WO2021184132A1 - Capturador anódico pivotante. - Google Patents

Capturador anódico pivotante. Download PDF

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WO2021184132A1
WO2021184132A1 PCT/CL2020/050023 CL2020050023W WO2021184132A1 WO 2021184132 A1 WO2021184132 A1 WO 2021184132A1 CL 2020050023 W CL2020050023 W CL 2020050023W WO 2021184132 A1 WO2021184132 A1 WO 2021184132A1
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pivoting
anode
vane
anodic
capture
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PCT/CL2020/050023
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Inventor
Sergio CORTÉS BUSCH
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New Tech Copper Spa
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Definitions

  • the present development covers the fields of electrowinning and electrowinning in different metals.
  • the aforementioned anodic guides are presented as part of a support structure made of insulating material, such as the one described in Chilean Patent Application No. 1020-04, in which each anode is located in a fixed vertical position, by means of guides. which also ensure a uniform spacing between them, also preventing their relative movement.
  • the structure solves the problems inherent to the lack of electrode guides (oscillation), it happens that careless use or operation can cause some alterations and / or damages that make operation difficult.
  • an anodic capture device was designed that is compatible with existing components with electrowinning or electro-refining systems with a frame system. partial or total such as SELE®, in order to carry out the work of maintaining the parallelism of the anodes and exposing the largest surface of the anodes to the electrometallurgical process.
  • Any device attached to an anode does not allow easy interaction with other elements in electrometallurgical systems that use frames (such as SELE®), either due to a decrease in the exposed surface of the anode (by the guide) in the frame or the impossibility of inserting itself into the anodic guide due to residues inside that, for operational reasons and performance, must remain installed in the frame.
  • a pivoting anode capture type configuration was designed that eliminates the concept of anodic guide, with a geometry compatible with the SELE® device or with any electro-refining or electro-obtaining system arranged in a frame.
  • the device comprises two elements, where the first element is a piece that is anchored to the structure of the lower frame and that is mechanically joined to the second pivoting trapping element, where this second element comprises three pieces that interact with each other, in such a way that they form a kind of rocker or pivot that captures the anode that is being introduced and that automatically aligns it as it descends.
  • This second pivoting trapping element makes use of the floating capacity of the element attached to its lower part, to maintain effective, but flexible contact with both lower ends of the anodes, self-adjusting laterally. This is of utmost importance in the electrowinning process, although it is especially useful in the electrofinishing process, since some anodes weigh over 400 kgs and there is no practical way to "Guide” them with a rigid element to its service position without destroying it. Self-adjustment tolerates significant lateral misalignments of the anodes such as, for example, that resulting from one end of a bent rod. ABSTRACT
  • the production of metals in electrolytic cells with cathode and anodic guide systems provides great efficiency and effectiveness in solving traditional problems in electrowinning, such as eliminating the oscillation of cathodes and anodes in the process, guiding in a good position. both cathodes and anodes and eliminate effects little exposure of the edges of the anode.
  • the guides are not efficient enough in exposing the surface of the anode, generating a less active area of the anode and thus, decreasing the anode potential of the cell.
  • the adjustment of the anodes to their guides generates problems in the seeding of anodes by previous anode residues.
  • the pivoting anode capture device comprises two elements, where the first element is a piece that is anchored to the structure of the lower frame and that joins mechanically to the second pivoting trapping element, where this second element comprises three structural parts where, on one side, the lower anode corner is captured or supported and, on the opposite side, it rests on the electrolytic cell or on its auxiliary devices.
  • the pivoting anode capture device is anchored to the frame (a tube or a specific tubular piece that operates as a frame or support structure) by means of the first anchor element, in such a way that it operates freely as a kind of rocker or pivot.
  • the three pieces, of the second element intertwine with each other to form the pivoting anode capture device, generating a "V" surface that positions and traps the anode.
  • the main characteristic of the pivoting element is its ability to float, a condition that allows effective contact with the anode, allowing significant lateral deviations and always guaranteeing parallelism between electrodes.
  • a couple of concepts applied in the present invention are based on the definition of "frame” we refer to a wide range of alternatives that go from a pair of clamping bars to a pre-assembled module with guides for immediate use and the entire range alternatives that may exist between the aforementioned, including the electrodeposition cell itself.
  • frame we refer to a wide range of alternatives that go from a pair of clamping bars to a pre-assembled module with guides for immediate use and the entire range alternatives that may exist between the aforementioned, including the electrodeposition cell itself.
  • SELE® system which stands for Selective Electro-deposition Enhancer.
  • Another and main concept is the flotation of the pivoting element, which exerts slight buoyancy opposition to the anode, guaranteeing its entry, tolerating significant lateral deviations and guaranteeing parallelism between electrodes, minimally interfering with the active surface of the anode.
  • the present development of the anode capture device can interact in operation with existing cathode guides or act alone with other devices to position cathodes, it does not interfere with the seeding of cathodes when the anodes are already positioned in the pivoting anode capture device and vice versa. .
  • the pivoting anode capture device comprises two elements, where the first element is a shaft-type piece that is anchored to the structure of the lower frame by means of a universal clip, where this first element is made up of two mirror-like pieces that go mechanically joined (reinforced with an adhesive) to form a central axis, which forms the pivot with the second trapping element, where this second element comprises three pieces that are joined mechanically or with an adhesive to form the second element.
