ES3024562T3 - Assembly for distributing electrical current in an electrolytic cell - Google Patents

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ES3024562T3 ES16779361T ES16779361T ES3024562T3 ES 3024562 T3 ES3024562 T3 ES 3024562T3 ES 16779361 T ES16779361 T ES 16779361T ES 16779361 T ES16779361 T ES 16779361T ES 3024562 T3 ES3024562 T3 ES 3024562T3
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Abstract

Celdas electrolíticas para refinar metales, y más particularmente componentes, conjuntos y métodos que hacen uso de elementos conductores configurados para mejorar la distribución de corriente eléctrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Ensamble para distribuir corriente eléctrica en una celda electrolítica
Campo técnico de la invención
El campo técnico por lo general se refiere a celdas electrolíticas para refinar metales y más particularmente se refiere a un ensamble para distribuir corriente eléctrica en celdas electrolíticas.
Antecedentes de la invención
En la purificación o refinación de metales, es una práctica común utilizar electrólisis, especialmente en celdas electrolíticas diseñadas para este fin. Los metales que se van a refinar por lo general son metales convencionales tales como cobre, zinc, níquel o cadmio, o metales preciosos tal como plata, platino u oro y otros.
Varias configuraciones de elementos de contacto y aisladores se pueden utilizar en celdas electrolíticas para hacer contacto y soportar ánodos y cátodos. Las barras de contacto y aisladores pueden tener diferentes formas, construcciones, composiciones y métodos de ensamble.
Las configuraciones existentes que combinan elementos de contacto y aisladores se describen en la Patente de E.U.A. No. 6,342,136 y Patente de E.U.A. No. 7, 204,919 por ejemplo.
El documento US 6,342,136 describe una construcción de barra colectora de celda electrolítica con el fin de recuperar metales por electrólisis. La construcción está formada de manera que el espacio entre los electrodos se pueda cambiar fácilmente.
El documento CA 2777559 describe una construcción de barra colectora entre un primer y un segundo tanques de electrólisis destinados a la recuperación electrolítica de metales. La construcción de la barra colectora se coloca en la parte superior de una pared lateral entre el primer y el segundo tanques de electrólisis, que contienen electrodos que tienen un primer elemento de soporte y un segundo elemento de soporte. Los electrodos se soportan en la construcción de la barra colectora por medio del primer y segundo miembros de soporte, y la construcción de la barra colectora incluye una barra colectora principal, un primer miembro de soporte y un segundo miembro de soporte.
Existen una variedad de desafíos e ineficiencias relacionadas con los elementos de contacto existentes y aisladores utilizados en refinación hidrometalúrgica. Por lo tanto, aún existe la necesidad de mejorar la distribución de corriente eléctrica dentro de los componentes de las celdas electrolíticas y gestionar el mantenimiento de estos componentes. Resumen
Las técnicas descritas en la presente responden a la necesidad anterior de proporcionar componentes, ensambles y métodos haciendo uso de elementos conductores configurados para facilitar la distribución mejorada de corriente eléctrica en una celda electrolítica.
En un aspecto, se proporciona un ensamble para la implementación en una celda electrolítica de acuerdo con la reivindicación 1.
Las modalidades preferidas de la invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes, cuyo contenido se entenderá que forma una parte integral de la presente descripción.
Aunque la presente invención será descrita en conjunto con las modalidades ejemplares, se podrá entender que esto no pretende limitar el alcance de la invención a dichas modalidades. Por el contrario, se pretenden cubrir todas las alternativas, modificaciones, y equivalentes, como se pueden incluir como se define en la presente descripción. Por ejemplo, las modalidades con relación al aislamiento y contacto eléctrico de los electrodos simétricos se pueden modificar y adaptar a los electrodos asimétricos. Los objetivos, ventajas y otras características de la presente invención serán más evidentes y se entenderán mejorar tras la lectura de la siguiente descripción no restrictiva de la invención, que se da con la referencia a las Figuras anexas.
Los contenidos de las solicitudes CA 2.841.222, WO 2012/129700, WO 2008/092248 WO 2008/101345 y patente de E.U.A. 7.223.324 con relación a los electrodos simétricos y los contenidos de la solicitud WO 2014/107810 con relación a los electrodos asimétricos, se incorporan en la presente como referencia, y se debe entender que varios aspectos descritos en la presente solicitud se pueden utilizar en conjunto con los varios aspectos e implementaciones descritos en dichos documentos.
Breve descripción de los Figuras
Las implementaciones de los componentes, ensambles y métodos se representan en y se entenderán adicionalmente en relación con las siguientes figuras.
La figura 1 es una vista en perspectiva de cuatro celdas electrolíticas adyacentes.
