Dispositivo posicionador de cátodos y ánodos que se instala en el canto de los ánodos para las celdas de electro obtención de metales, que mantiene la equidistancia y el paralelismo entre ellos, evitando ios cortocircuitos. El dispositivo por su configuración, mantiene una estructura rígida, evita que los ánodos se pandeen, elimina los cortocircuitos entre los ánodos de plomo y los cátodos de acero inoxidable, además evita el depósito de cobre en los cantos laterales del cátodo de acero inoxidable, haciendo que sea óptimo el proceso de obtención de metales, preferentemente de cobre.

A cada electrodo positivo (ánodo) se le instala un dispositivo posicionador de cátodos y ánodos que se acoplan entre sí para mantener equidistante los electrodos y a la vez evita el depósito de cobre en los cantos laterales del cátodo de acero inoxidable, esto debido a que al acoplar dos o más dispositivos posicionadores de cátodos y ánodos forman entre ellos una cavidad en la que se aloja el electrodo negativo (cátodo) y que atenúa y/o elimina el depósito de cobre en los cantos de dicho cátodo, haciendo innecesaria la instalación de cubre borde en los cantos laterales del cátodo, además, mantiene una estructura rígida, sin perjuicio de poder retirar un ánodo si éste se encuentra dañado y que sea reemplazado por otro, que ya viene con el dispositivo instalado y al ser ingresados a la celda, se acopla fácilmente a los demás dispositivos, manteniendo la rigidez en la estructura.

Este dispositivo posicionador de cátodos y ánodos puede ser utilizado en las celdas de electro obtención de cobre preferentemente, que es la última etapa de la extracción del mineral, sin prejuicio de lo anterior, este dispositivo posicionador de cátodos y ánodos puede ser utilizado en el área de los procesos químicos, electrometalurgia, petroquímica, entre otros relacionados.

Las celdas de electro obtención, son estanques que reciben la solución llamada electrolito, conformada básicamente por ácido sulfúrico, sulfato de cobre y agua, dentro de las celdas van insertos los electrodos positivos (ánodos) y negativos (cátodos), siendo los primeros de plomo y los segundos de acero inoxidable preferentemente. Al aplicarle corriente eléctrica, el cobre disuelto en la solución migra hacia el cátodo, produciendo así un cátodo de cobre en un tiempo aproximado a 7 días.

Durante ese tiempo de depósito de cobre en el cátodo de acero inoxidable, se producen cortocircuitos por problemas de pandeo de los electrodos, (ánodos y cátodos), por la proximidad de estos, ya que no mantienen la distancia necesaria para el proceso y produciendo nodulos en la sección de los electrodos que está más cercanos entre sí, debido a que se deposita de forma más rápida las partículas de cobre disueltas en solución, produciendo problemas de nodulación en el producto final.

También se generan cortocircuitos por el desprendimiento de la capa de paslvaclón de los ánodos, producto de los golpes de corriente a los que están sometidos, al no mantener la equidistancia adecuada entre los electrodos positivo y negativo, esta capa que se desprende queda haciendo contacto con el cátodo de acero Inoxidable produciendo así también cortocircuitos.

Para evitar estos problemas, se utilizan variedades de separadores y/o poslclonadores de cátodos y ánodos que se Instalan en diferentes ubicaciones en el ánodo para mantener la equidistancia y el paralelismo entre electrodos, de los cuales podemos encontrar de diferentes tipos, ya sean cónicos, triangulares, ubicados en el centro de los ánodos, en las esquinas inferiores de estos, Incluso estructuras soportantes que mantienen fijos tanto ánodos como cátodos.

Normalmente, los posicionadores de cátodos y ánodos que se instalan en los bordes inferiores de los ánodos, no evitan el pandeamiento de estos, ya sea por golpes en la operación de carguío dentro de la celda o por la manipulación fuera de esta.

