Proceso de Electrorefinacion
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ELECTROREFINACIÓN DEL COBRE
1. FUNDAMENTO TEORICO:
El proceso de electrorefinación se basa en las características y beneficios que
ofrece el fenómeno químico de la electrolisis, que permite refinar el cobre
anódico (ánodo) mediante la aplicación de la corriente eléctrica, obteniéndose
cátodos de cobre de alta pureza.
Es la disolución electroquímica de los ánodos impuros de cobre, para permitir
que el metal se deposite en forma selectiva y con máxima pureza sobre
cátodos de cobre.
La electrorrefinación tiene dos objetivos:
a) Eliminar las impurezas que dañan las propiedades eléctricas y mecánicas del
cobre.
b) Separar las impurezas valiosas del cobre. Éstas pueden ser recuperadas
después como subproductos metálicos.
Principios de la Refinación Electrolítica del Cobre
La aplicación de un potencial eléctrico entre un ánodo de cobre (electrodo
positivo) y un cátodo de cobre (electrodo negativo), sumergidos en una celda
que contenga una solución de sulfato de cobre ácida, origina que tengan lugar
las siguientes reacciones y procesos:
a) El cobre del ánodo se disuelve electroquímicamente dentro de la solución
con lo que se producen cationes de cobre, más electrones.
b) Los electrones producidos por la reacción, son conducidos hacia el cátodo a
través del circuito y suministro de energía externo.
c) Los cationes Cu2+ en la solución, emigran por difusión y convección hacia el
electrodo negativo (cátodo).
d) Los electrones y los iones Cu2+ se recombinan en la superficie del cátodo
para producir el cobre metálico que se deposita sobre el cátodo.
En síntesis, se produce la disolución electroquímica del cobre del ánodo; la
emigración de electrones e iones de cobre hacia el cátodo, y el depósito de
cobre sobre la superficie del cátodo.
Descripción general del proceso
La electrorefinación se lleva a cabo mediante el
sistema múltiple (paralelo), en el que ánodos y
cátodos están intercalados en un acomodo
eléctricamente en paralelo en el interior de la
celda electrolítica. Con este sistema, todos los
ánodos están a un solo potencial eléctrico y todos
los cátodos están en otro potencial más bajo.
Cada ánodo está colocado entre dos cátodos, de
manera que se disuelven electroquímicamente a
velocidad similar.
Las celdas están conectadas en serie para formar
secciones. Cada serie, de 26 a 42 celdas, constituye una
parte independiente que puede ser aislada eléctrica y
químicamente para las operaciones de colocación y retiro
de electrodos, limpieza de residuos y mantenimiento.
Las secciones están conectadas eléctricamente para que la
tensión total sea del orden de 100 a 250 V dependiendo
del equipo de rectificación CA/CD de la planta.
Las celdas de refinación electrolítica están hechas de
concreto reforzado (en forma de bloques o de monolito),
revestidas con plomo antimonial (de 3 a 6 % de Sb) o
láminas de PVC blando. En años recientes ha habido una
tendencia hacia el uso de revestimientos y materiales de tubería orgánicos
para toda la refinería, particularmente cloruro de polivinilo. Estos materiales
son más ligeros que el plomo y su resistencia al deterioro en un medio ácido es
satisfactoria.
1.1. reacciones que se producen:
Ánodo: ocurre la disolución anódica de cobre de acuerdo a la reacción:
2
Proceso de
electrorrefina
ción en
Codelco
Norte
Cu ----> Cu2++2e E0ánodo = -0.34V
Cátodo: ocurre la depositación catódica de cobre de acuerdo a la
reacción:
Cu2++2e ----> Cu E0cátodo = 0.34V
H 2O=2H+¿+0.5O2+2e−¿¿ ¿
Reacción de disolución de Cobre del Ánodo:
Cu+H 2SO4+12O2↔Cu2+¿+S02−¿+H2 O ¿¿
2. MATERIALES Y EQUIPOS
2 ánodos
Rectificador de corriente
amperímetro
.
3
3 cátodos
Voltímetro.
U
4
1 Celdas
Una balanza analítica
3. DESCRIPCION DE LA PRACTICA:
5
Preparar la superficie de los
electrodos
Pesar los electrodos
Instalar la celda colocando como ánodo el cobre
impuro y el cátodo de cobre
Utilizar como solución electrolítica el CuSO4
Encender el equipo de rectificadores de
corriente, Observar y tomar datos
Después de 1 hora retirar el ánodo y cátodo
4. Descripcion sistema multiple de electrorefinacion:
El equipo de rectificador de corriente tiene la funcion de convertir la
alterna en corriente continua, del polo positivo se conecta al anodo y
el polo negativo se conecta al catodo (solo se conecta a las barras
externos y no alas intermedias). La corriente dentro de la celta esta
en paralelo y celda a celda la corriente esta en serie .
6
despues de retirar pesamos nuevamente el ánodo y cátodo, y determinar el
cobre consumido- Hacer cálculos del cobre
depositado
Funcionamiento:
7
Sistema aislado
e−¿¿
e−¿¿
e−¿¿
- +
Cátodo
Ánodo
RECTIFICADOR
A
V
5. CALCULOS:
ELECTRODOS ANCHO LARGO AREA W1 WF ∆W TIEMPO
cm cm cm2 g g g s
ANODO 1 5.6 6.7 37.5
2
225.
0
224.
7
0.3
3600
ANODO 2 5.7 6.8 38.7
6
245.
6
225.
3
0.3
CATODO 1 7 7.9 55.3 54.0
0
53.9 0.1
CATODO 2 7.1 7.9 59.0
9
52.5 52.2 0.3
CATODO 3 6.9 8.2 56.5
8
36 36 0.0
PROMEDIO
Ánodo
38.1
4
PROMEDIO
Cátodo
56.9
9
WCu REAL=¿0.2
DATOS:
TIEMPO = 60MINUTOS = 3600 SEGUNDOS
VOLTAJE = 0.25 VOLTIOS
INTENSIDAD DE CORRIENTE =0.9 AMPERIO
a) Peso teorico:WCu=(e . e× I ×t× tanques/96500)
WCu=64 /296500
×0.9 A×3600×1=1.07 g
8
b) Eficiencia
n=W real
W teorico
×100%
n= 0.2g1.07 gr
×100%=18.69%≈19%
c) Densidad de corriente catódica y anodica:
Jcatodico=I
Area= 1 A
56.99c m2(0.0001m2)=166.69 A /m2
Janodico=I
Area= 1 A
38.14 cm2(0.0001m2)=262.19 A /m2
d) potencia:
potencia=¿tanques×voltage× A
p=1×0.25×0.9=0.225
a) Kw-H/kg:
Kw−HKg
teorico=(0.23×10−3Kw )×1H1.07 g×10−3Kg
=0.214 Kw−HKg
Kw−HKg
real=(0.23×10−3Kw )×1H0.2 g×10−3Kg
=1.15 Kw−HKg
6. CONCUSION Y RECOMENDACIONES:
Como conclusiones tenemos básicamente una disolución química en el anodo y se interpreta como una migración del ión hacia un sitio de crecimiento que vendría a ser el catodo, de esta forma el cobre se va depositando.
Tambien Mediante esta practica obtenemos los datos necesarios para saber:
cuantos Kg de cobre vamos a producir en una determinado tiempo, la candidad
de energia necesaria para producir cobre.
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7. BIBLIOGRAFÍA:
El cobre. Metalurgia extractiva. Biswas y Davenport. Edición 1993 Metalurgia extractiva. Antonio Ballester
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_electrorrefinacion.asp
http://es.scribd.com/doc/98741675/Electrorefinacion-del-Cobre-y-Tto-Lodos
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