WO2016090513A1

WO2016090513A1 - Composición limpiadora de superficies metálicas

Info

Publication number: WO2016090513A1
Application number: PCT/CL2015/000065
Authority: WO
Inventors: Nelson Roberto OSSES LEYTON
Original assignee: LIZAMA MORENO, Eugenio Ovidio
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-06-16
Also published as: CL2014003398A1

Abstract

Composición limpiadora, uso y método para su aplicación que remueve y previene las incrustaciones y reincrustaciones metálicas adheridas sobre superficies como acero inoxidable o titanio, frecuentemente utilizadas tanto en la industria minera para la electro obtención de metales como el cobre, así como también en las industrias alimenticias y vitivinícola, en donde dicha composición, en una primera modalidad, comprende un agente oxidante, un tensoactivo y agua, y donde en una segunda modalidad comprende además un agente gelificante.

Description

COMPOSICIÓN LIMPIADORA DE SUPERFICIES METÁLICAS

MEMORIA DESCRIPTIVA CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención consiste en una composición limpiadora que remueve y previene las incrustaciones y reincrustaciones metálicas adheridas sobre superficies de acero inoxidable o titanio, frecuentemente utilizadas tanto en la industria minera para la electro obtención de metales como el cobre, así como también en las industrias alimenticias y vitivinícola.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Dentro de la industria minera se encuentran diversas áreas enfocadas en la recuperación de metales. Una de ellas es la electrometalurgia la cual trata la extracción y refinación de metales por el uso de corriente eléctrica.

Uno de los procesos de la electrometalurgia es la electro obtención de metales, por ejemplo del cobre, mediante la cual se recupera el cobre que se encuentra concentrado en una solución denominada solución electrolítica, generalmente obtenido del proceso de lixiviación y que contiene cobre en forma de sulfato de cobre (CuSo4). Dicha recuperación tiene como objetivo la producción de cátodos de alta pureza (99,99%).

En el proceso de electro obtención, la solución electrolítica es llevada a celdas de electro obtención que contienen en su interior placas generalmente manufacturadas de acero inoxidable denominadas cátodos y ánodos, donde se aplica una corriente eléctrica de modo que el metal de la solución electrol ítica es atraído por la carga negativa del cátodo, depositándose en la superficie de este. Transcurrido el tiempo necesario para la deposición del metal sobre los cátodos, estos son retirados de las celdas en un proceso usualmente denominado cosecha de cátodos.

Una vez cosechados los cátodos, el recubrimiento sobre estos es desprendido quedando usualmente en condiciones de ser utilizado en un nuevo ciclo de electo obtención, sin embargo, el cátodo no se encuentra exento de problemas asociados a la presencia de impurezas en la solución electrolítica como el cloro, produciéndose corrosión en el cátodo o la aparición de zonas porosas asociadas a fenómenos eléctricos como cortocircuitos o sobrecargas de tensión.

Estas imperfecciones recubiertas con el metal a obtener generan áreas de sobre anclaje o de incrustación, a partir de las cuales el metal depositado no se desprende, por lo que el cátodo no puede volver a ser inmediatamente reutilizado y es retirado de la faena y sometido a intensos procedimientos de deformaciones y mecanizados a fin de eliminar los residuos de metal sobre adherido.

Existe bastante literatura en el Estado del Arte donde se proponen soluciones para la recuperación de cátodos de cobre. Por ejemplo, el documento WO 0077277 divulga un dispositivo para remover un depósito creado a partir de la extracción electrolítica de la superficie de un cátodo que comprende al menos un miembro para remover el depósito y al menos un miembro para controlar el miembro de remoción con respecto al depósito, donde el dispositivo comprende al menos un elemento de sujeción utilizado para crear un contacto mecánico entre el dispositivo y un miembro de remoción, estando el elemento de sujeción conectado a un miembro de control al cual se acoplan la parte de eje del elemento de sujeción y el miembro de remoción del depósito.

Por su parte, el documento CA 2854102 divulga un método para la separación de un metal depositado electrolíticamente en un cátodo que incluye los pasos de ubicar un dispositivo magnético a una distancia operativa de la cara del cátodo y aplicar un campo magnético para separar el material depositado. A pesar de la existencia de aparatos y procesos para la remoción de depósitos e incrustaciones en los cátodos, se debe entender que este tipo de aparatos son de un elevado costo, tamaño y generalmente no se encuentran ubicados en la misma planta de extracción de metales, por lo cual los cátodos deben ser transportados usando maquinara pesada lo cual involucra pérdidas importantes de tiempo y de recursos económicos. Tanto es así, que una parte de los cátodos sometidos a estos procedimientos quedan tan maltratados que no es posible su reutilización.

