16-04-2014

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ELECTROMETALURGIA

ELECTROOBTENCIN

ELECTROWINNING

EW

ELECTROWINNING

Introduccin.

La Electroobtencin es una tecnologa moderna, limpia y no convencional.

Es un proceso qumico que se realiza en celdas electrolticas.

El electrolito contiene el cobre en forma de sulfato de cobre en solucin (CuSO4)

ELECTROOBTENCIN ELECTROWINNING EW. Introduccin.

Alimenta las celdas de electroobtencin que en su interior contiene nodos de plomo y ctodos

de acero inoxidable en forma alternada.

Por efecto de la corriente elctrica continua, el cobre que est en la solucin electroltica se

deposita en los ctodos de acero inoxidable.

ELECTROOBTENCIN ELECTROWINNING EW.

Para proteger los nodos del desgaste se

agrega al electrolito "sulfato de cobalto

Para obtener un depsito parejo, se agrega al electrolito guar.

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Transcurridos 6 7 das de

depsito, se realiza la

cosecha del cobre

Se sigue un orden definido

de tercios de celdas,

levantando de a 20 ctodos

inoxidables por lingadas.

Los ctodos de cobre son

lavados rigurosamente con

agua caliente para remover

restos de materiales e

impurezas que pudieran ir

adheridas a los ctodos de

cobre.

El puente gra los traslada a la

mquina despegadora de

ctodos y trae de vuelta 20

placas de acero inoxidable para

colocar en la celda, es lo que se

llama siembra .

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Cosecha de ctodos: lavado de lingadas. Puentes Gras en cosecha. Puente gras marca "Kone"

Lingada de ctodos lavada Reposicin de placas inoxidable (siembra).

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La cosecha va acompaada del desprendimiento

de los ctodos de cobre, realizndose en la

mquina despegadora de ctodos.

Los ctodos entran a la correa receptora, se lavan

con agua caliente, pasan a la correa transversal,

avanzan a la unidad de flectado donde se golpea el

ctodo por ambos lados (sistema hidrulico),

primero un lado y luego el otro lado.

Esto se realiza para soltar las placas de cobre de la

placa inoxidable.

Luego avanza a la unidad de cuchillos; bajan

dos cuchillos hidrulicos que terminan por

soltar los dos ctodos de cobre, uno por cada

lado.

Continua avanzando la placa inoxidable a la

unidad marco apilador; dos brazos hidrulicos

por lado, toman los ctodos y los colocan en

los paquetes que se estn formando.

Ahora, sigue avanzando por la correa

transversal la placa de acero inoxidable; si

est buena (vertical, sin dao en los bordes,

sin dao en la barra, etc.) pasa a la correa de

salida de placas para reponer en las celdas,

"siembra", si est daada pasa a la correa de

rechazo.

Una vez que los ctodos de cobre han salido

de la mquina despegadora son apilados

uno encima del otro, formando paquetes que

pueden pesar entre 2.500 y 3.500 kilos.

Posteriormente son rotulados, pesados y

enzunchados.

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Electroobtencin.

La Electroobtencin es un proceso Electrometalrgico.

Es la continuacin de la Extraccin por Solvente y se

realiza en celdas electrolticas, donde cada celda

dispone alternadamente de nodos (insolubles) y

ctodos (placas de acero inoxidables).

En su interior circula un flujo de electrolito que

contiene el cobre (Cu+2) que capt en la reextraccin

de la SX.

Los ctodos y los nodos estn conectados

formando un circuito elctrico de corriente

continua.

La corriente entra por los nodos (polo

positivo), pasa al electrolito y sale por los

ctodos.

Por lo tanto, la corriente elctrica provoca que

los cationes de cobre, de carga +2 (Cu+2 ),

sean atrados hacia el polo negativo o ctodo

y se deposite el cobre en forma metlica, con

carga cero (Cu), dando como resultado final

un ctodo de cobre con una pureza de

99.99% de cobre.

Los procesos no convencionales

(electroobtencin) emplean una

tecnologa limpia de ctodos

permanentes tipo ISA o KIDD.

Los ctodos obtenidos por el

proceso ISA (Quebrada Blanca,

Chuquicamata, etc.), producen dos

ctodos de cobre que pueden

pesar entre 40 50 kilos cada uno.

Los ctodos obtenidos por el proceso

KIDD (RT, El Abra, etc.), producen dos

ctodos de cobre unidos por el borde

inferior, formando un ctodo doble

que puede pesar entre 80 100 kilos.

El proceso de electroobtencin

consiste en la depositacin

electroqumica de cobre sobre la

superficie de una placa de acero

inoxidable a partir de soluciones

obtenidas en la reextraccin de la SX.

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Equipos o Instalaciones Principales de

una Planta de Electroobtencin.

a.- Celdas Electrolticas

b.- Estanques

c.- Circuito Hidrulico

d.- Intercambiadores de Calor

e.- Mquina Despegadora de Ctodos

f.- Puentes Gras

g.- Bombas Impulsadoras de Solucin

h.- Equipos de Ventilacin

i.- Seccin Preparacin de Aditivos

Equipos o Instalaciones Principales de una Planta de

Electroobtencin.

a.- Celdas Electrolticas:

Son celdas construidas de cemento tipo hormign, con

recubrimiento interno anticido.

ltimamente, se estn construyendo celdas monolticas

de hormign polimrico, de geometra rectangular.

Cada celda tiene una alimentacin y una descarga por

donde entra y sale el electrolito.

Equipos o Instalaciones Principales de una Planta de

Electroobtencin.

a.- Celdas Electrolticas ( continuacin):

En el fondo, la celda lleva una salida conectada a un

tubo de PVC, donde se instala una vlvula de seguridad.

sta se usa cuando se realiza mantencin a la celda o

desborre y lavado de residuos acumulados en el fondo,

los que provienen principalmente de los productos de

degradacin de los nodos de plomo.

Cada celda tiene en forma alternada nodos y ctodos

(placas de acero inoxidable).

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Por diseo existen celdas con 48, 57, 60, 63 66 ctodos.

El nmero de nodos por celda es: N ctodos + 1 (Ejemplo:

60 ctodos y 61 nodos).

Las celdas estn conectadas en paralelo formando grupos de

celdas y los grupos forman bancos de celdas.

Las celdas segn su funcionamiento en el proceso se

clasifican en dos tipos: celdas scavenger y celdas

comerciales.

La mayora de las plantas en Chile usan

solamente celdas comerciales.

Compaa Minera Quebrada Blanca S.A., usa 1/3

de celdas scavenger, 66 celdas y 198 celdas

comerciales.

Los ctodos producidos en Quebrada Blanca

son de igual calidad en ambas celdas (celdas

scavenger y celdas comerciales) "HighGrade" .

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A las celdas scavenger o de

limpieza de residuos orgnicos,

que vienen en el electrolito rico o

avance, tambin se les llama

celdas de sacrificio, pues en ellas

no se produce cobre de alta

pureza cuando pasan residuos

orgnicos de alta consideracin

en el electrolito de avance.

Las plantas de SX, debido a una

falla operacional no detectada a

tiempo, alimentaron las celdas

con electrolito contaminado con

orgnico y slidos en

suspensin, cosecharon ctodos

de cobre contaminados de baja

calidad.

Sin embargo, las plantas de

EW que tienen celdas

scavenger tambin producen

cobre de alta calidad "HighGrade" cuando el electrolito

est limpio de residuos

orgnicos.

b.- Estanques:

Las plantas de electrodepositacin poseen

estanques de cabeza. Los principales son:

1.- Estanque de electrolito rico (avance)

2.- Estanque de electrolito gastado (spent)

3.- Estanque de electrolito de recirculacin

4.- Estanque de preparacin de aditivos

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b.- Estanques:

1.- Estanque de electrolito rico (avance):

Recibe la solucin de avance proveniente del

decantador de la etapa de reextraccin.

2.- Estanque de electrolito gastado (spent):

Recibe la solucin gastada que sali de las

celdas de la electrodepositacin

(celdas comerciales).

Estanques:

3.- Estanque de electrolito de recirculacin:

Cumple la funcin de recibir y mezclar los

electrolitos ricos con parte del electrolito pobre. El

mezclado tambin permite la transferencia de calor

y cido desde el electrolito pobre al electrolito rico.

Este estanque tambin se usa para agregar los

aditivos al electrolito (guar y cobalto), agua y cido

sulfrico.

4.- Estanque de preparacin de aditivos:

Necesario para preparar el guar y el sulfato de

cobalto. Estos aditivos andicos y catdicos se

agregan diariamente al electrolito en forma

continua.

c.- Circuito Hidrulico:

Corresponde a todo el sistema de ductos y

tuberas que permiten alimentar el circuito de

celdas en la entrada y salida.

Los ductos y tuberas son de acero inoxidable,

PVC y polietileno.

El material es apto para soportar los altos

niveles de corrosin de las soluciones que

circulan.

d.- Intercambiadores de Calor: Se usan para subir la temperatura al electrolito.

Los intercambiadores de calor son instalaciones

construidas en base a placas altamente

conductoras de temperatura.

Se hacen circular dos soluciones en contra

corriente por vas diferentes sin que se mezclen

ambas soluciones. Una aumenta la temperatura a

la otra solucin: spent con electrolito de avance

debe incrementar la T a la solucin de avance y

agua caliente con electrolito de avance debe subir

la T al electrolito de avance, etc.

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e.- Mquina Despegadora de

Ctodos:

Diseada para recibir, lavar y desprender los

ctodos de cobre que son cosechados segn el

programa de cosecha.

Su diseo se parece a una U.

En la correa receptora se colocan los ctodos

de acero inoxidable que tienen adheridos los

ctodos de cobre.

Mquina Despegadora de Ctodos:

Luego, los ctodos pasan por una unidad de

lavado con agua caliente para extraer las

impurezas: sulfato de cobre, plomo, cera, etc.; y

un sistema hidrulico los desprende de la placa

inoxidable y los apila en la unidad llamada

marco apilador; donde son bajados y transportados por correa hacia la unidad de

pesaje, etiquetado y enzunchado.

Las placas inoxidables continan el recorrido

por la M.D.C. y salen por la correa, donde el

puente gra los toma (de a 20 placas) y los lleva a

la celda que est siendo cosechada.

f.- Puentes Gras:

Usados para optimizar la cosecha de

ctodos, son elctricos.

Su funcin principal es sacar ligadas de

ctodos de las celdas y trasladarlas a la

mquina despegadora de ctodos

(M.D.C.), realizando la correspondiente

reposicin.

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f.- Puentes Gras:

Generalmente, son de 10 toneladas de

capacidad y operan a dos puentes.

Estn equipados con un sistema de

levantamiento de carga (multiganchos).

Cada puente tiene una araa que

levanta y traslada 20 ctodos

inoxidables a la vez (40 ctodos de

cobre). Esto es vlido para celdas con

60 placas inoxidables . PUENTES GRAS EN COSECHA

g.- Bombas Impulsadoras de

Solucin:

Son unidades electromecnicas que tienen la

misin de impulsar las soluciones de un lugar a

otro, son de acero inoxidable y resistente a la

corrosin.

El nmero y capacidad son determinadas por

diseo de acuerdo al tamao de produccin de

la nave de electroobtencin.

g.- Bombas Impulsadoras de Solucin:

Las ms importantes son:

bombas de alimentacin de electrolito a las celdas comerciales

bombas de alimentacin a celdas scavenger,

bombas de alimentacin a reextraccin, bombas de traspaso de

solucin

bombas de alimentacin a etapa de limpieza de electrolito

(columnas de flotacin, filtro de retrolavados, etc.),

bombas para alimentar la etapa de reextraccin con orgnico

cargado

bombas impulsoras de agua y bombas para sumideros.

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ESTACIN DE BOMBEO DE SOLUCIN.

h.- Equipos de Ventilacin:

Se usan potentes extractores para retirar la

nociva neblina cida y as mantener un

ambiente respirable dentro de la nave de

electroobtencin.

En todas las naves de electroobtencin se

produce inevitablemente la indeseable y

nociva neblina cida "mist", tambin

llamada aerosol cido.

h.- Equipos de Ventilacin:

Esta neblina cida tiene su origen en las celdas de

depositacin de cobre, debido al rompimiento de las

burbujas de oxgeno en la interfase electrolitoaire .

Tiene lugar en todos los nodos de las celdas producto del

cobre que se deposita en las placas inoxidables por efecto

de la corriente elctrica continua. La reaccin qumica es la

siguiente:

Cu SO4 + H2 O = Cu (metal) + H2SO4 + O2 gas

En la reaccin, se observa que el cobre est en estado

metlico y se deposita en la placa de acero inoxidable. Por

esto, se genera cido sulfrico y liberacin de oxgeno

alrededor del nodo.

i.- Seccin Preparacin de Aditivos:

En el proceso de electroobtencin se usan los

siguientes aditivos:

-Guar: guarfloc

-Cobalto: sulfato de cobalto

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i.- Seccin Preparacin de Aditivos:

Como aditivo catdico se utilizan productos

polmeros orgnicos derivados de la goma del

"guar", que es una resina producida por el

fruto de una planta de origen africano llamada

Guar.

Se prepara con agua en un estanque que tiene

agitacin (no debe formar grumos), y se deja

en reposo durante unas horas (812 horas). Para esto, se requiere un estanque para

reposo una vez que se prepara.

i.- Seccin Preparacin de Aditivos:

Se agrega al electrolito en forma constante para

obtener un depsito catdico suave, parejo y

denso (evita el crecimiento nodular y el

atrapamiento de electrolito).

Cada planta tiene su propia dosificacin de guar,

que puede oscilar entre 100 a 300 gr./ tonelada

cobre depositada. La dosificacin depender de la

densidad de corriente, la temperatura del electrolito

y descarte de electrolito. Una sobre dosificacin

de guar provoca efectos adversos en el depsito

del cobre y un mayor aumento en el sobrepotencial

catdico.

El sulfato de cobalto se usa como aditivo andico

ste se prepara con agua y se agrega tambin en el

estanque de electrolito que alimenta las celdas, aportando

iones de cobalto y protegiendo los nodos del desgaste

prematuro.

Reduce la corrosin del nodo y evita el desprendimiento

de partculas de xido de plomo que pueden contaminar

los ctodos de cobre.

Tambin, disminuye la densidad de corriente local y el

sobrepotencial (menor consumo de energa).

Cada planta tiene su propia dosificacin de sulfato de

cobalto en el electrolito, oscilando entre 100 a 200 ppm.

Fin de la presentacin