ELECTROLITICAS DE RECUBRIMIENTO Y PRODUCCION DE METALES,

Este desarrollo consiste en un Deflector de Esferas, para ser utilizado en celdas electrolíticas de producción de metales o de recubrimiento con metales, que se utilizan en la Minería y en Galvanoplastia.

Estas Celdas trabajan a temperaturas relativamente altas con respecto a la temperatura ambiente. Por ello es usual que se produzca una neblina, que es comúnmente ácida, por encima de la superficie del líquido.

Uno de los métodos para disminuir la emisión de neblina ácida en las Celdas Electrolíticas, utiliza un manto de una o más capas de esferas de polipropileno sobre la superficie del electrolito. Al circular y recircular el electrolito, parte de las esferas se arrastra con él, tapando las perforaciones de las placas perforadas de retención de las esferas, disminuyendo los flujos, afectando el rendimiento de las bombas y de la operación misma, obligando en ocasiones a detener el proceso para proceder a la limpieza de dichos elementos, con la consiguiente pérdida de producción.

Al instalar el Deflector de Esferas de éste desarrollo, a la entrada del sumidero de electrolito gastado, el diseño de la malla de retención, junto a los bordes biselados de su marco y el empleo de separadores para mantener la malla a una determinada distancia del muro de la Celda en que se ubica el sumidero, se evita que las esferas sean arrastradas o tapen las aperturas de la malla, impidiendo que las esferas entorpezcan la operación.

DESCRIPCIÓN DE LO CONOCIDO EN LA MATERIA

El depósito electrolítico de metales, se realiza normalmente en Celdas de Albañilería, revestidas de materiales aislantes de la electricidad, resistentes a los ácidos, álcalis y temperatura. Para evitar una serie de problemas de operación de distinta naturaleza, se ha recurrido a introducir en la Celda, una estructura aislante removible para posicionar ánodos y cátodos, descrita en la Patente Chilena 45288 (solicitud 1020-04). En estas Celdas, el electrolito fresco se alimenta por un extremo longitudinal, en tanto que el electrolito gastado se descarta por el extremo longitudinal opuesto.

El hecho que la electrólisis se realice a temperaturas del orden de los 50 grados Celsius, hace que se evapore algo de electrolito, en tanto la producción de gases en los electrodos, al escapar de la superficie arrastran gotas de electrolito, produciendo lo que se conoce como neblina ácida, que tiene efectos negativos para la salud de los operadores y efectos perjudiciales para los equipos y el ambiente.

En la producción de metales por electrólisis, asi como en galvanoplastia, uno de los métodos utilizados para controlar la emisión de la neblina ácida, se basa en el empleo de un manto de una o más capas de esferas de polipropileno de entre 12 a 20 mm de diámetro, sobre la superficie del electrolito.

Al recircular el electrolito, estas esferas son arrastradas hacia el sumidero ubicado en un extremo de la Celda, en donde se instala un elemento retenedor de esferas, normalmente una placa con perforaciones de un diámetro menor al diámetro de las esferas, lo que posibilita que algunas de éstas tapen las perforaciones obstruyendo el flujo de salida del electrolito. Para aumentar el número de perforaciones y disminuir la posibilidad de obstrucción del flujo, se aumenta el área de la placa, doblando ésta hacia el interior de la Celda, para formar una especie de cajón, con lo cual se disminuye el problema de obstrucción del flujo de electrolito, pero que implica disminuir el largo útil de la celda, y el espacio disponible para colocar ánodos y cátodos, lo que disminuye su capacidad de producción. Entre los trabajos relacionados a dicho problema, en la búsqueda Nacional, se encontró la Patente registrada con el N° 46716 (Solicitud 684-06), en la que se desarrolló un Sistema y Método de lavado de Celdas para Naves Electrolíticas, que comprende una unidad de tratamiento de esferas antinebulizantes, junto con otras unidades, sin embargo, este tratamiento no resuelve el problema de la obstrucción del flujo de electrolito durante la operación. En la búsqueda Internacional, para evitar que el material de filtrado se tape, y que permita un flujo constante, se recurre a utilizar un separador consistente en una pluralidad de cuerpos esféricos, cada uno con un tubo central para evacuar el efluente, como el descrito en la Patente JP 55067309 (A) - 1980-05-21. Otra Patente sobre un separador esferas/líquido, se describe en la Patente US 4,576,765 de 18 de Marzo de 1986, que consiste en un conjunto de repisas de harneo. Ninguna de estas invenciones se emplea en las Celdas de producción o recubrimiento de metales, sea por su complejidad o por no ser apropiadas para esta aplicación.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 muestra una vista en elevación frontal del marco del Deflector de Esferas, en una versión con dos perforaciones para montaje y un recuadro para indicar marcas.

