ES2908117B2 - Dispositivo optimizador de electrodeposicion de metales y sistema - Google Patents

Description

DISPOSITIVO OPTIMIZADOR DE ELECTRODEPOSICIÓN DE METALES Y SISTEMA

La presente solicitud se refiere a un sistema optimizador de la electrodeposición de metales, capaz de operar en un amplio rango de densidades de corriente, desde las más bajas hasta las más altas, preferentemente en procesos electrolíticos.

El sistema está formado por dispositivos optimizadores que poseen múltiples aberturas en toda su superficie, lo que facilita el paso del electrolito rico en metal, favoreciendo la electrodeposición del metal en la zona justo donde se aloja el dispositivo en el ánodo, obteniéndose cátodos metálicos con un depósito uniforme. Además, el dispositivo logra enderezar y separar al máximo los ánodos.

El sistema incluye al menos un dispositivo optimizador de la electrodeposición, preferentemente plástico, el cual mejora la equidistribución de corriente en los electrodos y, por consiguiente, aumenta la eficiencia de corriente eléctrica del sistema, evitando la pérdida de corriente por cortocircuitos. Con ello, los ánodos duran más en operación, aumentando la calidad física de toda la producción y disminuyendo prácticamente a cero los rechazos por nodulación. Por consiguiente, todo el porcentaje de rechazo se convierte en un aumento de la producción de los cátodos metálicos obtenidos.

Además, dicho sistema y dispositivo se instala a lo largo de los costados de cada ánodo, resolviendo parte de los principales problemas existentes en procesos electrolíticos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Es conocido que, durante los procesos electrolíticos de producción de cátodos metálicos, por ejemplo, mediante electro-obtención y refinación electrolítica, se utilicen placas de ánodos, inicialmente planas, rectas o verticales. Dichos ánodos, fabricados principalmente en plomo o cualquier otro material adecuado para el proceso, sufren degradación por la acción corrosiva del electrolito ácido caliente en el que se encuentran sumergidos. En este contexto, durante la operación de una celda electrolítica los ánodos se oxidan, produciéndose un adelgazamiento del ánodo producto del desprendimiento gradual del óxido que se forma en su superficie. Luego, al perder espesor, las propiedades de las placas anódicas cambian, entre ellas sus propiedades mecánicas, siendo susceptible a deformarse, por ejemplo pandearse en forma cóncava, perdiendo su verticalidad original.

La deformación del ánodo resulta en un funcionamiento ineficiente del mismo, dado que un ánodo deformado tiende a reducir su separación, o simplemente a juntarse, respecto de uno o ambos cátodos adyacentes. Dicha reducción de separación o contacto facilita la producción de cortocircuitos en los cátodos a cosechar, los cuales dan origen a nódulos, malformaciones o protuberancias, generando pérdidas en la producción de cátodos por nodulación y pérdidas en a e cenca e a correne.

Adicionalmente, una vez ocurridas las condiciones de degradación y deformación del ánodo, la corrosión aumenta y el adelgazamiento de la placa también, lo que origina mayor deformación y pérdida aún mayor de la producción de cátodos y de la eficiencia de corriente. Este proceso de degradación del ánodo culmina en que las esquinas de las placas anódicas, debido a su adelgazamiento, comienzan a doblarse aún más, hasta que finalmente sea necesario el cambio de la o las placas anódicas afectadas.

En este contexto, los ánodos que se utilizan actualmente en los procesos de electroobtención o electro-refinación, con el uso y la corrosión por el electrolito ácido caliente, se corroen, adelgazan y deforman, perdiendo su verticalidad y, como consecuencia, generando micro cortocircuitos debido al acercamiento de éstos con uno o ambos cátodos adyacentes. Esto resulta en nodulaciones o protuberancias en las placas electro-depositadas, produciéndose con ello una pérdida de la eficiencia de corriente, y un rechazo de las placas cosechadas por nodulación, sumado a que con mayor uso la degradación del ánodo se acentúa, lo que obliga muchas veces a la reposición prematura del ánodo o grupo de ánodos afectados.

En este contexto, diversas soluciones han incursionado en mejorar las propiedades del ánodo para reducir los efectos que el medio electrolítico tiene sobre dicho componente. Luego, se han diseñado ánodos con aleaciones de titanio u otros materiales que, si bien logran aumentar la vida útil de éstos, encarecen enormemente su utilización. Por lo tanto, se requiere una solución que permita incrementar la vida útil del ánodo, sin importar su composición, al mismo tiempo que reduce los efectos de su degradación sobre la producción y calidad de los cátodos.

