WO2020069631A1

WO2020069631A1 - Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda o cuba de electro-obtención; y procedimiento de limpieza del dispositivo

Info

Publication number: WO2020069631A1
Application number: PCT/CL2018/050092
Authority: WO
Inventors: Sergio CORTÉS BUSCH; Andrés CARDOEN AYLWIN
Original assignee: New Tech Copper Spa
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-04-09
Also published as: PE20211935A1; CL2021000760A1

Abstract

Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda porque comprende una entrada del electrolito a través de un codo (1), una cañería flexible (2), una cañería de entrada (4), un distribuidor triple (5), dos cañerías lineales laterales (7) y una cañería lineal central (8), tres líneas individuales a través de los dos codos laterales de entrada (9) y un codo central de entrada (10), las líneas individuales poseen boquillas de aspersión (13), también estas líneas terminan en las dos válvulas de despiche lateral y la válvula de despiche central, respectivamente; y procedimiento de limpieza del dispositivo.

Description

Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda o cuba de electro-obtención; y procedimiento de limpieza del dispositivo.

Campo de aplicación y Descripción del problema técnico

El control oportuno de los problemas que ocurren en la distribución de electrolito al interior de las Celdas Electrolíticas de producción de metales es muy importante porque redunda en la eficiencia y eficacia de la operación de la celda en su conjunto.

Se ha intentado realizar esta inyección de electrolito mediante sistemas mixtos de aire con electrolito o simplemente por llenado por rebalse de la celda, ambos sistemas con problemas por la generación de niebla ácida o el no alcance de la turbulencia necesaria del electrolito para optimizar la electroobtención del metal.

Por otro lado, la agitación en un sistema con electrolito tiene un efecto en la densidad de corriente límite, el cual se asocia al valor del espesor de la capa de difusión, ya que, a mayor agitación, menor espesor de la capa límite y por lo tanto mayor densidad de corriente límite. La agitación puede relacionarse con el número de Reynolds, ya que, a mayor agitación en el sistema con electrolito, aumenta la velocidad del fluido, por ende, es mayor es el número de Reynolds, con lo cual se hace más eficiente el consumo eléctrico de la celda por cátodo producido.

También el hecho de generar agitación constante, sin aire y con una alta turbulencia, permite generar menos neblina ácida y menos requerimientos al personal y a los equipos para protegerse de la misma.

1

HOJAS DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Para la inyección de electrolito adentro de la celda, se diseñó un dispositivo de inyección de electrolito para múltiples sistemas de celdas de electroobtención (nuevas como antiguas ya en operación), que constan de diferentes canalizaciones, conductos y perforaciones destinadas a distribuir y agitar de manera óptima el electrolito en el proceso de electroobtención.

DESCRIPCIÓN DE LO CONOCIDO EN LA MATERIA

En la producción de metales por electrólisis, es muy importante poder mantener la agitación del electrolito en el interior de las Celdas de hormigón polimérico, que trabajan en ambiente de ácidos a altas temperaturas.

Las Celdas de electroobtención son profundas y el electrolito es un líquido con solidos disueltos o en suspensión, por lo que a simple su agitación involucra una serie de desafíos.

Con el objetivo de mejorar la calidad del depósito sobre el cátodo, suele inyectarse aire u otros gases para agitar el electrolito para así, uniformar la concentración de este, lo que ayuda a evitar la cristalización de sales, a disminuir el efecto de la capa límite y a mejorar la calidad del depósito catódico, tal como se describe en la Patente Chilena N^Q 50717. Sin embargo, el burbujeo de gases (aire o gases inertes) genera problemas en el aumento de la niebla ácida dentro de la celda, lo cual a su vez dificulta la operación en la misma debiendo introducir una serie de dispositivos para su control, aislación y neutralización.

También, como se menciona en la patente antes citada, se aplica el microburbujeo de la mezcla de gases y electrolito, a diferencia de la presente invención donde no se requiere burbujeo para evitar la formación de cristales en las boquillas de inyección.

Existen otros sistemas como el descrito en la patente chilena N^Q 42595 donde se describen formas de recuperación del electrolito con cámaras especiales, las cuales también presentan el llenado de la celda en forma tradicional.

Se presentan también documentos como WO20101 19014, donde se describe una estructura isobárica autoportante para la aireación de electrolitos en celdas de electrorrefinería o electroobtención de metales no ferrosos, donde se busca la agitación por la circulación del electrolito dentro de la celda, donde se puede provocar el movimiento de los electrodos (ánodos y cátodos) y el arrastre de sólidos (barros anódicos), lo que produce problemas, disminuyendo la eficiencia de corriente, e incluso generando cortocircuitos, y que dependiendo de la magnitud pueden obligar a detener la operación, con las consiguientes pérdidas de producción.

Se presenta otro documento Americano US 8,187, 450 B2 el cual señala que mejora la recirculación de electrolito mediante un ánodo tipo rejilla y por inyección del electrolito como una red desde debajo de la celda, en forma vertical dentro del ánodo y en forma lateral dentro del ánodo. El sistema de distribución según se ve en las figuras es del tipo múltiple con muchas entradas y muchas salidas.