La Figura 2 muestra una vista en perfil del marco del Deflector de Esferas.

La Figura 3 muestra una vista en elevación frontal del marco del Deflector de Esferas, en una versión con dos perforaciones para montaje, sin recuadro para indicar marcas.

La Figura 4 muestra una vista en elevación frontal del marco del Deflector de Esferas, en una versión con cuatro perforaciones para montaje.

La Figura 5 muestra una vista en planta del separador para montaje del Deflector de Esferas, en una versión circular.

La Figura 6 muestra una vista en Planta de la malla, del Deflector de Esferas.

La Figura 7 muestra una vista en perspectiva de la estructura aislante removible para posicionar ánodos y cátodos, con el Deflector de esferas pre-montado en uno de sus extremos.

La Figura 8 muestra una vista en corte vertical longitudinal del extremo en el que se ubica el sumidero, de una Celda Electrolítica de producción de metales, con el Deflector de Esferas de este Modelo de Utilidad, montado en su posición. La Figura 9 muestra una vista en corte vertical longitudinal del extremo en el que se ubica el sumidero, de una Celda Electrolítica de producción de metales, con el retenedor de Esferas tradicional montado en su posición.

La Figura 10 muestra una vista en Planta Superior del extremo en el que se ubica el sumidero, de una Celda Electrolítica de producción de metales, con el deflector de Esferas de este Desarrollo, montado en su posición. La Figura 11 muestra una vista en Planta Superior del extremo en el que se ubica el sumidero, de una Celda Electrolítica de producción de metales, con el retenedor de Esferas tradicional montado en su posición.

Los números indicados en las Figuras tienen el siguiente significado.

1. Marco del Deflector de Esferas.

2. Malla del Deflector de Esferas.

3. Perforación para montaje del Deflector de Esferas.

4. Recuadro para mostrar indicaciones, del Deflector de Esferas.

5. Espacio libre del marco, para ubicar la malla del Deflector de Esferas.

6. Bisel en los bordes laterales e inferior del marco, del Deflector de Esferas.

7. Diámetro exterior del separador para montaje, del Deflector de Esferas.

8. Diámetro interior del separador para montaje, del Deflector de Esferas.

9. Cátodo.

10. Anodo.

11. Esferas de Polipropileno.

12. Marco con malla del Deflector de Esferas.

13. Sumidero.

14. Separador de montaje del Deflector de Esferas.

15. Muro exterior de Hormigón de la Celda Electrolítica de producción de metales.

16. Cajón de retención de esferas de una Celda Electrolítica de producción de metales tradicional. DESCRIPCIÓN DEL DESARROLLO

Este desarrollo consiste en un Deflector de Esferas, para ser instalado a la entrada del sumidero de las Celdas Electrolíticas que utilizan esferas de polipropileno, sea que se utilicen en Galvanoplastia o en la producción de metales.

Este Deflector de Esferas comprende un Marco biselado (1 ) con dos o más perforaciones para montaje (3), una malla (2) para deflectar las esferas, y dos o más separadores (14) para el montaje en la Celda Electrolítica delante del sumidero.

En una realización de este Desarrollo, el Deflector de Esferas se ha materializado fabricando el Marco (1 ) en plástico reforzado con fibra de vidrio, dejando inserta durante su construcción la malla (2) del Deflector de Esferas, al centro de las múltiples capas de fibra de vidrio aplicadas, realizando luego las perforaciones para el montaje, en que el reticulado de la malla es rectangular y una de las separaciones entre varillas es inferior al diámetro de las esferas antinebulizantes utilizadas.

En otra realización de este Desarrollo, el Deflector de Esferas se ha materializado utilizando dos Marcos (1) de acero inoxidable AISI 316 L, con cuatro perforaciones (3) y una malla (2) del mismo material. El Deflector de Esferas se forma al momento del montaje al ubicar la malla (2) entre los dos marcos (1 ), sujetando los tres elementos al muro de la Celda, con cuatro tornillos como elementos de fijación y colocando cuatro arandelas circulares (14) de una altura inferior al diámetro de las esferas utilizadas, entre el Deflector de Esferas y el Muro de la Celda Electrolítica, en que el reticulado de la malla es cuadrado y su separación es menor que el diámetro de las esferas antinebulizantes utilizadas.

En otra realización de este Desarrollo, los dos separadores de montaje (14) se han incorporado al marco (1 ) durante su fabricación en plástico reforzado con fibra de vidrio, quedando de este modo, fijos al marco de la Figura 3.