Al respecto, existen métodos destinados a rigidizar los ánodos nuevos, como el descrito en la solicitud de patente de invención CL 778-1996. Dicha solicitud describe un método en donde, mediante máquinas de gran envergadura como prensas hidráulicas, se estampan figuras con gran presión mecánica ejercida en toda la superficie del ánodo, imprimiendo en las placas formas diversas que las rigidizan. Luego, cuando dichas placas entran en operación, se mantienen rígidas por un período de tiempo más prolongado que el de una placa sin estampado, resolviéndose en parte el problema planteado anteriormente. Sin embargo, una gran desventaja de la solución propuesta por la solicitud CL 778-1996 es que, una vez iniciada la corrosión de uno o más ánodos, éstos pierden espesor, siendo inevitable la deformación o pandeo de los mismos, desencadenándose los problemas planteados con anterioridad, es decir, produciéndose cátodos de mala calidad, pérdida de eficiencia de corriente y, consecuentemente, el correspondiente rechazo de los cátodos por nodulación.

Otro tipo de soluciones que se encuentran en la técnica corresponden a enormes sistemas del tamaño de la celda electrolítica, donde dichos sistemas separan los ánodos de los cátodos, en forma equidistante, utilizando guías con forma de canales para que los ánodos y cátodos se desplacen verticalmente. Dichos dispositivos de guía, que se aplican cuando los cátodos madres no usan cubrebordes, funcionan bien cuando los ánodos y cátodos están perecamen e ver caes, es ecr, men ras se encuenren nuevos. n em argo, en cuano empiezan a usarse los ánodos, éstos de todas formas comienzan a corroerse, a perder espesor y a deformarse, según lo que se ha planteado anteriormente, sucediendo lo mismo con los cátodos madres. Luego, al requerirse la extracción de los ánodos y/o cátodos deformados, las guías de desplazamiento se convierten en una traba que hace ineficiente la operación, ya que la deformación de los electrodos debido a su uso dificulta el deslizamiento de los mismos por dichas guías. Por lo tanto, las desventajas de este sistema son su alto costo de implementación, sumado a que los canales guías no enderezan ni rigidizan los ánodos cuando éstos se deforman. En este contexto, se requiere de una solución que además de otorgar rigidez a los ánodos, permita que tanto los cátodos como ánodos puedan extraerse e introducirse de la celda sin interrupciones.

Por otra parte, en diversos documentos, como en las patentes US 5762776, US 4619751 y US 3997421, se describen dispositivos separadores y/o aisladores que están localizados en la superficie del ánodo, tanto en el tercio inferior de éste, en sus costados, en su parte central o en una combinación de las posiciones anteriores, permitiendo mantener una separación específica entre ánodos y cátodos, reduciendo tanto los riesgos de cortocircuitos como las pérdidas de eficiencia de corriente. Dichos dispositivos son instalados en los ánodos para proveer superficies de contacto y deslizamiento que mantienen una distancia uniforme entre los ánodos y los cátodos adyacentes, además de facilitar la introducción y extracción de los electrodos durante las operaciones comunes que se efectúan en los sistemas electrolíticos. Sin embargo, cuando comienzan la corrosión y consecuentes adelgazamiento y deformación de los ánodos, dichos dispositivos únicamente permiten mitigar los efectos del pandeo, es decir, sin rigidizar los ánodos, por lo que los cortocircuitos se producen de igual manera cuando los ánodos se degradan y, por consiguiente, se deforman.

Como se deriva de lo anterior, para reducir la deformación, aumentar la calidad y producción de cátodos, donde éstos estén libres de nodulaciones, así como también para aumentar la eficiencia de corriente y aumentar la vida útil del ánodo, se hace necesario mantener verticales a los ánodos, y asegurar el máximo distanciamiento entre ánodo y cátodo a todo lo largo de ellos. Sin embargo, los sistemas tradicionales de separación no contemplan cómo evitar el pandeo de los ánodos en forma integral, sólo se limitan a mitigar los efectos del pandeo con el uso de separadores como un objetivo secundario. Ejemplo de lo anterior es que el porcentaje de rechazos de cátodos electro-obtenidos con estos sistemas de separación se encuentra en un rango entre 4 y 7%, factores indeseables para las altas tasas de producción que se manejan en la actualidad. Además, el uso de dichas soluciones, como en el documento WO2015010220, usualmente resulta en una reducción del depósito de mineral sobre el cátodo, principalmente en las áreas cercanas o en contacto con los sistemas de separación instalados en los ánodos.

