MXPA01006667A - Anodo de extraccion electrolitica mejorado y metodo para fabricar dicho anodo.. - Google Patents

Abstract

En un anodo de extraccion electrolitica en el cual una lamina de anodo de plomo (11) esta fuertemente ajustada a una barra comun de cobre (12), la lamina de anodo esta ademas unida a la barra comun mediante fijacion (17) para evitar dano a la union; un recubrimiento de plomo (18) se electrodeposita en la barra comun, perno y la union soldada para proveer un sello metalurgico completo y buena resistencia a corrosion por acido.

Description

ÁNODO DE EXTRACCIÓN ELECTROLÍTICA MEJORADO Y MÉTODO PARA FABRICAR DICHOÁNODO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un ánodo de extracción electrolítica mejorado y su método de fabricación. El ánodo es una lámina de aleación de plomo unida a una barra común. Se inserta un perno a través de la unión entre la lámina y la barra común y una capa de plomo se electrodeposita sobre la barra común, perno y la unión entre la barra común y la lámina de ánodo.

ESTADO DE LA TÉCNICA Las aleaciones de plomo han sido utilizadas durante muchos años como ánodos de extracción electrolítica para la recuperación de cobre, níquel y zinc de soluciones de sulfato. Para la mayoría de los usos, el ánodo se produce al fundir plomo en un molde para producir el tamaño y forma de ánodo. El plomo o aleación de plomo fluye alrededor de una barra común de cobre para proveer contacto eléctrico entre la lámina de ánodo y la barra común de cobre. El plomo también puede servir como una barrera protectora para evitar ataque de la barra común de cobre del rocío de ácido o choque de electrolito directo.

La lámina de aleación de plomo enrollada para ánodos ofrece ventajas de porosidad reducida, sección transversal más uniforme, estructura granular más uniforme y velocidades de corrosión reducidas que los ánodos fundidos. Sin embargo, la lámina de aleación de plomo enrollada, se debe unir a la barra común de cobre como se muestra en la figura 1. En la mayoría de los casos, la lámina de ánodo de plomo (1) está unida a la barra común de cobre (2) al fundir primero el plomo alrededor de la barra común (3) como se muestra en la figura 1 y posteriormente soldar o quemar la lámina enrollada a la fundición de plomo alrededor de la barra común. La fundición de plomo alrededor de la barra común puede ser la misma composición que la lámina de ánodo, o se puede usar una aleación diferente para fundir alrededor de la barra común antes de la unión de la lámina mediante soldadura o quemado. Un nuevo método para unir la lámina de aleación de plomo enrollada a una barra común de cobre se desarrolló en la patente de E.U.A. No. 4,373,654. En este sistema, se une una lámina de aleación de plomo-calcio-estaño enrollada a una barra común de cobre por medio de una unión de soldadura en una ranura de la barra común. Este método da una unión metalúrgica completa entre la lámina y la barra, a diferencia de la fundición alrededor del sistema de barra. Un delgado recubrimiento de aleación de plomo-estaño se formó en la barra mediante inmersión previa al procedimiento de soldadura para proteger la barra común de cobre de rocío ácido o choque directo de electrolito. Sin embargo, esto no protege completamente la barra común, y en uso, ocurre un ataque de ia barra común de cobre. Eventualmente, la unión de soldadura fue expuesta y atacada. El ataque de la barra común se evitó mediante una mejora desarrollada en la patente de E.U.A. No. 5,172,850. Como se muestra en la figura 2, en esta mejora la lámina de aleación de plomo enrollada (4) está unida a la barra común de cobre (5) por medio de una unión soldada (6) en la ranura (7) de la barra común. Se forma un delgado recubrimiento de aleación de plomo-estaño (8) sobre la superficie de la barra común mediante inmersión previa al procedimiento de soldadura. La unión soldada está sellada al pudelar una aleación de relleno (9) en todas las hendiduras. Un recubrimiento de plomo (10) es electrodepositado en la superficie de la barra común y sobre la unión entre la barra común y la lámina de ánodo para dar un sello metalúrgico completo alrededor de la barra común y unión. El ánodo terminado de este método provee resistencia excelente al ataque producido por rocío ácido o choque directo de electrolito en el área de barra común. Una lámina de ánodo de plomo soldada en la ranura de la barra común de cobre y posteriormente cubierta con una capa de plomo electrodepositado en la barra común y sobre la unión entre la barra común y la lámina de ánodo, produce un ánodo con una unión metalúrgica completa entre la lámina de ánodo y barra común, así como un sello completo alrededor de la barra común y unión. Se ha comprobado que este método para producir ánodos de extracción electrolítica produce baja resistencia entre la barra común y lámina de ánodo, mientras protege la barra común y unión de ataque por parte de rocíos ácidos o choque directo de electrolito en la barra y unión soldada. En algunos casos, ha ocurrido falla prematura de los ánodos por daño a la unión soldada en el borde de la lámina. Este daño es ocasionado por la caída del ánodo desde alguna distancia, de modo que la barra común hace contacto con el lado de la celda y es doblado hacia arriba. Esta deformación de la barra común puede ocasionar delaminación de la barra a partir de la lámina de ánodo en un extremo de la unión soldada. La ruptura de la unión de soldadura puede proveer entrada de electrolito en la unión, ocasionando corrosión de la interfaz de la barra común/lámina de ánodo. El ánodo puede ser accidentalmente levantado y posteriormente arrojado durante el arrastre de los cátodos, cuando la grúa recoge accidentalmente un ánodo así como un cátodo. Debido a que el gancho no es suficientemente largo para sostener el ánodo, éste cae nuevamente al depósito conforme los cátodos son levantados de la celda. Otros incidentes tales como corto circuitos, en donde crecen dendritas a partir del cátodo de cobre y se unen al ánodo, dan como resultado que el ánodo se divida fuera de la celda durante el arrastre del cátodo. Cuando la unión entre ánodo y cátodo se rompe debido al peso del ánodo, el ánodo cae nuevamente en la celda. El ánodo también se puede dañar cuando los ánodos son removidos de la celda para remover depósitos u hojuelas de adhesión o para limpiar el iodo de la celda. En tales casos, los ánodos son removidos de la celda mediante una grúa y son colocados en anaqueles. Dependiendo de la experiencia del operador de la grúa, los ánodos pueden ser arrojados en los anaqueles. También, los ánodos pueden ser manejados mecánicamente tal como para remover el depósito de ánodo de PbO2/Mn?2 como en extracción electrolítica de zinc. Dicho manejo puede incluir arrojar el ánodo, lo cual puede dañar el borde de la unión soldada. La fuerza del ánodo que cae que hace contacto con el lado de ía celda, puede dar como resultado doblez de ía barra común. Cuando la barra común es doblada, gran parte de la fuerza se transmite hacia el borde de la interfaz de la barra común/lámina de ánodo debido a que esta interfaz es más rígida que la barra común sola. Si la fuerza es suficiente, la barra común puede ser desprendida lejos de la lámina de ánodo en el extremo de la unión soldada. La presente invención provee un método para proteger la unión soldada de la barra común/lámina de ánodo de daño debido a mal manejo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención provee un ánodo de extracción electrolítica mejorado del tipo que tiene una lámina de ánodo de plomo soldada en una barra común de cobre. La mejora comprende fijar la lámina de ánodo hacia la barra común de cobre para evitar daño a la unión soldada si el ánodo es arrojado o mal manejado. La superficie de la barra común, el perno, y la unión entre la barra común y la lámina de ánodo está cubierta con una capa de plomo a través de electrodeposición para proveer un sello metalúrgico completo alrededor de la barra común y la unión.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista lateral de un ánodo de la técnica anterior. La figura 2 es una vista lateral de la modalidad preferida del ánodo descrito en la patente de E.U.A. No. 5,172,850. La figura 3 es una vista lateral de la modalidad preferida del ánodo de la presente invención. La figura 4 es una vista anterior del ánodo de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la práctica de la presente invención, una lámina de ánodo de plomo (11) está unida a una barra común de cobre (12) en una manera que permite buena conductividad entre la barra común y la lámina de aleación de plomo. Las figuras 3 y 4 muestran la manera preferida de unir la barra común y la lámina de ánodo. Como se muestra en la figura 3, la lámina de aleación de plomo está fuertemente ajustada en una ranura longitudinal (13) de una barra común de cobre. De manera óptima, la lámina está unida a la barra común utilizando soldadura (14) para llenar la ranura, y la unión soldada está sellada al pudelar de una aleación de relleno (16) en todas las hendiduras. La unión entre la barra común y la lámina de ánodo está reforzada para evitar daño durante manejo de uno o más pernos (17) insertados a través de ia unión entre la barra común y lámina de aleación de plomo. La barra común, pernos, y la unión están cubiertos por un revestimiento de plomo (18) por medio de electrodeposición, formando así un ánodo el cual es sustancialmente resistente a la corrosión con integridad estructural mejorada. La inserción de un perno o remache completamente a través de la barra común de cobre y la lámina de aleación de plomo en el área de unión soldada, evita daño del borde de la unión soldada cuando los ánodos son arrojados o mal manejados. De preferencia, el perno es colocado lo más práctico posible hacia el borde de la unión soldada de modo que pueda soportar algo de la tensión de fuerza cortante aplicada a la unión soldada si el ánodo es arrojado o mal manejado. El perno puede ser conducido a través de la unión mediante fuerza o se puede perforar un orificio a través de la unión de barra común/lámina de ánodo e insertar un perno. El perno o remache se puede extender más allá de la superficie de la barra común de cobre. El perno, así como la barra común de cobre y la unión entre la barra común y la lámina de ánodo, están cubiertos por una capa electrodepositada de plomo para proveer un sello metalúrgico sobre la barra común y la unión. De acuerdo con la invención, el material de ánodo de aleación de plomo utilizado en extracción electrolítica está formado como una lámina. El material de lámina de plomo empleado en los ánodos de la invención puede ser cualquier aleación de plomo adecuada para uso en extracción electrolítica. Los ejemplos de tales aleaciones incluyen aleaciones de plomo-plata, plomo-calcio- plata, plomo-calcio-bario-plata, plomo-antimonio, plomo-antimonio-arsénico, plomo-calcio, plomo-estroncio-estaño, plomo-calcio-bario-estaño, plomo-calcio-estroncio-estaño y plomo-calcio-estaño. La lámina se puede formar mediante fundición, extrusión o enrollado del material de aleación. Las referencias al material de ánodo de plomo pretenden incluir cualquier aleación de plomo, las cuales son adecuadas como material de ánodo en extracción electrolítica a partir de electrolitos de ácido sulfúrico. La barra común de cobre puede ser sumergida completa o parcialmente en una aleación de plomo y estaño para producir un substrato (15) para electrodeposición. Por ejemplo, una aleación de plomo que contiene una cantidad suficiente de componente de estaño adicional la cual se une a la barra de cobre, será un material de recubrimiento efectivo. Un material de recubrimiento preferido es una aleación de plomo-estaño-antimonio que contiene ai menos 50% de plomo. La lámina de ánodo (11) puede estar unida a una barra común (2) como se enseña en la patente de E.U.A. No. 4,373,654, cuyas descripciones se incorporan a la presente como referencia. Sin embargo, se puede utilizar cualquier medio de unión, el cual no requiera ensanchar el ánodo más allá del ancho de la barra común y el cual permita buena conductividad entre la lámina de plomo y la barra común. En la práctica preferida mostrada en la figura 3, la barra común (12) tiene una ranura longitudinal (13) en la cual se ajusta de manera ceñida la lámina de plomo. La barra y la lámina de plomo están unidas de preferencia por medio de un material de soldadura (14). Preferiblemente, la soldadura es un material que contiene estaño y otros materiales y que tiene un punto de fusión bajo y fluidez suficiente para permitir penetración en la ranura y unión entre la barra de cobre y la lámina de aleación de plomo. Tal penetración y unión aumenta el contacto entre la barra y lámina de ánodo, mejorando así la conductividad. Un delgado recubrimiento de una aleación de plomo-estaño (15) se forma en la superficie de la barra común mediante inmersión previa al procedimiento de soldadura. La operación de quemado final se realiza mediante pudelación de una aleación de relleno (16) en todas las hendiduras. La aleación de relleno se debe unir a la soldadura, la barra de cobre o aleación de recubrimiento de barra y a la lámina de ánodo. Debe llenar todas las hendiduras y crear una ligera unión de transición entre la barra y lámina. Las aleaciones de relleno preferidas son: la aleación de recubrimiento de barra, una aleación de plomo-antimonio, como por ejemplo aleación de 6% de antimonio-plomo, una soldadura de estaño con bajo contenido de plomo, una aleación de plomo-cobre o una aleación de plomo-plata. La unión entre la lámina de ánodo y la barra común de cobre se refuerza para evitar daño a la unión al insertar el perno (17) a través de la barra común, unión, y la lámina de aleación de plomo. Este perno evita daño a la unión soldada al resistir altas tensiones aplicadas en la unión soldada por deformación de la barra común ocasionada por mal uso o caída del ánodo. De preferencia, se insertan dos pernos cerca de cualquier extremo de la unión como se muestra en la figura 4.

El perno se puede insertar como un remache forzado a través de la barra común o mediante un perno insertado en un orificio perforado a través de la interfaz de barra común, unión de soldadura, lámina de ánodo. El perno puede ser de cobre, latón, bronce, acero inoxidable u otro material suficientemente fuerte para resistir deformación inducida por caída del ánodo. En la práctica de la presente invención, un recubrimiento de plomo (18) es electrodepositado en la superficie exterior de la barra común recubierta y sobre la unión. El recubrimiento solamente necesita lo suficientemente grueso para asegurar cobertura completa de la barra, perno y la unión con una capa resistente a la corrosión. La electrodeposición se puede realizar simplemente al invertir la lámina de ánodo unida y barra común y sumergiendo el ánodo en una solución galvanoplástica hasta que la barra común, perno y la unión estén completamente cubiertos por la solución. Luego el ánodo se conecta eléctricamente, de manera que el ánodo funcione como un cátodo. El ánodo utilizado en el procedimiento de galvanoplastia es cualquier material de plomo a partir del cual el plomo se puede disolver y depositar en el "cátodo" de barra común de cobre. Se prefieren los ánodos de plomo puro, pero también se pueden utilizar diferentes aleaciones de plomo. Luego se aplica una corriente adecuada durante un tiempo suficiente para producir el recubrimiento deseado. El baño puede consistir de una solución de fluoborato de plomo, sulfamato de plomo, fluorosilicato de plomo y otro baño galvanoplástico a partir del cual el plomo se puede electrodepositar en la superficie de la barra común.

En este procedimiento, se disuelve metal a partir de un ánodo de plomo puro o aleación de plomo y se electrodeposita en la barra común de cobre recubierta produciendo un sello metalúrgico completo alrededor de la barra común mediante el recubrimiento electrodepositado. El espesor de la capa electrodepositada puede variar de 0.025 mm a 4 mm. La escala normal es de 0.5 mm a 2 mm. El siguiente ejemplo es ilustrativo de la invención.

EJEMPLO Se produjeron ánodos al ranurar la barra común de cobre, recubrir mediante inmersión con una capa delgada (0.005 cm - 0.0127 cm) de aleación de plomo-15% estaño-1% antimonio. Se unió una lámina de aleación enrollada de plomo-calcio-estaño a la barra recubierta al llenar la ranura con una aleación de plomo-70% estaño y colocar la lámina enrollada en la ranura en la barra. La unión se selló con un metal de relleno de plomo-6% antimonio. Los extremos de la unión soldada se fijaron mediante remaches de latón de 0.3175 cm los cuales fueron guiados a través de la barra común, unión y lámina mediante presión de aire. Los ánodos terminados se invirtieron y sumergieron en un baño galvanoplástico de fluoborato de plomo, de modo que la barra común de cobre completa y una parte de la lámina de aleación enrollada de plomo-calcio-estaño se sumergió en el electrolito. La conexión eléctrica se realizó de tal modo para hacer del ánodo un cátodo. Se utilizó plomo puro como el material de ánodo. Se aplicó una corriente de aproximadamente 200 a/m2 durante 16 horas dando como resultado la deposición de aproximadamente 0.77 mm de recubrimiento de plomo en la barra. Un ánodo producido mediante el procedimiento descrito, se elevó a una altura de 0.915 metros sobre una celda de depósito simulada y arrojado para simular ias condiciones de mal uso que se pueden experimentar en el depósito. El ánodo producido al fijar los extremos de la unión sufrió una barra común severamente deformada, pero sin ruptura o delaminación de la unión. Un ánodo producido de acuerdo con la patente de E.U.A. No. 5,172,850 se sometió a las mismas condiciones de mal uso. La barra común se deformó severamente y la unión soldada en un extremo del ánodo contenía una ruptura de 7.62 cm de longitud.

Claims (1)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1- Un método para fabricar un ánodo de extracción electrolítica comprende: a. adaptar una lámina de aleación de plomo en una ranura en una barra común; b. fijar la barra común a la lámina; c. electrodepositar un recubrimiento de plomo en la barra común, perno y unión para formar un sello metalúrgico alrededor de la barra común, perno y unión entre la lámina y barra común. 2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , que comprende: a. formar una lámina de material de ánodo de aleación de plomo; b. formar una barra común de cobre con una ranura longitudinal de tal tamaño que un extremo de la lámina de aleación de plomo se ajuste fuertemente en la misma; c. ajustar dicho extremo de la lámina de plomo en dicha ranura de la barra común; d. soldar juntos ia barra común y lámina; e. fijar la barra común a la lámina a través de la unión; f. sumergir la barra común fija y la unión soldada en un baño galvanoplastia) de plomo, y g. electrodepositar un recubrimiento de plomo en la barra común, perno y unión por lo que se forma un sello metalúrgico alrededor de la barra común, perno y unión soldada. 3.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la barra común está al menos parcialmente recubierta con una aleación de estaño antes de que la lámina de plomo se ajuste en la ranura de la barra común. 4.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la lámina está fija a los extremos de la barra común. 5.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la lámina está fija a la barra común mediante un remache. 6.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la lámina está fija a la barra común mediante un perno.