Los posicionadores de cátodos y ánodos que son instalados en ambas caras de los ánodos, producen pantalla eléctrica, perjudicando la calidad del depósito de cobre en el cátodo, además, cuando en la siembra de los cátodos ingresa uno pandeado, pasa a llevar estos posicionadores, dejando en contacto ambos electrodos, produciendo cortocircuito.

Los posicionadores de cátodos y ánodos tipo estructura soportante, mantienen rígidos los ánodos y cátodos, pero le restan eficiencia eléctrica a los ánodos ya que están Insertos en unas guías a lo largo de todo el canto lateral del ánodo que es donde se concentra la mayor potencia eléctrica (en los cantos laterales de los ánodos y/o cátodos).

También encontramos posicionadores de cátodos y ánodos que son unidos entre sí, manteniendo rigidizados el conjunto de ánodos, pero el problema de estos es que no se puede retirar en forma individual, por el hecho de estar unidos por una barra rigidizadora, en caso de querer reemplazar un electrodo positivo (ánodo), no lo permite, ya es conocido según la patente 201800632.

Los dispositivos posicionadores de cátodos y ánodos deben tener el menor impacto eléctrico ya sea en la fijación de estos en el ánodo y/o cátodo, y en las dimensiones de la sujeción del dispositivo y el ánodo, evitando así no restarle área al electrodo y mantener al máximo la eficiencia de la celda electroquímica.

En la actualidad, los cátodos de acero inoxidable, usan en los cantos laterales unos plásticos llamados cubre bordes, que cumplen la función de atenuar y/o evitar el depósito de cobre en esa zona, para poder así despegar la placa de cobre con mayor facilidad.

La presente solicitud propone un nuevo sistema de posicionador de cátodos y ánodos, que evita los cortocircuitos, elimina el cubre borde en el cátodo de acero inoxidable, disminuye el efecto de pantalla eléctrica, dejando una ventana en la sujeción de éste y que cumple con la función de mantener equidistantes los electrodos, pudiendo ser retirados estos en forma individual y reponer otro que seguirá manteniendo la estructura rígida, evitando el pandeo de los ánodos y los movimientos horizontales, evitando así los cortocircuitos entre cátodo y ánodo, además, evita el depósito de cobre en los cantos laterales de los cátodos de acero inoxidable.

Su instalación es de baja complejidad y no representa riesgo para los operadores en la planta. Links http://www.espiser.cl/aisladores http://www.exma.cl/productos.php http://www.ntc.cl/

CL 200800766 CL200102869 CL200801441 CL200802448

CL201800632

Las solicitudes encontradas, proponen soluciones diferentes al posicionador de ánodos y cátodos sin cubre borde y que mantiene una estructura rígida, en su forma, dimensiones y propiedades.

Descripción del problema técnico

El campo de aplicación del presente dispositivo se delimita al área de los procesos químicos, electrometalurgia, petroquímica, entre otros relacionados. El problema técnico que la presente invención resuelve se refiere a lograr un dispositivo posicionador de cátodos y ánodos que se instale en el ánodo de las celdas de electro obtención y/o refinación de metales preferentemente y que mantenga la equidistancia y el paralelismo entre ellos, evitando los cortocircuitos por contacto entre electrodo positivo y negativo (ánodo y cátodo), además, al ser acoplable forman ente ellos una cavidad en la unión donde se aloja el canto y parejamente el electrodo negativo (cátodo) haciendo sombra, atenuando y/o eliminando el depósito de cobre en los cantos de los cátodos, dando así, la posibilidad de utilizar los cátodos con cubre bordes o sin cubre bordes.

El acoplamiento de todos los dispositivos posicionadores de cátodos y ánodos entre sí, conforman una estructura rígida que evita el acercamiento entre cátodos y ánodos y mantiene rectos todos los electrodos positivos (ánodos) sin que ocurra pandeo en ellos, evitando así los cortocircuitos provocados por el acercamiento de electrodos.