Todos los dispositivos mencionados son complejos, y no apropiados para utilizarse en un medio estrecho, agresivo y hostil, como el que representa el interior de las Celdas Electrolíticas para lograr buena agitación entre los espacios entre ánodos, cátodos y otras estructuras que son muy pequeños, con un electrólito fuertemente ácido a temperatura alta. También, esta innovadora forma de agitar el electrolito logra disminuir la presencia de niebla ácida en forma muy importante, como también lograr los espacios para la acumulación de lodos anódicos para su posterior retiro. Esta optimización en la agitación del electrolito también redunda en la optimización del consumo eléctrico y disminución de sus pérdidas en el proceso de operación de la celda

En general, la presente invención soluciona los siguientes problemas existentes en el estado del arte:

El primer alcance de la presente invención es lograr la agitación del electrolito logrando una agitación lo suficientemente turbulenta (alto número de Reynols) para lograr una transferencia eficiente de los metales a los cátodos de la celda.

El segundo alcance de la presente invención es lograr una importante disminución de la niebla ácida por la no inyección de gases para lograr la agitación del electrolito.

El tercer alcance de la presente invención es lograr generar la mayor agitación del electrolito por sobre el ángulo definido de las boquillas de aspersión de electrolito, con el fin de que el lodo anódico se asiente en el fondo de la celda.

El cuarto alcance de la presente invención es poder regular la altura con la cual se asperja el electrolito con respecto al fondo de la celda.

Un quinto alcance de la presente invención es mejorar la eficiencia energética de la celda porque al no tener burbujas de gases disueltos en el electrolito se optimiza el consumo eléctrico de la celda, mejorando el potencial de la misma.

Un sexto alcance de la presente invención es poder monitorizar y limpiar el dispositivo de inyección de electrolito.

Un séptimo alcance de la presente invención es que el dispositivo puede ser usado en cualquier tipo de celda, desde los sistemas más antiguos hasta los sistemas más modernos porque su estructura se diseña con respecto a la celda en donde va a ser instalada.

Un octavo alcance radica en que la presente invención distribuye el electrolito desde un solo punto evitando puntos de turbulencia de los caudales por múltiples entradas y salida de cada línea, disminuyendo así también los puntos críticos de mantención y generando mayor uniformidad de los caudales.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

Debe entenderse que la presente invención no está limitada a la metodología particular, compuestos, materiales, técnicas de manufactura, usos y aplicaciones aquí descritas, pues éstas pueden variar. También debe entenderse que la terminología empleada aquí es usada con el solo propósito de describir una representación particular, y no intenta limitar la perspectiva y el potencial del presente invento.

Debe notarse que el sistema, pieza, elemento, uso y método, aquí, en el pliego de reivindicaciones y en todo el texto que el singular no excluye el plural, salvo que en el contexto claramente lo implique. Entonces, por ejemplo, la referencia a un“uso o método”, es una referencia a uno o más usos o métodos e incluye equivalentes conocidos por quienes conocen de la materia (el arte). Similarmente, como otro ejemplo, la referencia a“un paso”,“una etapa” o a“un modo”, es una referencia a uno o más pasos, etapas o modos y que puede incluir sub-pasos, etapas o modos, implícitos y/o sobrevinientes.

Todas las conjunciones usadas han de entenderse en su sentido menos restrictivo y más inclusivo posible. Así, por ejemplo, la conjunción“o” debe entenderse en su sentido lógico ortodoxo, y no como un“o excluyente”, salvo que el contexto o el texto expresamente lo necesite o indique. Las estructuras, materiales y/o elementos descritos han de entenderse que también se refieren a aquellos equivalentes funcionalmente y así evitar enumeraciones taxativas interminables.

Las expresiones usadas para indicar aproximaciones o conceptualizaciones deben entenderse así, salvo que el contexto mande una interpretación distinta.

Todos los nombres y términos técnicos y/o científicos aquí empleados tienen el significado común que le otorga una persona común, calificada en estas materias, salvo indicación expresa, distinta.

Los métodos, técnicas, elementos, sistemas y piezas similares y/o equivalentes a los descritos pueden ser usados o preferidos en la práctica y/o pruebas de la presente invención.

Se incorporan todas las patentes y otras publicaciones como referencias, con el propósito de describir y/o informar, por ejemplo, las metodologías descritas en dichas publicaciones, que puedan resultar útiles en relación con el presente invento.

Se incluyen estas publicaciones sólo por su información previa a la fecha de registro de la presente solicitud de patente. A este respecto nada debe considerarse como una admisión o aceptación, rechazo o exclusión, de que los autores y/o inventores no estén legitimados de serlo, o de estar ante-fechadas dichas publicaciones en virtud de otras anteriores, o por cualquier otra razón.

Un par de conceptos aplicados en la presente invención se basa en la definición de cuba y de celda. Nos referiremos a la cuba cuando dentro de la piscina de electroobtención no hay ningún aparato o disposición dispuesto. Por otra parte, nos referiremos a la celda, cuando ya exista un dispositivo de electroobtención previo o cuando se está montando el sistema o parte del sistema de la presente invención, tal como se ve en la figura 1 /10.

Esta invención consiste en un dispositivo de distribución de electrolito, que comprende desde la entrada a la celda hasta la salida de esta, una serie de elementos conectados entre sí, tal como se ve en la figura 2/10, de manera que el electrolito se reparta de forma eficiente, bien distribuida y que deje caer o acumular en la base de la celda o cuba la borra resultante del proceso.

En un inicio el electrolito es impulsado a través de bombas de elevación del tipo

(rotatorio, de pistón, entre otras), desde un tanque, donde es acondicionado antes de ingresar a la celda de electrodeposición o electroobtención. El dispositivo aquí presentado, en su primera configuración, presenta una serie de cañerías redondas con un diámetro interno circular desde 10 mm hasta 100 mm, de preferencia 76,2 mm, de preferencia 63,5 mm de preferencia 50,8 mm, de preferencia 38,1 mm. Están realizados en materiales poliméricos de alta resistencia mecánica, térmica y abrasiva, del tipo Polipropileno (PP), Polivinil cloruro (PVC), Polietileno de alta densidad (HDPE), de preferencia Polivinil cloruro (PVC).

A modo de no restringir la presente invención, el concepto de“cañería” se debe tomar en su formato más amplio, que simplemente un tubo de forma interior y exterior circular, para la presente invención“cañería” se refiere a cualquier dispositivo que pueda conducir y distribuir electrolito dentro y afuera de la cuba o celda. Esto quiere decir que puede darse una cañería en donde el interior sea circular y su exterior tenga una forma que ayude a su funcionalidad, como por ejemplo una parte plana para su apoyo en el suelo. Por lo que pueden existir formas interiores y exteriores de la cañería diferentes a la circular, por ejemplo, cuadrada, romboide, triangular, de formas irregulares, entre otras. Estas cañerías, también reciben otros nombres en la presente invención, como“líneas” y/o“tubo mayor interconector”, dependiendo de la aplicación y posición.

Continuando con la primera configuración, tal como se ve en la figura 2/10, el electrolito impulsado pasa por el codo de entrada del electrolito al dispositivo (1 ), luego de esto, pasa a través de la cañería flexible de entrada (2), la cual cumple el objetivo de canalizar el electrolito, pero además de poder soportar diferencias de presión generadas por la bomba o movimientos del resto del sistema que está sumergido en el electrolito. Para esto la cañería flexible (2) esta sujeta con dos abrazaderas (3) por cada una de sus puntas. Luego, el electrolito sigue fluyendo por la cañería de entrada (4), donde su largo dependerá de la profundidad de la celda o cuba, para desembocar en el distribuidor triple de electrolito (5), el cual cuenta con una entrada y tres salidas de igual diámetro, en donde se encajan, por arriba en la cañería de entrada (4) y por abajo, en el medio en la cañería lineal central (8) y en los laterales, por las cañerías lineales laterales (7), donde su largo dependerá de la profundidad de la celda o cuba. Las últimas cuatro cañerías van embutidas o por dentro del distribuidor triple de electrolito (5), hasta un tope que tiene internamente el distribuidor que es la disminución de diámetro interno del distribuidor igualándose a la cañería a la cual conecta. En otras palabras, el distribuidor posee dos diámetros, el diámetro de conexión a las cañerías (Más amplio para dejar entrar a la cañería) y el diámetro desde donde se distribuye el flujo que corresponde al mismo de las cañerías previamente mencionadas (Donde topan el resto de las cañerías lineales y, de entrada). También el distribuidor triple de electrolito (5), con el fin de mejorar su resistencia al flujo, posee entre las entradas y salidas de caudal alas de refuerzo del distribuidor triple (6) y también entre las salidas de caudal. Continuando con el recorrido del electrolito, están los tres codos que se conectan por un lado a las cañerías, tanto central (codo central de entrada (10)) como laterales (codo lateral de entrada (9)), los cuales, a su vez en una primera configuración, se conectan con la línea central (12) y las líneas laterales (1 1 ). Estas líneas poseen un rango de largo de entre los 10 cm a los 2500 cm, de preferencia 100 cm, 150 cm, 200 cm, 1000 cm y 2000 cm. Estas líneas para poder ser transportadas se arman por partes en el lugar final, para eso se utilizan entre 2 líneas adyacentes, una copla de línea (22), tal como se ve en la figura 2/10. También estas mismas líneas poseen boquillas de aspersión de electrolito (13), que corresponden a perforaciones a lo largo de la línea separadas en forma regular, donde las boquillas poseen contornos y formas específicas, de diferentes formas como biselados, cóncavos, convexos, planos, en ángulo, triangulares, cuadrados, hexagonales, pentagonales, entre otros (Figura 4/10), de preferencia biselados cóncavos, para formar diferentes tipos de salida del electrolito desde la línea, evitando la cristalización de sales, en especial sulfato, en sus bordes, evitando que el flujo vuelva o caiga removiendo los lodos decantados en la base de la celda o cuba y manteniendo un flujo constante en todas las partes de la línea para que el movimiento del electrolito sea lo más uniforme posible para mejorar la transferencia de masa. Por otro lado, estas boquillas no se consideran micro-perforaciones como las utilizadas para difundir aire, donde el tamaño de la perforación entra en el rango de las mieras o a nivel de poros, el tamaño de estas perforaciones va entre 1 mm a 5 mm, de preferencia, 2 mm, 2,5 mm y 3 mm. Con respecto al eje en donde están las perforaciones, si la línea lateral (1 1 ) está apoyada en el fondo de la celda o cuba, la boquilla apuntará en un ángulo bajo los 90^Q y sobre 1 ^Q con respecto al piso de la celda o cuba, de preferencia en 45^Q, de preferencia 22,5 ^Q, de preferencia 25^Q, de preferencia 30^Q, hacia adentro del electrolito dispuesto en la celda o cuba no contra la pared de la misma. En otras palabras, la línea lateral (1 1 ) solo posee una fila de perforaciones a lo largo de la línea. Por otra parte, la línea central (12) posee dos filas de perforaciones que con respecto al eje vertical de la línea, si la línea central (12) está apoyada en el fondo de la celda o cuba, las boquillas apuntarán en un ángulo bajo los 90^Q y sobre 1 ^Q con respecto al piso de la celda o cuba y al eje vertical de la línea, de preferencia en 45^Q, de preferencia 22, 5^Q, de preferencia 25^Q, de preferencia 30^Q, hacia adentro del electrolito dispuesto en la celda o cuba, de modo que las 2 perforaciones se separan entre sí en un ángulo que va desde los 90^Q a por debajo de 180^Q, de preferencia 90^Q, 100^Q, 1 10^Q, 120^Q, 130^Q, 135^Q, 140^Q, tal como se ve en la figura 3/10.

En una segunda configuración, la línea central tiene la misma forma que en la primera configuración, conectándose al mismo codo central de entrada (10), pero con respecto al equivalente de las líneas laterales, la conexión de estos codos laterales de entrada (9) son al tubo mayor interconector entre vigas longitudinales inferiores (19) y éste a su vez a la viga longitudinal inferior (18), tal como se ve en las figuras 5/10, 6/10 y 7/10. Esta viga al igual que en la línea lateral posee boquillas de aspersión de electrolito (13), que corresponden a perforaciones a lo largo de la viga separadas en forma regular, donde la perforación posee contornos específicos, de diferentes formas como biselados, cóncavos, convexos, planos, en ángulo, entre otros, de preferencia cóncavos biselados, para formar diferentes tipos de salida del electrolito desde la guía, evitando la cristalización de sales en sus bordes, evitando que el flujo vuelva o caiga removiendo los lodos decantados en la base de la celda o cuba y manteniendo un flujo constante en todas las partes de la línea para que el movimiento del electrolito sea lo más uniforme posible para mejorar la transferencia de masa. Por otro lado, estas boquillas no se consideran micro-perforaciones como las utilizadas para difundir aire, donde el tamaño de la perforación entra en el rango de las mieras o a nivel de poros, el tamaño de estas perforaciones va entre 1 mm a 5 mm, de preferencia, 2 mm, 2,5 mm y 3 mm. Con respecto al eje en donde están las perforaciones, si la viga longitudinal inferior (18) está apoyada en el fondo de la celda o cuba por su lado recto, la boquilla apuntará en un ángulo bajo los 90^Q y sobre 1 ^Q con respecto al piso de la celda o cuba, de preferencia en 45^Q, de preferencia 22,5 ^Q, de preferencia 25^Q, de preferencia 30^Q, hacia adentro del electrolito dispuesto en la celda o cuba, sin descartar que sea aplicado también contra la pared de la misma, tal como se ve en la figura 9/10.

También el tamaño de las boquillas de aspersión de electrolito (13) pueden tener diferentes tamaños entre diferentes líneas centrales, líneas laterales y vigas longitudinales, con el propósito de compensar la pérdida de presión con respecto a que las líneas centrales poseen dos agujeros a diferencia de las líneas laterales y las vigas longitudinales inferiores, a modo de ejemplo, una línea central puede tener perforaciones de 2,5 mm de diámetro biseladas y las líneas laterales 3 mm de diámetro biseladas.

La viga longitudinal inferior (18) corresponde a una pieza alargada con forma de“J” engrosada en su base (con el fin de adaptarse de manera óptima a la base de la celda o cuba) o con forma de alerón, está realizada en una sola pieza, tal como se ve en las figuras 6/10, 7/10, 8/10 y 9/10, la cual está materializada en polímeros de alta resistencia mecánica, térmica y abrasiva, del tipo Polipropileno (PP), Polivinil cloruro (PVC), Polietileno de alta densidad (HDPE), de preferencia Polivinil cloruro (PVC). Estructuralmente, como se señala anteriormente, la viga consiste de una estructura alargada en forma de alerón ahuecado con tensores y conductos internos, en un rango de largo desde 1 cm hasta los 1000 cm, de preferencia 200 cms y/o de preferencia 100 cm y/o de preferencia 30 cm, de un alto en un rango entre 15 a los 100 cms, de preferencia 20, 30, 40 y 50 cms y de un ancho en el rango entre 15 a los 100 cms, de preferencia 20, 25, 30, 40 y 50 cms.

Espacialmente, la pieza se dobla en un extremo en 90^Q (la zona que se dobla equivale en ancho a 1/4 de la pieza aproximadamente) y posee nervaduras interiores para darle resistencia, además posee a lo largo de su estructura (por el lado, del lado más grande 3/4) dos canalículos machos para el anclaje del conector del travesaño basal distribuidos simétricamente (29), los cuales cumplen la función de sujetar el conector de los travesaños básales. Por otro lado, dentro de la pieza de viga longitudinal inferior se presentan 3 canales los cuales se usan para la interconexión de piezas de viga. Estos canales son el canal de conexión inferior mayor (26), colindante con los canalículos para anclaje (29) y dos canales de conexión inferior (25), uno en el mismo plano y próximo al canal de conexión inferior mayor (26) y el otro en el extremo de la zona que se dobla (25). Dentro de los canales de conexión inferior (25) se posicionan los tubos menores inter-conectores entre vigas longitudinales superiores e inferiores (20), en cambio en el canal de conexión inferior mayor (26), se posiciona el tubo mayor inter-conector entre vigas longitudinales inferiores (18). Sobre el canal de conexión inferior mayor (26) y a distancias simétricas, se presentan las boquillas de aspersión de electrolito, ampliamente descritas en los párrafos anteriores, para difundir el electrolito dentro del sistema. Finalmente, sobre el canal de conexión inferior (24) del extremo de la zona que se dobla (26) y sobre su largo, se presentan las guías de anclaje del clip inferior viga-guía (28), que cumplen la función de fijar el clip que ancla a la guía catódica y/o anódica, de preferencia solo la anódica. Estas guías (28) están posicionadas sobre el borde de la pieza de viga inferior, dispuestas en 90^Q una sobre la otra, como se ve en la figura 7/10. Alternativamente, la pieza de viga longitudinal inferior puede presentar otro orden de los 3 canales señalados en el párrafo anterior, tal como se ve en la figura 9/10, los cuales se usan para la interconexión de piezas de viga. Estos canales son el canal de conexión medio mayor (23), colindante con los dos canales de conexión menor (24), el primero en el mismo plano y próximo al canal de conexión medio mayor (23) y el segundo en el extremo de la zona que se dobla (24). Dentro de los canales de conexión menor (24) se posicionan los tubos menores inter-conectores entre vigas longitudinales superiores e inferiores (20), en cambio en el canal de conexión medio mayor (23), se posiciona el tubo mayor inter-conector entre vigas longitudinales inferiores (19). Este canal de conexión medio mayor (23), también cumple la función de difundir y repartir el electrolito dentro de la cuba o celda, donde el cambio de posición de este canal permite, el cambio de posición de las boquillas de aspersión de electrolito (13), haciendo que la liberación del electrolito sea a una mayor altura, permitiéndole así a los caudales, no quedar sumergidos en la borra que va produciendo durante el proceso de electroobtención, tal como se ve en la figura 8/10. Como se desprende del párrafo anterior, sobre el canal de conexión medio mayor (23) y a distancias simétricas, se presentan las boquillas de aspersión de electrolito (13). Finalmente, sobre el canal de conexión menor (24) del extremo de la zona que se dobla y sobre su largo, se presentan las guías de anclaje del clip inferior viga-guía (28), que cumplen la función de fijar el clip que ancla a la guía catódica y/o anódica, de preferencia solo la anódica. Estas guías (28) están dispuestas sobre el borde de la pieza de viga longitudinal inferior, dispuestas en 90^Q una sobre la otra. Por el otro lado, de la pieza de viga longitudinal inferior (18), junto al canal de conexión menor (24) en el mismo plano que el canal de conexión medio mayor (23) y sobre su largo, se presentan los canalículos machos de anclaje (29) los cuales cumplen la función de sujetar el conector de los travesaños básales (31 ).

Una vez que el electrolito sale de las líneas centrales y laterales y/o de las vigas longitudinales inferiores son captadas por tres válvulas de despiche, la válvula de despiche central (15) y las válvulas de despiche laterales (14), además estas válvulas de despiche cuentan con un vástago extendido en ángulo de 90^Q a la línea central (17) y a las líneas laterales (16), respectivamente (el largo de estos vástagos dependerá de la profundidad de la cuba o celda). El fin de estas válvulas de despiche es liberar cada una de las líneas de distribución de electrolito, ya que durante el proceso de electro-obtención estas se pueden ir saturando de elementos no deseados, por ejemplo, esferas, trozos de plástico, etc. Cada cierto periodo de tiempo se abre cada una de las válvulas del despiche por separado, una a la vez, con el objetivo que todos los elementos no deseados dejen de obstruir cada una de las líneas de distribución de electrolito, tal como se ve en la figura 2/10.

Para limpiar el dispositivo de distribución de electrolito se presentan las siguientes etapas:

a) se monitorea una baja en la presión de entrada y/o salida del dispositivo;

b) se procede a girar, de a uno, los vástagos laterales de registro (16) y el vástago central de registro (17), luego de esta acción se abren las válvulas, de a una, de despiche central y despiche laterales;

c) se deja escurrir los sólidos acumulados en las líneas hasta ver un flujo contante de electrolito; y

d) se giran los vástagos en el sentido contrario al punto b) generando el cierre de las válvulas de despiche.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La simbología utilizada es la siguiente:

(1 ) Codo de entrada del electrolito al dispositivo

(2) Cañería flexible de entrada

(3) Abrazaderas

(4) Cañería de entrada

(5) Distribuidor triple de electrolito

(6) Ala de refuerzo del distribuidor triple

(7) Cañería lineal lateral

(8) Cañería lineal central

(9) Codos laterales de entrada

(10) Codo central de entrada

(1 1 ) Línea lateral (12) Línea central

(13) Boquillas de aspersión de electrolito

(14) Despiche lateral

(15) Despiche central

(16) Cañería lateral de registro

(17) Cañería central de registro

(18) Viga longitudinal inferior

(19) Tubo mayor interconector entre vigas longitudinales inferiores para electrolito

(20) Tubo menor interconector entre vigas longitudinales inferiores

(21 ) Celda o Cuba

(22) Copla de línea

(23) Canal de conexión medio mayor

(24) Canal de conexión menor

(25) Canales de conexión inferior

(26) Canal de conexión inferior mayor

(27) Canales estructurales de la viga longitudinal inferior

(28) Guías de anclaje del clip inferior Viga-Guía

(29) Canalículos para anclaje del conector del travesaño basal con viga longitudinal inferior.