La figura 2 es una vista en perspectiva de una porción II de un ensamble de distribución eléctrica que coopera con los electrodos en dos celdas electrolíticas adyacentes de la figura 1.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una porción III de un ensamble de distribución eléctrica en dos celdas electrolíticas adyacentes de la figura 1.
La figura 4 es una vista en perspectiva de un ensamble de distribución eléctrica.
La figura 5 es una vista superior del ensamble de distribución eléctrica de la figura 4.
La figura 6 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea VI-VI de la figura 4.
La figura 7 es una vista superior de las cuatro celdas electrolíticas adyacentes de la figura 1.
La figura 8 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea VIII-VNI de la figura 7.
La figura 9 es una vista de primer plano de una porción IX de la figura 8.
La figura 10 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea X-X de la figura 7.
La figura 11 es una vista en primer plano de una porción XI de la figura 10.
La figura 12 es una vista en perspectiva de un elemento de contacto primario.
La figura 13 es una vista superior de un tablero con tapa.
La figura 14 es una vista en primer plano de una porción XIV de la figura 13.
La figura 15 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea XV-XV de la figura 14.
La figura 16 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea XVI-XVI de la figura 14.
La figura 17 es una vista en sección transversal parcial a lo largo de la línea XVII-XVII de la figura 7. La figura 18 es una vista en sección transversal parcial a lo largo de la línea XVIII-CVIII de la figura 7. La figura 19 es una vista en sección transversal parcial a lo largo de la línea XIX-XIX de la figura 7. La Figura 20 es una vista en sección transversal del ensamble de distribución eléctrica de acuerdo con la figura 9 sin electrodos y recipiente electrolítico.
La Figura 21 es una vista en sección transversal del ensamble de distribución eléctrica de acuerdo con la figura 11 sin electrodos y recipiente electrolítico.
La figura 22 es una vista en perspectiva de un elemento de contacto secundario.
La figura 23 es una vista en perspectiva de un elemento de contacto terciario.
La figura 24 es un dibujo esquemático de un ensamble de distribución eléctrica.
La figura 25 es una vista en perspectiva de otro ensamble de distribución eléctrica, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 26 es una vista en perspectiva de un aislador, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 27 es una vista superior de una porción del ensamble de distribución eléctrica de la figura 25, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 28 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea XXVIII de la figura 27, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 29 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea XXIX de la figura 27, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 30 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea XXX de la figura 27, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 31 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea XXXI de la figura 27, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 32 es una vista superior de una porción XXXII de la figura 34, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 33 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea XXVIII de la figura 32, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 34 es una vista en sección transversal de cuatro celdas electrolíticas adyacentes que muestran una fila de cátodos, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 35 es una vista en primer plano de una porción XXXV del ensamble de distribución eléctrica que coopera con los cátodos en dos celdas electrolíticas adyacentes de la figura 34, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 36 es una vista en sección transversal de cuatro celdas electrolíticas adyacentes que muestran una fila de ánodos, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 37 es una vista en primer plano de una porción XXXVII del ensamble de distribución eléctrica que coopera con los ánodos en dos celdas electrolíticas adyacentes de la figura 36, no conforme a las reivindicaciones adjuntas.
La figura 38 es una alternativa de la modalidad de la figura 3, sin las proyecciones que confinan los ánodos y cátodos.
Descripción detallada de la invención
De acuerdo con los aspectos de la invención, se proporcionan ensambles que hacen uso de elementos conductores para implementación en una celda electrolítica para proporcionar una distribución mejorada de la corriente eléctrica en ubicaciones específicas de la celda electrolítica.
Se entenderá con facilidad que la distribución de la corriente eléctrica (también mencionada como la distribución eléctrica) en la celda electrolítica se puede definir como un curso de electrones en movimiento en la celda electrolítica. La distribución eléctrica se relaciona con el estado conductor de los varios componentes de la celda electrolítica, por lo tanto dependiendo de la configuración de la celda electrolítica y la naturaleza de los materiales de estos varios componentes de la celda electrolítica. Un experto en la técnica entenderá con facilidad que la distribución eléctrica se mejora dentro de la celda electrolítica en donde se crea o mejora la conducción de la corriente eléctrica.
Las figuras 1 a 23 ilustran las modalidades de la invención con relación a los electrodos simétricos.
Las figuras 1, 8, 9 y 11 ilustran una implementación de cuatro celdas electrolíticas adyacentes 2 que se pueden utilizar para refinar metales. Una celda electrolítica 2 se puede definir como incluyendo un recipiente 4 que contiene un baño electrolítico, una alternancia de ánodos 6 y cátodos 8 por debajo en el baño electrolítico para refinar metales, y dos ensambles de distribución eléctrica 10 localizados en ambos lados del recipiente 4 para proporcionar soporte, aislamiento y/o contacto eléctrico a los ánodos 6 y cátodos 8 que descansan en el mismo.