En el proceso de electro obtención de metales, especialmente de cobre, los cátodos de acero inoxidable ingresan a la celda con unos dispositivos de plástico insertos en los cantos laterales de los cátodos, llamados cubre bordes, que evitan el depósito de cobre en esa zona, para así, poder despegar la placa de cobre que es el producto final con mayor facilidad.

Estos cubre bordes van insertos a presión en los cantos laterales del cátodo de acero inoxidable, muchas veces estos se desprenden o quedan mal instalados, al ocurrir esto, el cobre se deposita en los cantos laterales del cátodo haciendo imposible el despegue en forma normal con la maquina despegadora de cátodos, por lo tanto, deben ser retirados de la operación y hacer el despegue en forma manual. Todo esto afecta el normal desarrollo de la operación, además, se expone a riesgos al personal que despega el cobre en forma manual.

El dispositivo posicionador de cátodos y ánodos presentado en esta solicitud, soluciona los problemas señalados anteriormente, ya que con este dispositivo posicionador de cátodos y ánodos además de mantener la equidistancia entre electrodos, evita el pandeo, no se requiere de cubre bordes de cátodos en la operación facilitando el despegue en la máquina despegadora de cátodos.

Descripción del invento:

Para solucionar los problemas de equidistancia, cortocircuitos, mantener una estructura rígida, poder retirar los ánodos en forma individual, perdida de área en el electrodo positivo (ánodo), mantener un normal flujo de electrolito, y evitar el depósito de cobre en los cantos laterales del cátodo de acero inoxidable, es que se presenta esta solicitud.

Las ventajas del dispositivo propuesto sobre los posicionadores de cátodos y ánodos, unitarios, estructuras soportantes y separadores rigidizados, son los siguientes:

1) Debido a su configuración, minimiza el efecto pantalla eléctrica.

2) Por su diseño, permite la separación eficiente entre electrodos positivo y negativo, manteniendo el normal flujo del electrolito.

3) Son dispositivos individuales que por su forma se acoplan en su totalidad, generando una estructura rígida, pudiendo ser retirados en forma individual y ser recambiados, manteniendo la rigidez y su eficacia.

4) Al acoplarse los posicionadores de cátodos y ánodos entre sí se produce un alojamiento para el cátodo de acero inoxidable, eliminando la necesidad de instalar cubre bordes en los cantos laterales de los cátodos, mejorando y facilitando la operación de despegue de cobre.

5) Baja complejidad en su instalación, evitando riesgos en el montaje.

El dispositivo propuesto consta de un cuerpo sólido, con planos inclinados que facilitan la entrada y salida del cátodo de acero inoxidable (5-6), en su cara frontal, se encuentra una ranura en donde se aloja el ánodo (1), teniendo en los costados una ventana que deja libre el canto del electrodo positivo (2) para evitar reducir el flujo normal de corriente, las paredes de la ranura cuenta con perforaciones para una sujeción óptima del dispositivo al ánodo (3).

En una de las caras laterales se encuentra una guía macho (8) adosado al cuerpo del dispositivo que sirve de acople para el posicionador de cátodos y ánodos contiguo, en la otra cara encontramos la guía hembra (7) que para este caso es un cilindro abierto, pudiendo ser cualquier sistema de enganche, cuadrado, triangular, etc., que recibe en su parte interior el macho (8) del otro separador contiguo. Al estar todos los posicionadores de cátodos y ánodos acoplados, se genera una estructura rígida que mantiene perfectamente alineados y equidistantes los ánodos y cátodos, además de permitir retirar en forma individual cada uno de los electrodos positivos que puedan estar dañados y a su vez forman una cavidad de alojamiento (12) para el cátodo que evita el uso de cubre bordes.

El dispositivo posicionador de cátodos y ánodos propuesto puede ser fabricado en cualquier material que soporte ácidos fuertes, temperaturas elevadas, la corrosión y el ambiente en las plantas de electro obtención de metales. Preferentemente pueden ser fabricados de polipropileno, HDPE, resinas antiácidas, pvc, etc.

