INFORME Nº 005 – 2012

DE :Maycol Deyvid Champi Quilluya

PARA : Ing. Víctor B. Ascuña Rivera

FECHA : 10 de octubre del 2012

ASUNTO : electro refinación de plomo

MARCO TEORICO:

Refinación del Plomo

Este contiene impurezas como, cobre, estaño, arsénico, bismuto y antimonio,

que influyen desfavorablemente sobre las propiedades mecánicas, la

resistencia a los ataques químicos; además, metales nobles en cantidades que

resultan remuneradores para su obtención.

Los métodos de eliminación son los siguientes:

1) Eliminación de cobre: el cobre es sólo poco soluble en plomo líquido y da

un eutéctico situado a 99.945 % plomo, ascendiendo la curva de solidificación

en sentido casi vertical. Por esto, se puede separar el cobre calentando el

plomo hasta un poco por encima del punto eutéctico; se forma

un producto sólido más rico en cobre que nada sobre el plomo líquido,

llamado lodo de cobre, que está impurificado por plomo adherido, mientras

que el plomo líquido tiene sólo poco cobre. Las costras son retiradas del baño

de plomo y fundidas, junto con la mata de plomo, para eliminar una parte del

plomo adherente, resultando así una mata de cobre enriquecida.

2) Eliminación de estaño, arsénico y antimonio:

a) Oxidación selectiva sencilla: Al tener estos tres metales mayor afinidad

hacia el oxígeno que el plomo, pueden separarse de él por oxidación, cediendo

el plomo oxidado al mismo tiempo su oxígeno parcialmente al antimonio

según la ecuación:

2 Sb + 3 PbO = Sb2O3 + 3 Pb

El óxido antimonioso es oxidado por el aire dando óxido antimónico que se

combina con el óxido plumboso dando antimoniato de plomo, el cual puede

oxidar más al antimonio.

3 (2 PbO.Sb2O5) + 8 Sb = 6 Pb + 7 Sb2O3

El óxido plumboso forma con arsénico, antimonio y estaño, arseniato de

plomo líquido, antimoniato de plomo líquido y estannato de plomo sólido.

Estos productos son llamados "costras de arsénico, antimonio o estaño". Se

forma litargio puro, lo cual significa el fin del proceso de oxidación.

b) Método de Harris: este método está basado en el hecho de que los

compuestos de mayor grado de oxidación de estaño, arsénico y antimonio

pasan calentados con una sal alcalina, a compuestos alcalinos que están

prácticamente exentos del plomo.

Las ventajas de éste método está en la producción de productos intermedios

libres de plomo, de manera que también las pérdidas en metal noble son muy

pequeñas, además se recuperan las sales utilizadas hasta en un 95 % puras.

3) Eliminación de los metales nobles: la eliminación se efectúa, según el

método de Parkes, por adición de zinc metálico puro. El método está basado

en el hecho de que, después de añadir zinc al plomo líquido, se separa, al

enfriar, una aleación sólida de plata, zinc y plomo, que contiene todos los

metales nobles. De esta aleación puede expulsarse el zinc por destilación, y de

la aleación de plata y plomo que queda, llamado "plomo rico", el plomo, por

oxidación.

4) Eliminación de zinc: está fundada en la mayor afinidad del zinc por el

oxígeno en comparación con el

plomo. Esta oxidación se

efectúa por agitación del zinc al

rojo vivo con ramas verdes, o

burbujeo de vapor de agua o

agua. Ésta entra por un tubo que

llega casi hasta el fondo de la

cadena y por la descomposición

del vapor de agua se produce un

fuerte burbujeo en el baño, que

oxida el zinc, obteniéndose

óxido de zinc, plomo y óxido plumboso. Estos se llaman óxidos pobres, de

punto de fusión elevado que flotan encima del baño de plomo y se saca cazos.

Proceso electrolítico Betts

El 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

El electrolito para este proceso es una mezcla de fluorosilicato de plomo

(PbSiF6) y ácido hexafluorosilícico (H2SiF6) que opera a 45 °C . Los cátodos

son hojas delgadas de plomo puro y los ánodos son emitidos desde el plomo

impuro a purificar. Se aplica un potencial de 0,5 voltios. En el ánodo, el

plomo se disuelve en la solución, al igual que las impurezas de metales que

son menos nobles que el plomo. Las impurezas que son más nobles que el

plomo, tales como plata, oro y bismuto, forman copos desde el ánodo a

medida que se disuelve y se depositan en el fondo de la vasija como "lodo

anódico." El plomo se deposita en las placas de plomo metálico en el cátodo,

los metales menos nobles permanecen en la solución. Debido al alto coste de

la electrólisis, este proceso se utiliza sólo cuando se necesita plomo de alta

pureza. De lo contrario se prefieren los métodos pirometalúrgicos, tales como

el proceso Parkes seguido por el proceso Betterton-Kroll.