Por lo tanto, el problema principal que soluciona la presente invención es favorecer la electrodeposición de los cátodos justo en las zonas donde se aloja el dispositivo en el ánodo y esto se debe a las múltiples aberturas que posee el dispositivo para facilitar el paso del electrolito.

em s, en ereza os no os, manen n oos paraeos, ev an o e pan eo, ogran o mantener la mayor distancia entre ánodo y cátodo a todo lo largo en forma equidistante, produciéndose una equidistribución de la corriente en todos los cátodos, evitando los cortocircuitos. Por consiguiente, aumenta la eficiencia de corriente del sistema, reduciendo prácticamente a cero los rechazos por nodulación los cuales alcanzan hasta un 7 % de rechazos, por lo tanto, mejora la calidad de todos los cátodos producidos, aumentando la producción de cátodos en el mismo porcentaje de rechazos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Como se ha planteado anteriormente, los dispositivos conocidos en la técnica permiten resolver de forma parcial los problemas derivados de la deformación de las placas anódicas, es decir, mantener ánodos rígidos y completamente verticales al mismo tiempo que existe una separación equidistante de éstos con los cátodos, evitando los cortocircuitos y formación de nodulaciones que afectan la calidad y producción de electrodos electro-depositados.

Lo que no resuelven los Rigidizadores del documento WO 2015010220 son los nodepósitos o depósito parcial del metal a depositar en los cátodos, justo en las zonas donde se instalan los Rigidizadores en los ánodos, preferentemente cuando se operan con bajas densidades de corriente.

Frente a lo anterior, la presente invención propone un sistema y dispositivo optimizador de la electrodeposición de metales que, debido a las múltiples aberturas que posee, maximiza el paso del flujo del electrolito, sin alterar los procesos de electrodeposición, preferentemente, a bajas densidades de corriente. Ello permite un depósito uniforme en toda la superficie del cátodo, y endereza los electrodos evitando la perdida de corriente por cortocircuitos que se producen entre ánodos y cátodos, lo que se traduce en un aumento de la eficiencia de corriente del sistema.

El dispositivo consiste en un cuerpo único, de estructura esquelética firme, formado por secciones de cuerpo, en particular, una sección de cuerpo con paredes laterales inclinadas, por ejemplo, de sección transversal en forma de U, más ancha en su parte posterior, seguida de una sección de cuerpo con paredes paralelas, que configura una sección transversal más angosta, por ejemplo, en forma de U, repitiéndose alternadamente esta configuración de secciones de cuerpo en toda la extensión del dispositivo, hasta alcanzar una longitud deseada, por ejemplo, el largo del borde lateral de un ánodo, rigidizando y aumentando su eficiencia de corriente en toda la extensión del ánodo. Las paredes laterales del cuerpo poseen múltiples aberturas de diversas formas que facilitan el paso del flujo del electrolito, dichas paredes se juntan en la cara frontal del dispositivo formando una pared que soporta la zona de calce dispuesta para alojar, de forma ajustada y desplazada de esta pared, al borde periférico de un electrodo, preferentemente de un ánodo, enderezándolo en toda su extensión y separándolo de los electrodos adyacentes. Las secciones de cuerpo con paredes inclinadas configuran secciones de separación, para mantener la separación entre electrodos adyacentes, y las secciones de cuerpo con paredes paralelas orman seccones e crcuac n, para avorecer a crcuac n e eecro o.

Como resultado de estas características, el sistema y dispositivo optimizador del flujo del electrolito de la invención permite resolver los problemas del arte previo gracias a la desaparición de no-depósitos de metales en las zonas donde se instalan tanto los separadores como los rigidizadores ya existentes, incidiendo en un incremento en la eficiencia de las celdas electrolíticas de al menos en un 2%, lo que hace entonces que se produzcan más cátodos de alta calidad, sin nodulaciones.

La ventaja más importante de la invención, en comparación con el estado de la técnica, es que las características del sistema y dispositivo permiten optimizar la electrodeposición de los cátodos, aún a bajas densidades de corriente, al facilitar el paso del flujo del electrolito, además, en forma simultánea, endereza los ánodos y maximiza la distancia entre ánodos y cátodos logrando una equidistribución de corriente en los electrodos, dando como resultado cátodos metálicos con depósitos uniformes y superficies sin nodulaciones, sin rechazos por zonas sin depósito, preferentemente cuando el proceso es con baja densidad de corriente.

Lo anterior hace que se produzca un aumento de la eficiencia de corriente al menos de 2%, se incremente la producción en el mismo porcentaje de cátodos rechazados, que pueden alcanzar hasta un 7%, aumentando la calidad física y química de todos los cátodos cosechados, sumado a la prolongación de la vida útil de los ánodos en al menos 1 año, período suficiente que permite cambiar gradualmente los ánodos viejos por nuevos sin disminuir la calidad catódica.

Por lo tanto, la presente invención consiste en un dispositivo optimizador de electrodeposición de metales, de aberturas múltiples, que maximiza el paso del flujo del electrolito sin alterar los procesos de electrodeposición, que sirve para toda gama de densidad de corriente. Además, la invención se consiste también en la incorporación de dicho dispositivo optimizador en un sistema optimizador que favorece la electrodeposición de los metales, en todo rango de densidades de corriente. Además de verticalizar y mantener enderezada las placas anódicas en toda su extensión, el dispositivo y sistema permite mantener una separación equidistante a lo largo de todo el ánodo respecto de los cátodos adyacentes, obteniéndose una equidistribución de corriente en todos los cátodos, aumentando la eficiencia de corriente del sistema. Finalmente, dicho sistema y dispositivo permiten obtener cátodos con depósitos uniformes y sin nodulaciones, además de aumentar la vida útil de los ánodos al evitar su deformación producto de la degradación constante que éstos sufren durante la operación en el medio ácido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Como parte de la presente invención se presentan las siguientes figuras representativas de la misma, las que enseñan modalidades preferentes de la invención y, por lo tanto, no deben considerarse como limitantes a la definición de la materia reivindicada.

La Fig. 1 muestra una vista frontal de una modalidad del sistema optimizador de la nvenc n, con os spos vos op mza ores.

Las Figs. 2a, 2b y 2c muestran en un plano las proyecciones frontal, posterior y lateral, respectivamente, el dispositivo optimizador de la Fig. 1.

Las Figs. 3 y 3a muestran una vista isométrica de una sección de separación central del dispositivo optimizador de la Fig. 1 y una vista en corte de su sección transversal, respectivamente.

La Fig. 4 muestra una vista isométrica de un conjunto de ánodos de una celda que tienen instalados el sistema optimizador de la invención de acuerdo con la Fig. 1.

La Fig. 5 muestra un esquema de una vista en corte de cómo actúa el dispositivo optimizador de la Fig. 1 entre ánodos y cátodos.

La Fig. 6 muestra una vista isométrica de una sección de circulación central del cuerpo del dispositivo optimizador de la Fig. 1.

La Fig. 7 muestra una vista isométrica completa del dispositivo optimizador de la Fig. 1. La Fig. 8 muestra una vista isométrica de una sección de separación superior del cuerpo del dispositivo optimizador de la Fig. 1.

La Fig. 9 muestra una vista isométrica de la sección de separación inferior del cuerpo del dispositivo optimizador de la Fig. 1.

La Fig. 10 muestra una vista frontal de un electrodo presentando dos dispositivos optimizadores de la invención con una primera configuración alargada.

La Fig. 11 muestra una vista frontal de un electrodo presentando dos dispositivos optimizadores de la invención con una segunda configuración alargada.

La Fig. 12 muestra una vista isométrica completa de un dispositivo optimizador con zonas de calce sin extender.

La Fig. 13 muestra una vista isométrica de una sección de separación superior del cuerpo del dispositivo optimizador de la Fig. 12.

La Fig. 14 muestra una vista isométrica de una sección de separación central del dispositivo optimizador de la Fig. 12.

La Fig. 15 muestra una vista isométrica de la sección de separación inferior del cuerpo del dispositivo optimizador de la Fig. 12.

La Fig. 16 muestra una vista frontal de un electrodo que posee una modalidad preferente del sistema optimizador de la invención de acuerdo con la Fig. 12.

La Fig. 17 muestra una vista isométrica de un conjunto de ánodos de una celda que tienen instalados el sistema optimizador de la invención de acuerdo con la Fig. 12.

La Fig. 18 y 18a muestran una vista isométrica de una sección de separación central del dispositivo optimizador de la Fig. 12, y una vista en corte de su sección transversal, respectivamente.

La Fig. 19 muestra un esquema de una vista en corte de cómo actúa el dispositivo optimizador de la Fig. 12 entre ánodos y cátodos.

a g. muesra un esquema e un no o con esqunas nerores con core en nguo. La Fig. 21 muestra una vista isométrica de un dispositivo optimizador que incluye una sección de esquina.

La Fig. 22 muestra un detalle de la sección de esquina del dispositivo optimizador de la Fig. 21.

La Fig. 23 muestra el dispositivo optimizador de la Fig. 21 instalado en el ánodo de la Fig. 20.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FIGURAS

Para una mejor explicación de la invención, se hará una descripción de una realización preferente en relación a las figuras, en donde:

La Fig. 1 muestra una vista frontal de una modalidad preferente del sistema optimizador de la electrodeposición de la invención, formado por dos dispositivos optimizadores (10, 10') instalados en cada costado de una placa anódica (A), fijados a la misma mediante zonas de calce extendidas (11, 11') que se proyectan desde el dispositivo desde su cara frontal. Si bien en la Fig. 1 se muestran tres zonas de calce extendidas, una hacia cada extremo del dispositivo (superior e inferior) y una hacia la parte central del dispositivo, modalidades alternativas pueden presentar una zona de calce extendida continua, es decir, donde se aloja todo el borde de la placa anódica. Las zonas de calce extendidas permiten mantener una separación entre el borde de la placa anódica y el dispositivo, aumentando las zonas de libre flujo del electrolito.