  • the materiality of the device comprises acid and abrasion resistant polymers, preferably any thermopolymers that can be injected polyvinylchloride (PVC), chlorinated polyvinylchloride (CPVC), polystyrene (PE), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyethylene terephtharate (PET) , preferably polypropylene (PP).
  • the first anchor element comprises a hook shape capable of being supported on some tubular structure, be it a frame or some support element at the base of the electrowinning and electrowinning tank.
  • the width of this first element can be between 2 to 300 mm, preferably 30 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 60 mm.
  • the height of this first element between 50 and 500 mm, preferably 140 mm, 150 mm, 160 mm, 170 mm and 180 mm.
  • the basis of the width selection, on the opposite side of the hook (20) of the device, is so that the float can penetrate inside it when the pivot goes down due to the weight of the anode, otherwise the anode would be very high and the probability of mismatch in its verticality would be a problem.
  • This first anchor element comprises, in a single element, several parts, generally it is an element with two flat parallel surfaces connected by a hook-shaped perpendicular surface. Where there is a hook to grip the tubular surface (15), which corresponds to a semicircular surface where the device rests on some lower beam of a frame or some similar element (figure 2/10) in order to position this first element fixed in the frame and with the ability to distribute the force that will fall on it in the frame when the anode is lowered. On the aforementioned part, a small hook or simply a hole for the auxiliary elastic (16) is positioned, drilling the two parallel surfaces, which fulfill the purpose of holding an elastomeric unit that joins the first element with the rear part of the vanes.
  • the shaft hole (19) is a flat section that ends at an angle in the range of 115 ° to 155 °, preferably 135 °.
  • This flat section called the maximum angle of fall of the pivot (18), has the function of operating as a maximum stop for the pivot's displacement when it traps the anode. In other words, the vanes rest on this flat section, preventing movement when they are lowered by the weight of the anode.
  • the second trapping element comprises three pieces: the right vane (7), the left vane (6) and the float.
  • the second trapping element comprises three pieces which interlock with each other.
  • the first and second pieces are mirror images of each other, in other words, each one is a reflection of the other, but they are not superimposable.
  • the first piece called the left vane (6) comprises three areas, the capture area (9) of the left vane, the area of the axis (10) of the left vane and the area of the left connection vane (11) .
  • the second piece called the right vane (7) comprises three areas, the capture area (12) of the right vane, the area of the axis (13) of the right vane and the area of the left connection vane (14) .
  • the capture area (12) of the right vane In both vanes, crossing them in the middle of the connection areas (11 and 14), there is optionally a hole (4) where a pin (24) made of elastomeric material, preferably rubber, can be placed to temporarily hold the vanes together and in position. right and left before being caught by the float (8).
  • the capture areas of the vanes (9 and 12) have the function of capturing or supporting the anodes when they descend, these can be solid as in figure 6/10, or perforated as in figure 7/10.
  • the length of this piece is greater than 3 ⁇ 4 of the total length of the left or right vanes, it measures a range between 20 and 5 cm, preferably 10, 11, 11.5, 12 and 13 cm, and they are shaped like a Irregular rhomboid with two parallel sides and two irregular sides, although it can also be symmetrical in a triangular shape with the upper vertex cut off.
  • the second area of the axis of the left and right vane (10 and 13) fulfills two functions, the first being the physical place where the cylinder (23) will pass through with the mobile stops (22), with which the axis of movement of the first and second elements (1 and 2), and the second function of protection to the axis of movement through the right shoulder (25) and the left shoulder (26) that can receive anode impacts when it is lowering and due to their hollow shape, they dissipate the energy of the blow on the shaft.
  • vanes (6 and 7) Another interesting function of the vanes (6 and 7) is that when they are connected, an operative space for capturing the vanes is generated for electrowinning (29) and for electro-refining (30), as seen in figure 8/10 .
  • the operating space for capturing the electrowinning blades (29) ranges from 3 mm to 20 mm, preferably 10 to 15 mm.
  • the operative space for capturing intervanes for electro-refining (30) it goes between 20.1 mm to 80 mm, preferably 40 to 60 mm, preferably 45 mm.
  • the difference in the width of the operating space lies in the nature of each process where the anodes for electrowinning are thin anodes with a weight of approximately 100 kg and the anodes for electro-refining can exceed an average of 400 kilos with which,
  • the use of traditional guides is not possible, because with the sole weight of this type of anode, the guide would be destroyed.
  • the third piece called float (8) is a sealed hollow structure (to contain an air bubble or some closed cell foamed material such as expanded polyurethane) with an irregular pentagonal shape, with two non-symmetrical parallel sides, two terminal right angles at those sides, which are connected through a long flat side that is drilled throughout its length, by the channel in the shape of a "T" (27), where the connection areas (11 and 14) will be inserted together, which form an elongated "T", to integrate the float (8) to the second element (2).
  • a sealed hollow structure to contain an air bubble or some closed cell foamed material such as expanded polyurethane
  • isometric tip (28) which fulfills the function of being introduced within the operating width for the entrance of the float (20) of the first anchor element (1) in order to achieve that the second pivoting trapping element (2) can be lowered as far as possible by inserting itself into the first element (1) in response to the anode weight.
  • Figure 1/10 shows the state of the art WO2016054753 in its figure 5/5, a lateral top view of a diagram of an electrowinning tank with sliding anodic guides (n), an anode (m), a supporting structure ( o) and a grab bar (f).
  • Figure 2/10 shows a front top view of how the pivoting anode capture device is placed in a frame of the tubular type.
  • Figure 3/10 presents an exploded diagram where the two main elements of the device are shown.
  • Figure 4/10 shows the detail of the first anchor element, first on the left with a side view, then in the middle with a top rear-side view and finally, on the right, with a rear view of the first element.
  • Figure 5/10 shows the detail of the first anchor element, first on the left with a side view, then in the middle with a top rear-side view and finally, on the right, with a rear view of the first element.
  • Figure 5/10 presents an exploded view of the connection shaft between the first anchor element and the second pivoting trapping element.
  • Figure 6/10 presents an exploded view of the connection shaft between the first anchor element and the second pivoting trapping element.
  • Figure 6/10 shows different angles of the second pivoting trapping element, but for the device when it is used in electrowinning.
  • a top view of the element On the left a top view of the element is seen, on the right a top side view is seen and finally, below the two previous views a bottom side view of the second element is seen and the float anchoring to it.
  • Figure 7/10 shows different angles of the second pivoting trapping element, but for the device when it is used in electro-refining. On the left you see a top view of the item, on the right you see a top side view.
  • Figure 8/10
  • Figure 8/10 presents two top views of the second pivoting trapping element in order to see the differences in the intervane capture operating spaces for electrofining (upper figure) and electrowinning (lower figure).
  • Figure 9/10 shows side views of the details of the first and second pieces, the left and right vanes, of the second pivoting trapping element.
  • Figure 10/10 shows different views of the third piece of the second pivoting trapping element, the float.
  • the numbers indicated in the figures refer to all the parts of the pivoting anode capture device and have the following meaning: (1) First anchor element

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Abstract

Desarrollo de un dispositivo capturador anódico pivotante, para su uso en electro-obtención y electro-refinación con bastidores con guías catódicas o sin ellas, para exponer la mayor superficie anódica y mejorar su siembra. Este dispositivo comprende dos elementos, el primer elemento se ancla a la estructura del bastidor y se une mecánicamente al segundo elemento atrapador pivotante, el que comprende tres piezas estructurales, donde, por un lado, captura o soporta la esquina inferior del ánodo y por el lado opuesto, se apoya en la cuba. Por el extremo alejado del contacto con el ánodo, el dispositivo se ancla al bastidor por medio del primer elemento ancla, de forma tal que opera libremente como una especie de pivote. Las tres piezas del segundo elemento se entrelazan entre sí para formar una superficie en "V" que posiciona y atrapa al ánodo, y que flota cuando este no está presente.

Description

CAPTURADOR ANODICO PIVOTANTE
CAMPO TÉCNICO DE LA PRESENTE INVENCIÓN
El presente desarrollo abarca los campos de electro-refinación y electro-obtención en diferentes metales.
DESCRIPCION DE LO CONOCIDO EN LA MATERIA
La obtención y refinación industrial de metales de alta pureza, como cobre, níquel, zinc y otros, se realiza mayoritariamente por electro depositación desde soluciones acuosas ácidas o alcalinas de los metales respectivos. Para realizar estos procesos se requiere de ánodos que sean capaces de generar un potencial anódico suficiente y en su mayor capacidad potencial.
En los procesos industriales de depósito de metales por electro depositación, se acostumbraba a colgar cátodos y ánodos y sumergirlos en el electrolito de las cubas o celdas de electro depositación, apoyando la barra de soporte de cada ánodo y cátodo directamente sobre las respectivas barras conductoras, que están ubicadas en los bordes longitudinales superiores de las celdas. Hoy en día se cuenta con guías para el desplazamiento al interior de las cubas, los ánodos y cátodos no pueden oscilar como si fueran péndulos sumergidos en el electrolito. Otro de los objetivos de las guías anódicas es poder exponer el área activa del ánodo. Sin embargo, las actuales guías anódicas restringen esta exposición por los bordes de la misma guía generando una perdida del potencial anódico, dificultades en la operación con respecto a la siembra de ánodos. Las guías anódicas antes mencionadas se presentan como parte de una estructura de soporte de material aislante, como la que se describe en la Solicitud de Patente Chilena N° 1020-04, en la que cada ánodo es ubicado en una posición vertical fija, mediante guías que aseguran además un espaciado uniforme entre ellos, impidiendo también el movimiento relativo de los mismos. Si bien la estructura resuelve los problemas inherentes a la falta de guías de electrodos (oscilación), ocurre que el uso u operación descuidada puede provocar algunas alteraciones y/o desperfectos que dificultan la operación.
Si bien, el uso de guías para los ánodos ha resuelto un tipo de dificultades operativas, se han generado otro tipo de nuevas dificultades, como las mencionadas anteriormente, tal como una pérdida del potencial anódico por la limitada exposición del ánodo y las dificultades en la operación con respecto a la siembra de ánodos.
Parte de los daños producidos por la mala manipulación de los ánodos en la siembra, está dado porque en ocasiones quedan parcialmente insertados dentro de las guías, agravando la falta de paralelismo inter-electrodos. Lo conocido sobre este tipo de dispositivo es lo presentado en la Solicitud de Patente WO2016054753 el cual presenta una guía deslizante anódica para procesos electro -metalúrgicos, que comprende un canal continuo que comprende tres zonas bien definidas, tales como un cabezal, zona del canal y zona de la pinza, además este canal permite el ingreso de ánodos bajo especificaciones o fuera de especificaciones sin generación de cortocircuitos.
Otro problema que se presenta hoy con respecto a las guías anódicas es que, independientemente de su función para guiar el ánodo en posición correcta y evitar oscilaciones bajo condiciones de operación normal, el ánodo no siempre queda en una posición correcta para operar y poder funcionar. Esta dificultad para un buen posicionamiento y el apantallamiento de los bordes por la utilización de una guía produce igualmente una baja exposición del ánodo al proceso electroquímico, generando una perdida de potencial anódico.
Todos estos problemas reducen la calidad del producto obtenido, aumentando las horas hombres para la reparación, aumentando el consumo de repuestos y finalmente los costos de producción y originan pérdidas. Por otro lado, en operaciones mineras con procesos de electro-refinación con sistema de bastidores y guías anódicas deterioradas, ya sea porque no hay un cuidado adecuado en su manejo o hay residuos anódicos en las guías que dificultan la siembra, generan un alto reemplazo de las guías anódicas por guías nuevas no desempeñándose lo suficientemente bien para impedir su recambio.
Para solucionar todos los problemas previamente señalados, se diseñó el presente desarrollo de un dispositivo capturador anódico que sea compatible con los componentes existentes con sistemas de electro-obtención o electro -refinación con sistema de bastidores parciales o totales como el SELE®, con el fin, de desempeñar el trabajo de la mantención del paralelismo de los ánodos y la exposición de la mayor superficie de los ánodos al proceso electrometalúrgico . Cualquier dispositivo adosado a un ánodo, no permite una fácil la interacción con otros elementos en los sistemas electrometalúrgico que utilizan bastidores (tales como el SELE®), ya sea por una disminución de superficie expuesta del ánodo (por la guía) en el bastidor o la imposibilidad de insertarse en la guía anódica por residuos en su interior que, por razones operativas y desempeño, debe permanecer instalado en el bastidor.
Finalmente, se diseñó una configuración tipo capturador de ánodo pivotante que elimina el concepto de guía anódica, con una geometría compatible con el dispositivo SELE® o con cualquier sistema de electro -refinación o electro -obtención dispuestos en un bastidor. El dispositivo comprende dos elementos, donde el primer elemento es una pieza que se ancla a la estructura del bastidor inferior y que se une mecánicamente al segundo elemento atrapador pivotante, donde este segundo elemento comprende tres piezas que interactúan entre sí, de forma tal, que conforman una especie de balancín o pivote que captura al ánodo que va siendo introducido y que lo alinea de forma automática a medida que este desciende. Este segundo elemento atrapador pivotante, se sirve de la capacidad de flotación del elemento adosado en su parte inferior, para mantener un efectivo, pero flexible contacto con ambos extremos inferiores de los ánodos, auto-ajustándose de manera lateral. Esto es de suma importancia en el proceso de electro-obtención, aunque es especialmente útil en el proceso de electro- refinación, ya que algunos ánodos pesan sobre los 400 kgs y no hay manera práctica de “guiarlos” con un elemento rígido a su posición de servicio sin que este se destruya. El auto- ajuste tolera desalineamientos laterales significativos de los ánodos como sería por ejemplo el que es consecuencia de un extremo de una barra doblada. RESUMEN
La producción de metales en celdas electrolíticas con sistemas de guías catódicas y anódicas entrega gran eficiencia y eficacia en la resolución de problemas tradicionales en la electro-obtención, tales como, eliminar la oscilación de cátodos y ánodos en el proceso, guiar en una buena posición tanto cátodos como ánodos y eliminar efectos poca exposición de los bordes del ánodo. Bajo ciertas condiciones operativas, las guías no son suficientemente eficientes en exponer la superficie del ánodo, generándose un área menos activa del ánodo y así, disminuyendo el potencial anódico de la celda. Además, en electro-refinación, el ajuste de los ánodos a sus guías genera problemas en la siembra de ánodos por residuos anódicos anteriores. Para solucionar estos problemas, se desarrolló un dispositivo capturador anódico pivotante, para su uso en sistemas de electro -obtención y electro-refinación con bastidores con dispositivos de guías catódicas o sin ellas, con el propósito de poder exponer la mayor superficie anódica y mejorar la siembra de ánodos en el proceso. El dispositivo capturador anódico pivotante comprende dos elementos, donde el primer elemento es una pieza que se ancla a la estructura del bastidor inferior y que se une mecánicamente al segundo elemento atrapador pivotante, donde este segundo elemento comprende tres piezas estructurales donde por un lado se captura o se soporta la esquina inferior de ánodo y por el lado opuesto, se apoya en la cuba electrolítica o en los dispositivos auxiliares de la misma. Por el extremo alejado del contacto con el ánodo, el dispositivo capturador anódico pivotante se ancla al bastidor (un tubo o una pieza específica tubular que opere como bastidor o estructura de soporte) por medio del primer elemento ancla, de forma tal que opera libremente como una especie de balancín o pivote. Principalmente las tres piezas, del segundo elemento, se entrelazan entre sí para formar el dispositivo capturador anódico pivotante, generando una superficie en “V” que posiciona y atrapa al ánodo. La principal característica del elemento pivotante es su capacidad de flotación, condición que le permite el contacto efectivo con el ánodo, permitiendo a su vez desviaciones laterales significativas y siempre garantizando el paralelismo entre electrodos.