El nivel inventivo de la presente solicitud esta dado porque no existe en el estado actual un posicionador de cátodos y ánodos individual que sea acoplable, que conforme una estructura rígida , que permita retirar para recambio los ánodos en forma unitaria, que deje libre un área del canto del ánodo para evitar disminuir el flujo normal de corriente de estos, ya que la mayor energía es entregada por los cantos de los electrodos positivo y negativos y que al acoplarse conformen una cavidad de alojamiento en donde se aloja el canto del cátodo pudiendo éste operar sin la necesidad de cubre bordes.

El dispositivos posicionador de cátodos y ánodos presentado en esta solicitud puede ser de diferentes dimensiones, de acuerdo a la necesidad, pudiendo ser estos del largo total o parcial del costado del ánodo, cubriendo parcial o la totalidad del canto lateral del cátodo, con diferentes planos inclinados para el ingreso (5-6) y retiro de cátodos, distintos planos inclinados de proyección de corriente (4) entre otros.

Todo lo expuesto está acompañado con figuras mostrando los detalles del dispositivo.

Descripción de las figuras:

Figura 1 de 15 presenta el dispositivo, vista desde un ángulo de la parte frontal, en donde "1" es la canal que aloja el canto lateral del ánodo, "2" es la ventana que permite el flujo normal de salida de la corriente de los costados del ánodo, "3" perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, "4" plano inclinado que permite la proyección de la salida de corriente desde el borde del ánodo, hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, "6" plano inclinado que facilita la salida del cátodo, "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra.

Figura 2 de 15 presenta el dispositivo completo, vista desde un ángulo posterior, en donde "1" es la canal que aloja el borde del ánodo, "2" es la ventana que permite la salida de la corriente del costado del ánodo, "3" perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, "4" plano inclinado que permite la proyección de salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, "6" plano inclinado que facilita la salida del cátodo, "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, "8"cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra.

Figura 3 de 15 presenta el dispositivo instalado en los ánodos visto desde un ángulo posterior, en donde"7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra, "9" ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la unión de los dispositivos posicionadores de cátodos y ánodos, 11 acople macho-hembra.

Figura 4 de 15 presenta los dispositivos instalados en los ánodos y acoplados entre sí, visto desde arriba, en donde, "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra, "9" ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la cavidad conformada por el ensamble de los dispositivos, "11" acople macho-hembra.

Figura 5 de 15 vista frontal del dispositivo instalado en un ánodo que presenta una distribución normal de 2 posicionadores de cátodos y ánodos dispuestos por ánodo de una celda de electro obtención, donde, 2 es la ventana que permite el flujo normal de salida de la corriente de los costados del ánodo, "3"son las perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, "4" plano Inclinado que permite la proyección de salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano Inclinado que facilita la entrada del cátodo, "6" plano inclinado que facilita la salida del cátodo "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra, "9" ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la cavidad conformada por el ensamble de los dispositivos.

Figura 6 de 15 vista isométrica de los dispositivos instalados en los ánodos de una celda electroquímica que presenta una distribución normal de 2 posicionadores de cátodos y ánodos dispuestos por ánodo de una celda de electro obtención, donde "9" ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la unión de los dispositivos "11" acople macho-hembra. Figura 7 de 15 vista frontal del dispositivo instalado en un ánodo que presenta una distribución normal de 4 posicionadores de cátodos y ánodos dispuestos por ánodo de una celda de electro obtención, donde, "2" es la ventana que permite el flujo normal de salida de la corriente de los costados del ánodo, "3" son las perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, "4" plano inclinado que permite la proyección de salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, "6" plano inclinado que facilita la salida del cátodo "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra, "9" ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la cavidad conformada por el ensamble de los dispositivos.

Figura 8 de 15 vista isométrica de los dispositivos instalados en los ánodos de una celda que presenta una distribución normal de 4 posicionadores dispuestos por ánodos de una celda de electro obtención, donde "9" muestra el ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la unión de los dispositivos "11" acople macho-hembra.