Las Figs. 2a, 2b y 2c muestran una modalidad preferente del dispositivo optimizador (10) de acuerdo con la Fig. 1, con las zonas de calce extendidas (11), desplegando en un plano las proyecciones frontal, posterior y lateral, respectivamente. En las Fig. 2a y 2b es posible apreciar con mayor detalle el perfil lateral del dispositivo optimizador (10), presentando secciones de anchos diferentes que buscan favorecer la circulación del electrolito y, con ello, maximizar la electrodeposición sobre el cátodo, mientras se mantiene una separación entre electrodos adyacentes. Por otra parte, en a Fig. 2c es posible apreciar con mayor detalle la configuración de las paredes laterales del dispositivo optimizador (10), que presenta grandes aberturas (12) en todas las secciones que forman su extensión. Además, se aprecia la dimensión extendida de las zonas de calce extendidas (11), que se proyectan desde la cara frontal del dispositivo optimizador (10).

Las Figs. 3 y 3a muestran una vista isométrica de la sección de separación del dispositivo optimizador (10) de la Fig. 1, de acuerdo a una modalidad preferente de la invención, junto a una vista en corte de la sección transversal de dicho dispositivo ambas con la zona de calce extendidas (11), respectivamente. En particular, las Figs. 3 y 3a muestran una sección de separación central (10a) del dispositivo optimizador que posee paredes inclinadas (13), asegurando una correcta separación entre electrodos adyacentes. En la Fig. 3 puede apreciarse que dicha sección del dispositivo, además de paredes inclinadas, comprende una zona de calce exen a y a eruras , para e uo re e eecro o, par cpan o como eemen o enderezador del electrodo. En particular, es posible apreciar que la sección de separación central del dispositivo optimizador mostrada en las Figs. 3 y 3a comprende una combinación de dos tipos de aberturas, una abertura mayor (12) y una abertura menor (12'). La abertura menor (12') se dispone en la cercanía de la zona de calce extendida (11), maximizando el flujo de electrolito en la cercanía de dicha zona de calce. Por otra parte, las paredes inclinadas, además de favorecer la circulación de electrolito con las menores interrupciones posibles, favorece una configuración de sección transversal en forma de U más ancha en su parte posterior, al menos en parte de la extensión del dispositivo optimizador. En efecto, la Fig. 3a muestra dicha configuración de paredes inclinadas, que favorecen la separación entre electrodos adyacentes.

La Fig. 4 muestra una vista isométrica de un conjunto de ánodos de una celda que tienen instalados el sistema optimizador de la invención de acuerdo con una modalidad preferente, correspondiente a la mostrada en la Fig. 1.

La Fig. 5 muestra un esquema de una vista en corte de cómo actúa el dispositivo optimizador (10) con respecto al distanciamiento entre ánodos (A) y cátodos (C), con la zona de calce extendida (11). En dicha figura es posible apreciar como las secciones de separación con paredes inclinadas (13) del dispositivo optimizador (10) configuran sendas separaciones entre electrodos adyacentes.

La Fig. 6 muestra una vista isométrica de una sección de circulación (10b). De acuerdo con una modalidad, dicha sección de circulación es rectangular, de paredes paralelas, con una sección transversal de menor ancho respecto de la sección de separación, con grandes aberturas (12) para maximizar el paso del flujo del electrolito. Dicha sección de circulación (10b) con grandes aberturas (12) se localiza en el cuerpo del dispositivo inmediatamente adyacente a una sección de separación del dispositivo optimizador, de acuerdo a una modalidad de éste, por ejemplo, como la mostrada en la Fig. 3.

La Fig. 7 muestra una vista isométrica completa del dispositivo optimizador (10) con las zonas de calce extendidas (11), de acuerdo con una modalidad del dispositivo optimizador de la invención. En dicha Fig. 7 puede apreciarse la combinación de secciones de separación (10a) de paredes inclinadas con secciones de circulación (10b) de paredes paralelas en el cuerpo del dispositivo, dichas secciones alternadas a lo largo de su longitud. Además, en la figura puede apreciarse que las secciones de separación superior e inferior (10a'), que se disponen hacia los extremos del dispositivo optimizador (10), pueden ser diferentes a la sección de separación central (10a) que se dispone hacia el centro de dicho dispositivo. Sin embargo, dichas secciones con inclinación también pueden ser equivalentes.

La Fig. 8 muestra una vista isométrica de la sección de separación superior (10a') del cuerpo del dispositivo que posee dos planos inclinados (13) por los cuales se deslizan verticalmente los cátodos adyacentes durante las operaciones de ingreso/retiro hacia/desde la celda electrolítica. Dicha sección de separación superior (10a') del cuerpo del dispositivo ncorpora eemen os s anca ores e no os , que correspon en a a porc n m s anc a de las paredes o los planos inclinados (13), elementos de sujeción (15) con zona de calce extendida (11) y aberturas (12) para el paso del electrolito, participando como elemento enderezador del electrodo.

La Fig. 9 muestra una vista isométrica de la sección de separación inferior (10a') del cuerpo del dispositivo que posee dos planos inclinados (13), los cuales facilitan el ingreso de los electrodos a las celdas, en particular, de los ánodos que posee el dispositivo instalado. Dicha sección de separación inferior (10a') del dispositivo incorpora elementos distanciadores de ánodos (14), que corresponden a la porción más ancha de las paredes o los planos inclinados (13), elementos de sujeción (15) con zona de calce extendida (11) y aberturas (12) para el paso del electrolito, participando como elemento enderezador del electrodo.

Como puede apreciarse al revisar la Fig. 7 en contraste con las secciones del dispositivo representadas en las Figs. 3, 6, 8 y 9, presentadas en la lámina junto a la Fig. 7 para facilidad de comparación, el cuerpo del dispositivo optimizador de la invención está formado por distintas secciones de cuerpo, una sección de separación superior como se muestra en la Fig. 8, una sección de separación inferior como se muestra en la Fig. 9, una sección de separación central como se muestra en la Fig. 3 y dos secciones de circulación centrales, como se muestra en la Fig. 6. De acuerdo con la modalidad, las secciones de separación superior, central e inferior poseen paredes inclinadas, zonas de calce extendidas, y aberturas para flujo de electrolito. De acuerdo con la modalidad, las secciones de circulación centrales poseen paredes paralelas y grandes aberturas para el flujo de electrolito.

La Fig. 10 muestra una vista frontal de un ánodo (A) presentando dos dispositivos optimizadores de la invención (10, 10') con configuración alargada. En comparación con la extensión del dispositivo mostrado en la Fig. 1, el dispositivo de la Fig. 10 tiene una extensión alargada en una fracción del cuerpo, dicha fracción compuesta de las secciones de cuerpo representadas en la Fig. 3 y Fig. 6. Este ejemplo permite mostrar que la construcción del dispositivo es adaptable a distintas longitudes con facilidad, implementando la extensión del mismo mediante la adicción de correspondientes secciones del cuerpo.

En este contexto, la adición de secciones del cuerpo se realiza a nivel de un molde de fabricación, o mediante algún proceso de conformado adecuado, considerando que el material preferente del dispositivo optimizador es el plástico.

La Fig. 11 muestra una vista frontal del dispositivo alargado en más fracciones del cuerpo compuesta de las secciones mostradas en la Fig. 3 y Fig. 6. Mediante dicha configuración es posible alcanzar un largo de dispositivo que cubra el 100 % de la extensión del borde lateral del ánodo (A). Mediante la Fig. 11 se ejemplifica la ventaja del dispositivo respecto a su construcción, siendo posible alternar secciones de cuerpo, en particular, secciones de circulación y secciones de separación centrales, para obtener configuraciones de dispositivos de distinta extensión.

La Fig. 12 muestra una vista isométrica completa de un dispositivo optimizador (10) con

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zonas e cace sn exen er a , es ecr, en on e e or e e a paca an ca se spone prácticamente en contacto con, o muy cercano a, la cara frontal del dispositivo optimizador (10).

De manera similar a la Fig. 8, la Fig. 13 muestra una vista isométrica de la sección de separación superior del cuerpo del dispositivo que posee dos planos inclinados por los cuales se desliza verticalmente el cátodo durante las operaciones de ingreso/retiro hacia/desde la celda electrolítica. Dicha sección de separación superior del cuerpo del dispositivo incorpora elementos distanciadores de ánodos, elementos de sujeción con zona de calce sin extender (11a) y aberturas para el paso del electrolito, participando como elemento enderezador del electrodo. De manera similar a la Fig. 3, en la Fig. 14 puede apreciarse una sección de separación central del dispositivo que, además de paredes inclinadas, también comprende una zona de calce sin extender y aberturas para el flujo libre de electrolito, participando como elemento enderezador del electrodo. Del mismo modo, la Fig. 15 muestra una vista isométrica de la sección de separación inferior del cuerpo del dispositivo que posee planos inclinados, los cuales facilitan el ingreso de los electrodos a las celdas, en particular, de los ánodos que posee el dispositivo instalado. Dicha sección de separación inferior del dispositivo incorpora elementos distanciadores de ánodos, elementos de sujeción con zona de calce sin extender (11a) y aberturas para el paso del electrolito, participando como elemento enderezador del electrodo.

Como puede apreciarse al revisar la Fig. 12 en contraste con las secciones del dispositivo representadas en las Figs. 13, 6, 14 y 15, presentadas en la lámina junto a la Fig. 12 para facilidad de comparación, el cuerpo del dispositivo optimizador de la invención está formado por distintas secciones de cuerpo, una sección de separación superior como se muestra en la Fig. 13, una sección de separación inferior como se muestra en la Fig. 15, una sección de separación central como se muestra en la Fig. 14 y dos secciones de circulación centrales, como se muestra en la Fig. 6. De acuerdo con la modalidad, las secciones de separación superior, central e inferior poseen paredes inclinadas, zonas de calce sin extensión, y aberturas para flujo de electrolito. De acuerdo con la modalidad, las secciones de circulación centrales poseen paredes paralelas y grandes aberturas para el flujo de electrolito.

La Fig. 16 muestra una vista frontal de un ánodo (A) que posee una modalidad preferente del sistema optimizador de la electrodeposición de la invención, con la zona de calce sin extender (11a, 11a'). En este contexto, la Fig. 17 muestra una vista isométrica de un conjunto de ánodos de una celda que tienen instalados el sistema optimizador preferente de la invención de acuerdo con una modalidad, con la zona de calce sin extender (11a, 11a'), correspondiente a la Fig. 16.

De manera similar a las Fig. 3 y 3a, las Figs. 18 y 18a muestran una vista isométrica de la sección de separación (10a) del dispositivo optimizador de acuerdo a una modalidad preferente de la invención, junto a una vista en corte de la sección transversal de dicho dispositivo, ambas con la zona de calce sin extender (11a), respectivamente. Por otra parte, la Fig. 19 muestra un esquema de una vista en corte de cómo actúa el dispositivo optimizador con respecto al distanciamiento entre ánodos y cátodos, con la zona de calce sin extender.

namene, a presene nvenc n compren e una mo a a a cona en a que, con motivos de asegurar la rigidez de la placa anódica, comprende una sección adicional denominada sección de esquina. Como se muestra en la Fig. 20, en algunas Naves de Electroobtención las placas anódicas (A) en sus esquinas inferiores no siempre son rectas, y por diseño de la celda y de procesos se prefiere que las esquinas de las placas anódicas terminen en ángulo, preferentemente de 45°, como se muestra en la Fig. 20. Después de un tiempo de operación las placas anódicas sufren un desgaste muy intenso por la corrosión, especialmente en las esquinas, que las adelgazan prematuramente con respecto al cuerpo, lo que se traduce en ánodos con placas anódicas chuecas o torcidas en sus esquinas, siendo principal foco de cortos circuitos que traen consigo depósitos malformados ó protuberancias en las esquinas de los cátodos a cosechar.

Para evitar esto, el dispositivo optimizador (10) puede comprender, en su parte inferior una sección de esquina (16) de forma angular, como se muestra en la Fig, 21, de modo de proteger la placa anódica en las esquinas. Dicha sección de esquina también puede comprender una zona de calce (17) en la forma de un canal en forma de U, que recibe estrechamente al ánodo en su borde inferior. Las paredes de la zona de calce (17) en la forma de canal, en su parte superior, poseen un ángulo de deslizamiento que evita que se acumule borra desprendida del electrodo por la corrosión. En la Fig. 22 se aprecia con mayor detalle la sección de esquina (16) con la zona de calce (17), y en la Fig. 23 se aprecia dos dispositivos optimizadores (10, 10'), con secciones de esquina (16, 16'), instalado en un ánodo (A).

De esta manera, se evitan cualquier acercamiento entre ánodos y cátodos, eliminando cortocircuitos, por consiguiente, se obtienen cátodos de excelente calidad física y química. Otro beneficio es que los ánodos extenderían su vida útil, dado que actualmente se les da de baja por que las esquinas se adelgazan más, pierden espesor prematuramente y generan problemas anticipadamente, por lo que con este dispositivo se aprovecharía al máximo la vida útil del ánodo.

Claims (1)

1. Un dispositivo optimizador de electrodeposición de metales, de aberturas múltiple, que maximiza el paso del flujo del electrolito sin alterar los procesos de electrodeposición, que sirve para toda gamma de densidad de corriente y que endereza los electrodos evitando la perdida de corriente por cortocircuitos que se producen entre ánodos y cátodos, CARACTERIZADO porque comprende un cuerpo único, de estructura esquelética firme, formado por secciones de cuerpo diferentes, presentando al menos una sección de separación, con paredes laterales inclinadas, seguida de al menos una sección de circulación, con paredes que configuran una sección transversal más angosta que la sección de separación, repitiéndose alternadamente esta configuración de secciones de cuerpo en toda la extensión del dispositivo; donde todas las paredes laterales de las distintas secciones de cuerpo del dispositivo poseen múltiples aberturas de diversas formas que facilitan el paso del flujo del electrolito, y donde las paredes de todas o parte de las secciones se juntan en la cara frontal del dispositivo formando una pared que soporta zonas de calce dispuesta para alojar, de forma ajustada y extendida de esta pared, al borde periférico de un electrodo, preferentemente de un ánodo, enderezándolo en toda su extensión y separándolo de los electrodos adyacentes.