Un experto en la técnica sabrá con facilidad que los ánodos y cátodos se pueden referir a placas de metal de un espesor determinado, que se proporcionan en su extremo superior con dos proyecciones que se extienden lateralmente, llamadas barras colgantes para los registros de los cátodos y ánodos para los ánodos. Dichas barras colgantes o registros del ánodo facilitan la colocación y colgado de las placas en las paredes laterales de las celdas electrolíticas adyacentes. Estas barras colgantes o registros del ánodo también sirven para poner en contacto de manera eléctrica o aislar los electrodos dependiendo de su posición con respecto al ensamble de distribución eléctrica como se ve en las figuras 1 y 2 por ejemplo. Por lo tanto, con relación a la cooperación entre los electrodos y los ensambles y/o elementos definidos en la presente, un experto en la técnica entenderá con facilidad que dichos ensambles y/o elementos pueden cooperar con las barras colgantes y registros del ánodo de los electrodos.
Los aspectos de la presente invención se relacionan con un ensamble de distribución eléctrica para implementación en la celda electrolítica. Las figuras 2 a 4 proporcionan vistas en perspectiva de implementaciones del ensamble de distribución eléctrica 10 que cooperan con un elemento de contacto primario 12 , tal como un segmento de barra de contacto en forma de hueso de perro 12 , como se observa en la figura 12 por ejemplo.
Con referencia a las figuras 4 a 7, el ensamble de distribución 10 incluye un aislador 14 hecho de un material aislante. Opcionalmente, el aislador 14 se puede moldear de un material de resina. El ensamble de distribución 10 también incluye un elemento de contacto secundario 16 y un elemento de contacto terciario 18 hechos de material eléctricamente conductor para estar en contacto eléctrico con electrodos que descansan en los mismos. El aislador 14 se configura para aislar los electrodos y/o los elementos de contacto primarios, secundarios y terciarios unos de otros.
Se debe entender que el término “contacto” cuando se utiliza en combinación con el término “elemento” se refiere a cualquier elemento cuyo material sea eléctricamente conductor y que permita la circulación y distribución de la corriente eléctrica entre el electrodo (o barras colgantes de los electrodos) y dicho elemento de contacto. Por ejemplo, un experto en la técnica entenderá con facilidad que un elemento de contacto puede incluir una barra de contacto o barra colectora como se conoce en la industria de la refinación de metales. Opcionalmente, el elemento de contacto secundario y el elemento de contacto terciario pueden estar hechos de cobre. El elemento de contacto secundario y terciario se puede aislar uno de otro y aislarse del contacto primario.
Se debe entender que el término “configurado” cuando se utiliza en combinación con cualquier elemento del ensamble o celda electrolítica descrita en la presente se refiere a la forma, tamaño, colocación y material proporcionados para dar un efecto deseado al elemento.
Las implementaciones del ensamble de distribución eléctrica proporcionan colocación, aislamiento y/o contacto eléctrico a los electrodos que descansan en el mismo.
Con referencia a las figuras 2, 17 y 18, el aislador 14 se configura para aislar los electrodos específicos del elemento de contacto primario 12 mientras permiten contacto eléctrico entre otros electrodos y el elemento de contacto primario 12. Los electrodos incluyen los ánodos 6 y cátodos 8 que se distribuyen en alternancia a lo largo del aislador 14 en dos filas opuestas, de manera que la celda electrolítica incluya primera y segunda filas de ánodos (6a, 6b), y primera y segunda filas de cátodos (8a, 8b). El aislador 14 se configura con respecto al elemento de contacto primario 12 para permitir contacto eléctrico entre cada ánodo de la primera fila 6a y el elemento de contacto primario 12 mientras aísla cada ánodo de la segunda fila 6b de dicho elemento de contacto primario 12. El aislador 14 se configura además con respecto al elemento de contacto primario 12 para permitir contacto eléctrico entre cada cátodo de la segunda fila 8b y el elemento de contacto primario mientras aísla cada cátodo de la primera fila 8a de dicho elemento de contacto primario 12.
Como se observa en la figura 2, un ánodo de la primera fila 6a puede estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto secundario 16 cuando el ánodo opuesto de la segunda fila 6b puede estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto primario 12, y viceversa. Un cátodo de la primera fila 8a puede estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto primario 12 cuando el cátodo opuesto de la segunda fila 8b puede estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto terciario 18, y viceversa. Como se observa en las figuras 17 y 18, los ánodos de la primera fila 6a pueden estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto secundario 16 mientras los cátodos de la primera fila 8a pueden estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto primario 12 y los cátodos de la segunda fila 8b pueden estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto terciario 18. El ensamble de distribución por lo tanto se configura de manera que ambos extremos de las barras colgantes de cada electrodo de la celda electrolítica estén en contacto eléctrico con un elemento conductor.