(30) Travesaño basal

(31 ) Conector del travesaño basal a la viga longitudinal inferior (32) Cuba

Figura 1/10

La Figura 1/10 muestra una vista volumétrica lateral, del dispositivo de distribución de electrolito, en su formato de tuberías dentro de un sistema tradicional de electroobtención (que se ve en forma difuminada), en donde los numerales indican:

(I ) Codo de entrada del electrolito al dispositivo

(2) Cañería flexible de entrada

(3) Abrazaderas

(4) Cañería de entrada

(5) Distribuidor triple de electrolito

(7) Cañería lineal lateral

(8) Cañería lineal central

(9) Codos laterales de entrada

(10) Codo central de entrada

(I I ) Línea lateral

(12) Línea central

(14) Despiche lateral

(15) Despiche central (16) Cañería lateral de registro

(17) Cañería central de registro

(21 ) Celda o Cuba

Figura 2/10

La Figura 2/10, en el centro, muestra una vista lateral superior del dispositivo de distribución de electrolito, donde en la parte izquierda superior de la figura se ve un acercamiento de la zona de entrada del electrolito y en la parte derecha inferior de la figura se ve la zona de válvulas de despiche, en la parte superior central se ve como se conectan las líneas centrales y líneas laterales para prolongar su longitud, en donde los numerales indican:

(1 ) Codo de entrada del electrolito al dispositivo

(2) Cañería flexible de entrada

(3) Abrazaderas

(4) Cañería de entrada

(5) Distribuidor triple de electrolito

(6) Ala de refuerzo del distribuidor triple

(7) Cañería lineal lateral

(8) Cañería lineal central (9) Codos laterales de entrada

(10) Codo central de entrada

(1 1 ) Línea lateral

(12) Línea central

(13) Boquillas de aspersión de electrolito

(14) Válvula de Despiche lateral

(15) Válvula Despiche central

(16) Vástago lateral de válvula de despiche.

(17) Vástago central de válvula de despiche.

(22) Copla de línea.

Figura 3/10

La Figura 3/10 muestra una vista lateral de la primera parte del extremo inferior del dispositivo de distribución de electrolito, en específico se presenta el distribuidor triple de electrolito con sus conexiones, en donde los numerales indican:

(5) Distribuidor triple de electrolito

(6) Ala de refuerzo del distribuidor triple

(7) Cañería lineal lateral

(8) Cañería lineal central (9) Codos laterales de entrada

(10) Codo central de entrada

(13) Boquillas de aspersión de electrolito

Figura 4/10

La Figura 4/10 muestra una vista en detalle de las distintas configuraciones de las boquillas de aspersión de electrolito (cóncava biselada, pentagonal, hexagonal, triangular, cuadrada, entre otras) utilizada en todas las alternativas del presente desarrollo, tanto en las líneas centrales como en las líneas laterales y en las vigas longitudinales inferiores en sus dos configuraciones, en donde los numerales indican:

(13) Boquillas de aspersión de electrolito.

(22) Copla de línea.

(23) Canal de conexión medio mayor

Figura 5/10

La Figura 5/10 muestra una vista superior trasera, del dispositivo de distribución de electrolito, donde se ve el dispositivo utilizando la alternativa de solamente las vigas longitudinales inferiores en una cuba cuando no se utilizan sistemas de guías para cátodos y ánodos y estos cuelgan de forma libre, en donde los numerales indican: (1 ) Codo de entrada del electrolito al dispositivo

(2) Cañería flexible de entrada

(4) Cañería de entrada

(5) Distribuidor triple de electrolito

(7) Cañería lineal lateral

(8) Cañería lineal central

(9) Codos laterales de entrada

(10) Codo central de entrada

(12) Línea central

(18) Viga longitudinal inferior

(30) Travesaño basal

(31 ) Conector del travesaño basal a la viga longitudinal inferior

(32) Cuba

Figura 6/10

La Figura 6/10 muestra una vista lateral, del dispositivo de distribución de electrolito, donde se ve como se conecta la alternativa con vigas longitudinales inferiores al resto del dispositivo de distribución de electrolito, en donde los numerales indican: (1 ) Codo de entrada del electrolito al dispositivo

(2) Cañería flexible de entrada

(3) Abrazaderas

(4) Cañería de entrada

(5) Distribuidor triple de electrolito

(6) Ala de refuerzo del distribuidor triple

(7) Cañería lineal lateral

(8) Cañería lineal central

(9) Codos laterales de entrada

(12) Línea central

(13) Boquillas de aspersión de electrolito

(18) Viga longitudinal inferior

(19) Tubo mayor interconector entre vigas longitudinales inferiores para electrolito (20) Tubo menor interconector entre vigas longitudinales inferiores

Figura 7/10

La Figura 7/10 muestra una vista lateral en detalle, del dispositivo de distribución de electrolito, donde se ve la alternativa con vigas longitudinales inferiores comprendido dentro de un sistema autosoportante de guías catódicas y anódicas, en donde los numerales indican:

