 160 allows to eliminate the two main problems presented by the model currently in use, as shown in Figure 8 of the present application:

- eliminar la cubierta, por parte de la protección lateral, de parte de las caras principales de la placa 10, permitiendo que la totalidad de la superficie de estas se encuentre disponible para depositar el zinc. De esta forma, con esta nueva disposición, la protección lateral 160 de la presente invención aumenta la cantidad de zinc depositado, incrementando la productividad del cátodo 1 y, consecuentemente, de la célula electrolítica; y- eliminating the cover, by side protection, from part of the main faces of the plate 10, allowing the entire surface of these to be available to deposit the zinc. In this way, with this new arrangement, the lateral protection 160 of the present invention increases the amount of zinc deposited, increasing the productivity of cathode 1 and, consequently, of the electrolytic cell; and

- eliminar el saliente de las protecciones laterales con respecto a la superficie de las placas 10, lo que hace más fácil la retirada del zinc y reduce el riesgo de que se produzcan golpes o interferencias que provoquen el desprendimiento de las mismas.- Eliminate the protrusion of the side protections with respect to the surface of the plates 10, which makes it easier to remove the zinc and reduces the risk of knocks or interferences that cause them to detach.

[0036] Debe observarse que las variaciones, modificaciones y cambios de la invención aquí descrito son posibles para aquellos versados en la técnica, sin huir del espíritu y del alcance de la presente invención o equivalentes a este, englobadas por las reivindicaciones anexas y sus equivalentes. [0036] It should be noted that the variations, modifications and changes of the invention described herein are possible for those skilled in the art, without departing from the spirit and the scope of the present invention or equivalents thereto, encompassed by the appended claims and their equivalents.

Claims

1. Lateral protection (160) for a cathode (1) of an electrolytic cell (3) for the production of metallic zinc, the cathode (1) comprising a plate (10) has a thickness (ec) and the first and second lateral edges (17), and a bar (20) fixed to the upper part of the plate (10), the lateral protection characterized by comprising a profile (60) with a thickness (ep) and means of fixing the profile (60) At the first and second lateral edges (17) of the plate (10), the useful width of the zinc deposition surface (LZ) is equal to the surface width of the plate (LT).

2. Side protection (160) for electrolytic cell cathode for the production of metallic zinc according to claim 1, characterized in that the thickness (ep) of the profile (60) of the side protection is equal to the thickness of the plate (10).

3. Lateral protection (160) for electrolytic tank cathode for the production of metallic zinc according to claim 1, characterized in that the thickness (ep) of the profile (60) of the lateral protection is less than the thickness (ec) of plate (10).

4. Lateral protection (160) for electrolytic tank cathode for the production of metallic zinc according to claim 1, characterized in that the thickness (ep) of the profile (60) of the lateral protection is greater than the thickness (ec) of plate (10).

5. Lateral protection (160) for electrolytic tank cathode for the production of metallic zinc according to claim 1, characterized in that the means for fixing the profile (60) of the lateral protection (160) to the edges The sides (17) of the plate (10) comprise between glue adhesion, socket weld adhesion or a combination of both.

6.

Lateral protection (160) for electrolytic tank cathode for the production of metallic zinc according to any of claims 1 to 5, characterized in that the plate (10) is an aluminum plate.

7.

Lateral protection (160) for electrolytic cell cathode for the production of metallic zinc according to any of claims 1 to 5, characterized in that the profile (60) is a profile of polymeric material.