UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE SEDE COQUIMBO ELECTROOBTENCION DE COBRE

Presentación del tema: "UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE SEDE COQUIMBO ELECTROOBTENCION DE COBRE"— Transcripción de la presentación:

1 UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE SEDE COQUIMBO ELECTROOBTENCION DE COBRE
INGENIERIA CIVIL INDUSTRIAL 2014 ACADEMICO: EDWIN FRANCO YAÑEZ

2 RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ
Objetivo básico de la electroobtención El objetivo fundamental, es obtener un metal de alta pureza y, por ende, de valor comercial, a partir de una solución acuosa que lo contiene al estado iónico junto a otras impurezas o especies de menos valor, en concentración incapaz de afectar la calidad del depósito. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Tratamiento previo de las soluciones Para que un proceso de electroobtención sea económicamente rentable, debe cumplir dos condiciones: Obtención de un depósito catódico de alta calidad ( %). Una eficiencia de corriente lo más alta posible. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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El cobre se puede depositar en: Una lámina inicial de cobre de 1 mm de espesor donde el cobre se deposita en ambos lados, hasta llegar a unos 80 a 100 kgs de masa final, el que puede ser cosechado entre 4 a 7 días y tiene un grosor de 5 mm. Un cátodo permanente de acero inoxidable, donde el cobre se deposita en ambos lados, y que después de 4 a 7 días, logran una masa c/u de 40 a 45 kgs, los que son despegados para su cosecha. Por otra parte, se debe usar un ánodo insoluble fabricado de plomo aleado ( Pb - Sb, Pb - Ca - Sn ) y en cuya superficie se realiza la reacción anódica u oxidación . RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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12 Fundamentos básicos en electroobtención
En todos los cálculos de procesos electrolíticos, se deben considerar los siguientes factores: La cantidad de metal teóricamente depositado por una corriente dada o el número de amp-seg, teóricamente requeridos para depositar una determinada cantidad de metal. La eficiencia de corriente que define la cantidad de metal realmente depositado. El voltaje necesario para efectuar la electrólisis. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

13 Tabla: Componentes de voltajes de celda
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Eficiencia de corriente Es la razón entre el peso de cobre realmente depositado por una corriente y el peso teóricamente a depositar, de acuerdo a la ley de Faraday Eficiencia de corriente (μ) μ = Cu0 depositado realmente * 100 Cu0 depositado teóricamente RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Densidad de corriente Normalmente, las instalaciones comerciales, operan con densidades que fluctúan entre 200 y 350 Amp/m2. Su fórmula es: RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Donde: Dc = densidad de corriente en amp/m2 Ic = intensidad de corriente en la superficie del cátodo en amp Ac = área del cátodo ( un lado ) en m2 RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Aspectos prácticos en electroobtención de cobre Concentración de cobre: Una alta concentración de cobre en el electrolito, aunque inferior al límite de solubilidad del sulfato de cobre, es necesario para obtener cátodos de alta pureza, y permite operar a mayor densidad de corriente para lograr mayor producción, es por esta razón, que tanto el electrolito alimentado como el saliente o pobre tenga altas contracciones en cobre y su diferencia no sea superior a 10 g/l y comúnmente alrededor de 5 g/l. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Los electrolitos cargados que presentan una concentración de g/l a los descargados que retornan SX entre g/l. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Concentraciones inferiores a 20 g/l, producen depósito catódico poroso y suelto, además, comienza a formarse hidrógeno en el cátodo y disminuye la eficiencia de corriente. La concentración de ácido afecta principalmente al consumo de energía, ya que favorece la conductibilidad del electrolito, pero una acidez muy alta afecta la corrosión del ánodo y calidad del cátodo. Normalmente la concentración de ácido varía de g/l. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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El ácido sulfúrico reduce apreciablemente la resistencia óhmica del electrolito, lo que se traduce en un menor consumo de energía. En el caso de usar la electroobtención en combinación con SX, se requiere una concentración relativamente alta de ácido, ya que el electrolito agotado es empleado en la etapa de reextracción, con lo que el orgánico recupera su capacidad extractiva. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Concentración de fierro: Prácticamente, todas las soluciones de sulfato de cobre, obtenidas por lixiviación de minerales, contienen cantidades variables de fierro como ión ferroso; incluso, las soluciones electrolíticas obtenidas por SX lo contienen, debido a arrastres físicos de solución impura en la fase orgánica, y como la solución electrolítica recircula, se va enriqueciendo en fierro. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Pequeñas concentraciones de fierro son ventajosas por dos motivos: actúan como despolarizadores, bajando el voltaje de polarización anódica y protegen el ánodo, evitando la formación de óxidos. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Sin embargo, altas concentraciones de fierro al estado trivalente ( Fe+++ ), disminuyen la eficiencia de corriente por dos motivos: Reducción primaria en el cátodo, según: RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Redisolución catódica del cobre depositado, según: RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Luego, se debe procurar no sobrepasar la concentración de fierro en el electrolito. Un valor aceptable, es de 1.5 g/l de fierro como ión férrico. El ión Fe+3 sufre un proceso cíclico de oxidación y reducción reduciéndose en el cátodo a Fe+2 y oxidándose en el ánodo a Fe+3. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Eficiencia de corriente al variar la concentración de iones Fe+3 en el electrolito RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Concentración de Cloro: Pequeñas concentraciones de Cloro son favorables, debido a que éste tiene efecto despolarizador y evita la codepositación de bismuto y otros. Concentraciones mayores a 0.05 g/l, deben evitarse, ya que se produce depositación de CuCl ( cloruro de cobre ) en los cátodos y se acelera la corrosión anódica. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

31 CARACTERISTICAS DEL ELECTROLITO
reactivo Cargado Circulante Descargado H2SO4 (libre ) 146 165 170 Cu++ (g/l) 48 36 33 FeT (g/l) 2,5 Cl- ( ppm ) 50 Mn++ (ppm) 40 Sulfato de Co (ppm) 150 Guarfloc (gr/ton Cu depositado ) 200 Guartec / Guarfloc (ppm) 100 RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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En general, la temperatura de operación está limitada al rango de 40 a 55 ºC, debido al costo de calefacción del electrolito, pérdidas de agua por evaporación, mayor efecto de la neblina ácida e incidencia de mayor corrosión en la planta. Los consumos de energía varían en la mayoría de las plantas de electroobtención entre 1800 y 2500 kWh/TM de cobre fino electrodepositado, dependiendo de las características de operación de cada planta. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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37 EQUIPOS TRANSFORMADOR-RECTIFICADOR
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En la celda, ánodos y cátodos laminares se ubican alternadamente con una separación de 2 a 5 cm. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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Celda electrolítica con insertos y perforaciones embebidos en las paredes. Barras doble contacto, aisladores incorporados a las barras anódicas. RELATOR: EDWIN FRANCO YAÑEZ

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70 EQUIPO DE VENTILACION DE NAVE EW
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