DESCRIPCION DEL DESARROLLO
Debe entenderse que el presente desarrollo 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 desarrollo. 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 desarrollo.
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 “bastidor” nos referimos a un amplio rango de alternativas que van desde un par de barras de sujeción hasta un módulo pre-armado con guías de uso inmediato y toda la gama de alternativas que puedan existir entre lo mencionado previamente incluyendo la celda misma de electro depositación. Dentro de los sistemas que utilizan bastidor esta el sistema SELE®, el cual significa Selective Electro-deposition Enhancer.
Otro concepto que se recoge en el presente desarrollo es el de “pivotante”, el cual se refiere a que el dispositivo se mueve como un pivote o como balancín, esto quiere decir que cuando dispositivo captura el ánodo, cambia de posición generando un movimiento de pivote descendente sobre el eje donde está anclado, sea en el bastidor o en alguna pieza tubular que le entregue libre movimiento y cuando el ánodo es retirado del dispositivo, el pivote cambia de posición elevándose gracias a la flotabilidad del mismo , tal como se ve en la figura 2/10. Otro concepto que se recoge en el presente desarrollo es el de “superficie expuesta”, el cual se refiere a la superficie del ánodo que queda expuesta a la reacción electrolítica, la superficie que no queda oculta por algún dispositivo de posicionamiento del ánodo o cualquier dispositivo en la operación que pueda tapar al ánodo, tal como se ve en la figura 1/10.
Otro y principal concepto, es el de flotación del elemento pivotante, el que ejerce ligera oposición por flotabilidad al ánodo, garantizando su ingreso, tolerando desviaciones laterales importantes y garantizando el paralelismo entre electrodos, interfiriendo mínimamente con la superficie activa del ánodo. El presente desarrollo del dispositivo de capturador anódico puede interactuar en operación con guías catódicas ya existentes o actuar por sí solo con otros dispositivos para posicionar cátodos, no interfiere con la siembra de cátodos cuando ya están los ánodos posicionados en el dispositivo capturador anódico pivotante y viceversa. Captura y libera ánodos en forma simple en diferentes tipos de bastidores, entrega tolerancia y auto-ajuste a desviaciones laterales extremas del ánodo, que le confieren propiedades que potencian la solución de problemas que se presentan en la práctica de los procesos de Electro - Metalurgia, como los descritos previamente. El dispositivo capturador anódico pivotante comprende dos elementos, donde el primer elemento es una pieza del tipo eje que se ancla a la estructura del bastidor inferior por medio de un clip universal, donde este primer elemento se compone de dos piezas a modo de espejo que van unidas mecánicamente (reforzadas con un adhesivo) para formar un eje central, que forma el pivote con el segundo elemento atrapador, donde este segundo elemento comprende tres piezas que se unen mecánicamente o con un adhesivo para formar el segundo elemento.
La materialidad del dispositivo comprende polímeros resistentes al ácido y la abrasión, de preferencia cualquier termo polímero que pueda inyectarse polivinilcloruro (PVC), polivinilcloruro clorado (CPVC), poliestireno (PE), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), tereftarato de polietileno (PET), de preferencia polipropileno (PP). El primer elemento ancla comprende una forma de gancho capaz de soportarse en alguna estructura tubular, sea un bastidor o algún elemento de soporte en la base de la cuba de electro-refinación y electro-obtención. El ancho de este primer elemento puede ser entre los 2 a los 300 mm, de preferencia 30 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 60 mm. El alto de este primer elemento entre los 50 y los 500 mm, de preferencia 140 mm, 150 mm, 160 mm, 170 mm y 180 mm. Un largo de entre 40 a los 200 mm, de preferencia 90 mm, 100 mm, 110 mm y 120 mm. La base de la selección del ancho, por el lado opuesto del gancho (20) del dispositivo, es para que pueda penetrar el flotador dentro de él cuando el pivote baja por el peso del ánodo, si no fuera así el ánodo quedaría muy arriba y la probabilidad de desajuste en la verticalidad del mismo sería un problema.
Este primer elemento ancla comprende, en un solo elemento varias partes, en general es un elemento con dos superficies paralelas planas conectados por una superficie perpendicular en forma de gancho. Donde existe un gancho de agarre a la superficie tubular (15), que corresponde a una superficie semicircular donde se posa el dispositivo sobre algún larguero inferior de un bastidor o algún elemento similar (figura 2/10) con el fin de dejar posicionado este primer elemento de forma fija en el bastidor y con la capacidad de distribuir la fuerza que recaerá sobre él en el bastidor cuando baje el ánodo. Sobre la parte antes mencionada, se posiciona un gancho pequeño o simplemente un orifico para el elástico auxiliar (16), perforando las dos superficies paralelas, que cumplen la finalidad de sujetar una unidad elastomérica que une el primer elemento con la parte trasera de las veletas del segundo elemento, para poder entregar mayor resistencia elástica a la bajada del ánodo. Esta unidad elastomérica se utiliza de forma opcional. Continuando bajo el gancho de agarre (15), en la superficie perpendicular antes mencionada, se presenta una superficie lisa vertical o superficie de apoyo sobre el bastidor inferior (17) que al igual que el gancho de agarre (15), cumple la función de distribuir la fuerza ejercida por el peso del ánodo a todo el bastidor.
