2015MATERIALES Y EQUIPOS USADOS EN LA ELECTROMETALURGIA DEL Cobre (Cu)ELECTROQUIMICA METALURGICAIX-SEMESTRE

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIONFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE METALURGIA

INFORME N 001

DE : CALDERON MEZA, Joel Alberto PARA : Ing. PANEZ CRISTOBAL, Julio ASUNTO : MATERIALES Y EQUIPOS USADOS EN LA ELECTROMETALURGIA DEL COBRE

FECHA : 29-05-15

Con el debido respeto del docente me presento y expongo lo siguiente: Que la prctica en laboratorio fue realizada exitosamente. En la presente le doy a conocer los datos recolectados en dicha prctica.

_______________________CALDERON MEZA, Joel(Alumno)

INTRODUCION

ElectrometalurgiaEs la ciencia que estudia el tratamiento de los metales por medio de la electricidad. Muchos procesos se basan en la electrolisis, los cuales se describen como electrometalurgia que est estrechamente ligada con la electroqumica. La electroqumica es la parte de la fisicoqumica que comprende la relacin entre la electricidad y las reacciones qumicas las cuales dan lugar a energa elctrica (celdas o pilas galvnicas) y el proceso inverso de estas reacciones que tienen lugar por medio de energa elctrica (celda de electrlisis).Los mtodos electrolticos son importantes para obtener los metales ms activos como por ejemplo el Sodio (Na) ya que ste no se puede obtener de soluciones acuosas debido a que el agua se reduce ms fcilmente que los iones metlicos.

ELECTROMETALURGIA

Electrlisis: Descomposicin de una sustancia en iones por el paso de corriente e.Electrolito:Es un soluto en solucin que al disociaren iones parcial o total mejora la conductividade del solvente solo. Los solutoscovalentesq forman soluciones molecularesno alcanzan a conducir la corriente e son no electrolitos.Las industrias electroqumicas pueden dividirse en varias clases:Naturaleza electrolticas, electrolito fundido, electro trmico, Ferroaleaciones, bateras.(+) nodo:entra la corrienteoxidacin, pierde e, atrae a los iones negativos(-) Ctodo: sale la corriente reduccingana e, atrae a los iones positivos.Unidades elctricas:Intensidad de corriente e (Amp):Cantidad de e que circulapor un conductor en una unidad de timeunidad Amp.I x t =Q (coulomb)R = V/IDensidad de corriente e:Es el cociente entre la intensidadde corriente que circula por un conductor yla seccin de ese conductor. Amp/pie2Coulomb:cantidad necesariade electricidadpara que se puede depositaro liberaren el ctodo la masade un equivalente qumico.Es tambin la cantidadtransportada en 1 segundo a travs de cualquierseccinde un circuito por una corrientede un amperio de intensidad.Faradio: Cantidad necesariapara q se depositeo libereun eq-gr de una sustancia1 Faradio=95500coulomb =1 mol de electrones.Resistencia:Cantidad de resistencia q se opone al flujo de electrones caracterstico de un conductor unidad OHMOHMla resistencia elctrica entre 2 puntosde un conductorVOLTes la diferenciade potencial e entre 2 pto. de un conductor q transporta corriente de intensidadcte. de 1 Amp.

