MX2015003847A - Un catodo y metodo de fabricacion. - Google Patents

Abstract

Un electrodo para procesos electrolíticos, el electrodo que comprende una barra de conducción y una placa unida a la barra de conducción, en donde la barra de conducción tiene un miembro de conducción unido a la misma para incrementar la conductividad de la barra de conducción.

Description

UN CÁTODO Y MÉTODO DE FABRICACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un electrodo para procesos electrolíticos. La invención se relaciona particularmente, aunque no exclusivamente, con un cátodo para un proceso de electrólisis.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los cátodos para procesos electrolíticos consisten de una barra de conducción y una placa de acero inoxidable o de titanio colocada en una solución electrolítica que cuelga de la barra de conducción.

Un problema con los cátodos existentes es que la barra de conducción hecha de cobre (que es un metal altamente conductivo) se sóida a la placa de acero inoxidable o de titanio. El problema es que tal soldadura es difícil de producir y tiene mala resistencia a la neblina de ácido que es producida, dando por resultado potencialmente que la soldadura sea corroída rápidamente y la placa llegue a ser desunida.

Un problema con el reemplazo del cobre con un metal diferente es que habría una caída de voltaje significativa, de esta manera, multiplicada por el número de electrodos en uso y las altas corrientes incrementa los costos de operación sustancialmente. Una manera alrededor de esto es recubrir una barra de conducción de acero inoxidable en el cobre, sin embargo, el recubrimiento de cobre se separa del acero inoxidable después de un tiempo debido a la corrosión producida por la neblina de ácido de la operación electrolítica, que conduce a una caída de voltaje más grande.

Otra solución de la téenica previa es soldar el acero inoxidable al cobre en un proceso de tres partes donde la primera zona se forma de una aleación de cobre-níquel, una zona intermedia de principalmente una aleación de níquel y una segunda zona de acero inoxidable-níquel. Esto da por resultado una solución satisfactoria pero requiere un proceso de soldadura especial utilizando electrodos de níquel.

Cualquier discusión de documentos, actas, materiales, dispositivos, artículos o los similares que se han incluido en la presente especificación es solamente para el propósito de proporcionar un contexto para la presente invención. Esto no se va tomar como una admisión de que cualquiera o todas de estas materias forman parte de la base de la técnica previa o donde el conocimiento general común en el campo relevante a la presente invención como existió antes de la fecha de prioridad de cada reivindicación de esta solicitud.

OBJETIVO DE LA INVENCIÓN Es un objetivo de la invención superar o por lo menos mejorar uno o más de los problemas anteriores y/o proporcionar al consumidor con una elección útil o comercial.

Otros objetivos preferidos de la presente invención llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción.

J BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una forma, aunque no necesita ser la única o en realidad la forma más amplia, la invención reside en un electrodo para procesos electrolíticos, el electrodo que comprende: una barra de conducción; y una placa unida a la barra de conducción; en donde la barra de conducción tiene un miembro de conducción unido a la misma para incrementar la conductividad de la barra de conducción.

De preferencia, el electrodo es un cátodo. Más de preferencia, el cátodo se puede utilizar para procesos electrolíticos de producción de cobre.

De preferencia, los procesos electrolíticos son procesos electrolíticos de producción de cobre. Por ejemplo, electrorrefinación o electroextracción de cobre.

De preferencia, la barra de conducción se hace de acero inoxidable. Alternativamente, la barra de conducción se puede hacer de otro metal adecuado o aleación, tal como titanio. Será apreciado que la barra de conducción también puede ser referida como una barra colgante. De preferencia el miembro de conducción se une a la barra de conducción mediante soldadura. La barra de conducción de preferencia tiene una superficie interior. De preferencia la barra de conducción es hueca. Más de preferencia la barra de conducción tiene una forma tubular que se hace mediante la formación con rodillo.

La formación con rodillo es típicamente una operación de doblado continuo en el cual una tira larga de metal de lámina se pasa a través de conjuntos de rodillos montados en soportes consecutivos, cada conjunto que realiza solamente una parte incrementada del doblez, hasta que se obtiene el perfil de sección transversal deseado. El diseño de los rodillos utilizados en la operación de formación con rodillo típicamente inicia con una formación de flor, que es la secuencia de secciones transversales de perfil, un perfil para cada soporte de rodillos.