Figura 9 de 15 presenta un dispositivo posicionador de cátodos y ánodos con cuerpo alargado que cubre el total del costado del ánodo, vista desde un ángulo de la parte frontal, en donde "1" es la canal que aloja el canto lateral del ánodo, "4" plano inclinado que permite la proyección de la salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, " 6 " plano inclinado que facilita la salida del cátodo, "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, 8 cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra.

Figura 10 de 15 presenta un dispositivo posicionador de cátodos y ánodos con cuerpo que cubre el total del costado del ánodo, vista desde un ángulo de la parte frontal, en donde "1" es la canal que aloja el canto lateral del ánodo, "2" ventana que permite el flujo normal de salida de la corriente de los costados del ánodo, "3" perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, " 4 " plano inclinado que permite la proyección de la salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, 6 plano inclinado que facilita la salida del cátodo, "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, " 8 " cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra.

Figura 11 de 15 presenta un dispositivo posicionador de cátodos y ánodos con cuerpo alargado que cubre el total del costado del ánodo, vista desde un ángulo de la parte frontal, en donde "1" es la canal que aloja el canto lateral del ánodo, 2 es la ventana que permite el flujo normal de salida de la corriente de los costados del ánodo, "3" perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, "4" plano inclinado que permite la proyección de la salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, " 6 " plano inclinado que facilita la salida del cátodo, "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra. Figura 12 de 15 vista de planta del dispositivo posicionador de cátodos y ánodos en donde, "4" plano inclinado que permite la proyección de la salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra, "9" muestra el ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la unión de los dispositivos, "11" acople macho-hembra, "12" cavidad de alojamiento que evita el uso de cubre bordes del cátodo.

Figura 13 de 15 vista isométrica del dispositivo posicionador de cátodos y ánodos en donde, "1" es la canal que aloja el canto lateral del ánodo, "2" es la ventana que permite el flujo normal de salida de la corriente de los costados del ánodo, "3" perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, "4" plano inclinado que permite la proyección de la salida de corriente desde el ánodo, hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, " 6 " plano inclinado que facilita la salida del cátodo, "7" cavidad cilindrica hembra que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra, "9" muestra el ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la unión de los dispositivos, "11" acople macho-hembra, "12" cavidad de alojamiento para el cátodo que evita el uso de cubre bordes del cátodo.

Figura 14 de 15 vista frontal del dispositivo posicionador de cátodos y ánodos Instalado en un ánodo que presenta una distribución normal de 2 posicionadores de cátodos y ánodos dispuestos por ánodo a lo largo de éste de una celda de electro obtención, donde, 2 es la ventana que permite el flujo normal de salida de la corriente de los costados del ánodo, "3" perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, "4" plano inclinado que permite la proyección de la salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano inclinado que facilita la entrada del cátodo, "6" plano inclinado que facilita la salida del cátodo, "7" cavidad cilindrica que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra, "9" ánodo posicionado en la ranura del posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la unión de los dispositivos.

Figura 15 de 15 vista isométrica de los dispositivos posicionadores de cátodos y ánodos instalados a lo largo en los ánodos que presenta una distribución normal de 2 posicionadores de cátodos y ánodos en una celda de electro obtención, donde"3" perforaciones de sujeción entre el dispositivo y el ánodo, "4" plano Inclinado que permite la proyección de la salida de corriente hacia el cátodo, "5" plano Inclinado que facilita la entrada del cátodo, "6" plano inclinado que facilita la salida del cátodo, "7" cavidad cilindrica que recibe al macho para acoplarse, "8" cilindro macho que se acopla a la cavidad cilindrica hembra, "9" ánodo posicionado en la ranura del dispositivo posicionador de cátodos y ánodos, "10" cátodo alojado en la unión de los dispositivos, "11" acople macho-hembra.