Conductividad equivalente:Conductividad equivalente a 1 equivalente gramoconductividad especfica.Celda HULL:Cubetas de pequeas capacidad usada para el control de baos galvnicos.Eficiencia:es la cantidadreal de corriente de una sustanciadepositada, dividida por la cantidadterica liberadade acuerdoa las leyes de Faraday.Equivalente electroqumico:Es el nmero de gramos de dicha sustancia depositadapor unacantidad de electricidad de 1 columbius a travs del electrolito.Lnea de corriente:se presenta el al celda de Hully el perpendicular a la lnea equipotencialLnea de voltaje:lnea equipotenciallas cuales se encuentranverticalmente en la celda de Hull.Sobre voltaje:voltaje necesario debido a la produccin de gas en el electrodo atribuible a trabajo extra para liberargas de una superficie.Potencial de descomposicines el mnimo potencialrequerido paradescomposicinde una mezcla en iones.Conductancia elctricaespoderde conductoro circuitosea el reciproco de la resistencia elctrica.Tipos depolarizacin:Por concentracin:Cuando se agotalas sustanciasque intervienenen la electrlisisesto se evita por agitacin.Por efecto inicopara conocer en q condicionesvamos a almacenaruna sustanciaqumica. (cido).Por resistencia hmica:Teora Evans pila completa.Cul es la finalidad deusar aditivoscola thiorea en refineras.Se usa sustancia orgnicas como cola thiorrea como agentesq ayudan a una mejor descomposicinde la sustancia material en el nodo de la celda electroltica.Procesoselectrolticas:En la descomposicinde metalesel electrolitoes una solucin que ha salidodel procesos de lixiviacinusndoseen esos casos nodosinsolublesen la refinacin electrolticalos nodos solubles , estando formadopor el metal que se trata de refinarusndose un electrolito en una solucin de sal del metal a refinarcuyo radical cido poseegran afinidadpor ese metal.Los electrodos van suspendidos en tanques cada uno de estos una celda dondelos nodosy los ctodos estn igual de espaciadosesta distancia mnimaposiblecon la finalidaddereducir la resistenciaque ofrece electrolito.

ELECTROREFINACION DEL COBREEl cobre bruto o cobre ampolloso producido en las fundiciones de cobre siempre contiene diferentes impurezas que lo hacen inutilizable para tales propsitos. Por otro lado el afino al fuego no elimina suficientemente ciertas impurezas, sobre todo antimonio y arsnico; y aparte, si existen metales precisos no se pueden recuperar por este proceso.Mucho del cobre producido se suele afinar por el mtodo electroltico, esto se denomina electrorefinacin; utilizando, como electrolito, solucin de sulfato de cobre acidulada, los nodos se obtienen por moldeo del cobre blister y los ctodos son placas de cobre puro producidas durante el proceso, especialmente para este fin. PRINCIPIOS DE LA ELECTROREFINACION DEL COBRE CELDAS DE ELECTROREFINACION MATERIA PRIMA PARA LA ELECTROREFINACIN ELECTROLITO TRANSPORTES DE LOS IONES COBRE COMPORTAMIENTO DEL COBRE EN LA ELECTROREFINACION COMPORTAMIENTO DE LAS IMPUREZAS EN LA REFINACION INFLUENCIA DE LAS IMPUREZAS EN LAS PROPIEDADES DEL COBRE

CELDAS DE ELECTROREFINACION Bajo la accin de la corriente directa y en presencia de cido sulfrico y sulfato de cobre, el nodo pasa a la solucin por medio de la siguiente reaccin:Cu ----- Cu+2 + 2eEste Catin Cu+2, bajo la misma accin de la corriente, migra hacia el ctodo, donde pierde su carga y es depositado, esto ocurre de acuerdo a la reaccin.Cu+2 + 2e ----- Cu

ANODOSLos nodos para la refinacin elctrica provienen del cobre blister, producto de los hornos convertidores de cobre o del cobre de cementacin (material dividido y de estructura granular) recuperado de las soluciones al precipitarlo con metales como el hierro y posteriormente fundido y moldeado, o del cobre bruto obtenido en fundiciones. IMPUREZAS EN EL ANODO(O, Se, S, Te, As, Sb, B1); anlogamente se encuentran tambin los elementos del grupo VIII, es decir la triada Fe-Co.-Ni y la familia del Pt, todos ellos en solucin slida. La dupla Au-Ag est casi siempre presente justificando con ello la refinacin eletrocltica del cobre desde el punto de vista econmico.Los nodos toman la forma de planchas de cobre con orejas.La forma del nodo est determinada por las condiciones de produccin establecidas en cada planta.ESPESOR DE LOS ANODOSEl espesor de los nodos tiene un efecto significante sobre los ndices econmicos. Anodos gruesos La cantidad de scrap se reduce. La cantidad de material circulado a los baos decrece. El uso de varios materiales auxiliares tambin decrece Desventajas La distancia entre los electrodos es ms pequea. Y Frecuentemente hay cortos circuitos. La eficiencia de la corriente disminuye.

ELECTRO REFINACION DEL Cu

CATODOS:Normalmente son un poco ms grandes en el frente para evitar los bordes speros en las hojas iniciadoras. Los procedimientos de depsito son los mismos que los de las celdas de produccin excepto por el retiro y desprendimiento ms frecuente de los ctodos.La preparacin final de las hojas iniciadoras consiste en lavarlas y enderezarlas; luego las hojas se sujetan mediante asas en la hoja de arranque a las barras de soporte de cobre rolado. La hoja completa, entonces, es realzada (grabado en relieve) para aumentar su rigidez.Una innovacin importante en la manufactura de las hojas iniciadoras ha sido reemplazar de manera creciente con titanio las piezas de cobre laminado endurecido. El cobre laminado duro requiere considerable lubricacin para permitir el desprendimiento de las hojas de inicio depositadas electrolticamente.

Los ctodos (lamina inicial) son planchas de cobre con abrasadoras hechas del mismo material de la plancha inicial y sujetas a ellas.Las hojas de arranque se producen en celdas separadas especiales mediante depsito electroltico de cobre durante 24 h sobre piezas de bruto de titanio o cobre laminado y duro. Las hojas de arranque son de 0.5 a 1mm de grueso y pesan alrededor de 5 kg. Los nodos usados en las celdas son de la composicin usual de refinera, pero

ELECTROLITO:Es una solucin acuosa de sulfato de cobre y cido sulfrico su proporcin son de gran significado por los procesos de produccin. La conductividad del electrolito se incrementan cuando la concentracin de sulfato de cobre es incrementado en un cierto lmite. Cuando este lmite es excedido la conductividad empieza a decrecer.La solubilidad del sulfato de cobre es afectada por la concentracin de cido sulfrico contenido en el electrolito. Cuando la concentracin de cido sulfrico se incrementa la solubilidad del sulfato de cobre decrece mucho.

PARAMETROS PRINCIPALES EN LA ELECTROREFINACION

DENSIDAD DE CORRIENTE CONSUMO DE LA ELECTRICIDAD CONSUMO DE VAPOR EFICIENCIA DE CORRIENTE

La densidad de corriente (intensidad de corriente relativa total del rea de trabajo de nodos o ctodos es el parmetro ms importante del proceso tecnolgico.El consumo de electricidad por unidad de produccin; cuanto ms alta la densidad de corriente, mayor el consumo de electricidad.El consumo de vapor en el calentamiento del electrolito; cuanto ms alta la densidad de corriente, menor la cantidad de vapor requerido.La eficiencia de corriente; cuanto ms alta la densidad de corriente, menor la eficiencia de corriente.La prdida de metales nobles se incrementa con el aumento de la densidad de corriente.Consecuentemente todos los ndices arriba mencionados, aparte del consumo de vapor, se deterioran con el incremento en la densidad de corriente. Ellos son mejores a bajas densidades de corriente.ELECTRO OBTENCIN (EO) DE COBRE

Reactores de cementacinEn la cementacin de Cu sobre chatarra de Fe se utilizan varios tipos de reactor, por ejemplo, el cono invertido Kennecot

Tendencias modernas en Electro metalurgiaCelda alternativaUna manera de superar las limitaciones de las celdas convencionales consiste en utilizar una celda de Electro Dilisis Reactiva (EDR)Examinemos los conceptos de:a) dilisisb) electro dilisis c) electro dilisis reactiva

Electro dilisisQu es el electro dilisis?Es similar a la dilisis, pero agrega un campo elctrico como fuerza motriz adicional.La separacin y concentracin se consigue entonces por gradientes de concentracin y potencial elctrico.Se utilizan membranas electro dialticas:Catinicas: dejan pasar slo cationesAnicnicos: dejan pasar slo aniones

Esquema de celda EDR