Los documentos EP2733237, EP27061 10 y US2004221 870 se refieren a agentes de limpieza y pasivación. Poseen un fuerte poder de detergencia y están aditivados con tensoactivos y gelificantes, todos éstos son compuesto de materia orgánica. Sin embargo, ésta materia orgánica requiere ser eliminada antes del proceso de pasivado, puesto que es un contaminante.

Los pasivadores mencionados no son aplicables a la industria minera por ser muy lentos y contaminar con materia orgánica las placas. Eventualmente se podría retirar esta materia orgánica y luego pasivar, pero el consumo de agua sería muy alto y éste es un recurso muy escaso en las zonas geográficas donde se encuentran las industrias mineras.

Con el fin de superar estos y otros inconvenientes, la solicitud de patente CL 3040-2012 propone un limpiador en gel para eliminar las impurezas residuales que se presentan en lo cátodos y depósitos de cobre u otro metal el cual se aplica únicamente en las zonas a limpiar, evitando derrames y cuya formulación incluye ácido nítrico, el que recompone la aleación a su estado original, sin modificar su textura lo cual permite que los cátodos extiendan su vida útil al no requerir pulido entre ciclos de cosecha.

Dicha formulación está compuesta preferentemente por ácido nítrico diluido en agua, dióxido de sil icio coloidal, saponina, agua oxigenada y ácido sulfúrico.

Similarmente, la solicitud de patente CL 031 8-2013 propone un procedimiento mediante el cual se elimina el recubrimiento sobre adherido en el cátodo sin dañar su superficie, el cual permite la recuperación de cátodo con incrustación severa, el cual comprende los pasos principales de limpiar el cátodo mediante un chorro de vapor a presión y sumergir el cátodo en una solución acuosa que contiene ácido nítrico, agua destilada y lauril éter sulfato.

Pese a lo anterior, se ha comprobado que la formulación descrita en la solicitud de patente CL 3040-2012 si bien se comporta muy bien al eliminar depósitos de metal incrustado de espesores mayores a 0,7 mm, se ha comprobado que la mayoría de los cátodos o metales a desincrustar presentan capas de metal de menos de 1 mm y en particular de menos de 0,7 mm de espesor. Adicionalmente, la formulación tarda en actuar aproximadamente entre 5 a 1 0 minutos por placa, lo que dificulta su uso como pasivador, es decir, que actúe como agente preventivo evitando la incrustación en los ciclos de electobtención futuros, dado que en el proceso se cuenta con tiempos menores a los señalados.

A mayor abundamiento y producto de la formulación utilizada, se ha comprobado que el limpiador propuesto por dicha solicitud de patente produce emanaciones de óxido nitroso al medio ambiente, esto porque el tensoactivo no es capaz de formar una capa de espuma suficiente debido a la presencia de partículas del agente gelificante.

Por otro lado, se ha comprobado que la solución desincrustadora en fase líquida propuesta por la solicitud CL 0318-2013 se comporta de buen modo en el tratamiento de cátodos por inmersión, sin embargo, genera complicaciones al requerir para su uso instalaciones muy grandes dentro de las naves de electro obtención y también produce emanaciones importantes de óxido nitroso al medio ambiente.

En consecuencia, el problema técnico que pretende resolver la presente invención es proveer una formulación que permita superar los inconvenientes que presentan los productos y procesos mecánicos utilizados para la desincrustación de superficies metálicas en la actualidad, evitando las emanaciones de óxido nitroso (neblina ácida), reduciendo los tiempos de aplicación y prevención, al mismo tiempo que pueda ser aplicado in situ sin requerir de instalaciones de inmersión.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente invención consiste en una composición limpiadora que remueve y previene principalmente las incrustaciones y reincrustaciones metálicas adheridas sobre superficies de acero inoxidable o titanio usualmente utilizadas en la industria minera

De manera alternativa, la composición limpiadora permite la desincrustación del calcio sobre las superficies metálicas que se utilizan frecuentemente en la industria de alimentos y/o vitivinícola.

La composición, objeto de la presente invención está compuesta de un agente oxidante, un tensoactivo y agua.

En primer lugar, el agente oxidante de la composición permite disolver las incrustaciones presentes sobre las superficies a limpiar. De preferencia, el agente oxidante utilizado es Ácido nítrico debido a su gran velocidad de trabajo al disolver incrustaciones de cobre, zinc, níquel u otros metales que son electro depositados sobre placas de titanio o acero inoxidable.

