Electrorefinacion Del Cobre

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU “INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES”

ELECTROMETALURGIA DEL COBRE ASIGNATURA: Electrometalurgia DOCENTE: Ing. Cesar Paul Ortiz Jahn ESTUDIANTE: Aguilar lara flor SEMESTRE: Noveno

La electrorefinación de cobre consiste: En la disolución anódica del cobre impuro desde el ánodo; y su posterior depósito catódico de cobre puro sobre un cátodo de láminas iniciales de cobre. La electro refinación de cobre tiene dos objetivos:

Eliminar las impurezas que perjudican las propiedades eléctricas y mecánicas del cobre, tales como: As, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Fe, Co, Ni y Pb. Recuperar las impurezas con valor, como: Au, Ag, metales del grupo del Pt y Se.

De manera didáctica lo que sucede en una celda electrolítica es la siguiente 3

El ánodo de cobre impuro es disuelto por acción de la corriente eléctrica en sus iones o elementos. El cobre disuelto viaja a través del electrolito y se deposita en el cátodo o lámina dearranque. Mientras que las impurezas buenas como el oro, plata, selenio, platino y paladio, no pueden depositarse y se van al fondo de las celdas como barro anódico. Las impurezas malas como el arsénico, bismuto, antimonio, níquel, etc. no se pueden depositar, ni tampoco ir al fondo de las celdas, quedando estas en el electrolito, el cual luego es purificado en las celdas de primera y segunda liberadora.

Electrorrefinación: (electrorefining): este proceso se lleva a cabo en las celdas electrolíticas en donde se ponen alternadamente un ánodo de cobre blister y un cátodo inicial de cobre puro en una solución de ácido sulfúrico. A esta instalación se le aplica una corriente eléctrica continua de baja intensidad, que hace que se disuelva el cobre del ánodo y se deposite en el cátodo inicial, lográndose cátodos de 99,97% de pureza mínima.

Cátodo

Anodo (

+)

(

-

)

Flujo de Electrones SO4-2

Cu++

Cuo = Cu2+ + 2e-

Flujo 25 lt/mint 99.7

Cu

Cu

Cu++

++

Cu 2+

-

Cu +

2e = Cu

Cu++

Cu++

SO4-2 Ag

Au

Pt

Se

99.99

o

Te

Cu Pd

++

Otros

[Cu Im puro 99.7% = ( Cobre Puro 99.99% ) + ( Im purezas )]

Temperatura de electrolito = 63°C Distancia entre electrodos =100mm Amperaje de celdas = 29450 amp

As, Sb, Bi, Ni, se quedan en el electrolito

ANODOS 

Los ánodos para le refinación electroliticia provienes del Cu blíster, el Cu blíster liquido obtenido es una solución atómica metalica diluida donde se han disuelto solutos metálicos y no metálicos

CATODOS 

El espesor del catodo esta determinado por la densidad de corriente utilizada en el crecimiento de las planchas iniciales y es generalmente de 0.45 0.55 mm.



Los catodos deben ser mas anchos que los ánodos para asegura que las líneas de campo sean distribuidos mas uniformemente en los filos de los catodos durante el proceso de electrolisis

Electrólisis El paso de corriente descompone un compuesto ionizado líquido mediante las reacciones anódica y catódica.

Reacción anódica de oxidación

Reacción catódica de reducción

CELDAS DE ELECTRÓLISIS Los procesos electrometalúrgicos tienen lugar en unidades llamadas CELDAS DE ELECTROLISIS: • La celda : Es un recipiente que contiene el electrolito y los electrodos. En algunos casos, la celda puede ser constituida por dos conectadas entre sí por un puente salino. • El electrolito : Un medio acuoso, que contiene los iones del metal a depositar y otros iones que migran permitiendo el paso de entre los electrodos.

mitades,

la corriente

• El ánodo : Material sólido conductor en cuya superficie se realiza un proceso de oxidación con liberación de electrones. Ejemplo : Zn => Zn2+ + 2 e• El cátodo : Electrodo sólido conductor en cuya superficie se realiza un proceso de reducción con los electrones provenientes del ánodo. Ejemplo : Cu2+ + 2 e- => Cu

ELECTROAFINO

EL COBRE DEL ÁNODO SE DISUELVE EN LA SOLUCIÓN DE LA CUBA DE ELECTRÓLISIS metales menos nobles que el cobre por debajo de los valores admisibles, pues, en caso contrario, es factible la deposición de los mismos en el cátodo y, por tanto, su impurificación.(Fe)

Metales más electropositivos, se desprenden del ánodo a medida que se va desgastando el mismo, pero no se disuelven, sino que se depositan en el fondo de la cuba y forman los llamados "lodos anódicos“ (metales preciosos)

COMPORTAMIENTO DEL COBRE EN LA ELECTROREFINACIÒN

En la electro refinación ocurren dos tipos de reacciones principales, una catódica y una anódica. En el ánodo se desarrolla una oxidación que involucra disolución:

Esta reacción permite que el ion Cu2+ entre a la solución. En el cátodo sucede lo contrario:

LEYES DE FARADAY

RADIO DE LA VELOCIDAD IONICA (REGLA DE HITTORF)

La influencia de la corriente eléctrica hace que los iones sean descargados y formen cantidades equivalentes

Los cambios de concentración en las capas adyacentes al electrodo son inversamente proporcionales a las velocidades de los iones individuales.

TRANSPORTE DE IONES COBRE EN LA ELECTROREFINACIÓN

TRANSPORTE POR MIGRACIÓN

TRANSPORTE POR CONVECCIÓN

TRANSPORTE POR DIFUSIÓN

MODELO DE NERST DE LA CAPA DE DIFUSIÓN

TRANSPORTE POR MIGRACIÓN Para permitir el incremento de la conductividad del electrolito, se debe reducir el efecto de la migración iónica. Para ello se utiliza un electrolito conteniendo de 50 a 250 gr/lt de acido sulfúrico libre, logrando aumentar la conductividad y al mismo tiempo reduciendo el consumo de energía. Por tanto el efecto de la migración iónica sobre la transferencia másica en la celda es relativamente pequeño, pudiendo ser ignorado.

TRANSPORTE POR DIFUSIÓN

La difusión conduce al establecimiento de un estado lineal de gradiente de concentración de la superficie del ánodo al cátodo, siendo esta gradiente la encargada de dirigir el transporte másico de iones de Cu+2 .

• Después del paso de la corriente, la concentración de iones Cu+2 cerca del ánodo se incrementa debido a la disolución anódica y la concentración iónica cerca del cátodo decrecerá debido a la deposición. • La electro neutralidad del electrolito no se deteriora debido a que los iones cargados negativamente SO42- migran hacia el anodo.

TRANSPORTE POR CONVECCIÓN

La causa del transporte por convección (movimiento o circulación del electrolito) viene a ser la existencia de gradientes de concentración ya sean de temperatura o densidad, originadas cerca de los electrodos. CELDA DE REFINACION DEL COBRE

El electrolito agotado de Cu+2 cerca al catodo tiene una menor densidad, y asi tendera a fluir ascendentemente a lo largo del electrode, mientras que la capa enriquecido de Cu+2 cerca del anodo que es mas densa que el cuerpo del electrolito, fluira descendentemente a lo largo del anodo.

Las fuerzas convectivas naturales producen una ligera circulación del electrolito entre los ánodos, esto tiende a igualar las diferencias de concentraciones entre los dos electrodos, así efectivamente se origina un transporte neto de Cu+2 la vecindad del ánodo a la vencidad del cátodo.

MODELO DE NERST DE LA CAPA DE DIFUSIÓN

La causa del transporte por convección (movimiento o circulación del electrolito) viene a ser la existencia de gradientes de concentración ya sean de temperatura o densidad, originadas cerca de los electrodos. FLUJO DE DIFUSION DE IONES Cu+2

DENSIDAD DE CORRIENTE