Un experto en la técnica entenderá con facilidad que el ensamble de distribución eléctrica facilitó la distribución de la corriente eléctrica mejorada dentro de la celda electrolítica ya que la corriente eléctrica se puede desplazar de uno electrodo a otro electrodo, a través de un medio conductor ofrecido por los elementos de contacto secundarios y terciarios. El ensamble de distribución eléctrica se configura de manera que la corriente eléctrica pueda atravesar el electrodo con una resistencia eléctrica reducida, entrando al electrodo de un elemento de contacto y saliendo del electrodo del otro elemento de contacto como se esquematiza en la figura 10.
En algunas implementaciones, el aislador se puede moldear para proporcionar una colocación adecuada al elemento de contacto secundario y elemento de contacto terciario. De acuerdo con la modalidad que se ilustra en las figuras 4 a 6, el aislador 14 incluye un cuerpo 20, y primera y segunda filas de asientos (22, 24) distribuidas a lo largo del cuerpo y que se extienden hacia arriba desde dicho cuerpo 20. Como se observa en la figura 5, cada asiento de la primera fila 22 se puede configurar para cooperar con el elemento de contacto secundario 16 para proporcionar contacto eléctrico a un ánodo que descansa en el mismo. Cada asiento de la segunda fila 24 se puede configurar para mantener el elemento de contacto terciario 18 en su lugar en el aislador 14. El elemento de contacto terciario 18 se puede configurar además para ofrecer soporte y contacto eléctrico a un cátodo que descansa en el mismo. La primera y segunda filas de asientos (22, 24) se pueden separar una de otra para definir un canal 26 entre las mismas. Opcionalmente, el canal 26 puede tener una porción central alargada y porciones laterales 27 que se extienden entre los asientos de una misma fila. Opcionalmente, los asientos de la primera fila 22 pueden estar en una relación escalonada con los asientos de la segunda fila 24. Además opcionalmente, el aislador 14 puede incluir una pared de soporte 28 que se extiende hacia arriba desde la porción central alargada del canal 26 y una pluralidad de proyecciones de soporte 29 que se extienden hacia arriba desde los canales laterales 27 entre los asientos 24 de la segunda fila.
Con referencia a las figuras 2 y 9, la pared de soporte 28 del aislador 14 proporciona soporte a cada cátodo 8a de la primera fila para prevenir que las barras colgantes de los cátodos opuestos de la primera y segunda filas estén en contacto. Con referencia a las figuras 2 y 11, cada proyección de soporte 29 del aislador 14 proporciona soporte a cada ánodo 6b de la segunda fila para revenir que las barras colgantes de los ánodos opuestos de la primera y segundas filas estén en contacto.
Las figuras 20 y 21 muestran vistas en sección transversal del ensamble de distribución eléctrica 10 sin las porciones de los electrodos (6, 8) u el recipiente de la celda electrolítica 4 como se observa en las figuras 9 y 11.
De acuerdo con la modalidad del ensamble de distribución 10 que se ilustra en las figuras 3, 20 a 22, el elemento de contacto secundario 16 se puede insertar parcialmente dentro del aislador 14 y el elemento de contacto terciario 18 puede descansar en la superficie del aislador 14. El elemento de contacto secundario 16 puede incluir una porción oculta 30, como se muestra en la figura 21, que se inserta en el aislador 14 y una pluralidad de porciones expuestas 32 que se extienden desde la porción oculta 30 y por lo menos en una superficie superior 34 de los asientos de la primera fila 22 del aislador 14.
Se debe entender que el elemento de contacto terciario se puede insertar parcialmente dentro del aislador, o el elemento de contacto secundario puede descansar en una superficie del aislador sin apartarse del alcance de la presente invención según se define por las reivindicaciones adjuntas.
Un experto en la técnica entenderá con facilidad que una porción del elemento de contacto secundario se “expone” cuando por lo menos una superficie de dicha porción no está en contacto con el aislador de manera que un electrodo que descansa en la superficie expuesta del elemento de contacto secundario puede intercambiar corriente eléctrica con el elemento de contacto secundario.
