LABORATORIO DE HIDROMETALURGÍA

PRECIPITACIÓN ELECTROLÍTICA DE METALES EN SOLUCIONES ACUOSAS

PRESENTADO POR:

SANDRA CAROLINA ACEVEDO PINEDA ELVIS MORELO

JOHAN STEVE ESTEVEZ

PRESENTADO A:

ING. JESÚS DELGADO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIA FISICO QUIMICAS ESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

BUCARAMANGA 2013

OBJETIVO GENERAL

Conocer experimentalmente la aplicación de la precipitación electrolítica (electroprecipitación) de cobre a partir de una solución proveniente de

etapas de lixiviación y tratamiento por extracción por solventes, realizando algunos cálculos de utilidad práctica en este proceso.

MATERIALES UTILIZADOS

Solución sulfatada de Cu++

Amperimetro y

. Voltimetro

Fuente de potencia

lllll con conectores. Vaso de vidrio de

500 [mL]

Placa de plomo Placa de acero

pHmetro Balanza

PROCEDIMIENTO

PR

ECIP

ITA

CIÓ

N E

LEC

TRO

LITI

CA

DE

MET

ALE

S EN

SO

LUC

ION

ES A

CU

OSA

S

Medir exactamente el área de la placa que actuará como cátodo.

Relaizar un decapado a las dos placas que placas que actuarán como electrodos.

Lavar con alcohol y secar con aire caliente las dos placas.

Pesar con el mayor número de decimales las dos placas.

Tomar 300ml de CuSo4*5H2O, la cual actuará como electrolito, y medir su pH.

Colocar los dos electrodos en la tapa del vaso, fijandose que estas queden paralelas.

Realizar el montaje de la celda de electrólosis.

Iniciar la electrólisis con un voltaje de 2.5, y anotar la hora de inicio y la intensidad de corriente.

Utilizar un tester para medir, el voltaje y la corriente a medida que transcurre el proceso.

Pasados 30 min, retirar los electrodos sin cortar la corriente.

Apagar el circuito y desmontar los electrodos de la tapa del vaso.

Lavar con alcohol y secar con aire caliente los dos electrodos.

Pesar los dos electrodos.

RESULTADOS

Tabla N°1 Datos obtenidos durante la práctica de precipitación electrolítica de

metales en soluciones acuosas

DATO VALOR

pHINICIAL 1,33

pHFINAL 1,36

Volumen electrolito 500 ml

Tiempo electrodeposición 60 min.

Dimensiones de la placa 3,3*3,3 [cm]

Área del cátodo 10,89 cm2

Peso Placa con cobre 4,6 g

Peso Placa 4,27 g

Cobre precipitado 0,33 g

Composición de la solución CuSO4.5H2O

Voltaje 2,5 V

Corriente 0,253 A

CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

1) Presentar el esquema del sistema electrolítico completo utilizado en la práctica y las reacciones principales de

electrodeposición.

Esquema del sistema electrolítico utilizado en la práctica:

Imagen N°1 sistema electrolítico

Imagen N°2 sistema electrolítico

Imagen N°3 sistema electrolítico real utilizado en la práctica.

Imagen N°4 Cu depositado en el cátodo

Reacciones en la celda electrolítica

Reacción Catódica oCueCu 2

Reacción Anódica eHOOH 222/1 22 Reacción Global HOCuOHCu o 22/1 22

2) Calcular el porcentaje de precipitación de cobre.

Para comenzar debemos saber cuánto cobre se encontraba disuelto en la solución, para lo cual realizamos el siguiente calculo:

Tras haber calculado la cantidad de cobre presente en la solución,

podemos proceder a calcular el porcentaje de cobre precipitado.

Cu depositado

en cátodo

3) Calcular la eficiencia de la corriente utilizada.

Para el cálculo de la eficiencia (n), se debe proceder a calcular la

cantidad de cobre precipitado teóricamente, para lo cual utilizamos la

ecuación mostrada a continuación:

Donde: *I: Corriente en Ampere *t: Tiempo de electrodeposición en segundos

*eq-g: Equivalentes por gramos (63,57/2)

Por tanto, la eficiencia de la corriente es:

4) Calcular la energía utilizada.

Ahora se utilizara para el cálculo de la energía utilizada la ecuación mostrada a continuación:

Donde: *n: Número de electrones

*F: Constante de Faraday *E: Voltaje de la celda

5) Calcular el costo de producir una tonelada de cobre en Bucaramanga.

Para calcular el Costo de producción de una tonelada de cobre en

Bucaramanga, es necesario conocer el precio del Kw-h, el cual corresponde a 383.27 Pesos / KW-h; ahora calcularemos la potencia:

Con base en esto se calcula la energía necesaria para la producción

de una tonelada (106 gr) de cobre:

Por tanto el costo será:

6) Calcular la cantidad de ácido generado durante el proceso.

Para realizar este cálculo, se debe conocer la variación del pH que se

presentó durante el proceso:

Por tanto al despejar, obtenemos:

Con base en este resultado, procedemos a calcular la cantidad de

acido generado durante el proceso:

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Se puede observar que hay una diferencia entre el cobre precipitado real y el teórico, esto puede ser debido a variaciones en los parámetros que

intervienen en el proceso y que afectan la eficiencia del sistema , de acuerdo con las leyes de Faraday solo hay un parámetro que me afecta

la eficiencia y este es la corriente eléctrica empleada, y no de factores como la concentración del ácido o la temperatura a la cual se lleve a

cabo el proceso de precipitación; para la corriente que es parámetro determinante de la eficiencia se le hizo un seguimiento durante todo el

proceso realizando tomas en diferentes tiempos de la intensidad de

corriente con un tester, con estos resultados se calculo la eficiencia de la corriente, y se observo que esta no fue del 100% si no que tuvo un

valor de , esto puede ser debido a que la intensidad de corriente

estuvo variando durante todo el proceso, lo cual puede estar relacionado

con la calibración de los equipos del laboratorio o con las reacciones químicas que se dieron durante el proceso.

CONCLUSIONES

En el proceso de precipitación electrolítica de cobre, se logró

depositar 0,33 [g] de Cu en el cátodo el cual es el electrodo de acero; siendo este el equivalente al 4,4% del cobre contenido

en el electrolito, con estos resultados se puede decir que el proceso de precipitación electrolítica de cobre fue muy

eficiente.

En un proceso de electrodeposición es importante conocer las variables que pueden intervenir en este, las cuales se conocen

gracias a la ley de Faraday y solo es una variable la cual es la corriente eléctrica empleada, y esta puede influir en la cantidad

de cobre precipitado.

La eficiencia de la corriente utilizada fue del 110%, y no del

100%, estos resultados son de esperar debido a que el proceso está expuesto a cambios en sus variables como la corriente

empleada, las reacciones que se pueden presentar en el sistema.

BLIBLIOGRAFÍA

1. DOMINIC, Esteban. Hidrometalurgia fundamentos, procesos y aplicaciones.

Santiago de Chile 2001.

2. HABASHI, Fathi. Principles of extractive metallurgy. Volumen 2. New York:

Scincice publishers; 1980.

3. BUTTS, Alison. Cooper, science and technology of the metal its alloy and

coumpounds. New York: Reinhold Publishing corporation; 1954.

4. PEDRAZA ROSAS, Julio. Apuntes de Metalurgia Extractiva II sobre precipitación

electrolítica de metales en soluciones acuosas.