(1 ) Codo de entrada del electrolito al dispositivo

(2) Cañería flexible de entrada

(3) Abrazaderas

(4) Cañería de entrada

(5) Distribuidor triple de electrolito

(6) Ala de refuerzo del distribuidor triple

(7) Cañería lineal lateral

(8) Cañería lineal central

(9) Codos laterales de entrada

(10) Codo central de entrada

(12) Línea central

(13) Boquillas de aspersión de electrolito

(18) Viga longitudinal inferior

(20) Tubo menor interconector entre vigas longitudinales inferiores

Figura 8/10

La Figura 8/10 muestra una vista lateral en detalle, del dispositivo de distribución de electrolito, donde se ve la alternativa con vigas longitudinales inferiores sin un sistema autosoportante de guías catódicas y anódicas, y con la configuración de la viga longitudinal inferior con el canal de conexión medio mayor (23) para poder acumular más lodos.

Figura 9/10

La Figura 9/10 muestra dos vistas laterales de la misma viga longitudinal inferior, pero comparando sus dos configuraciones, a la izquierda la configuración baja que permite una menor acumulación de lodos y a la derecha una configuración alta que permite un mayor volumen de acumulación de lodos, donde los numerales indican:

(13) Boquillas de aspersión de electrolito

(20) Tubo menor interconector entre vigas longitudinales inferiores

(23) Canal de conexión medio mayor

(24) Canal de conexión menor

(25) Canales de conexión inferior

(26) Canal de conexión inferior mayor

(27) Canales estructurales de la viga longitudinal inferior

(28) Guías de anclaje del clip inferior Viga-Guía

Figura 10/10

La Figura 10/10 muestra una simulación de las velocidades del electrolito medido dentro de la celda, sin líneas en la base de la celda (A) (entrada del electrolito a la celda por arriba y salida del mismo por arriba), con dos líneas (B) (entrada de electrolito a la celda por la parte inferior de la celda, con salida inferior del electrolito) y con tres líneas según el presente desarrollo (C) (entrada de electrolito a la celda por la parte inferior de la celda, con salida inferior del electrolito).

Se ve claramente que la inyección directa desde arriba del electrolito a la celda sin el dispositivo logra un bajo movimiento del líquido con un bajo Reinolds (Colores claros) en la parte inicial de la celda (A). Con un dispositivo con dos líneas inferiores (B) tampoco se logra un resultado impactante con respecto al movimiento del líquido, aunque es más parejo que el resultado en (A). Finalmente, se ve claramente, con colores claros, un alto movimiento del líquido en toda la celda y por consiguiente una alta turbulencia del electrolito en la misma con la utilización del dispositivo del presente desarrollo.

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Desde el día 6 de julio del año 2018 se encuentra en evaluación un dispositivo de distribución de electrolito en Minera Escondida Ltda.

El principal objetivo de esta evaluación es validar ambas tecnologías de distribución de electrolito sin poner en desmedro ni calidad física ni tampoco la eficiencia de corriente además de la menor generación de neblina ácida, comparando la presente invención con la tecnología actual con aireación forzada dentro de la celda.

Dispositivo de distribución de electrolito del presente desarrollo.

El sistema de electro-obtención fabricado para este tipo de celdas cuenta con los siguientes elementos:

6 vigas superiores.

6 vigas inferiores.

2“Barras de resistencia”.

- 6 travesaños básales.

12 Conectores travesaño basal con viga longitudinal inferior

122 guía estructural anódica.

120 guía estructural catódica.

244 clip superior guía ánodo (122 clip completos).

- 122 Clip inferior viga-guía.

240 clip superior guía cátodo (120 clip completo). 120 clip-codo a viga longitudinal inferior.

14 bandejas receptoras de borra Distribuidor de electrolito de 3 vías.

El distribuidor de electrolito para este ejemplo de aplicación está compuesto por

2 vías laterales tubulares (una por cada lado del dispositivo), cada una de estas vías tiene 121 boquillas de aspersión de electrolito correspondientes a perforaciones biseladas cónicas de 3,0[mm] separadas a 50,8[mm] cada una de ellas y apuntando en dirección 30° por sobre la horizontal, mientras que la línea central tubular de distribución cuenta con 122 pares de boquillas de aspersión de electrolito de 2,5[mm] separadas a 50,8[mm] , cada par de boquillas de aspersión de electrolito se encuentran separadas entre sí a 120° en el mismo arco, y apuntan a 30° sobre la horizontal. La estructura es similar a la presentada en la figura 3/10 derecha inferior.

Los resultados obtenidos hasta ahora son los siguientes:

La turbulencia de la salida del electrolito desde la línea lateral cercana a las boquillas de aspersión de electrolito, posee un número de Reinolds de 5158 y desde la línea central cercana a las boquillas de aspersión de electrolito, posee un número de Reinolds de 4298. (Para valores mayores a 4000 de número de Reinolds se considera flujo turbulento).

Eficiencia de corriente entre valores del 92% y 93,4%. Potencial de celda entre 1823 y 1926 [mV] promedio por ciclo catódico en celda con distribuidor triple v/s potencial de celda entre 1835 y 2009 [mV] en celda con aireación.

Flujo de electrolito a la celda convencional y a la celda con el distribuidor triple del presente desarrollo han operado con flujos entre los 240 y 260 [l/min].