En otra realización de este Desarrollo, los cuatro separadores de montaje (14), se han incorporado al marco (1 ) durante su fabricación en plástico reforzado con fibra de vidrio, quedando de este modo, fijos al marco como el mostrado en la Figura 4. En otra realización de este Desarrollo el Deflector de Esferas se materializó en acero inoxidable AISI 316 L, tanto para los dos marcos (1 ) como para la malla (2), la que se ubicó al momento del montaje entre los dos marcos (1 ) y se fijó al muro de la Celda Electrolítica, mediante pernos de anclaje, previa colocación de los separadores (14) entre el muro y el marco adyacente (1 ).

En otra realización de este Desarrollo el Deflector de Esferas se pre-monta en una Estructura aislante removible para posicionar ánodos y cátodos, en el extremo que enfrentará al sumidero de la Celda al introducirla en ella, como se muestra en la Figura 7, facilitando su limpieza cada vez que la Estructura aislante es removida de la Celda.

En otra realización de este Desarrollo, el Deflector de esferas se materializó mediante un marco pentagonal, formado por un tramo recto horizontal superior no biselado, dos tramos rectos verticales descendentes biselados por el exterior, formando ángulos rectos uno a cada extremo del tramo horizontal y dos tramos rectos inclinados biselados formando ángulos obtusos con los verticales adyacentes.

En otra materialización de este Desarrollo, el marco del Deflector de Esferas se materializó mediante un tramo recto horizontal superior no biselado, dos tramos rectos verticales descendentes biselados por el exterior formando ángulos rectos uno a cada extremo del tramo horizontal, y un tramo circular biselado por el arco exterior, con su centro ubicado arriba del arco.

El Montaje del Deflector de Esferas al muro de la Celda puede realizarse también mediante otros sistemas de fijación que permiten su remoción fácil, como el sistema que emplea dos perforaciones circulares, una de diámetro mayor que el de la cabeza del perno que se fija al muro y la otra de diámetro menor a la cabeza y ligeramente mayor que el diámetro del cuerpo cilindrico del elemento de fijación, perforación que se conecta a la perforación de mayor diámetro, por una ranura recta de un ancho igual al diámetro menor, cuidando que de preferencia, el ángulo agudo del bisel se ubique frente al muro del sumidero.

Este aparato, por quedar separado del muro del sumidero solo por el espesor de los separadores (14), espesor con una dimensión ligeramente menor que el diámetro de las esferas que se utilicen, junto a su diseño biselado hace que se acelere la velocidad de pasada del electrolito al sumidero, lo que hace que desorba el oxigeno disuelto en él.

Al mismo tiempo, la pequeña separación al muro del sumidero, libera espacio longitudinal en la Celda, lo que permite agregar hasta tres ánodos y cátodos más, aumentando la capacidad de producción de la misma Celda hasta en un 5%.

Otra característica de este Desarrollo, es que la separación de la malla del Deflector de Esferas es solo ligeramente inferior al diámetro de las esferas, con lo que se logra que no se tape con el sulfato que se cristaliza durante la operación de la Celda.

EJEMPLOS DE APLICACIÓN

Para probar este Desarrollo, en una Celda Electrolítica tradicional de producción de cobre con 60 cátodos y 61 ánodos, que usa esferas de polipropileno de 20 mm de diámetro, se desmontó su cajón de retención de esferas antinebulizantes y se instaló al interior de la Celda Electrolítica, una estructura aislante removible para posicionar ánodos y cátodos, con un Deflector de Esferas de este Desarrollo pre-montado, el que se ubicó delante del sumidero de electrolito, a una distancia de 18 mm de él.

A continuación se montaron 63 cátodos y 64 ánodos, se llenó la Celda con electrolito, se conectó la energía para proceder a depositar metal sobre los cátodos, iniciándose la alimentación de electrolito fresco y de gas de burbujeo, agregándose esferas de polipropileno de 20 mm de diámetro, hasta formar un manto de dos capas aproximadamente.

Las condiciones de operación se fijaron de acuerdo a las establecidas por la Planta, salvo para la circulación de electrolito que fue de 20 metros cúbicos por hora. Después de una semana de operación, no se observaron esferas que hubiesen atravesado la malla del Deflector. Se procedió a vaciar el electrolito de la Celda, y se procedió a efectuar la cosecha de los cátodos. La campaña efectuada se desarrolló con normalidad, no observándose ningún problema de operación a pesar de haberse aumentado la producción en aproximadamente un 5%. Otro ejemplo de aplicación se realizó en la misma Celda electrolítica de la planta de producción de cobre, esta vez montando el Deflector de Esferas de este Desarrollo, delante del sumidero, con cuatro separadores circulares de 18 mm de alto, repitiéndose las mismas condiciones del ejemplo anterior, reproduciéndose los mismos resultados.