Sobre el orifico para el elástico auxiliar (16), se encuentra el orificio del eje (19) el cual conecta los dos elementos del presente desarrollo. Este orificio es atravesado por un cilindro (23) con dos topes móviles (22) que sirven para generar el eje del movimiento de los dos elementos del presente desarrollo, tal como se ve en la figura 4/10.
Continuando posterior a orificio del eje (19) se encuentra una sección plana que termina en un ángulo en el rango de los 115° a los de 155°, de preferencia 135°. Esta sección plana denominado como ángulo de caída máxima del pivote (18) tiene la función de funcionar de tope máximo de desplazamiento del pivote cuando atrapa al ánodo. En otras palabras, sobre esa sección plana se posan las veletas impidiendo el movimiento cuando bajan por el peso del ánodo.
Si se mira el primer elemento de frente, tal como se ve en la figura 4/10 se puede constatar que existe un ancho operativo para la entrada del flotador (20) el cual permite la suficiente entrada del flotador para que este llegue a tocar levemente la zona trasera de la superficie de apoyo sobre el bastidor inferior. Existe una perforación rectangular un espacio entre las superficies paralelas (21), entre la superficie de apoyo sobre el bastidor inferior y el gancho de agarre a la superficie tubular (15) que cumple la función de entregar mayor amplitud lateral a los elementos verticales, tales como guías catódicas y/o cubrebordes.
El segundo elemento atrapador comprende tres piezas: la veleta derecha (7), la veleta izquierda (6) y el flotador.
El segundo elemento atrapador comprende tres piezas las cuales se entrelazan entre sí.
La primera y segunda pieza (veletas derecha e izquierda) son imágenes especulares la una de la otra, en otras palabas, cada una es un reflejo de la otra, pero no son superponibles.
La primera pieza denominada como veleta izquierda (6), comprende tres áreas, el área de captura (9) de la veleta izquierda, el área del eje (10) de la veleta izquierda y el área de la veleta izquierda de conexión (11).
La segunda pieza denominada como veleta derecha (7), comprende tres áreas, el área de captura (12) de la veleta derecha, el área del eje (13) de la veleta derecha y el área de la veleta izquierda de conexión (14). En ambas veletas cruzándolas en la mitad de las áreas de conexión (11 y 14) se encuentra opcionalmente una perforación (4) donde puede ser colocado un pasador (24) de material elastomérico de preferencia goma, para mantener unidas temporalmente y en posición las veletas derecha e izquierda antes de ser atrapadas por el flotador (8). Las áreas de captura de las veletas (9 y 12) tienen como función capturar o soportar a los ánodos cuando van descendiendo, estas pueden ser macizas como en la figura 6/10, o perforadas como en la figura 7/10. El largo de esta pieza es mayor a ¾ del largo total de las veletas izquierda o derecha, mide un rango entre los 20 y los 5 cm, de preferencia 10, 11, 11,5, 12 y 13 cms, y tienen forma de un romboide irregular con dos lados paralelos y dos lados irregulares, aunque también puede ser simétrico en forma triangular con el vértice superior cortado. La segunda área del eje de la veleta izquierda y derecha (10 y 13) cumple como fin dos funciones, la primera ser el lugar físico por donde atravesará el cilindro (23) con los topes móviles (22), con los cuales se genera el eje de movimiento del primer y segundo elemento (1 y 2), y la segunda función de protección al eje de movimiento a través del hombro derecho (25) y el hombro izquierdo (26) que pueden recibir impactos de ánodo cuando este está bajando y por su conformación ahuecada disipan la energía del golpe sobre el eje.
Otra función interesante de las veletas (6 y 7) es que al estar conectadas se genera un espacio operativo de captura interveletas para electro-obtención (29) y para electro -refinación (30), tal como se ve en la figura 8/10. El espacio operativo de captura interveletas para electro-obtención (29) va entre los 3 mm a los 20 mm, de preferencia 10 a 15 mm. Para el espacio operativo de captura interveletas para electro -refinación (30) va entre los 20,1 mm a los 80 mm, de preferencia 40 a 60 mm, de preferencia 45 mm. La diferencia de ancho del espacio operativo radica en la naturaleza de cada proceso en donde los ánodos para electro- obtención son ánodos delgados con un peso de aproximadamente 100 kg y loa ánodos para electro-refinación pueden superar en promedio los 400 kilos con lo cual, la utilización de guías tradicionales no es posible, porque con el solo peso de este tipo de ánodo, la guía sería destruida.