2. El dispositivo de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque la sección de separación tiene una sección transversal en forma de U, más ancha en su parte posterior, y porque la sección de circulación está formada por paredes laterales paralelas.

3. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque las paredes laterales poseen múltiples aberturas preferentemente rectangulares, triangulares, circulares, combinación de ellas e irregulares formas, que permiten el paso del electrolito.

4. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque el dispositivo con aberturas múltiples y el sistema que lo comprende, puede funcionar perfectamente en todo el rango de densidad de corriente de electrodeposición de metales, especialmente con bajas densidades de corriente.

5. El dispositivo de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque las zonas de calce pueden ser extendida o sin extender, pequeñas, medianas o grandes y distribuidas a lo largo de toda la extensión frontal del dispositivo.

6. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la zona de calce es una zona de calce extendida, que se extiende a

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o argo e a mayor pare e a exens n rona e spos vo, pre eren emene a o argo e toda su extensión.

7. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque dispone agujeros de fijación, ubicados preferentemente en la zona del calce, a lo largo de la extensión de dicha zona, que permiten fijar el electrodo alojado en dicha zona del calce gracias a medios de fijación.

8. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, CARACTERIZADO porque no se necesita perforar los ánodos, comprendiendo un sistema de mordazas mediante el cual los dispositivos se fijan al ánodo, ubicados preferentemente en la zona del calce, a lo largo de la extensión del electrodo.

9. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la zona de calce se proyecta desde la unión de las paredes laterales hacia afuera del dispositivo en forma extendida del electrodo.

10. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque el área de la zona conformada por la pared que une a las paredes laterales hacia afuera del dispositivo hasta estar en contacto con el borde del electrodo en forma extendida puede ser variable para dar mayor o menor paso del flujo del electrolito.

11. El dispositivo de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque la pared frontal que une las paredes laterales del dispositivo está en contacto con el borde del ánodo en toda su extensión, conformado con zonas de calce sin extender.

12. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque al menos uno de sus extremos comprende planos inclinados dispuestos sobre las paredes laterales inclinadas, los cuales facilitan el deslizamiento respecto de electrodos adyacentes.

13. El dispositivo de acuerdo a la reivindicación 12, CARACTERIZADO porque ambos extremos del dispositivo poseen planos inclinados dispuestos sobre las paredes laterales del dispositivo.

14. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque las secciones de separación definen una sección transversal en forma de "U”, más ancha en su parte posterior con un ángulo equidistante dispositivo.

15. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque las secciones de circulación definen una sección transversal en forma de "U”, de un ancho menor que la sección de separación, lo que facilita de forma importante el paso del electrolito.

16. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la zona de calce posee sección cuadrada o rectangular.

17. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la zona de calce posee extremos biselados.

18. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la zona de calce es discontinua a lo largo de la extensión frontal del dispositivo, ofreciendo aberturas que exponen mayor superficie del electrodo.

19. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la zona de calce comprende una extensión longitudinal de al menos el 50% de la longitud del lado mayor del electrodo en el que se instala, de preferencia entre el 50 y 100% de dicha longitud.

20. El dispositivo de acuerdo a la reivindicación 19, CARACTERIZADO porque la extensión de la zona de calce comprende toda la longitud del lado mayor del electrodo en el que se instala.

21. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque está fabricado íntegramente en plástico.

22. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la longitud de cada dispositivo puede crecer modularmente, incorporando secciones de cuerpo correspondientes, preferentemente, alternadas entre sección con paredes inclinadas y sección rectangular con paredes paralelas, hasta alcanzar una longitud deseada.

23. El dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque comprende una sección de esquina, dispuesta hacia el extremo inferior del dispositivo, para recibir las esquinas inferiores de ánodos que presentan esquinas en ángulo.

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. n ssema op mza or e eec ro os que ev a a ocurrenca e corocrcu os que se producen entre ánodos y cátodos durante procesos de electrodeposición, CARACTERIZADO porque comprende,

al menos un dispositivo optimizador de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, instalado sobre el borde periférico de un electrodo, preferentemente en el costado de un ánodo, enderezando el electrodo así corno también proveyendo una separación equidistante entre electrodos adyacentes.

25. El sistema de acuerdo a la reivindicación 24, CARACTERIZADO porque comprende al menos dos dispositivos optimizadores con zonas de calce extendidas, instalados en ambos costados de un electrodo, preferentemente un ánodo.

26. El sistema de acuerdo a la reivindicación 24, CARACTERIZADO porque comprende al menos dos dispositivos optimizadores con zonas de calce sin extender, instalados en ambos costados de un electrodo, preferentemente un ánodo.

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