De acuerdo con la modalidad del ensamble de distribución 10 que se ilustra en las figuras 5, 20, 21 y 23, el elemento de contacto terciario 18 incluye un cuerpo alargado 36 y brazos laterales 38 que se extienden lateralmente y hacia afuera del cuerpo alargado 36. El elemento de contacto terciario 18 se configura para proporcionar contacto eléctrico a los cátodos 8b de la segunda fila (no se muestra en la figura 5). Opcionalmente, el cuerpo alargado 36 y los brazos laterales 38 del elemento de contacto terciario 18 se configuran para descansar en el canal 26 del aislador 14, además opcionalmente entre los asientos 22 de la primera fila y los asientos 24 de la segunda fila. Además opcionalmente, el cuerpo alargado 36 del elemento de contacto terciario 18 se puede soportar en la pared de soporte 28 del aislador 14, y los brazos laterales 38 del elemento de contacto terciario 18 se pueden localizar entre las proyecciones de soporte 29 en los canales laterales 27 del aislador 14. Los brazos laterales 38 del elemento de contacto terciario 18 se pueden alinear sustancialmente con los asientos 24 de la segunda fila.
De acuerdo con la modalidad del ensamble de distribución 10 que se ilustra en las figuras 4 a 6 y las modalidades del elemento de contacto terciario ilustrado en la figura 23, los brazos laterales 38 del elemento de contacto terciario 18 tienen una superficie superior 40 que se ahúsa. La superficie superior 40 de cada brazo lateral 38 del elemento de contacto terciario 18 puede tener una forma en V invertida.
En algunas implementaciones, los asientos del elemento de contacto secundario pueden tener una superficie superior ahusada, opcionalmente de forma en V invertida.
Los aspectos de la presente invención también se relacionan con un tablero con tapa o segmento de tablero con tapa para mantener las filas simétricas de electrodos en la celda electrolítica. En algunas implementaciones, el ensamble de distribución eléctrica como se definió arriba puede además incluir dicho tablero con tapa.
Con referencia a las figuras 13 a 16 y 19, el ensamble puede además incluir un tablero con tapa 42 (o segmento de tablero con tapa 43) para proporcionar aislamiento y soporte al elemento de contacto primario (no se muestra en las figuras 13 a 16). El segmento de tablero con tapa 43 incluye un cuerpo principal 44 y primera y segunda filas opuestas de proyecciones de soporte (48a, 48b) que se extienden hacia arriba desde el cuerpo principal 44. La primera y segunda filas opuestas de las proyecciones de soporte (48a, 48b) se separan una de la otra para definir que tienen un canal central 46 formado para recibir el elemento de contacto primario (no se muestra en las figuras 13 a 16). Opcionalmente, las proyecciones de soporte de una misma fila se pueden separar una de otra, de acuerdo con una primera distancia y una segunda distancia respectivamente, para definir una alternancia de un primer hueco lateral 50 y un segundo hueco lateral 52 para mantener cada ánodo 6 y cada cátodo 8 respectivamente. Opcionalmente, las proyecciones de soporte de la primera fila 48a se pueden alinear con las proyecciones de soporte de la segunda fila opuesta 48b. Además opcionalmente, los segundos huecos laterales 52 del segmento del tablero con tapa 43 pueden ser más angostos que los primeros huecos laterales 50.
Se debe entender que la primera y segunda distancia se pueden seleccionar de manera que cada primer hueco lateral pueda recibir un ánodo, y de manera que cada segundo hueco lateral pueda recibir un cátodo. Un experto en la técnica entenderá con facilidad que los huecos del tablero con tapa se configuran para prevenir que los ánodos y cátodos se tambaleen a medida que se mantienen entre las proyecciones de soporte mientras descansan en los huecos laterales.
Vale la pena mencionar que a lo largo de la siguiente descripción, cuando se hace referencia al ensamble de distribución, aislador, elemento de contacto primario, elemento de contacto secundario y/o elemento de contacto terciario, también se puede hacer referencia a un subensamble, segmento o subelementos, y viceversa, sin apartarse del alcance de la presente invención, a menos que los aspectos de los primeros claramente no se puedan combinar con los últimos debido a su exclusividad. Por ejemplo, como se ilustra en las figuras, los segmentos del aislador o subelementos se pueden configurar para cooperar uno con otro para formar un aislador alargado proporcionado con una pluralidad de subelementos de contacto colocados de manera adyacente sobre o en el aislador alargado. De manera ventajosa, los subelementos del aislador o de los elementos de contacto se pueden eliminar con facilidad de la celda electrolítica para mantenimiento o reemplazo. De hecho, durante las operaciones de mantenimiento o reemplazo, un operador solo tiene que levantar una parte de las barras colgantes de los electrodos a la vez, en lugar de todas las barras colgantes de la celda electrolítica, para recuperar un segmento aislador y poner en contacto los subelementos del ensamble de distribución eléctrica.
