WO2018119497A1 - Proteção lateral para catodo de cuba eletrolítica para produção de zinco metálico - Google Patents

Proteção lateral para catodo de cuba eletrolítica para produção de zinco metálico Download PDF

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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • This utility model relates to a cathode improvement used in the process of electroplating metal zinc in electrolyte tanks and, more specifically, to the side shielding of cathodes used in the process of electroplating metal zinc.
  • the plant used in this process is basically composed of a vat containing zinc sulfate diluted in an aqueous acid solution, in which anodes and cathodes are alternately inserted. Subjecting them to a difference in electrical potential causes the zinc ions to migrate from the solution to the cathode surface, where a layer of metallic zinc forms on each side of the aluminum plate that forms the part of the cathode that remains immersed. in the solution contained in the vat. After a certain time of deposition, the cathodes are removed from the vat and the zinc layers are detached from them thereby obtaining the metallic zinc.
  • shields are placed on the sides of the aluminum plate that prevent the zinc layer on one side of the plate from joining across the edge to the layer on the opposite side. The function of these protections is to prevent contact between the two sides of the zinc deposited on the cathode surface.
  • guards are basically made up of profiles of polymeric material fixed to the sides of the aluminum plate. By the technology currently in use, these profiles are U-shaped and fit into the edges of the plate. The resistance over time of fixing these profiles to the plate is critical because of the high corrosion power of the solution in which they are immersed and the requests (lateral pressure and possible impacts) that they receive every time the cathode is removed from the zinc removal bowl.
  • Clamping is done by friction (pressure of the profile flaps on the edge of the plate), adhesion (application of glues and special resins) and mechanical fixation (groove in the plate into which a 'tooth * of the profile' or through pins passing through the plate and the profile tabs). These fixation methods may add or not.
  • the present utility model relates to a metal zinc electrolytic tank cathode that has a side shield with new geometry and a new fixation concept that increases the deposition area of metal zinc and decreases the likelihood of beating. or interference.
  • an objective of the present utility model is to provide a side-shielded electrolytic tank cathode that inevitably covers part of the aluminum plate surface, reducing the area of the zinc deposition surface.
  • Yet another objective of the present utility model is to provide a side-shielded electrolytic bowl cathode that does not protrude from the surface of the aluminum plate, facilitating zinc removal and decreasing the likelihood of knock-out bumps or interference. of said protection.
  • the objec- tives of the present utility model are achieved by providing a side shield for a cathode from an electrolytic tank for the production of metallic zinc, the cathode comprising a plate having a thickness and first and second side edges, and a bar attached to the top of the plate, the side shield comprising a profile having a thickness and means for securing the profile to the first and second side edges of the plate, the useful width of the zinc deposition surface being equal to the surface width of the plate.
  • FIGURE 1 is a sectional side view of an electrolyte tank.
  • FIGURE 2 is a front view of the prior art cathode.
  • FIGURE 2A is a detail A view of the cathode with the prior art side shield.
  • FIGURE 2B is a cross-sectional view along cathode line B ⁇ B 'with the prior art side shield.
  • FIGURE 2C is a cross-sectional view along the cathode line C-C with the prior art side shield.
  • FIGURE 3 is a front view of the cathode according to the present utility mode
  • FIGURE 3A is a Detail A view of the cathode with the side shield of the present utility model.
  • FIGURE 3B is a cross-sectional view along the cathode line B-B 'with the side shield of the present utility mode.
  • FIGURE 3C is a cross-sectional view along the cathode line C-C with the side shield of the present utility model.
  • FIGURE 3D is a cross-sectional view along the cathode line C-C with another example of the side shield of the present utility model.
  • FIGURE 3E is a cross-sectional view along cathode strip C-C with yet another example of the side shield of the present utility model.
  • FIG 2 illustrates a cathode 1 out of the plurality of prior art cathodes illustrated in Figure 1.
  • Each cathode 1 comprises a plate 10, preferably made of aluminum, and a bar 20 attached to this plate 10.
  • a copper contact 50 is further welded to bar 20 to conduct electrical conduction of bar 20 to the electrolytic vat 3 power supply system.