La tercera pieza denominada flotador (8) es una estructura hueca sellada (para contener una burbuja de aire o algún material espumado de celda cerrada como el poliuretano expandido) con forma pentagonal irregular, con dos lados paralelos no simétricos, dos ángulos rectos terminales en esos lados, que se conectan a través de un lado largo plano que está horadado en todo su largo, por el canal en forma de “T” (27), donde se introducirán las áreas de conexión (11 y 14) juntas, las cuales forman una “T” alargada, para integrar el flotador (8) al segundo elemento (2). Fuera de los lados paralelos y el lado largo horadado, se encuentra la punta isométrica (28) la cual cumple la función de introducirse dentro del ancho operativo para la entrada del flotador (20) del primer elemento ancla (1) con el fin de lograr que el segundo elemento atrapador pivotante (2) pueda bajar lo mas que se pueda introduciéndose dentro del primer elemento (1) en respuesta al peso de ánodo.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Figura 1/10
La Figura 1/10 muestra el estado del arte WO2016054753 en su figura 5/5, una vista superior lateral de un esquema de una cuba de electro-obtención con guías anódicas deslizables (n), un ánodo (m), una estructura soportante (o) y una barra de sujeción (f).
Figura 2/10
La Figura 2/10, muestra una vista superior frontal de cómo está colocado el dispositivo capturador anódico pivotante en un bastidor del tipo tubular.
Figura 3/10
La Figura 3/10, presenta un esquema de despiece donde se muestran los dos elementos principales del dispositivo.
Figura 4/10 La Figura 4/10, presenta el detalle del primer elemento ancla, primero a la izquierda con una vista lateral, luego en medio con una vista superior trasera lateral y finalmente, a la derecha con una vista trasera del primer elemento. Figura 5/10
La Figura 5/10, presenta una vista del despiece del eje de conexión entre el primer elemento ancla y el segundo elemento atrapador pivotante. Figura 6/10
La Figura 6/10, presenta diferentes ángulos del segundo elemento atrapador pivotante, pero para el dispositivo cuando se utiliza en electro -obtención. A la izquierda se ve una vista superior del elemento, a la derecha se ve una vista lateral superior y finalmente, debajo de las dos anteriores vistas se aprecia una vista por abajo lateral del segundo elemento y anclándose a éste el flotador.
Figura 7/10 La figura 7/10, presenta diferentes ángulos del segundo elemento atrapador pivotante, pero para el dispositivo cuando se utiliza en electro -refinación. A la izquierda se ve una vista superior del elemento, a la derecha se ve una vista lateral superior. Figura 8/10
La figura 8/10, presenta dos vistas superiores del segundo elemento atrapador pivotante con el fin de ver las diferencias en los Espacios operativos de captura interveletas para la electro-refinación (figura superior) y electro-obtención (figura inferior).
Figura 9/10
La figura 9/10, muestra vistas laterales de los detalles de las primera y segunda pieza, las veletas izquierda y derecha, del segundo elemento atrapador pivotante.
Figura 10/10
La figura 10/10, muestra diferentes vistas de la tercera pieza del segundo elemento atrapador pivotante, el flotador. Los números indicados en las figuras mencionan todas las partes del dispositivo capturador anódico pivotante y tienen el siguiente significado: (1) Primer elemento ancla
(2) Segundo elemento atrapador pivotante
(3) Guía catódica
(4) Perforación del pasador
(5) Bastidor (6) Veleta izquierda
(7) Veleta derecha
(8) Flotador
(9) Área de captura de la veleta izquierda
(10) Área del eje de la veleta izquierda (11) Área de conexión de la veleta izquierda
(12) Área de captura de la veleta derecha
(13) Área del eje de la veleta derecha (14) Área de conexión de la veleta derecha
(15) Gancho de agarre a la superficie tubular
(16) Orifico para el elástico auxiliar
(17) Superficie de apoyo sobre el bastidor inferior (18) Ángulo de caída máxima del pivote
(19) Orificio del eje
(20) Ancho operativo para la entrada del flotador
(21) Espacio entre las superficies paralelas
(22) Topes móviles (23) Cilindro
(24) Pasador elastomérico
(25) Hombro derecho
(26) Hombro izquierdo
(27) Canal en forma de T (28) Punta isométrica
(29) Espacio operativo de captura interveletas para electro-obtención
(30) Espacio operativo de captura interveletas para electro-refinación EJEMPLO DE APLICACION
En una sección de celda de tamaño real de aproximadamente 1 mt3 de capacidad con bastidores, se realizaron 7 instalaciones de ánodos reales para electro -obtención con 90 pruebas de inserciones y extracciones que simulaban desajustes laterales extremos. En todas las condiciones el ánodo quedó “capturado”, evitando el movimiento hacia el cátodo por la capacidad de autoajuste del capturador. Al extraer los ánodos de su posición de operación, los “capturadores” volvieron a su posición de recepción sin dificultad, sin atascos ni retenciones del ánodo con el capturador. La configuración utilizada para este capturador anódico pivotante fue respetando el espacio operativo de captura interveletas para electro -obtención (29), de 10 mm.
En la misma sección de celda de tamaño real de aproximadamente 1 mt3 de capacidad con bastidores, se realizaron 3 instalaciones maquetas de ánodos para electro-refinación (lastrados para obtener un peso de 400 Kgr) con 80 pruebas de inserciones y extracciones que simulaban desajustes laterales extremos. En todas las condiciones el ánodo quedó “capturado”, evitando el movimiento hacia el cátodo por la capacidad de autoajuste del capturador. Al extraer los ánodos de su posición de operación, los “capturadores” volvieron a su posición de recepción sin dificultad, sin atascos ni retenciones del ánodo con el capturador. La configuración utilizada para este capturador anódico pivotante fue respetando el espacio operativo de captura interveletas para electro -refinación (30) de 45 mm. Todas estas pruebas se desarrollan a modo de ejemplo sin el fin de ser limitar el dispositivo por estas configuraciones probadas.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Dispositivo capturador anódico pivotante para electro-refinación y electro- obtención, CARACTERIZADO porque comprende dos elementos, donde el primer elemento ancla (1) y un segundo elemento atrapador pivotante (2).
2.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el primer elemento ancla comprende dos superficies paralelas planas conectados por una superficie perpendicular en forma de gancho (15), donde este gancho de agarre a la superficie tubular (15), corresponde a una superficie semicircular donde se posa el dispositivo sobre un elemento bastidor (5), donde bajo dicho gancho de agarre (15), en la superficie perpendicular antes mencionada, se presenta una superficie lisa vertical o superficie de apoyo sobre el bastidor inferior (17) que al igual que con el gancho de agarre (15) distribuyen la fuerza ejercida por el ánodo a todo el bastidor (5), donde además en la parte superior de este primer elemento se encuentra el orificio del eje (19) el cual conecta el primer elemento ancla (1) y el segundo elemento atrapador pivotante (2), donde este orificio es atravesado por un cilindro (23) con dos topes móviles (22) que generan un eje del movimiento de los dos elementos antes mencionados, donde en posición posterior a dicho orificio del eje (19) se encuentra una sección plana que termina en un ángulo, donde este ángulo de caída máxima del pivote (18) genera el tope máximo de desplazamiento del pivote cuando atrapa al ánodo por su peso.
3.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque además, en el primer elemento ancla desde el frente, existe un ancho operativo para la entrada del flotador (20).
4.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque en la posición posterior al orificio del eje (19) donde se encuentra una sección plana que termina en un ángulo, ese ángulo está en el rango de los 115° a los de 155°.
5.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque además opcionalmente sobre el gancho de agarre a la superficie tubular (15), se posiciona un gancho pequeño o un orifico para el elástico auxiliar (16), perforado en las dos superficies paralelas, que sujetan una unidad elastomérica que une el primer elemento con la parte trasera de las veletas del segundo elemento entregando mayor resistencia elástica a la bajada del ánodo.
6.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el segundo elemento atrapador pivotante (2) comprende tres piezas, la veleta derecha (7), la veleta izquierda (6) y el flotador, las cuales se entrelazan entre sí.
7.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según la reivindicación 6, CARACTERIZADO porque las veletas derecha e izquierda (6) son imágenes especulares la una de la otra, donde además la veleta izquierda (6), comprende tres áreas, el área de captura (9) de la veleta izquierda, el área del eje (10) de la veleta izquierda y el área de la veleta izquierda de conexión (11), además la veleta derecha (7), comprende tres áreas también, el área de captura (12) de la veleta derecha, el área del eje (13) de la veleta derecha y el área de la veleta izquierda de conexión (14).
8.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según las reivindicaciones 6 y 7,
CARACTERIZADO porque en ambas veletas, cruzándolas en la mitad de las áreas de conexión (11 y 14), se encuentra opcionalmente una perforación (4) donde puede ser colocado un pasador (24) de material elastomérico, para unir temporalmente y en posición las veletas derecha e izquierda antes de ser atrapadas por el flotador (8).
9.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según las reivindicaciones 6 y 7, CARACTERIZADO porque las áreas de captura de las veletas (9 y 12) pueden ser macizas o perforadas, donde el largo de esta área es mayor a ¾ del largo total de las veletas izquierda o derecha, tienen la forma de un romboide irregular con dos lados paralelos y dos lados irregulares, aunque también puede ser simétrico en forma triangular con el vértice superior cortado, porque también el área del eje de la veleta izquierda y derecha (10 y 13) es el lugar físico por donde atraviesa el cilindro (23) con los topes móviles (22), generando el eje de movimiento del primer y segundo elemento (1 y 2), y también protege al eje del movimiento a través del hombro derecho (25) y el hombro izquierdo (26) recibiendo los impactos del ánodo cuando este baja y disipando la energía por su conformación ahuecada sobre el eje.
10.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según las reivindicaciones 6 y 7, CARACTERIZADO porque en ambas veletas al estar conectadas, genera un espacio operativo de captura interveletas para electro-obtención (29) y para electro-refinación (30), donde el espacio operativo de captura interveletas para electro-obtención (29) va entre los 3 mm a los 20 mm y para el espacio operativo de captura interveletas para electro -refinación (30) va entre los 20,1 mm a los 80 mm.
11.- Dispositivo capturador anódico pivotante, según la reivindicación 6, CARACTERIZADO porque el flotador (8) es una estructura hueca sellada, para contener una burbuja de aire, con forma pentagonal irregular, con dos lados paralelos no simétricos, dos ángulos rectos terminales en esos lados, que se conectan a través de un lado largo plano que está horadado en todo su largo, por el canal en forma de “T” (27), donde compenetran las áreas de conexión (11 y 14) juntas, las cuales forman una “T” alargada, para integrar el flotador (8) al segundo elemento atrapador pivotante (2), donde además se encuentra la punta isométrica (28) la que se introduce dentro del ancho operativo para la entrada del flotador (20) del primer elemento ancla (1) logrando que el segundo elemento atrapador pivotante (2) baje introduciéndose dentro del primer elemento (1) en respuesta al peso de ánodo.
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