Se debe entender que las modalidades del ensamble de distribución eléctrica pueden diferir de las que se ilustran en las figuras 1 a 12 y 18 a 22, que se deben utilizar en conexión con las filas simétricas de los electrodos. Por ejemplo, el ensamble de distribución eléctrica puede incluir un solo aislador adaptado para proporcionar soporte, colocación y contacto eléctrico a las filas asimétricas de los electrodos.
Además se debe entender que la distribución eléctrica dentro de la celda electrolítica puede depender de la geometría y material del elemento de contacto secundario y terciario. Por ejemplo, la ubicación donde el electrodo está en contacto con el elemento de contacto secundario o elemento de contacto terciario se puede considerar como un punto de resistencia eléctrica para la distribución de la corriente eléctrica. Dependiendo del peso del electrodo, la selección de una geometría adecuada en la ubicación de contacto puede además mejorar la distribución eléctrica al reducir la resistencia eléctrica en dicha ubicación de contacto.
Se describe además un método para mejorar la distribución de la corriente eléctrica en ubicaciones específicas de una celda electrolítica que incluye primera y segunda filas de una alternancia de ánodos y cátodos. El método se puede ilustrar esquemáticamente como en la figura 24. Los pasos del método se pueden realizar de manera simultánea. Con referencia a la figura 24, el método incluye permitir contacto eléctrico entre cada ánodo de la primera fila 6a y un elemento de contacto primario 12 mientras aísla cada ánodo de la segunda fila 6b del elemento de contacto primario 12. El método incluye además permitir contacto eléctrico entre cada cátodo de la segunda fila 8b y el elemento de contacto primario 12 mientras aísla cada cátodo de la primera fila 8a de dicho elemento de contacto primario 12. El método incluye además permitir contacto eléctrico entre cada ánodo de la segunda fila 6b y un elemento de contacto secundario 16 para mejorar la distribución de la corriente eléctrica en cada ánodo de la segunda fila 6b. El método además incluye permitir contacto eléctrico entre cada cátodo de la primera fila 8a y un elemento de contacto terciario 18 para mejorar la distribución de la corriente eléctrica en cada cátodo de la primera fila 8a. Un experto en la técnica entenderá con facilidad que el método puede abarcar el uso de cualquiera de los elementos de contacto secundarios y terciarios para proporcionar ubicaciones conductoras adicionales dentro de la celda electrolítica de manera que la corriente eléctrica se pueda distribuir en una forma alternativa entre los electrodos en comparación con la trayectoria de conducción típica a través del baño electrolítico.
Se describe además un ensamble de distribución eléctrica asimétrica para la implementación en la celda electrolítica. Las figuras 25 a 37 ilustran las modalidades de la invención con relación a los electrodos asimétricos.
Las figuras 25 y 26 proporcionan vistas en perspectiva de las implementaciones de un ensamble de distribución eléctrica asimétrica 100 que coopera con un elemento de contacto primario 120 , tal como una barra de contacto o segmento de barra de contacto como se describió en las solicitudes de patente WO 2008/101345, WO 2012/129700, WO 2013/006977 y WO 2014/107810, y como se observa en las figuras 25 y 29. El ensamble de distribución 100 incluye un aislador 140, un elemento de contacto secundario 160 y un elemento de contacto terciario 180 hechos de material eléctricamente conductor para estar en contacto eléctrico con electrodos que descansan en los mismos. El aislador 140 se configura para aislar los electrodos asimétricos y/o primarios, secundarios y/o los elementos de contacto primarios, secundarios y terciarios unos de otros. Opcionalmente, el elemento de contacto secundario 160 se puede insertar parcialmente en un elemento de aislamiento 161 que se encuentra en el aislador 140.
Con referencia a las figuras 25 y 30, el elemento de contacto secundario 160 se puede insertar parcialmente dentro del elemento de aislamiento 161. Como se observa en la figura 30, el elemento de contacto secundario 160 puede incluir una porción oculta 164, que se inserta en el elemento de aislamiento 161 y una pluralidad de porciones expuestas 162 que se extienden desde la porción oculta 164 y se proyectan arriba de los asientos del elemento de aislamiento 161. Con referencia a las figuras 25 y 28, el elemento de contacto terciario 180 puede incluir un cuerpo alargado que tiene una forma en sección transversal triangular.