Calidad Física y Química 96,1 % On-Grade de celda con distribuidor triple v/s 92,2% On-Grade de celda con aireación.

Se cumplió el objetivo de la no existencia de desmedro en calidad ni eficiencia de corriente, además al no usar aireación extra se reduce en al menos 30% la neblina ácida.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda CARACTERIZADO porque comprende:

una entrada del electrolito a través de un codo (1 ) al dispositivo de distribución, luego el electrolito pasa por una cañería flexible (2) que ayuda a la amortización de los caudales de entrada al dispositivo, luego el caudal pasa a la cañería de entrada (4) y luego el mismo caudal se separa en tres por medio del distribuidor triple (5), estos caudales se conducen a través de dos cañerías lineales laterales (7) y una cañería lineal central (8), los tres caudales a su vez, se conectan a tres líneas individuales a través de los dos codos laterales de entrada (9) y un codo central de entrada (10), las líneas individuales poseen boquillas de aspersión (13) distanciadas regularmente para distribuir el electrolito dentro de la celda, también estas líneas terminan en las dos válvulas de despiche lateral y la válvula de despiche central, respectivamente.

2. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque las líneas individuales poseen diferentes formas donde el interior es circular y su exterior tiene una forma que ayude a su funcionalidad, de forma tal que se dan dos configuraciones las líneas laterales (1 1 ) y líneas centrales (12), y las vigas longitudinales inferiores (18), donde las líneas laterales y centrales son principalmente circulares interna y extremamente, a diferencia de la viga longitudinal que solo va en los costados inferiores de la celda y tiene una forma de pieza alargada con forma de“J” engrosada en su base, con el fin de adaptarse de manera óptima a la base de la celda, o con forma de alerón y está realizada en una sola pieza.

3. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la cañería flexible está conectada al codo de entrada (1 ) y a la cañería de entrada (4) a través de dos abrazaderas (3).

4. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el distribuidor triple (5) comprende alas de refuerzo (6) para soportar el estrés mecánico en la distribución de los caudales.

5. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque las boquillas de aspersión (13) comprenden perforaciones entre 1 a 3 mm a lo largo de la línea separadas en forma regular, donde la línea central (12) comprende una doble distribución de boquillas, y donde las líneas laterales (1 1 ) y vigas longitudinales inferiores (18) comprenden una línea simple de distribución de boquillas, además, con respecto al eje en donde están las perforaciones, si la línea lateral (11 ) o la viga longitudinal inferior (18) está apoyada en el fondo de la celda o cuba, las boquillas apuntarán en un ángulo bajo los 90^Q y sobre 1 ^Q con respecto al piso de la celda, apuntando hacia adentro del electrolito dispuesto en la celda , por otra parte, la línea central (12) posee dos filas de perforaciones con respecto al eje vertical de la línea, si la línea central (12) está apoyada en el fondo de la celda o cuba, las boquillas apuntarán en un ángulo bajo los 90^Q y sobre 1 ^Q con respecto al piso de la celda y al eje vertical de la línea, de modo que las 2 perforaciones se separan entre sí en un ángulo que va desde los 90^Q a por debajo de 180^Q.

6. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda, según la reivindicación 5, CARACTERIZADO porque las boquillas de aspersión poseen contornos y formas específicas, dentro del grupo de formas tales como biselados, cóncavos, convexos, planos, en ángulo, triangulares, cuadrados, hexagonales y pentagonales, de preferencia biselados cóncavos, para formar diferentes tipos de salida del electrolito desde la línea, evitando la cristalización de sales en sus bordes, evitando que el flujo vuelva o caiga removiendo los lodos decantados en la base de la celda y manteniendo un flujo constante en todas las partes de la línea para que el movimiento del electrolito sea lo más uniforme posible para mejorar la transferencia de masa.

7. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda, según la reivindicación 5, CARACTERIZADO porque las líneas longitudinales inferiores (18) poseen dos configuraciones donde en una primera configuración el canal de conexión medio mayor (23) está dispuesto en una posición elevada para poder dar mayor capacidad a la celda para acumular lodos y en una segunda configuración donde el canal de conexión inferior mayor (26) está dispuesto en una posición baja disminuyendo la capacidad de acumulación de lodos.

8. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque las válvulas de despiche lateral (14) y de despiche central (15) se conectan a su vez a los vástagos laterales de registro (16) y al vástago de central de registro (17) con el fin de poder manipular las válvulas a través de los vástagos sin tener que entrar a la celda.

9. Dispositivo de distribución de electrolito desde la base de la celda, según la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque las líneas laterales (1 1 ) y líneas centrales (12) pueden conectarse a lo largo a través de coplas de línea (22), en cambio las vigas longitudinales inferiores se conectan a lo largo a través de los tubos menores interconectores entre vigas longitudinales inferiores (20) y los tubos mayores interconectores entre vigas longitudinales inferiores (19).

10. Método de limpieza del dispositivo de distribución de electrolito, CARACTERIZADO porque comprende las etapas de:

a) se monitorea una baja en la presión de entrada y/o salida del dispositivo de distribución de electrolito;

b) se procede a girar, de a uno, los vástagos laterales de registro (16) y el vástago central de registro (17), luego de esta acción se abren las válvulas, de a una, de despiche central (15) y despiche laterales (14);