De preferencia el miembro de conducción se hace de cobre o una aleación de cobre. Alternativamente, el miembro de conducción se puede hacer de otro metal adecuado o aleación que tiene baja resistividad. Típicamente el miembro de conducción se sóida a una superficie interior de la barra de conducción. De preferencia el miembro de conducción se sóida a una superficie interior de la barra de conducción antes de que forme la barra de conducción. Por ejemplo, el miembro de conducción se sóida a una lámina o placa que luego se forma con rodillo en una barra de conducción.

De preferencia la placa se hace de acero inoxidable. Alternativamente, la placa se puede hacer de otro metal adecuado o aleación, tal como titanio.

De preferencia la barra de conducción se hace del mismo material como la placa. Más de preferencia la barra de conducción y la placa se hacen de acero inoxidable. Típicamente la placa se sóida a la barra de conducción. Alternativamente, la placa se puede formar integralmente con la barra de conducción.

En una modalidad, la barra de conducción puede tener una primera y segunda porción sustancialmente en alineación axial, una tercera porción desalineada axialmente de la primera y segunda porción, una cuarta porción colocada entre la primera y tercera porción y una quinta porción colocada entre la segunda y la tercera porción. Típicamente la placa se une a la tercera porción. De preferencia el eje de la tercera porción está abajo del nivel del eje de la primera y segunda porción. Un beneficio de esto es que más de la placa puede estar en contacto con una solución de electrolito. De preferencia la barra de conducción se forma con rodillo en tal forma.

En otra forma, la invención reside en un método de fabricación de un electrodo, el método que incluye las etapas de: unir un miembro de conducción a una superficie interior de una barra de conducción; y unir una placa a la barra de conducción.

De preferencia la etapa de unión del miembro de conducción a una superficie interior de la barra de conducción involucra la soldadura de miembro de conducción a la barra de conducción.

De preferencia la etapa de unión de la placa a la barra de conducción involucra la soldadura de la placa a la barra de conducción.

De preferencia el método incluye la etapa de formar la barra de conducción en una forma hueca y/o una forma tubular. De preferencia, la etapa de formación de la barra de conducción en una forma hueca y/o una forma tubular involucra la formación con rodillo de la barra de conducción.

De preferencia el método incluye la etapa de formar la barra de conducción tal que una primera y segunda porción están sustancialmente en alineación axial, una tercera porción que está desalineada axialmente de la primera y segunda porción, una cuarta porción está colocada entre la primera y tercera porción y una quinta porción está colocada entre la segunda y tercera porción. De preferencia, la etapa de formar la barra de conducción en tal configuración involucra la formación con rodillos de la barra de conducción. Más de preferencia el método incluye la etapa de formar la barra de conducción tal que una primera y segunda porción están sustancialmente en alineación axial, una tercera porción inclinada y cuarta porción inclinada están colocadas entre la primera y segunda porciones, en donde los ejes de la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada están en ángulo con relación a los ejes de la primera y segunda porciones. De preferencia la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada forman un ángulo obtuso. Alternativamente la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada forman un ángulo recto o un ángulo agudo. De preferencia la tercera porción inclinada está adyacente a la cuarta porción inclinada.

En una forma adicional, la invención reside en un electrodo para procesos electrolíticos, el electrodo que comprende: una barra de conducción; y una placa unida a la barra de conducción; en donde por lo menos parte de la barra de conducción se sumerge por abajo de un borde superior de la placa.

De preferencia por lo menos una parte superior de la barra de conducción se sumerge abajo de un borde superior de la placa. De preferencia, la barra de conducción tiene una primera y segunda porción sustancialmente en alineación axial, una tercera porción inclinada y cuarta porción inclinada colocadas entre la primera y segunda porciones, en donde los ejes de la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada están en ángulo con relación a los ejes de la primera y segunda porciones. De preferencia la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada forman un ángulo obtuso. Alternativamente la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada forman un ángulo recto o un ángulo agudo. De preferencia la tercera porción inclinada está adyacente a la cuarta porción inclinada. De preferencia la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada están inclinadas hacia adentro con relación a un borde superior de la placa.

De preferencia la placa comprende por lo menos un recorte. De preferencia el por lo menos un recorte se ubica entre un plano definido por el borde superior de la placa y un plano definido por la parte más baja de la barra de conducción.

De preferencia la barra de conducción es una barra de conducción como se describe en esta especificación. Alternativamente, la barra de conducción se puede hacer de cobre y/o una aleación de cobre.