En segundo lugar, el tensoactivo de la composición permite la formación de una capa de espuma que evita la difusión de óxido nitroso producido por la reacción al medio ambiente. Preferentemente, la composición utiliza como tensoactivo un supresor de niebla, más preferentemente Fumetrol® 140 por ser fuertemente resistente a los agentes oxidantes, además porque es muy miscible al agua y no contiene materia orgánica. Está compuesto por Fluorosulfonato orgánico en un rango en peso entre 1 y 7%. Preferentemente, también puede ser amina perfluoroalquilo sulfonato, potasio perfluoroetilo ciclohexilo sulfonato y amonio. En tercer lugar, la composición utiliza agua para mantener disuelto el metal el iminado, en particular se prefiere agua deionizada debido a que no contiene ión cloro, el cual resulta nocivo para este proceso.

En una modal idad alternativa de la invención la composición comprende también la util ización de un agente gel ificante para permitir su apl icación en zonas puntuales de una superficie. De preferencia, se utiliza como agente gelificante Dióxido de Silicio coloidal debido a que es químicamente inerte y no reacciona con los agentes oxidantes ni con las superficies a limpiar. También confiere a la composición sus propiedades tixiotrópicas lo que permite su uso en superficies inclinadas o verticales u horizontales.

De acuerdo a las modalidades preferidas de la invención, la composición incluye los componentes descritos anteriormente en los siguientes rangos en peso:

Ácido Nítrico 1 ,0 - 70,0%

Fumetrol® 140 0, 1 - 50,0%

Agua deionizada 1 ,0 - 80,0%

Dióxido de Si licio coloidal 0, 1 - 50,0%

Específicamente y de acuerdo a una primera modalidad de la invención, la composición comprende un peso de:

Ácido Nítrico 49,0%

Fumetrol® 140 1 ,0%

Agua deionizada csp

De acuerdo a una segunda modalidad de la invención, la composición incluye los componentes descritos anteriormente en los siguientes rangos en peso:

Ácido Nítrico 49,0% Fumetrol® 140 1 .0%

Agua deionizada csp

Dióxido de Si licio coloidal 1 0.0 % Luego de que la composición ha sido debidamente mezclada y envasada, se encuentra l ista para ser usada como composición limpiadora que remueve y previene la incrustación de superficies metál icas de acuerdo a los pasos que se describen a continuación.

En primer lugar, la modalidad gel se util iza aplicando a la superficie a l impiar una cantidad adecuada de la composición mediante el uso de una espátula y se deja actuar hasta que la incrustación este disuelta. Finalmente se retira la composición y las impurezas disueltas.

Por su parte la composición en modalidad liquida se util iza aplicando sobre la superficie a tratar una cantidad adecuada de la composición mediante el uso de aspersores, nebul izador o inmersión.

Las personas versadas en la materia comprenderán que la invención no sólo se limita a los medios de aplicación y limpieza antes indicados, pudiendo ser util izado cualquier elemento apropiado ya sea de uso manual, mecánico y/o automatizado.

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Se util izó un una superficie metálica de material acero inoxidable calidad 3/1 6 de superficie 1 00x 120 centímetros la cual presentaba incrustaciones de cobre en un 70% en ambas caras de aproximadamente 0,02 m ilímetros de espesor.

En un primer experimento se sumergió la placa en una composición l iqu ida consistente de:

Ácido N ítrico 49,0%

.Fumetrol® 140 1 ,0%

A gua deionizada 50,0% Luego de un m inuto se retiró la placa comprobando que no existían residuos de cobre incrustado y luego se enjuagó la superficie con agua.

A partir de lo anterior, se observó una reducción de la incrustación de un 1 00%.

En un segundo experimento se aplicó a toda la superficie del contacto y util izando una > espátula 50 gr de la composición limpiadora consistente de:

Ácido Nítrico 49,0%

Fumetrol® 140 1 ,0%

Agua deionizada 40,0%

Dióxido de S i licio coloidal 1 0,0 %

)

Se dejó actuar la composición sobre la superficie durante 3 m inutos y luego se retiró tanto la composición como las impurezas mediante la espátula comprobando que no quedaran impurezas sobre la superficie. Finalmente se enjuagó esta última con agua.

A partir de lo anterior, se observó una reducción de la incrustación de un 1 00%).