Con referencia a las figuras 32 y 33, el aislador 140 se configura para aislar los electrodos específicos del elemento de contacto primario 120 mientras permiten contacto eléctrico entre otros electrodos y el elemento de contacto primario 120. Los electrodos incluyen los ánodos 60 y cátodos 80 que se distribuyen en alternancia a lo largo del aislador 140 en dos filas opuestas, de manera que la celda electrolítica incluya primera y segunda filas opuestas de ánodos (60a, 60b), y primera y segunda filas opuestas de cátodos (80a, 80b). Se debe entender que los electrodos asimétricos (ánodos y cátodos) se refieren a una configuración asimétrica de electrodos en donde la primera fila de ánodos 60a está en una relación escalonada con la primera fila de cátodos 80a (con respecto al aislador 140), y en donde la segunda fila de ánodos 60b está en una relación escalonada con la segunda fila de cátodos 80b. En consecuencia, como se observa en la figura 33, un mismo elemento de contacto primario 120 está en contacto eléctrico con los ánodos 60b de un lado de la celda electrolítica y los cátodos 80b del lado opuesto de la celda electrolítica. En forma diferente, y como se observa en la figura 2 por ejemplo, una configuración simétrica de electrodos se refiere a una disposición en donde la primera fila de ánodos 6a se alinea sustancialmente con la primera fila de cátodos 8a (con respecto al aislador 14), y en donde la segunda fila de ánodos 6b se alinea sustancialmente con la segunda fila de cátodos 8b, de manera que los ánodos y cátodos de un mismo lado de la celda electrolítica están en contacto con el elemento de contacto primario 12.
Todavía con referencia a las figuras 32 y 33, el aislador 140 se puede configurar con respecto al elemento de contacto primario 120 para permitir contacto eléctrico entre cada cátodo de la primera fila 80a y el elemento de contacto primario 120 mientras aísla cada cátodo de la segunda fila 80b de dicho elemento de contacto primario 120. El aislador 140 se puede configurar además con respecto al elemento de contacto primario 120 para permitir contacto eléctrico entre cada ánodo de la segunda fila 60b y el elemento de contacto primario mientras aísla cada ánodo de la primera fila 60a de dicho elemento de contacto primario 120. Se debe entender por ejemplo, que los cátodos de la segunda fila 80b están en contacto con otro elemento de contacto primario (que no se muestra en las figuras 32 y 33) que se localizan en la celda electrolítica adyacente.
Con referencia a la figura 32, un ánodo de la segunda fila 60b puede estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto primario 120 cuando el ánodo opuesto de la primera fila 60a puede estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto terciario 180, y viceversa. Con referencia a la figura 32 y 35, un cátodo de la primera fila 80a puede estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto primario 120 cuando el cátodo opuesto de la segunda fila 80b puede estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto secundario 160, y viceversa. Con referencia a la figura 37, los ánodos de la primera fila 60a pueden estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto primario 120 cuando los ánodos opuestos de la segunda fila 60b pueden estar en contacto eléctrico con el elemento de contacto terciario 180. El ensamble de distribución por lo tanto se configura de manera que ambos extremos de las barras colgantes de cada electrodo de la celda electrolítica estén en contacto eléctrico con un elemento conductor.
En algunas implementaciones, el aislador se puede moldear para proporcionar una colocación adecuada al elemento de contacto primario, elemento de contacto secundario y elemento de contacto terciario. Como se observa en las figuras 26 y 28, el aislador 140 incluye un cuerpo 200, tres áreas de reposo distintas (202, 204, 206) para recibir los elementos de contacto primarios, secundarios y terciarios (120 , 160, 180, no se muestran en la figura 26) respectivamente y un ensamble de paredes de soporte (208, 210 , 212 ) que proporcionan soporte a los elementos de contacto primarios, secundarios y terciarios 120 , 160, 180, no se muestran en la figura 26).
Con referencia a las figuras 26 y 29, el aislador 140 también puede incluir una fila de salientes 214, que se extienden hacia arriba desde el área de reposo primaria 204, para insertarse en el elemento de contacto primario 120 (se observa solo en la figura 29) y proporciona estabilidad al mismo.
Con referencia a las figuras 26 y 31, el aislador 140 puede además incluir primera y segunda filas de opuestas de proyecciones de soporte (480a, 480b) que se extienden hacia arriba desde el cuerpo principal 200. Opcionalmente, las proyecciones de soporte de la primera fila 480a se pueden separar una de otra de acuerdo con una primera distancia y las proyecciones de soporte de la segunda fila 480b se pueden separar una de otra de acuerdo con una segunda distancia, para definir dos filas opuestas de huecos laterales (500, 520) para mantener cada cátodo 80 y cada ánodo 60 respectivamente. Opcionalmente, las proyecciones de soporte de la primera fila 480a pueden estar en una relación escalonada con las proyecciones de soporte de la segunda fila opuesta 480b. Además opcionalmente, los primeros huecos laterales 500 pueden ser más angostos que los segundos huecos laterales 520.
De acuerdo con una modalidad alternativa ilustrada en la figura 38, los ánodos y cátodos descansan sobre los huecos laterales (500, 520) sin confinarse por las proyecciones (480a, 480b como se observa en la figura 26).

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un ensamble (10) para la implementación en una celda electrolítica (2) para facilitar la distribución mejorada de la corriente eléctrica en los electrodos de la celda electrolítica, el ensamble incluye:
un aislador (14) configurado para cooperar con un elemento de contacto primario (12) y que comprende un cuerpo (20), y una primera (22) y una segunda (24) fila de asientos distribuidos a lo largo del cuerpo (20) y que se extienden hacia arriba desde dicho cuerpo (20) para soportar una primera y una segunda filas opuestas de electrodos, cada fila de electrodos es una alternancia de ánodos (6) y cátodos (8) y cada asiento de la segunda (24) fila de asientos del aislador (14) está configurado para proporcionar soporte y aislamiento al cátodo (8) que descansa sobre él,
en donde la primera (22) y la segunda (24) filas de asientos del aislador están configuradas con respecto a un elemento de contacto primario (12 ) de manera que:
permitir el contacto eléctrico entre cada ánodo (6a) de la primera fila y el elemento de contacto primario (12 ) mientras se aísla cada ánodo (6b) de la segunda fila del elemento de contacto primario (12 ), y permitir el contacto eléctrico entre cada cátodo (8b) de la segunda fila y el elemento de contacto primario (12 ) mientras aíslan cada cátodo (8a) de la primera fila del elemento de contacto primario (12 ), un elemento de contacto secundario (16) configurado para cooperar con la primera fila de asientos (22 ) del aislador (14) de manera que esté en contacto eléctrico con cada ánodo (6b) de la segunda fila que descansa sobre él, facilitando así una mejor distribución de la corriente eléctrica en los ánodos (6b) de la segunda fila; y
un elemento de contacto terciario (18) configurado para cooperar con la segunda fila de asientos (24) del aislador de manera que se mantenga en su sitio y esté en contacto eléctrico con cada cátodo (8a) de la primera fila que descansa sobre él, facilitando así una mejor distribución de la corriente eléctrica en los cátodos (8a) de la primera fila;
y
en donde al menos uno de los elementos de contacto secundario (16) y el elemento de contacto terciario (18) está parcialmente insertado dentro del aislador (14) o descansa sobre una superficie del aislador (14)
2. El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, en donde la primera (22) y la segunda (24) filas de asientos del aislador (14) están separadas entre sí de manera que definen un canal (26) entre la primera y la segunda filas (22, 24).
3. El ensamble de conformidad con la reivindicación 2, en donde el canal (26) tiene una porción central alargada y porciones laterales (27) que se extienden entre los asientos de una misma fila.
4. El ensamble de conformidad con la reivindicación 3, en donde los asientos de la primera fila (22) están en una relación escalonada con los asientos de la segunda fila (24).
5. El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, en donde el elemento de contacto secundario (16) está parcialmente insertado dentro del aislador (14) y el elemento de contacto terciario (18) descansa sobre la superficie del aislador (14).
6. El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, en donde el elemento de contacto secundario (16) incluye una porción oculta (30) que se inserta en el aislador (14) y una pluralidad de porciones expuestas que se extienden desde la porción oculta y al menos en una superficie superior (34) de los asientos de la primera fila (22) del aislador (14).
7. El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, en donde el elemento de contacto terciario (18) incluye un cuerpo alargado (36) y brazos laterales (38) que se extienden lateralmente y hacia fuera del cuerpo alargado (36), el cuerpo alargado (36) y los brazos laterales (38) del elemento de contacto terciario (18) están configurados para descansar sobre la porción alargada y sobre las porciones laterales del canal del aislador (14) respectivamente.
8. El ensamble de conformidad con la reivindicación 7, en donde cada brazo lateral (38) del elemento de contacto terciario (18) tiene una superficie superior (40), que está configurada para ofrecer contacto eléctrico al cátodo (8) que descansa sobre ella.
9. El ensamble de conformidad con la reivindicación 8, en donde cada brazo lateral (38) del elemento de contacto terciario (18) tiene una superficie superior cónica (40).
10. El ensamble de conformidad con la reivindicación 8, en donde cada brazo lateral (38) del elemento de contacto terciario (18) tiene una forma de V invertida.
11. El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, que incluye además un tablero con tapa (42) que incluye un cuerpo alargado aislador principal (44) que tiene un canal central conformado para recibir el elemento de contacto primario (12 ).
12. El ensamble de conformidad con cualquiera de la reivindicación 11, en donde el tablero con tapa (42) incluye además dos hileras opuestas de proyecciones de soporte (48a, 48b) que se extienden hacia arriba desde el cuerpo alargado principal (44), las proyecciones de soporte (48a, 48b) de una misma fila están separadas entre sí de manera que definen los rebajes laterales (50, 52) para mantener los electrodos.
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