En otra forma, la invención reside en una barra de conducción hueca para un electrodo que tiene: un miembro de conducción unido a una superficie interior de la barra de conducción.

De preferencia, la barra de conducción se hace de acero inoxidable. Alternativamente, la barra de conducción se puede hacer de otro metal adecuado o aleación, tal como titanio. De preferencia el miembro de conducción se une a la barra de conducción mediante soldadura.

De preferencia el miembro de conducción se hace de cobre o una aleación de cobre. Alternativamente, el miembro de conducción se puede hacer de otro metal adecuado o aleación que tenga baja resistividad. De preferencia, el miembro de conducción se sóida a una superficie interior de la barra de conducción antes de que forme la barra de conducción. Por ejemplo, el miembro de conducción se sóida a una lámina o placa que luego se forma con rodillo en una barra de conducción.

De preferencia la barra de conducción tiene una primera y segunda porción sustancialmente en alineación axial, una tercera porción desalineada axialmente de la primera y segunda porción, una cuarta porción colocada entre la primera y tercera porción y una quinta porción colocada entre la segunda y la tercera porción.

Más de preferencia, la barra de conducción tiene una primera y segunda porción sustancialmente en alineación axial, una tercera porción inclinada y cuarta porción inclinada colocada entre la primera y segunda porciones, en donde los ejes de la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada están en ángulo con relación a los ejes de la primera y segunda porciones. De preferencia la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada forman un ángulo obtuso. Alternativamente la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada forman un ángulo recto o un ángulo agudo. De preferencia la tercera porción inclinada está adyacente a la cuarta porción inclinada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para ayudar en el entendimiento de la invención y para permitir a una persona experta en la téenica poner la invención en efecto práctico, modalidades preferidas de la invención serán descritas a manera de ejemplo únicamente con referencia a los dibujos acompañantes, en donde: la FIG. 1 muestra una sección de un cátodo de la téenica previa; la FIG. 2 muestra una vista esquemática en perspectiva de acuerdo con una modalidad de la invención; la FIG. 3 muestra una vista de sección transversal esquemática de una barra de conducción y un miembro de conducción de acuerdo con una modalidad de la invención; la FIG. 4 muestra una vista de sección transversal esquemática de la barra de conducción y un miembro de conducción de la figura 3 soldados conjuntamente; la FIG. 5 muestra una vista de sección transversal esquemática de la barra de conducción de la figura 4 formada en una forma hueca; la FIG. 6 muestra una vista de sección transversal esquemática de la barra de conducción de la figura 5 soldada; la FIG. 7 muestra una vista de sección transversal esquemática de la barra de conducción de la figura 6 y una aca; la FIG. 8 muestra una vista de sección transversal esquemática de la barra de conducción y la placa de la figura 7 soldadas conjuntamente; la FIG. 9 muestra una vista de sección transversal esquemática de una barra de conducción de acuerdo con una modalidad de la invención; la FIG. 10 muestra una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una modalidad de la invención; la FIG. 11 muestra una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una modalidad de la invención; la FIG. 12 muestra una vista esquemática de un electrodo de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 muestra un cátodo de la téenica previa 100 que tiene una barra de conducción de cobre 101 y una placa de acero inoxidable 103. La placa de acero inoxidable 103 está soldada a la barra de conducción 101 por la soldadura 105. Un problema con las soldaduras de acero inoxidable/cobre 105 es que son susceptibles a la corrosión y no proporcionan soldaduras de alta resistencia estructural.

Con referencia a la figura 2, se muestra un electrodo de la forma de un cátodo 10. El cátodo 10 comprende una barra de conducción 20 unida a una placa 30 mediante soldaduras 32. Un miembro de conducción 26 está unido a la barra de conducción 20 mediante soldaduras 28.

La barra de conducción 20 y la placa 30 se hacen de acero inoxidable y como tales las soldaduras 32 son soldaduras de acero inoxidable de alta resistencia estructural que tiene resistencia a la corrosión. La barra de conducción 20 es hueca, con una superficie interior 22. La barra de conducción 20 está soldada por una soldadura 24 para proporcionar una barra de conducción en forma de tubo 20.

El miembro de conducción 26 se hace de cobre y las soldaduras 28 no son requeridas que sean tan fuertes como las soldaduras 32, ya que hay carga estructural mínima colocada en las soldaduras 28.

