Industria de la Electrometalurgia

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRSFACULTAD DE INGENIERACARRERA DE INGENIERA METALRGICA

GUA DE LABORATORIO N 1ELECTRO-REFINACIN DEL COBRE Estudiantes: Univ. Chavez Velasquez Jorge Luis. Univ. Rojas Cabrera Jorge Luis.Docente: Ing. Alberto Alejo TerrazasMateria: Industria de la Electrometalurgia Fecha: La Paz, 28 de marzo de 2014.

ELECTRO-REFINACIN DEL COBRE

1. INTRODUCCIN.Utilizado por primera vez al sur del Pas de Gales, en 1869, la electro-refinacin es un proceso de purificacin de cobre metlico que se lleva a cabo en celdas electrolticas yconsiste en la aplicacin de corriente elctrica, para disolver el cobre impuro. De esta manera es obtenido el cobre ms puro posible, con un 99,99% de pureza, lo que permite su utilizacin como conductor elctrico. Este proceso de refinacin le da un valor agregado al mineral,ya que se utiliza tecnologa adecuada para posteriormente poder comercializar el cobre refinado, y entonces las distintas empresas que compren estos minerales refinados le darn el uso que estimen conveniente. Chile es uno de los principales productores y refinadores de cobre en el mundo.2. DEFINICIN: Es la disolucin electroqumica de los nodos impuros de cobre, para permitir que el metal se deposite en forma selectiva y con mxima pureza sobre ctodos de cobre. La electro-refinacin tiene dos objetivos: a) Eliminar las impurezas que daan las propiedades elctricas y mecnicas del cobre.b) Separar las impurezas valiosas del cobre. stas pueden ser recuperadas despus como subproductos metlicos. 3. PRINCIPIOS DE LA REFINACIN ELECTROLTICA DEL COBRELa aplicacin de un potencial elctrico entre un nodo de cobre (electrodo positivo) y un ctodo de cobre (electrodo negativo), sumergidos en una celda que contenga una solucin de sulfato de cobre cida, origina que tengan lugar las siguientes reacciones y procesos: a) El cobre del nodo se disuelve electroqumicamente dentro de la solucin con lo que se producen cationes de cobre, ms electrones. b) Los electrones producidos por la reaccin, son conducidos hacia el ctodo a travs del circuito y suministro de energa externo. c) Los cationes Cu2+ en la solucin, emigran por difusin y conveccin hacia el electrodo negativo (ctodo). d) Los electrones y los iones Cu2+ se recombinan en la superficie del ctodo para producir el cobre metlico que se deposita sobre el ctodo. En sntesis, se produce la disolucin electroqumica del cobre del nodo; la emigracin de electrones e iones de cobre hacia el ctodo, y el depsito de cobre sobre la superficie del ctodo.

4. DESCRIPCIN GENERAL DEL PROCESO (CODELCO) La electro-refinacin se lleva a cabo mediante el sistema mltiple (paralelo), en el que nodos y ctodos estn intercalados en un acomodo elctricamente en paralelo en el interior de la celda electroltica. Con este sistema, todos los nodos estn a un solo potencial elctrico y todos los ctodos estn en otro potencial ms bajo. Cada nodo est colocado entre dos ctodos, de manera que se disuelven electroqumicamente a velocidad similar. Las celdas estn conectadas en serie para formar secciones. Cada serie, de 26 a 42 celdas, constituye una parte independiente que puede ser aislada elctrica y qumicamente para las operaciones de colocacin y retiro de electrodos, limpieza de residuos y mantenimiento. Las secciones estn conectadas elctricamente para que la tensin total sea del orden de 100 a 250 V dependiendo del equipo de rectificacin CA/CD de la planta. Las celdas de refinacin electroltica estn hechas de concreto reforzado (en forma de bloques o de monolito), revestidas con plomo antimonial (de 3 a 6 % de Sb) o lminas de PVC blando. En aos recientes ha habido una tendencia hacia el uso de revestimientos y materiales de tubera orgnicos para toda la refinera, particularmente cloruro de polivinilo. Estos materiales son ms ligeros que el plomo y su resistencia al deterioro en un medio cido es satisfactoria.

Proceso de electro-refinacin en Codelco Norte1.- La electrlisis: Este proceso de electro-refinacin se basa en las caractersticas y beneficios que ofrece el fenmeno qumico de la electrlisis, que permite refinar el cobre andico (nodo) mediante la aplicacin de la corriente elctrica, obtenindose ctodos de cobre de alta pureza. La electro-refinacin se realiza en celdas electrolticas, donde se colocan en forma alternada un nodo (que es una plancha de cobre obtenido de la fundicin), y un ctodo, (que es una plancha muy delgada de cobre puro),La electrlisis consiste en hacer pasar una corriente elctrica por una solucin de cido sulfrico y agua. Este proceso es continuo durante 20 das. El da 10, se extraen los ctodos y se reemplazan por otros y los nodos se dejan 10 das ms y se reemplazan por otros. De esta forma, al final del da 20, nuevamente se extraen los ctodos y se renuevan los nodos. Los otros componentes del nodo que no se disuelven, se depositan en el fondo de las celdas electrolticas, formando lo que se conoce como barro andico el cual es bombeado y almacenado para extraerle su contenido metlico (oro, plata, selenio, platino y paladio).2.- Cosecha de ctodos: El objetivo aqu es obtener cuidadosamente los ctodos y asegurar su calidad para el despacho. Una vez terminado el proceso de refinacin del cobre por electrlisis, cada 10 das los ctodos son sacados de las celdas y se examinan cuidadosamente para asegurar la calidad, descartndose todos aquellos que tengan algn defecto.Los ctodos seleccionados son pesados y embalados para su posterior despacho.

Proceso de electro-refinacin. En la imagen se aprecia claramente las celdas de cobre.

5. CONTROL DE LOS PROCEDIMIENTOS DE REFINACIN Los factores tcnicos ms importantes en la electro-refinacin son: a) Pureza del ctodo.b) Produccin.c) Consumo de energa por toneladas de ctodo. Las variables ms importantes que determinan estos parmetros son: a) Calidad del nodo (uniformidad en la forma y peso).b) Condiciones del electrolito (pureza, temperatura, velocidad de circulacin).c) Densidad de corriente del ctodo. El control del espaciamiento entre los electrodos y la prevencin de cortos circuitos tambin son importantes.

GUIA DE LABORATORIO

Materiales y reactivos Vaso de pp. de 100ml 50 ml de solucin de sulfato de cobre 2 electrodos de cobre una red continua de 12v (transformador) cable conductor con pinzas en los extremos 10ml de cido sulfricoRefinacin electroltica del cobreEn un vaso de pp de 100ml, coloque una solucin de 50ml de sulfato de cobre, luego introduzca dos electrodos de cobre y conctelos a una red de corriente continua de (12v). Acidifique la solucin con 10ml de cido sulfrico. Espere unos 15 minutos y observe los cambios que ocurren en cada electrodo. Reconozca el ctodo y el nodo. Describa las reacciones andica y catdica.Resultados:La cantidad de sustancia que se deposita en una de las placas (oxidacin) debido a la reduccin de la otra, depender de la cantidad de energa que circule por la solucin.El nodo atrajo a los electrones del ctodo producindose as las reacciones de reduccin y oxidacin

El ctodo atrajo al cobre puro del nodo, es decir, el nodo se redujo y el ctodo se oxid.El nodo disminuye su volumen.Pgina 6