ELECTROREFINACIN DE COBRE

RESUMEN

El proceso de electrorefinacin tiene por objeto obtener metales de elevada pureza, en el caso del proceso de electrorefinacin de cobre en la prctica se estudio al proceso con una celda electroltica de una capacidad de 250 cm3 con nodos de cobre impuro y ctodos de acero inoxidable. Se empleo un tiempo de media hora, una corriente 0.8 Amp.

Los resultados obtenidos en esta prueba son:

Rendimiento de corriente:

Consumo de Energa (Kwh/Ton de Cu depositado)

Las conclusiones son:

El objetivo del proceso de electrorefinacin de cobre es obtener un cobre con elevada pureza, en la presente prctica se estudio el proceso, obtenindose una eficiencia de corriente de 60.15 %, el cual es bajo comparado con los obtenidos en la prctica industrial, en cuanto al consumo de energa es bajo comparado con el industrial, por lo que la practica tuvo un resultado no muy aceptable. En cuanto al estudio del proceso se puede decir que la prctica cumpli con este punto

NDICE

1.- INTRODUCCIN1

2.- OBJETIVO2

4.- EXPERIMENTACIN6

5.- RESULTADO6

6.- DISCUSIN DE RESULTADOS7

7.- CONCLUSIONES8

8.- BIBLIOGRAFA8

APNDICE9

ELECTROREFINACIN DE COBRE

1.- INTRODUCCIN XE "1.- INTRODUCCIN"

La ELECTROREFINACION de un metal consiste en la disolucin andica del metal impuro y el posterior depsito catdico de este metal puro. El proceso de refinacin acuosa del cobre es el ms importante, pues prcticamente toda la produccin de cobre por pirometalurgia es electrorefinada. A menor escala, se practica tambin la electrorefinacin de Pb, Ni, Ag, Au y otros metales menores.

La electrorefinacin de cobre tiene dos objetivos:

Eliminar las impurezas que perjudican las propiedades elctricas y mecnicas del cobre, tales como: As, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Fe, Co, Ni y Pb.

Recuperar las impurezas valorizables, como: Au, Ag, metales del grupo del Pt y Se.

2.- OBJETIVO XE "2.- OBJETIVO" Estudiar la electrorefinacin de cobre

3.- MARCO TERICO Y REVISIN BIBLIOGRFICA

3.1 Descripcin del procesoLos nodos se moldean en la fundicin y son de cobre impuro (99.4 a 99.8 % Cu) y los ctodos son Lminas de cobre puro (99.98 % Cu) u de acero inoxidable sobre el cual se va a depositar el cobre puro.

Resultados del proceso electroltico:

Depositacin de cobre puro en el ctodo

Disolucin de cobre impuro en el nodo

El electrolito se enriquece en impurezas y en cobre

Se produce un barro andico, rico en Au y Ag

El electrolito es una solucin cida de sulfato de cobre que contiene entre 40 y 50 g/l de Cu2+ y 180 a 200 g/l de H2SO4. La temperatura de trabajo es del orden de 60 C y la densidad de corriente varia entre 180 y 250 A/m2.

Figura 1 : Curva de polarizacin para la electrorefinacin de cobre.

3.2 Comportamiento de las impurezasTabla 1: Rangos de composicin industrial de nodos y ctodos de cobre.

Durante el electrlisis, el cobre y los metales menos nobles que l : As, Sb, Bi, Fe, Co, Ni, Pb, pasan desde el nodo a la solucin; mientras que los metales ms nobles como oro y plata, y los sulfuros, selenurios y teluros de cobre y plata, muy refractarios a la disolucin electroqumica, no se disuelven, decantan y pasan al barro andico.

El cobre es depositado sobre el ctodo; mientras que los metales menos nobles como Fe, Ni y As permanecen en la solucin. Un circuito de purificacin del electrolito permite eliminar estos elementos y evitar as que su concentracin aumente en solucin con el tiempo. El electrolito circula en circuito cerrado en la planta de electrorefinacin.

nodo:

Cobre: Cu => Cu2+ + 2e-- nobles: Fe => Fe2+ + 2e-

+ nobles: Au Au slido que decanta al fondo de la celda.