Las soldaduras 28 son principalmente para propósitos conductivos tal que la conductividad de la barra de conducción de acero inoxidable 20 se incrementa mediante el miembro de conducción de cobre 26. Una beneficio de tener el miembro conductivo 26 soldado a una superficie interior 22 de la barra de conducción 20 es que el miembro conductivo 26 y las soldaduras 28 son menos susceptibles a la corrosión. Un beneficio de soldar el miembro conductivo 26 a la barra conductiva 20 es que el miembro conductivo 26 no se requiere para proporcionar resistencia estructural a la barra conductiva 20, como tal, se puede utilizar menos material de cobre, dando por resultado costos reducidos.

Con referencia a las figuras 3, 4, 5, 6, 7 y 8, se muestra un cátodo 10 durante varias etapas de producción. En la figura 3, el miembro de conducción 26 se coloca en la superficie interior 22 (es decir, llegará a ser la superficie interior) de la barra de conducción 20 (es decir, este material de placa o lámina llegará a ser la barra de conducción). En la figura 4, el miembro de conducción 26 se une a la barra de conducción 20 por las soldaduras 28. En la figura 5, la barra de conducción 20 se forma con rodillo para proporcionar una forma hueca. En la figura 6, la barra de conducción 20 se sella a lo largo de su longitud mediante la soldadura 24. En la figura 7, la placa 30 ese coloca adyacente a la barra de conducción 20. En la figura 8, la placa 30 se une a la barra de conducción mediante soldaduras 32.

Con referencia a la figura 9, se muestra una vista de sección transversal de una barra de conducción 20 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La barra de conducción 20 se hace de acero inoxidable y tiene un miembro de conducción 26 hecho de cobre unido a una superficie interior 22 de la barra de conducción 20 mediante las soldaduras 28. Como se puede observar de la figura 9, el miembro de conducción 26 tiene una sección transversal en forma de MJ'. Un beneficio de esto es que el miembro de conducción 26 se puede hacer al doblar o al formar con rodillo un material de lámina o de placa.

Con referencia a la figura 10, se muestra un cátodo 10 de acuerdo con la presente invención con una barra de conducción de forma "recta" 20 y una placa 30 que se coloca en solución de electrolito 50.

Con referencia a la figura 11, se muestra un cátodo 10 de acuerdo con la presente invención con la barra de conducción 20 que tiene una primera porción 70 y una segunda porción 72 sustancialmente en alineación axial, una tercera porción 74 está desalineada axialmente de la primera porción 70 y una segunda porción 72, una cuarta porción 76 está colocada entre la primera porción 70 y la tercera porción 74 y una quinta porción 78 está colocada entre la segunda porción 72 y la tercera porción 74. Una placa 30 se une a la tercera porción 74 de la barra de conducción 20. La placa 30 se coloca en solución de electrolito 50.

Como se puede observar al comparar las figuras 10 y 11, el cátodo 10 en la figura 11 tiene más de la placa 30 en la solución electrolítica, esto da por resultado una caída de voltaje menor entre la barra de conducción 20 y la parte de la placa 30 que está en la solución electrolítica 50.

Con referencia a la figura 12, se muestra un cátodo 10 de acuerdo con la presente invención con una barra de conducción 20 que tiene una primera porción 80 y segunda porción 82 sustancialmente en alineación axial, una tercera porción inclinada 84 y una cuarta porción inclinada 86 están colocadas entre la primera porción 80 y la segunda porción 82. La tercera porción inclinada 84 y la cuarta porción inclinada 86 están en ángulo con relaciona a la primera porción 80 y la segunda porción 82. La placa 30 se une a la barra de conducción 20 y se coloca en la solución de electrolito 50. Como se puede observar de la figura 12, parte de la tercera porción inclinada 84 y la cuarta porción inclinada 86 de la barra de conducción 20 se sumergen abajo de un borde superior 90 de la placa 30. Los recortes 60 se ubican adyacentes a la barra de conducción 20 y un borde superior 90 de la placa 30.

Por toda la especificación el objetivo ha sido describir la invención sin limitar la invención a cualquier modalidad o colección especifica de características. Las personas expertas en la téenica relevante pueden realizar variaciones de las modalidades específicas que no obstante se encontrarán dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, las características individuales de una modalidad se pueden combinar con otra modalidad.

