Electrometalurgia Del Plomo

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES

“REFINERÍA DE PLOMO” • CATEDRA

: ELECTROMETALURGIA

• CATEDRATICO

: ING. ORTIZ JHAN, Cesar

• INTEGRANTES

: CASTILLO COLLAZOS, Alexis Junior CAMAYO SOLIS, Gerson Arturo POMA ARENAS, Joel Jeferson TITO CUEVA, Bruce Roland YUPANQUI DAMAS, Astrid Fiorella HUANCAYO-2018

REFINERÍA DE PLOMO  La refinería de plomo, en

Sudamérica, se realiza utilizando el proceso Betts modificado, refina electrolíticamente los ánodos de plomo en celdas electrolíticas, obteniendo dos productos: •

El plomo que se electro

deposita en la catódica de la celda •

Las

parte

impurezas que se precipitan en el fondo de la celda.

CIRCUITO DE PLOMO

1.PREPARACIÓN DE LECHOS DE FUSIÓN – Planta de aglomeración.

2.FUNDICIÓN DE PLOMO

3.REFINERÍA DE PLOMO

1.PREPARACION DE LECHOS DE FUSION(Planta de aglomeración) •

La planta de preparación dosifica los materiales recirculantes, los fundentes y los concentrados de plomo formando los lechos de fusión.

•

Se reduce la cantidad de azufre presente mediante un proceso de tostación, produciéndose un material aglomerado con características físicas apropiadas para ser tratado en los hornos.

2.FUNDICIÓN DE PLOMO



La fracción gruesa del aglomerado de plomo es fundido en usando como reductor y combustible coque metalúrgico.



En la carga se adiciona un porcentaje de chatarra de fierro con el fin de prevenir la formación de magnetita.



El plomo reducido en los Hornos es transportado a ollas receptoras donde es espumado. Las espumas son cargadas a un horno reverbero donde se separa la mata de cobre y el plomo bullón.



El plomo bullón retorna a las ollas receptoras mezclándose con el plomo de obra limpio. Esta mezcla es decoperizada con la finalidad de eliminar el exceso de cobre.



El plomo se bombea a las ollas de la sección de moldeo, donde se moldea los ánodos de plomo en dos tornamesas horizontales a una temperatura de 350 – 380ºC.

3.REFINERÍA DE PLOMO

1.

Los ánodos de plomo bullón producidos en la Fundición, son refinados electrolíticamente por el proceso Betts modificado.

2.

Las impurezas insolubles (Antimonio, Bismuto y Plata) forman una capa de lodo que permanece adherida al ánodo corroído, el cual es lavado por inmersión para recuperar el electrolito incluido.

3.

Los lodos son desprendidos con agua a presión.

4.

La pulpa es sedimentada y filtrada obteniéndose el lodo anódico húmedo que es derivado para su posterior tratamiento en la Planta de Residuos Anódicos y luego en la Refinería de Plata.

5. Luego del periodo requerido de deposición catódica, los cátodos son removidos hacia las celdas de lavado para recuperar el electrolito y se funde.

6. El plomo fundido es calentado hasta 450ºC para el proceso de refinado, se agita vigorosamente con hidróxido de sodio (NaOH) para espumar el arsénico, antimonio y estaño remanentes.

7. El plomo refinado con pureza de 99.9976%, es moldeado en barras para su comercialización.

PROCESO ELECTROLÍTICO BETTS 

Es un proceso industrial para la purificación de plomo a partir de lingotes.



El plomo obtenido a partir de sus menas es bastante impuro porque el plomo es un buen disolvente para muchos metales. A menudo, estas impurezas son toleradas, pero el proceso electrolítico Betts se utiliza cuando se requiere plomo de alta pureza, especialmente libre de bismuto.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ELECTROLIT O El electrolito para este proceso es una mezcla de fluorosilicato de plomo (PbSiF6) y ácido hexafluorosilícico (H2SiF6) que opera a 45 °C . PARAMETROS: El processo de refinancion electrolitica consiste em emplear una disolucion de fluorosilicato de Pb, com 7-9%de Pb, 5-8% de acido fluoro silícico.

POTENCIA( V)

 Se aplica un potencial de 0,5 voltios.  El consumo de energía de 95 a 100 KW h/ Tn Pb.

 El rendimiento de corriente es del orden de 90%.  La densidad de corriente varia de 1.7 a 2.3 A/dm2

CATODO Los cátodos son hojas delgadas de plomo puro. El plomo se deposita en las placas de plomo metálico en el cátodo, los metales menos nobles permanecen en la solución. Por último, el metal refinado se moldea en lingotes o en alguna de las otras formas que se han generalizado en el mercado.

ANOD O Los ánodos son emitidos desde el plomo impuro a purificar. En el ánodo, el plomo se disuelve en la disolución, al igual que las impurezas de metales que son menos nobles que el plomo. Las impurezas que son mas nobles que el plomo, tales como plata, oro, bismuto, forman copos desde el ánodo a medida que se disuelve y se depositan en el fondo de la celda como lodo anódico. El ánodo de plomo impuro debe contener 0.04% de cobre para evitar que se pasive, la suma de los contenidos del Sb,Bi debe ser de 1%.

COMPARACIÓN DE LOS PROCESOS PARKES Y BETTS

El proceso Betts tiene la ventaja de que permita recuperar un porcentaje muy elevado de plomo refinado exenta de bismuto y, además, brinda la posibilidad de recuperar este metal. En el proceso Parkes el bismuto permanece en el plomo y, además, se registra una perdida inevitable de éste y de los metales preciosos en las escorias y en los polvos voladores producidos en el mismo. Los inconvenientes del proceso Betts son que el costo de la electrólisis suele ser mayor que el del desplatado con zinc y que anteriormente el contenido de plata era más elevado que en el plomo Parkes (4,5 a 7,5 g/Ton).

Pero de todos modos, los perfeccionamientos introducidos en el proceso han tenido por resultado la eliminación de dichos inconvenientes.

El empleo principal del plomo Betts es en la fabricación de blanco de plomo, utilizado en la industria de pinturas; mientras que, el plomo destinado a otras aplicaciones industriales, con excepción del obtenido a partir de las menas que encierran grandes cantidades de bismuto, puede afinarse de modo más económico y rápido recurriendo al proceso Parkes.

CONSIDERACIONES DE LA REFINERÍA DE PLOMO DE LA OROYA

El plomo de obra producido en la fundición de plomo es, transportado a la refinería, en donde es refinado electrolíticamente por el proceso Betts, el cual ha sido ligeramente modificado para permitir la refinación de un material de alto contenido de antimonio, bismuto y plata. El ciclo de corrosión se limita para que la caída de voltaje a través de la capa de lodo no llegue a un nivel tal que permita la disolución de impurezas del lodo y su descomposición en el cátodo.

El ciclo de corrosión es de 4 días obteniéndose una cosecha de cátodo por cada ánodo. En la refinería, los anodos son separados en una máquina espaciadora y transferidos a las celdas de refinación por medio de una grúa puente. Las láminas catódicas o láminas iniciales son moldeadas al dejarse correr el plomo líquido sobre una mesa inclinada con chaqueta de agua. Las láminas, luego de ser soldadas las orejas de plomo y suspendidas en barras de cobre, son colocados en caballetes especiales listas para su uso en las celdas de refinación Luego del periodo requerido de deposición catódica, los cátodos son removidos de las celdas, lavados en celdas con agua para recuperar el electrolito y fundidos en una de las tres ollas de 160TM de capacidad las que son calentadas con petróleo. Temperatura 37,5 °C.

Ciertos aditivos que se agregan son : Adición de cola 0,92 lbs/TC. de Pb refinado. Ácido sulfúrico 23,45 lbs/TC. de Pb refinado. Composición: g/l H2SiF6 115 H2SiF6 El plomo fundido es calentado hasta 480 °C y agitado vigorosamente con una batidora mecánica de alta velocidad para espumar el arsénico, antimonio y estaño remanentes. Luego de la remoción de la espuma se agrega una pequeña cantidad de soda cáustica para eliminar el antimonio así como la espuma.

El plomo refinado es moldeado en barras de 100 lbs. (45kg) en una máquina moldeadora de línea recta o en bloques de una tonelada corta (860kg) en una plataforma semi-circular. Luego del moldeado las barras o bloques son pesados y cargados para su despacho. Los ánodos corroídos son removidos de las celdas al término del cuarto día de corrosión, agrupados en 130/132 unidades y lavados en un sistema de contracorriente con agua y electrolito para recuperar el ácido hidrofluosilícico absorbido en los lodos. Los lodos adheridos a las caras de los ánodos corroídos son removidos usando rociadores de agua a una presión de 600 psi (422100kg/m2). Los ánodos corroídos limpios son mandados a la fundición para su refundido. Los. Iodos son almacenados en un espesador hasta obtener una pulpa con 17% de sólidos, siendo luego centrifugados en tres centrifugadoras Sharples P2000 resultando en un lodo de 30-35% de humedad, el cual es enviado a la planta de residuos anódicos para la recuperación de metales preciosos

 EJERCICIO:

Una refinería de plomo electrolítico Betts usa el sistema paralelo y produce 200 tons métricas/ día con una densidad de corriente de 200 amp/m2, con ánodos y cátodos de 50 x 80cm y en numero de 20 ánodos y 21 cátodos por tanque. Eficiencia de deposiciones del amperaje 93% voltios usados por tanque 0.4 ,distancia de ánodos a cátodos 3cm. CALCULAR a) El numero de tanques en operación.

b) La potencia requerida del generador. c) La resistividad del electrolito

SOLUCION

a) El numero de tanques en operación. i)

Pb depositado por 1 amp- seg en 1 día al 93% de eficiencia,

Pb depositado = eficiencia x Nº de amp x Pb depositado = 0.93 x 1 x

24𝑥60𝑥60 96500

x

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑔 96500

207.2 2

x

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑡𝑜. 𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

= 86,26g.

ii) Amperios por tanque:

 área catódica(2 lados) = 2 x 0.50m x 0.80m = 0.8 m2  Total de amperios = (200 amp/m2)(0.80m2)(20 numero de cátodos)= 3200amp.  Numero de tanques =

𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑓𝑖𝑛𝑒𝑟𝑖𝑎(𝑘𝑔) 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜(𝑘𝑔) 𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑚𝑝

 Numero de tanques =

200000 0.08626 𝑥3200

= 724.55 = 725 tanques.

b) La potencia requerida del generador. i)Potencia requerida = Nº de tanques x distancia de electrodos x amp.total

potencia requerida = 725x 0.4 x 3200 = 928KW. c) La resistividad del electrolito i)Resistencia R =

R=

0.4 𝑉 200 𝑎𝑚𝑝/𝑚2 𝑠 𝑙

𝐸 𝐼

,

𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎

= 0.002 ohmio/m2 = 20 ohmio/cm2

r = R x , resistencia x 1 3

𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑑𝑜𝑠

r = 20 x = 6.67 ohmio/cm3