Anodos de plomo suavizado en la Oroya.

Los ánodos de plomo suavizado, como se procesan en Oroya, se refinan

electrolíticamente por el proceso Betts para producir plomo libre de bismuto

de pureza excepcional: 99.999%. Los ánodos de plomo suavizado, de 36

por24 por 1 pulgadas (90 X 60 X 2.5cm) y con peso de 350 libras (159.1 kg),

se vacían y colocan en celdas con cátodos de lámina de plomo puro de 10

libras (4.5 kg). Se ponen de 50 a 60 ánodos y cátodos en una celda con

separación de 1 5/8 pulgadas (4.1 cm) entre caras. Si se reduce esta separación

puede haber contacto entre las superficies y cortos circuitos. Las conexiones

eléctricas son del sistema múltiple Walker, con los tanques dis-puestos en

grupos dobles para aprovechar barras conductoras comunes. Los tanques

mismos son de construcción convencional de concreto revestido con asfalto, y

semejantes a los que se usan en la refinación del cobre. Un tanque para 50

electrodos, ánodos y cátodos, mide alrededor de 9 por 2 1/2 por 4 pies (2.74

x0.76 x 1.22 m). Algunas plantas tienen los tanques dispuestos en cascada,

instalados a elevaciones diferentes y el electrólito pasa por gravedad de los

tanques más altos a los más bajos. Si los tanques están todos a nivel, el paso

de la solución de un tanque a otro se efectúa por medio de bombas, sacándola

por el fondo de un tanque y alimentándola en la parte superior delsiguiente.El

electrólito es una solución defluosilicato de plomo, PbSiF6, con 8 a 15%en

total de ácido hidrofluosilicico, H2SiF6,y 3 a 5% de dicho ácido en estado

libre. Elelectrólito contiene también de 5 a 10% deplomo. Se agrega cola al

electrólito, la cualayuda a que el depósito en el cátodo seasólido y se consume

a razón de 1 1/2 librasde cola (0.68 kg) por tonelada de plomodepositado. La

densidad de corriente es de16 amperes por pie cuadrado (0.09 m2) deárea de

cátodo y la eficiencia de corrientees de 90 a 93%; el voltaje en las celdas esde

0.5 volt.Como resultado de la electrólisis, el plomo, elestaño, el zinc y el

hierro se disuelven en elanolito; de éstos, sólo el estaño estábastantecercano al

plomo en la serie electromotriz y se deposita también en el cátodo.

Sinembargo, como en la operación previa desuavización se eliminó el estaño,

no quedarán sino trazas para depositar. El cobre, elbismuto, los metales

preciosos, el cadmio, elarsénico y el antimonio son todos insolublesy

permanecen unidos al ánodo en forma delodo o de esponja. Después de cuatro

días sesaca de la celda un residuo de 25 a 35% deánodo; se desprende la capa

de lodo insolubley ya limpio y convertido en chatarra, se llevaal horno de

ánodos para fundirlonuevamente. El corto ciclo de cuatro días sedebe a la

formación, en el lodo anódico, defluosilicato neutro de plomo insoluble,

queaumenta la resistencia al paso de la corriente y limita la eficiencia del

ánodo. Existe tambiénel peligro de que al engrosar la capa de lodo,ésta se

deslice y cause cortos circuitos o seadhiera al cátodo.

MATERIALES Y REACTIVOS

Una cuba electrolítica.

Una fuente de corriente continuacon voltaje variable.

Multitester

Un anodo de cobre y un catodo de cualquier otro material.

Calefactor de solución.

Termómetro.

PARTE EXPERIMENTAL

Celda en Serie

Densidad de corriente 250 A/m2

Área de Cátodos 62x88 mm

Para una celda múltiple:

( )( ) =

Para una celda en serie:

( )( )

BIBLIOGRAFIA

Laboratorio de físico-quimica, La Chira Martínez Reysond R.

“FUNDAMENTAL ASPECTS OF METALLURGY” Konstantin I

Popov, Stojan S Djokic, Branimir N Grgur

“EXTRACTIVE METALLURGY OF COPPER” Daveport, King,

Schlesinger ,Biswas

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