Será apreciado que otros diversos cambios y modificaciones se pueden hacer a la modalidad descrita sin apartarse del espíritu y alcance de la invención.

Por toda esta especificación la palabra "comprende", o variaciones tales como "se comprende" o "que comprende", será entendido que implican la inclusión de un elemento, número entero o etapa establecida, o grupo de elementos, números enteros o etapas, pero no la exclusión de cualquier otro elemento, número entero o etapa, o grupo de elementos, números enteros o etapas.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Un electrodo para proceso electrolítico, el electrodo caracterizado porque comprende: una barra de conducción; una placa unida a la barra de conducción; en donde por lo menos parte de la barra de conducción se sumerge abajo de un borde superior de la placa.

2. Un electrodo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos una parte superior de la barra de conducción se sumerge abajo de un borde superior de la placa.

3. Un electrodo para procesos electrolíticos, el electrodo caracterizado porque comprende: una barra de conducción; y una placa unida a la barra de conducción; en donde la barra de conducción tiene un miembro de conducción unido a la misma para incrementar la conductividad de la barra de conducción.

4. Un electrodo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la placa se forma integralmente con la barra de conducción.

5. Un electrodo de conformidad con la reivindicación 3 o reivindicación 4, caracterizado porque por lo menos parte de la barra de conducción se sumerge abajo de un borde superior de la placa .

6. Un electrodo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque por lo menos una parte superior de la barra de conducción se sumerge abajo de una superficie superior de la placa.

7. Un electrodo de conformidad con la reivindicación 3 o reivindicación 4, caracterizado porque la barra de conducción tiene una primera porción y una segunda porción sustancialmente en alineación axial, una tercera porción desalineada axialmente de la primera porción y la segunda porción, una cuarta porción colocada entre la primera porción y la tercera porción y una quinta porción colocada entre la segunda porción y la tercera porción.

8. Un electrodo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el eje de la tercera porción está abajo del nivel de los ejes de la primera porción y la segunda porción.

9. Un electrodo de conformidad con la reivindicación 7 o reivindicación 8, caracterizado porque la placa se une a la tercera porción.

10. Un electrodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque la barra de conducción tiene una forma tubular y el miembro de conducción se sóida a una superficie interior de la barra de conducción.

11. Un electrodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el electrodo es un cátodo utilizado para procesos electrolíticos de producción de cobre.

12. Un electrodo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la barra de conducción se hace de acero inoxidable.

13. Una barra de conducción hueca para un electrodo, la barra de conducción hueca caracterizada porque tiene: una primera y segunda porción sustancialmente en alineación axial; y una tercera porción inclinada y una cuarta porción inclinada colocadas entre la primera y segunda porciones; en donde los ejes de la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada están en ángulo con relación a los ejes de la primera y segunda porciones, y en donde un miembro de conducción se une a una superficie interior de la barra de conducción.

14. Un electrodo o una barra de conducción hueca de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la barra de conducción se forma mediante la formación con rodillo.

15. Un método para fabricar un electrodo, el método caracterizado porque incluye las etapas de: unir un miembro de conducción en una superficie interior de una barra de conducción; y unir una placa a la barra de conducción.

16. Un método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además incluye la etapa de formar la barra de conducción tal que una primera y segunda porción de la barra de conducción están sustancialmente en alineación axial, una tercera porción de barra de conducción está desalineada axialmente de la primera y segunda porción, una cuarta porción de la barra de conducción está colocada entre la segunda y tercera porción.

17. Un método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además incluye la etapa de formar la barra de conducción tal que una primera y segunda porción de la barra de conducción están sustancialmente en la alineación axial, una tercera porción inclinada y cuarta porción inclinada de la barra de conducción están colocadas entre la primera y segunda porciones, en donde los ejes de la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada están en ángulo con relación a los ejes de la primera y segunda porciones.

18. Un método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada forman un ángulo obtuso.

19. Un método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la tercera porción inclinada y la cuarta porción inclinada forman un ángulo recto o un ángulo agudo.

20. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 16, 17, 18 o 19, caracterizado porque la etapa de unir un miembro de conducción a una superficie interior tiene una barra de conducción involucra soldar el miembro de conducción a una superficie interior de la barra de conducción antes de que se forme la barra de conducción.

21. Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 16, 17, 18, 19 o 20, caracterizado porque la etapa de formar la barra de conducción involucra la formación con rodillo de la barra de conducción.