  • the upper part of bar 20 further has claws 30 responsible for assisting cathode removal. 1 from inside the electrolyte pan 3.
  • a U-profile side shield 40 is attached to the first and second side edges 17 of plate 10 as can be seen from detail A shown separately in Figure 2A.
  • the side shield 40 has the function of physically isolating the zinc buildup on one side 11 from the zinc buildup on the other side 12 of plate 10, thus avoiding the formation of of a single body, which would make it impossible to remove this zinc without damaging the plate 10.
  • Figures 3 to 3E of the present application illustrate a new side shield design 160 having a profile 60 which eliminates the need for side flaps 13 and 14 of the side shield 40 U-profile and thereby overlapping the side shields. faces 11, 12 of plate 10. Attachment is made only to the first and second side edges of plate 17. Profile securing means 60 to the first and second side edges to be used include adhesion attachment using special adhesives or resins, attachment by welding or fitting or by a combination of such fixing means.
  • the profile 60 of the side guards 160 is preferably made of polymeric material. However, other insulating materials may be used in the manufacture of said side shields.
  • the thickness of plate e c is determined by the distance between surfaces 11 and 12 of plate 10 while the thickness of profile e is determined by the distance between surfaces 15 and 16 of profile 60 of side shield 160.
  • the thickness and P is equal to the thickness and c .
  • the thickness of the lateral protection profile and p can be as much as smaller than the thickness c and of plate 10, without affecting the objectives of the present model.
  • Figures 3C to 3E illustrate distinct formats that the protection profile lateral 160 can be assumed depending on the plate 10 used to make the cathode.
  • the profile 60 assumes a T-shape, obviously always obeying that the useful width of the zinc deposition surface Lz is always equal to the surface width. Lr plate,
  • the profile 60 assumes a rectangular shape, also meeting the requirement that the useful width of the zinc deposition surface Lz be equal to the surface width of the plate. Lr.
  • the profile 60 assumes a C-shape, likewise having the useful width of the zinc deposition surface Lz. equal to the surface width of the LT plate.
  • Such a shape differs from the prior art profile 40 since, as can be seen from Figure 2C, the useful width of the zinc deposition surface Lz will always be smaller than the surface width of the LT plate.
  • the thickness of the side guard profile may be less than or greater than the thickness of the plate 10, provided that the useful width of the zinc deposition surface Lz is equal to the surface width of the LT plate.
  • the side shield 160 of the present utility model increases the amount of zinc. deposited, increasing the productivity of cathode 1 and, consequently, of the electrolytic cell;

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Abstract

O presente modelo de utilidade refere-se a um aperfeiçoamento em proteção lateral (160) para os cátodos (1) utilizados no processo de eletrodeposição de zinco metálico em cubas eletrolíticas (3), o cátodo (1) compreendendo uma chapa (10), dotada de uma espessura (ec) e primeira e segunda bordas laterais (17), e uma barra (20) presa à parte superior da chapa (10), a proteção lateral compreende um perfil (60) tendo uma espessura (eP) e meios de fixação do perfil às primeira e segunda bordas laterais (17) da chapa (10), a largura útil da superfície de deposição do zinco (Lz) sendo igual à largura superficial da chapa (LT).

Description

"PROTEÇÃO LATERAL PARA CÁTODO DE CUBA ELETROLÍTICA PARA
PRODUÇÃO DE ZINCO METÁLICO"
CAMPO TÉCNICO
[0001] Refere-se o presente modelo de utilidade a um aperfeiçoamento em cátodo utilizado no processo de eletrodeposição de zinco metálico em cubas eietrolíticas e, mais especificamente, à proteção lateral para os cátodos utilizados no processo de eletrodeposição de zinco metálico.
ESTADO DA TÉCNICA
t0002] Um dos processos utilizados para a obtenção de zinco metálico é a eletrodeposição. A instalação utilizada neste processo é composta basicamente por uma cuba contendo sulfato de zinco diluído em uma solução aquosa ácida, na qual são inseridos de forma alternada ânodos e cátodos. Submetendo estes a uma diferença de potencial elétrico se provoca a migração dos íons de zinco da solução pára a superfície do cátodo, onde se forma uma camada de zinco metálico em cada uma das faces da chapa de alumínio que constitui a parte do cátodo que permanece imersa na solução contida na cuba. Após um determinado tempo de deposição, os cátodos são retirados da cuba e as camadas de zinco são destacadas dos mesmos obtendo-se assim o zinco metálico.
[0003] Caso a camada de zinco depositada em cada lado da chapa se unisse, contornando a borda, à camada depositada no lado oposto, a retirada do zinco do cátodo se tornaria dif ícil e muito onerosa. Para evitar que isso ocorra são colocadas, nas laterais da chapa de alumínio, proteções que impedem que a camada de zinco de um lado da chapa se una, através da borda, à camada do lado oposto. A função destas proteções é evitar o contato entre os dois lados do zinco depositado na superfície do cátodo.
[0004] Estas proteções são compostas basicamente de perfis de material polimórico fixados nas laterais da chapa de alumínio. Pela tecnologia atualmente em uso, estes perfis tem secção em formato de U e são encaixados nas bordas da chapa. A resistência ao longo do tempo da fixação destes perfis à chapa é aspecto crítico, devido ao alto poder de corrosão da solução na qual são imersos e às solicitações (pressão lateral e possíveis impactos) que os mesmos recebem toda vez que o cátodo é retirado da cuba para retirada do zinco.
[0005] A fixação é feita através de atrito (pressão das abas do perfil sobre as borda da chapa), aderência (aplicação de colas e resinas especiais) e fixação mecânica (sulco na chapa no qual se encaixa um 'dente* do perfil ou pinos passantes que atravessam a chapa e as abas do perfil). Estes métodos de fixação podem se somar ou não.
[0006] Em todos os casos existe sempre uma sobreposição das abas do perfil com as superfícies principais da chapa e estes trechos sobrepostos tem a finalidade de fixar os perfis à chapa.
SUMÁRIO
[0007] O presente modelo de utilidade se refere a um cátodo de cuba eletrolítica para produção de zinco metálico que apresenta uma proteção lateral com nova geometria e novo conceito de fixação que aumenta a área de deposição do zinco metálico e diminui a probabilidade de ocorrerem batidas ou interferências.
[0008] Portanto, um objetivo do presente modelo de utilidade é prover um cátodo de cuba eletrolítica com proteção lateral que cobre inevitavelmente parte da superfície da chapa de alumínio, reduzindo a área da superfície de deposição do zinco.
[0009] Ainda um outro objetivo do presente modelo de utilidade é prover um cátodo de cuba eletrolítica com proteção lateral que não sobressai à superfície da chapa de alumínio, facilitando a retirada do zinco e diminuindo a probabilidade de ocorrerem batidas ou interferências que provocam o descolamento da dita proteção.
[0010] Os óbjetivos do presente modelo de utilidade são alcançados com a provisão de uma proteção lateral para um cátodo de uma cuba eletrolítica para a produção de zinco metálico, o cátodo compreendendo uma chapa dotada de uma espessura e primeira e segunda bordas laterais, e uma barra presa à parte superior da chapa, a proteção lateral compreendendo um perfil tendo uma espessura e meios de fixação do perfil às primeira e segunda bordas laterais da chapa, a largura útil da superfície de deposição do zinco sendo igual à largura superficial da chapa. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0011] O modelo de utilidade poderá ser melhor compreendido através da seguinte descrição detalhada em consonância com as figuras em anexo, onde:
[0012] A FIGURA 1 é uma vista lateral em corte de uma cuba eletrolítica.
[0013] A FIGURA 2 é uma vista frontal do cátodo da técnica anterior.
[0014] A FIGURA 2A é uma vista do detalhe A do cátodo com a proteção lateral da técnica anterior.
[0015] A FIGURA 2B é uma vista em seção transversal ao longo da linha B~B' do cátodo com a proteção lateral da técnica anterior.
[0016] A FIGURA 2C é uma vista em seção transversal ao longo da linha C-C do cátodo com a proteção lateral da técnica anterior.
[0017] A FIGURA 3 é uma vista frontal do cátodo de acordo com o presente modeio de utilidade,
[0018] A FIGURA 3A é uma Vista do detalhe A do cátodo com a proteção lateral do presente modelo de utilidade.
[0019] A FIGURA 3B é uma vista em seção transversal ao longo da linha B-B' do cátodo com a proteção lateral do presente modeio de utilidade.
[0020] A FIGURA 3C é uma vista em seção transversal ao longo da linha C-C do cátodo com a proteção lateral do presente modelo de utilidade,
[0021] A FIGURA 3D é uma vista em seção transversal ao longo da linha C-C do cátodo com outro exemplo da proteção lateral do presente modelo de utilidade.
[0022] A FIGURA 3E é uma vista em seção transversal ao longo da finha C-C do cátodo com ainda outro exemplo da proteção lateral do presente modelo de utilidade.
DESCRIÇÃO DETALHADA DO MODELO DE UTILIDADE
[0023] Com referência á Figura 1, pode-se observar uma cuba eletrolítica 3 contendo uma pluralidade de cátodos 1 e uma pluralidade de ânodos 2 dispostos alternadamente e imersos em uma solução eletrolítica 4>
[0024] A Figura 2 ilustra um cátodo 1 dentre a pluralidade de cátodos da técnica anterior ilustrada na Figura 1. Cada cátodo 1 compreende uma chapa 10, preferencialmente feita de alumínio, e uma barra 20 fixada a esta chapa 10.
[0025] Um contato de cobre 50 é soldado ainda à barra 20 para realizar a condução elétrica da barra 20 para o sistema de alimentação elétrica da cuba eletrolítica 3. A parte superior da barra 20 possui ainda garras 30 responsáveis por auxiliar na retirada do cátodo 1 de dentro da cuba eletrolítica 3.
[0026] Uma proteção lateral 40 com perfil em U está fixada às primeira e segunda bordas laterais 17 da chapa 10, conforme pode ser depreendido do detalhe A ilustrado separadamente na Figura 2A.
[0027] Como pode ser observado a partir das Figuras 2A a 2C, a proteção lateral 40 tem a função de isolar fisicamente o acúmulo de zinco de uma face 11 do acúmulo de zinco da outra face 12 da chapa 10, evitando assim, a formação de um corpo único, o que impossibilitaria a retirada desse zinco sem danificar a chapa 10.
[0028] As Figuras 3 a 3E do presente pedido ilustram um novo modelo de proteção lateral 160 dotado de um perfil 60 que elimina a necessidade das abas laterais 13 e 14 do perfil em U da proteção lateral 40 e, com isso, a sobreposição das faces 11 , 12 da chapa 10. A fixação é feita somente às primeira e segunda bordas laterais da chapa 17. Os meios de fixação do perfil 60 às primeira e segunda bordas laterais a serem utilizados incluem fixação por aderência utilizando colas ou resinas especiais, fixação por soldagem ou encaixe ou por uma combinação de tais meios de fixação. No presente modelo de utilidade, o perfil 60 das proteções laterais 160 é, preferencialmente, feito de material polimerico. Entretanto, outros materiais isolantes podem ser usados na fabricação das ditas proteções laterais.
[0029] A espessura da chapa ec é determinada pela distância entre as superfícies 11 e 12 da chapa 10 enquanto a espessura do perfil ep ó determinada peia distância entre as superfícies 15 e 16 do perfil 60 da proteção lateral 160. Conforme pode ser depreendido das Figuras 3B a 3E, a espessura eP é igual à espessura ec. Entretanto, deve-se deixar claro que a espessura do perfil da proteção lateral ep pode ser tanto maior quanto menor que a espessura ec da chapa 10, sem prejudicar os objetivos do presente modelo.
[0030] As Figuras 3C a 3E ilustram formatos distintos que o perfil da proteção lateral 160 poda assumir dependendo da chapa 10 utilizada para realização do cátodo. Conforme pode ser depreendido da Figura 3C, para uma chapa 10 com borda lateral 17 dotada de ranhura longitudinal, o perfil 60 assume um formato de T, obviamente sempre obedecendo que a largura útil da superfície de deposição do zinco Lz seja sempre igual à largura superficial da chapa Lr,
[0031] Para uma chapa 10 com borda lateral 17 plana, conforme pode ser observado na Figura 3D, o perfil 60 assume um formato retangular, também atendendo à exigência da largura útil da superfície de deposição do zinco Lz ser igual à largura superficial da chapa Lr.
[0032] Por fim, conforme ilustrado na Figura 3E, para uma chapa 10 com a borda lateral 17 apresentando uma saliência longitudinal, o perfil 60 assume um formato de C, da mesma forma, tendo a largura útil da superfície de deposição do zinco Lz igual à largura superficial da chapa LT. Tal formato se distingue do perfil 40 da técnica anterior uma vez que, conforme pode ser observado da Figura 2C, a largura útil da superfície de deposição do zinco Lz será sempre menor que a largura superficial da chapa LT.
[0033] Convém ressaltar que a espessura do perfil da proteção lateral pode ser menor ou maior que a espessura da chapa 10, contanto que a largura útil da superfície de deposição do zinco Lz seja igual à largura superficial da chapa LT.
[0034] Portanto, em qualquer das situações acima, como pode ser observado a partir da Figura 3B, quando observada em conjunto com as Figuras 3C a 3E, a largura útil da superfície de deposição do zinco Lz será igual à largura superficial da chapa LT.
[0035] O novo tipo de proteção lateral 160 permite portanto eliminar os dois principais problemas apresentados pelo modelo atualmente em uso, conforme ilustrado na Figura 8 do presente pedido:
- eliminar a cobertura, por parte da proteção lateral, de parte das faces principais da chapa 10, permitindo que a totalidade da superfície destas esteja disponível para deposição do zinco. Desta forma, com esta nova disposição, a proteção lateral 160 do presente modelo de utilidade aumenta quantidade de zinco depositado, incrementando a produtividade do cátodo 1 e, consequentemente, da célula eletrolítica; e
- eliminar a saliência das proteçoes laterais com relação à superfície das chapas 10 tomando mais fácil a retirada do zinco e reduzindo o risco de ocorrerem batidas ou interferências que provoquem o descolamento das mesmas.
[0036] Deve ser observado que variações, modificações e alterações do modelo de utilidade aqui descrito são possíveis àqueles versados na técnica, sem fugir do espírito e do escopo do presente modelo de utilidade ou equivalentes deste, englobadas pelas reivindicações anexas e suas equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Proteção lateral (160) para um cátodo (1) de uma cuba eletrolftica (3) para a produção de zinco metálico, o cátodo (1) compreendendo uma chapa (10), dotada de uma espessura (ec) e primeira e segunda bordas laterais (17), e uma barra (20) presa à parte superior da chapa (10), a proteção lateral caracterizada por compreender um perfil (60) tendo uma espessura (βρ) e meios de fixação do perfil (60) às primeira e segunda bordas laterais (17) da chapa (1Q), a largura útil da superfície de deposição do zinco (Lz) sendo igual à largura superficial da chapa (Lr).
2. Proteção lateral (160) para cátodo de cuba eletrolftica para a produção de zinco metálico de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a espessura (ep) do perfil (60) da proteção lateral ser igual à espessura da chapa (10).
3. Proteção lateral (160) para cátodo de cuba eletrolftica para a produção dè zinco metálico de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da espessura (ep) do perfil (60) da proteção lateral ser menor do que a espessura (ec) da chapa (10).
4. Proteção lateral (160) para cátodo de cuba eletrolftica para a produção de zinco metálico de acordo com a reivindicação 1, caracterizada peio fato da espessura (ep) do perf il (60) da proteção lateral ser maior do que a espessura (ec) da chapa (10).
5. Proteção lateral (160) para cátodo de cuba eletrolftica para a produção de zinco metálico de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada peto fato de que os meios de fixação do perfil (60) da proteção lateral (160) às bordas laterais (17) da chapa (10) compreenderem um dentre adesão por colagem, adesão por soldagem encaixe ou uma combinação dos mesmos.
6. Proteção lateral (160) para cátodo de cuba etetrolfttca para a produção de zinco metálico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de a chapa (10) ser uma chapa de alumínio.
7. Proteção lateral (160) para cátodo de cuba eletrolftica para a produção de zinco metálico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de o perfil (60) ser um perfil de material polimórico.
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