5

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Composición limpiadora que remueve y previene la incrustación y reincrustación de superficies metálicas, donde la incrustación forma una capa de metal igual o menor a 1 mm utilizadas en la industria minera, alimenticia o vitivinícola, CARACTERIZADA porque comprende un agente oxidante seleccionado de ácido nítrico en un rango de I a 70% en peso, un tensoactivo seleccionado de Fumetrol en un rango de 0, ] a 50% en peso y el cual contiene Fluorosulfonato orgánico en un rango de 1 a 7%, agua en un rango de 1 a 80% en peso, y un agente gelificante seleccionado de dióxido de silicio coloidal en un rango de 0, 1 a 50% en peso.

2. Composición de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque el agente oxidante se encuentra en un rango de 40 a 60% en peso.

3. Composición de acuerdo a la reivindicación 2, CARACTERIZADA porque preferentemente, el agente oxidante se encuentra en alrededor de un 49% en peso aproximadamente.

4. Composición de acuerdo a la reivindicación ] , CARACTERIZADA poi que el tensoactivo se encuentra en un rango de 0, 1 a 5% en peso.

5. Composición de acuerdo a la reivindicación 4, CARACTERIZADA porque preferentemente, el tensoactivo se encuentra en alrededor de un 1 % en peso.

6. Composición de acuerdo a la reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque preferentemente, el agente gel ificante se encuentra en alrededor de un 1 0% en peso.

7. Composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, CARACTERIZADA porque preferentemente, el agua se encuentra en un 40% en peso.

8. Composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, CARACTERIZADA porque el agua es deionizada. 9. Composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8,

CARACTERIZADO porque el Fumetrol se selecciona de amina perfluoroalqui lo sulfonato, potasio perfluoroeti lo ciclohexilo sulfonato o amonio.

1 0. Método para remover y prevenir la incrustación y reincrustacion de superficies metál icas util izadas en la industria minera, al imenticia o vitivinícola, CARACTERIZADO porque comprende los pasos de:

- proporcionar una superficie metálica con una incrustación de metales que forma una capa de metal igual o menor a 1 mm;

- Aplicar sobre dicha superficie metálica una composición de acuerdo con cualquiera de las reivind icaciones 1 a 9;

- Dejar actuar la composición sobre la superficie.

- Retirar la composición junto a las impurezas

- Enjuagar la superficie. Π . Método de acuerdo a la reivindicación 1 0, CRACTER1ZADO porque la superficie metálica proporcionada posee una incrustación de metales que forma una capa de metal menor a 0,7 mm. 12. Método de acuerdo con la reivindicación 1 0 u 1 1 , CRACTERIZADO porque la apl icación de la composición sobre la superficie metál ica se real iza por med io de una espátula.

1 3. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 0 a 1 2, CRACTERIZADO porque la composición se deja actuar sobre la superficie por un tiempo inferior a 1 0 m in.

14. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 0 a 1 3, CRACTERIZADO porque la superficie se enjuaga con agua.

1 5. Método para prevenir la incrustación y reincrustación de superficies metálicas utilizadas en la industria minera, alimenticia o vitivinícola, CARACTERIZADO porque comprende los pasos de:

- sumergir dicha superficie metálica en una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9;

- Retirar la superficie metálica comprobando que no existan residuos de incrustación en el la;

- Enj uagar la superficie.

1 6. Método de acuerdo a la reivindicación 1 5, CRACTERIZADO porque la superficie metálica proporcionada posee una incrustación de metales que forma una capa de metal menor a 0,7 mm.

1 7. Método de acuerdo a la reivindicación 1 5 ó 1 6, CRACTERIZADO porque la superficie metálica se sumerge en la composición líquida por un tiempo inferior a 1 0 m in.

1 8. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 5 a 1 7, CRACTERIZADO porque la superficie se enj uaga con agua. 1 9. Uso de la composición según las reivindicaciones 1 a 9, CARACTERIZADO porque sirve para remover y preven ir la incrustación y reincrustación sobre superficies de acero inoxidable, donde la incrustación forma una capa de metal igual o menor a 1 mm.

20. Uso de la composición según las reivindicaciones 1 a 9, CARACTERIZADO porque sirve para remover y prevenir la incrustación y reincrustación sobre superficies de titanio, donde la incrustación forma una capa de metal igual o menor a 1 mm .

21 . Uso de la composición según las reivindicaciones 1 a 9, CARACTERIZADO porque sirve para remover y prevenir la incrustación y reincrustación de calcio, donde la incrustación forma una capa de metal igual o menor a 1 mm.