Ctodo:

Cobre: Cu2+ +2e- => Cu

- nobles: Fe2+ Fe2+: no se depositan

+ nobles: No estn en solucin

Adems, para mejorar la calidad del depsito catdico, se agrega al electrolito sustancias orgnicas en pequeas cantidades, llamadas inhibidores de cristalizacin, tales como : tiourea, cola y avitone.

Finalmente, como la concentracin de cobre aumenta en el electrolito, debido a la disolucin qumica del xido cuproso contenido en el nodo, es necesaria que una parte del electrolito sea sometida al proceso de electroobtencin para mantener la concentracin de cobre constante en solucin.

Disolucin qumica (nodo) :

Cu2O + 2 H+ => 2 Cu+ + H2O

2 Cu+ => Cu2+ + Cu(precipitado) (dismutacin)

3.3 Consumo de energa

El consumo de energa es calculado a travs de la ecuacin P=I*V*t, siendo este 200 250 Kwh/Tn

3.4 Prctica industrial

3.41. Circuito hidrulico

La figura 5.16 muestra el circuito hidrulico de una planta de ELECTROOBTENCIN DE COBRE. El electrolito rico, proveniente del proceso de SX, se bombea a las celdas en paralelo, dnde se deposita parte del cobre disuelto, y vuelve al proceso de SX.

El estanque de recirculacin permite el mezclado del electrolito rico, proveniente de la SX, con parte del electrolito pobre que se recicla a las celdas. Estarecirculacin permite ajustar el balance de cobre en el electrolito que sufre una fuerte variacin en la etapa de SX y muy leve en la electroobtencin.

En el caso de la ELECTROREFINACIN DE COBRE, el electrolito circula en circuito cerrado en la planta. Solamente una pequea parte del caudal del electrolito pasa en un circuito de purificacin para bajar el nivel en impurezas del electrolito.

3.4.2. Circuito elctrico

Los circuitos elctricos de las plantas de electroobtencin y electrorefinacin de cobre son similares; a pesar de que el voltaje de celda es mayor en el primer caso. La corriente elctrica continua proviene de un rectificador y alimenta a las celdas en serie. A dentro de cada celda, la corriente atraviesa los electrodos en paralelo (figura 2).

Entonces, la corriente y el potencial que debe entregar el rectificador estn dados por:

Vrectificador = Vcelda x Nmero de celdas

Irectificador = Nc x Sc x Icorriente x 2

Vcelda : Potencial entre los ctodos y los nodos de la celda (V)

Nc : Nmero de ctodos por celda

Sc : Superficie de cada cara de un ctodo (m2)

Icorriente : Intensidad de corriente (A/m2)

Los datos industriales sol los siguientes:

Proceso convencionalProceso Mount ISA

CtodosCu puroAcero inoxidable

Tiempo de deposicin14 das7 das

Peso2*75 Kg2.40 - 60 Kg

nodoCu impuroCu impuro

Peso350 Kg350 Kg

Tiempo de disolucin28 das20 das

Requerimiento de energa200 -250 Kwh/Tn350 Kwh/Tn

Eficiencia de corriente>95%>97 %

Temperatura del bao60 60

Densidad de corriente250 A/m2250 A/m2

4.- EXPERIMENTACIN XE "4.- EXPERIMENTACIN" 4.1 Material y equipo

Solucin de cobre

Ctodo de acero inoxidable

Cobre impuro

Un rectificador de corriente

1 celdas electrolticas

Un tester

4.2 Procedimiento experimental Pesar ctodos antes del proceso

Medir el rea sumergida de los ctodos que en este caso es de 0.042 Conectar los electrodos de manera que quede la celda en serie y los electrodos en paralelo

Suministrar una intensidad de corriente de 0.8 Amp

Encender el equipo y controlar una hora de proceso

Apagar el equipo

Pesar el ctodos despus del proceso

Figura 3. Conexin de la celda de elcetrorefinacin de cobre.5.- RESULTADO XE "5.- RESULTADO" Rendimiento de corriente:

Consumo de Energa (Kwh/Ton de Cu depositado)

6.- DISCUSIN DE RESULTADOS XE "6.- DISCUSIN DE RESULTADOS"

Cul es el valor del rendimiento de corriente? Cmo explica este valor?

