MXPA05000252A - Barra de soporte de catodo encapsulado y metodo para su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Un catodo para usarse en el refinamiento o extraccion de metales, tipicamente usado en el electro-refinamiento o extraccion de cobre, comprendiendo una placa de deposicion sustancialmente plana unida a lo largo de un borde superior del mismo a una barra de soporte prolongada por medio de la cual se define una conexion. Un revestimiento protector se une a la placa de deposicion y al menos circunda parcialmente la barra de soporte de manera que se define una cavidad en la region de la conexion. Un material resistente a la corrosion llena la cavidad. De esta manera el material resistente a la corrosion previene que las sustancias corrosivas penetren la conexion. El material resistente a la corrosion previene que la solucion electrolitica corrosiva y otros liquidos corroan la conexion conductiva entre la placa de deposicion y la barra de soporte que de otra manera reduciria la eficiencia del catodo.

Description

BARRA DE SOPORTE DE CÁTODO ENCAPSULADO Y MÉTODO PARA SU FABRICACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a cátodos de deposición típicamente usados en la refinación o extracción de metales. En particular, la presente invención se refiere a un montaje de deposición d e c átodos c omprendiendo una placa de deposición y una barra de soporte cubierta con un revestimiento protector en donde el hueco entre el revestimiento y la unión soldada interna de la placa de deposición a la barra de soporte se llena, por lo cual se encapsula la soldadura en un material resistente a la corrosión y previene el ingreso del medio corrosivo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El refinamiento o la extracción de muchos metales no ferrosos puede lograrse mediante la electrólisis. Para los metales los cuales son más rápidamente oxidables y reducidos que el agua, una t écnica d e electro-refinamiento comprende colocar un ánodo fabricado de metal crudo y un cátodo juntos en un baño ácido apropiado. La aplicación de voltaje entre el ánodo y el cátodo causa que el metal crudo se oxide y los iones metálicos puros migren electrolíticamente a través del baño de ácido para el cátodo. Los iones metálicos se depositan en el cátodo como un metal refinado de alta pureza, dejando la mayoría de las impurezas en el piso del baño ácido. Alternativamente, en el proceso de electro-extracción el ánodo se fabrica de un material diferente al metal que está siendo refinado, por ejemplo para la electro-extracción del cobre, un ánodo usado se fabrica de cualquier aleación de Plomo, Estaño y Calcio (Pb, Sn y Ca). El metal a refinarse, en este caso el cobre se envía al baño electrolítico en forma soluble, primeramente desde un proceso de extracción de solventes y lixiviación. La aplicación de un voltaje a través del ánodo y e! cátodo causa que el cobre migre de la solución y se deposite sobre el cátodo en un estado metálico refinado.

Los cátodos están comprendidos típicamente de una placa de deposición cuadrada, plana unida a o lo largo de un borde superior a una barra de soporte eléctricamente conductora. La barra de soporte, que extiende el tanque que aloja el baño de ácido durante el refinamiento, está a su vez en contacto eléctrico con una fuente de energía externa, convencionalmente por medio de un par de barras colectivas eléctricamente conductoras que corren en paralelo a lo largo de los bordes opuestos del tanque y en el cual los extremos de la barra de soporte descansan. La barra de soporte por lo tanto sirve con un propósito dual: proporcionar los medios para suspender la placa de deposición dentro del baño ácido y proporcionando una ruta para el flujo de la corriente eléctrica entre la placa de deposición y la fuente de energía.

Después de un periodo de tiempo apropiado cuando el cobre suficiente h a m ¡grado d el ánodo al cátodo o de la forma soluble (solución) al cátodo, el cátodo se remueve del baño ácido. Alternativamente, otros metales pueden usarse para la fabricación de cátodos. En el caso de que se use uno de estos metales, el metal refinado puede extraerse por una variedad de técnicas de depuración, forjado, el uso de aire comprimido, etc. Esto tiene el beneficio en que el cátodo puede volverse a usar con poco o sin trabajo preparatorio siendo requerido otro diferente a la remoción del metal previamente refinado.

El arte previo revela un número de cátodos con hojas de deposición y otros elementos fabricados de metales que son diferentes al metal que está siendo refinado. Los ejemplos de dichos metales incluyen aluminio, titanio y acero inoxidable. Estos metales exhiben un número de cualidades que estimulan su uso como placas de deposición, incluyendo una resistencia extensible relativamente alta y muy buena resistencia a la corrosión. Sin embargo, el incremento en la resistencia extensible y la resistencia a la corrosión es típicamente compensada por una disminución en la conductividad y por lo tanto una reducción en la eficiencia del proceso.

El arte previo revela los montajes de cátodo en donde la barra de soporte se fabrica del mismo o de material similar como la placa de deposición. La barra de soporte y la placa de deposición se soldán juntas y la barra de soporte, la soldadura y una porción pequeña de la placa de deposición posteriormente se cubren en un revestimiento altamente conductor, tal como cobre, para mejorar la conductividad entre los rieles conductores y la placa de deposición. Estos montajes de cátodo del arte previo tienen la desventaja de que el flujo de corriente y por lo tanto la eficiencia del proceso electrolítico, es altamente limitado por el espesor del revestimiento conductor. Adicionalmente, el revestimiento conductor se expane a los fluidos corrosivos del baño de ácido debido a la salpicadura, etc. que puede causar corrosión localizada y otros efectos corrosivos además de reducir la conductividad del revestimiento así como la migración electrolítica del revestimiento a la superficie de la placa de deposición.

Para dirigir las anteriores y otras desventajas, el arte previo revela ensambles alternos en donde la barra de soporte se fabrica de un material altamente conductor con muy poca resistencia interna, tal como cobre sólido, con la placa, de deposición siendo unida, típicamente vía una soldadura a la barra de soporte. Debido al uso de metales diferentes, sin embargo, la soldadura particularmente es susceptible de corrosión galvánica prematura y por lo tanto la barra de soporte, la soldadura y la porción pequeña de la placa de deposición se cubren con un revestimiento apropiadamente formado y cómodamente empalmado del mismo o de material similar como la placa de deposición. Los bordes del revestimiento posteriormente se soldán a la placa de deposición por lo tanto proyectando la barra de soporte a algún grado de los efectos de los contenidos corrosivos de la barra electrolítica. Adicionalmente, a medida que la barra de soporte se usa para tirar la placa de deposición fuera del baño ácido cuando se completa el proceso de deposición, que puede dejar una masa considerable de metal depositado en la placa de deposición, el revestimiento también proporciona el beneficio agregado de estrechamiento del montaje.

Una desventaja principal, sin embargo, del montaje del arte previo es que el líquido corrosivo típicamente escapa del baño ácido, enredando la soldadura entre la cubierta y la placa de deposición y penetra la unión entre la barra de soporte y la placa de deposición. Esto conduce a la migración electrolítica de los metales y la corrosión de la unión, por lo cual reduciendo la conductividad d el e nsamble y l a eficiencia d e l a u nidad como un todo. Adicionalmente, como la unión se esconde detrás del revestimiento, el lavado para remover el electrolito corrosivo es difícil si no imposible y por lo tanto los efectos del líquido corrosivo son difíciles de detener.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a las anteriores y otras desventajas mediante proporcionar un cátodo para usarse en la refinación de metales. El cátodo comprende una placa de deposición sustancialmente plana unida fijamente a lo largo del borde superior del mismo a una barra de soporte prolongada por lo tanto definiendo una conexión. Un revestimiento protector colinda con la placa de deposición y al menos parcialmente circunda la barra de soporte de manera que se defina una cavidad en la región de la conexión. Se usó un material resistente a la corrosión para llenar la cavidad. E I material resistente a la corrosión previene que las sustancias corrosivas penetren la conexión.

También se proporciona un método para fabricar un montaje de cátodo para usarse en la refinación de metales. El método comprende las etapas de: (a) proporcionar una placa de deposición sustancialmente plana que tiene un borde superior; (b) sujetar una barra de soporte prolongada en el borde superior de la placa de deposición, por lo cual proporcionando un montaje de placa de deposición; (c) asegurar un revestimiento protector para el montaje de la placa de deposición de manera que sustancialmente cubra el área del aseguramiento entre la barra de soporte y el borde superior de la placa de deposición, por lo tanto definiendo una cavidad que se puede llenar entre el revestimiento y el montaje de la placa de deposición y (d) llenar la cavidad con un material resistente a la corrosión por medio del cual se proporcione un ensamble de cátodo fabricado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en elevación lateral de un cátodo de conformidad con una modalidad ilustrativa de la presente invención y La Figura 2 es una vista transversal a lo largo de la porción 2-2 en la Figura 1 del cátodo de conformidad con una modalidad ilustrativa de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES ILUSTRATIVAS Ahora se describirán las modalidades ilustrativas de conformidad con la presente invención.

Con referencia a la Figura 1 , se ilustra un montaje de cátodo generalmente indicado por el numeral 10. El montaje del cátodo 10 está comprendido de una placa de deposición sustancialmente cuadrada 12 fabricada de un material eléctricamente conductor que tiene una resistencia extensible relativamente alta y buena resistencia a la corrosión. En una modalidad ilustrativa el a cero i noxidable d e a ustentita A ISI d e t ipo 3 16L d e a proximadamente 3 .25 m m d e espesor se usa para fabricar la placa de deposición 2 con la superficie de la placa de deposición 12 siendo de preferencia terminada a ASTM A480, tipo 2B, con 0.16 a 0.60 micrones de aspereza.

Para prevenir que se deslice el cobre depositado en la superficie de la placa de deposición 12 alrededor de los bordes, que pueden conducir a la separación mecánica del cobre depositado (no mostrado) de la superficie de la placa de deposición 12, un par de tiras del borde como en 14, se unen a lo largo de los bordes 16 de la placa de deposición 12 extendiéndose desde el borde inferior 18 a un punto arriba del nivel máximo del electrolito 20 en el cual la placa de deposición 12 se baja. Las tiras de borde 14 se fabrican de un material no conductor, por ejemplo polipropileno y proporcionan un sello en contra del Ingreso del electrolito y cobre en los bordes laterales 16. Antes de la instalación de las tiras de borde 14, una cinta de empaque de sellado a uto a dhesiva ( no mostrada) se instala en los bordes laterales 16 para además mejorar el sello.

Con referencia a la Figura 2, el borde superior 22 de la placa de deposición 12 se une a una barra de soporte de cobre 24 mediante insertar la placa de deposición 2 en una ranura 26 maquinada en la superficie inferior 28 de la barra de soporte de cobre 24. La placa de deposición 12 posteriormente se sóida a la barra de soporte de cobre 24 usando las técnicas de soldado TIG conocidas. De esta manera un primer par de soldaduras continuas como en 30 se forman en ambas superficies y a lo largo del ancho total de la placa de deposición 2 en el punto en donde las superficies de la placa de deposición 12 encuentran la superficie inferior de la barra de soporte 24.

En una modalidad alterna el borde superior 22 de la placa de deposición no se inserta en una ranura pero además se empalma en contra de la superficie inferior 28 de la barra de soporte 24.

La barra de soporte 24 se fabrica de un cobre sólido sin aleación de una alta pureza, tal como cobre de alquitrán resistente electrolítico con la designación UNS (Sistema de Numeración Unificado) C11000 y el primer par de soldaduras continuas 30 sirve primeramente para proporcionar buena conducción de la corriente eléctrica entre la placa de deposición 12 y la barra de soporte de cobre 24.

Ahora con referencia a la Figura 1 en adición a la Figura 2, la barra de soporte 24, el borde superior 22 de la placa de deposición 12 y el primer par de soldaduras continuas 30 se encapsulan en un revestimiento de acero inoxidable prolongado 32, el revestimiento 32 fabricado de una hoja de acero inoxidable 316 del tipo AISI de 1.5 mm de espesor. El revestimiento se forma apropiadamente e incluye un ajuste con huelgo de manera que pueda deslizarse libremente sobre el montaje de la placa de deposición/barra de soporte siguiendo el soldado continuo de la barra de soporte 24 a la placa de deposición 12.

Una vez posicionados sobre la barra de soporte 24 y la placa de deposición 12, los bordes inferiores 34 del revestimiento 32 se soldán en las superficies de la placa de deposición 12. La soldadura resulta en la deposición de un segundo par de soldaduras continuas 36 a lo largo del ancho total de la placa de deposición 12 inmediatamente abajo del primer par de las soldaduras continuas 30. E l revestimiento 32 y e l s egundo p ar d e s oldaduras continuas 36 p roporcionan e l propósito dual de refuerzo de la barra de soporte 24 así como proporcionar algo de protección en contra del ingreso de la solución de electrolito corrosivo y otros líquidos en el primer par de soldaduras continuas 30 y en la unión entre el borde superior 22 de la placa de deposición 12 y la superficie inferior 28 de la barra de soporte 24. Adicionalmente, los bordes inferiores hacia los extremos 38 del revestimiento 32 se unen y se soldán de manera conjunta.

Con referencia a la Figura 1 , como se estableció anteriormente, durante el proceso de electro-refinación, la placa de deposición 12 se sumergió en el baño de electrolito (no mostrado) arriba de un nivel aproximado indicado por el numeral 20. La placa de deposición se soporta en este nivel por los extremos 40 de la barra de soporte de cobre 24 que descansan en un par de barras colectivas eléctricamente conductoras corriendo en paralelo a lo largo de los bordes opuestos del tanque (todo no mostrado) conteniendo el baño de electrolitos. Como una masa considerable de metal puede depositarse en la placa de deposición 12 durante el proceso de electro-refinación (más de 200 kg o más en una hoja de 1 m cuadrado), una fuerza considerable puede proporcionarse para soportarse en la unión entre la placa de deposición 12 y la barra de soporte de cobre 24. El refuerzo alivia mucho del estrés que de otra manera podría emplearse en el primer par de soldaduras continuas 30 por la masa de metal depositado, por medio del cual se reduce la posibilidad que el primer par de soldaduras continuas 30 se rompan o de otra manera se agrieten reduciendo la conductividad. Esto a su vez mejora la dureza y conf labilidad del montaje de cátodo 10 y como un resultado de su vida útil.

Ahora con referencia a la Figura 2 en adición a la Figura , aunque una vez que se sóida en lugar del revestimiento 32 proporciona alguna protección en contra del ingreso de la solución de electrolito corrosivo en el primer par de soldaduras continuas 36, el sello proporcionado por el segundo par de soldaduras continuas 36 no es hermético. Por lo tanto, se dejan sin verificar las salidas potenciales que la solución de electrolito corrosivo u otros líquidos eventualmente penetrarán el segundo par de las soldaduras continuas y perjudicialmente logran la unión entre la barra de soporte 24 y la placa de deposición 12. Este problema se intensifica por el desgaste inevitable y el desgarre que se origina desde la inserción repetida y la extracción del montaje de cátodo 10 del baño de electrolitos (no mostrado) así como la remoción de los metales refinados de la placa de deposición 12 y el lavado y refinamiento de las superficies de la placa de deposición 12 antes de su reinserción en el baño de electrolitos. Por lo tanto, para proporcionar protección adicional en contra del ingreso de la solución corrosiva u otros líquidos debajo del revestimiento 32, un sellador resistente a la corrosión 42, por ejemplo una resina epoxi, se inyecta en un espacio entre la superficie inferior 28 de la barra de soporte 24 y la superficie interna 44 del revestimiento 32. Esto asegura que la conductividad eléctrica entre la barra de soporte de cobre 24 y la placa de deposición 12 proporcionadas por el primer par de soldaduras continuas 30 se mantenga a través de un periodo de tiempo extendido.

Típicamente, el material resistente a la corrosión 42 se inyecta por los agujeros pequeños de perforación como en 46 en el revestimiento protector 32. El material resistente a la corrosión 42 en una forma de flujo libre posteriormente se inyecta en el espacio entre la superficie inferior de la barra de soporte de cobre 24 y la superficie interna 44 del revestimiento 32 a lo largo de la longitud total del revestimiento 32. El material resistente a la corrosión 42 entonces se endurece formando un sello hermético alrededor del primer par de soldaduras continuas 30.

Ahora con referencia a la Figura , como se estableció anteriormente durante el proceso de refinamiento una masa considerable de metal puede depositarse en la placa de deposición 12. Por lo tanto, para ayudar en la extracción automática del montaje de cátodo 10 del tanque de electrolitos (no mostrado) un par de ranuras rectangulares como en 48 se maquinan a través de la placa de deposición 12 en un punto inmediatamente abajo del segundo par de soldaduras continuas 36. Los ganchos (no mostrados) u otros dispositivos de elevación, tales como dientes de una horquilla elevadora, pueden insertarse en las ranuras 48 y elevarse el montaje de cátodo.

Aunque la presente invención se ha descrito en este documento por medio de una modalidad preferida de la misma, esta modalidad puede modificarse a voluntad, dentro del alcance de la presente invención sin apartarse del espíritu y naturaleza del objeto de la presente invención.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un cátodo para usarse en el refinamiento de metales, comprendiendo: una placa de deposición sustancialmente plana fijamente unida a lo largo del borde superior del mismo a una barra de soporte prolongada por medio de la cual se define una conexión; un revestimiento protector colindando con dicha placa de deposición y al menos parcialmente alrededor de dicha barra de soporte de manera que se define una cavidad en la región de dicha conexión y un material resistente a la corrosión que llena dicha cavidad; por medio del cual dicho material resistente a la corrosión previene que las sustancias corrosivas penetren dicha conexión.

2. Un cátodo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dicha placa de deposición se une a dicha barra de soporte por medio de al menos una soldadura.

3. Un cátodo de conformidad con la reivindicación 2, en donde dicho material resistente a la corrosión previene que las sustancias corrosivas penetren dicha soldadura.

4. Un cátodo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dicho material resistente a la corrosión es una resina epoxi.

5. Un cátodo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dicha placa de deposición y dicho revestimiento se fabrican de acero inoxidable.

6. Un cátodo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dicho revestimiento se une a dicha placa de deposición por medio de al menos una soldadura.

7. Un cátodo de conformidad con la reivindicación 1 , en donde dicho v-perfil invertido se maquina en un borde inferior de dicha placa de deposición.

8. Un método para fabricar un montaje de cátodo para usarse en el refinamiento de metales, dicho cátodo siendo del tipo que comprende una placa de deposición para la electro-deposición de los metales, dicho método comprendiendo las etapas de: (a) proporcionar una placa de deposición sustancialmente plana que tiene un borde superior; (b) asegurar una barra de soporte prolongada en dicho borde superior de dicha placa de deposición, por medio del cual proporcionando un montaje de la placa de deposición; (c) asegurar un revestimiento protector a dicho montaje de placa de deposición de manera que sustancialmente cubra el área de aseguramiento entre dicha barra de soporte y dicho borde superior de dicha placa de deposición, por medio del cual se define una cavidad entre dicho revestimiento y dicho montaje de la placa de deposición y (d) llenar dicha cavidad con un m aterial resistente a l a c orrosión p or m edio d el c ual s e proporciona un montaje de cátodo fabricado.

9. Un método para fabricar un montaje de cátodo como en la reivindicación 8, en donde dicha etapa de aseguramiento incluye soldar dicho borde superior a dicha barra de soporte.

10. Un método para fabricar un montaje de cátodo de conformidad con la reivindicación 8, en donde dicha etapa de llenado comprende la perforación de al menos un agujero en dicho revestimiento protector e inyectar una base líquida de dicho material resistente a la corrosión en dicha cavidad, dicho material resistente a la corrosión subsecuentemente se endurece en una fase sólida.

11. Un método para fabricar un cátodo de conformidad con la reivindicación 10, en donde dicho material resistente a la corrosión es una resina epoxi.