La eficiencia de corriente es 60.15%, esto se debe a que la corriente suministrada es utilizada para disolver impurezas que se depositaron en el ctodo durante el proceso de electrodeposicin, estas impurezas pasan a la solucin en el proceso de electrorefinacin, o en su defecto pasan a formar parte del lodo andico, el valor de 60.15 % es un valor muy bajo con relacin a los valores que se tiene en la prctica. Este valor tambin se debe a que todo el cobre que se disolvi no llego a depositarse en el ctodo.

Es la masa depositada igual a la masa disuelta? A qu se debe esto? Explique

Esto se debe a que se cumple la lay de Faraday, la cual dice que cuando se hace pasar una determinada cantidad de corriente en un electrodo se deposita una masa que es proporciona a esta. Para que la masa disuelta o depositada sea igual es necesario tener el mismo nmero de ctodos y nodos, en la prctica realizada la masa terica que se deposita en el ctodo vendra a ser la mitad de la masa del nodo disuelta.

Indique diferencias y semejanzas entre un proceso de electrodeposicin y uno de electrorefinacin.Refinacin Electrodeposicin

Proceso convencionalProceso Mount ISA

CtodosCu puroAcero inoxidableacero inoxidable

Tiempo de deposicin14 das7 das5 das

Peso2*75 Kg2.40 - 60 Kg40 Kg

nodoCu impuroCu impurode Pb/Sb

Peso350 Kg350 Kg120 Kg

Tiempo de disolucin28 das20 dasInsoluble

Requerimiento de energa200 -250 Kwh/Tn350 Kwh/Tn1800 a 2200 Kwh/Tn

Eficiencia de corriente>95%>97 %>95 %

Temperatura del bao60 60 > 40

Densidad de corriente250 A/m2250 A/m2300 A/m2

Como se puede apreciar en la tabla el tiempo de electrodeposicin es menor que al proceso de refinacin, el requerimiento se energa en el proceso de electrorefinacin es mucho menor que en el proceso de electrodeposicin, esto se debe a que en el proceso de electrorefinacin no existen sobre potenciales en los electrodos. Conecte esquemticamente 4 celdas en serie, con 11 electrodos cada una. Considere que el rea sumergida por cada electrodo es 1 m2, Qu voltaje y que amperaje se requiere de un rectificador de corriente, para trabajar en el circuito mencionado en las condiciones que usted trabajo en el punto anterior?Cul ser la produccin mensual (30 das) de cobre refinado de un circuito como este?

Trabajando con una densidad de corriente de 200 A/m2La intensidad ce corriente necesaria ser: Con este dato la produccin mensual ser:

7.- CONCLUSIONES XE "7.- CONCLUSIONES" El objetivo del proceso de electrorefinacin de cobre es obtener un cobre con elevada pureza, en la presente prctica se estudio el proceso, obtenindose una eficiencia de corriente de 60.15 %, el cual es bajo comparado con los obtenidos en la prctica industrial, en cuanto al consumo de energa es bajo comparado con el industrial, por lo que la practica tuvo un resultado no muy aceptable. En cuanto al estudio del proceso se puede decir que la prctica cumpli con este punto.

8.- BIBLIOGRAFA XE "8.- BIBLIOGRAFA" (1) Universidad Atacama Apuntes de Hidrometalurgia

(2) Terkel Rosenquist, " Fundamentos de Metalurgia Extractiva ", ed. Limusa, Mxico,(3) Germn Cceres, " Electroobtencin ", Curso de capacitacin, Universidad de Atacama, Copiap, 1994.

(4) Apuntes MET 3322APNDICE XE "APNDICE" Prueba N#H2SO4 g/lT I (A)V (V)Tiempo (h)Peso Ctodo o nodo (g) inicial final

15190.80.720.516.74 17.31

La masa terica calculada es:

La masa reala obtenida de cobre es:

La eficiencia de corriente andica es: El consumo de energa es:

Para una tonelada de cobre depositado es: