LA TIOUREA (TU) EN LA ELECTROREFINACIÓN DECOBRE

•Profesor Dr. GERARDO CIFUENTES MOLINA

2013

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA

www.ufrgs.br/cyted-recmet/wordpress/

Desde el punto de vista de la electroquímica,

el proceso central de una Refinería es la

Electrólisis, que corresponde a la deposición

selectiva de un metal proveniente de un ánodo

y que se ha quedado disuelto en una solución

mediante la aplicación de corriente eléctrica

(DC). Para el cobre, las reacciones

electroquímicas básicas involucradas son:

Reacción anódica:

Reacción catódica:( )

−+ +⇒ eCuCu impuro 2º 2

( )puroCueCu º22 ⇒+ −+

( ) ( )puroimpuro CuCu ºº ⇒Reacción neta:

ESQUEMA TEÓRICO DE LAELECTRO REFINACIÓN

sistemaecathCELDA PérdidasRIηη∆E∆E +⋅+++=

CALIDAD CATÓDICA

Elemento Anodo Comercial(%)

Cátodo Comercial Grado A(%)

CuONiPbAsSbSeFeTeSBiAgAu

99,4-99,8

0,1-0,3

0-0,05

0-0,01

0-0,15

0-0,03

0-0,02

0,00-0,03

0-0.001

0.001-0.003

0-0,01

trazas-0,07

0-0.005

99,999

(no incluido en análisis)

trazas-0,0007

trazas-0,0005

trazas-0,0001

trazas-0,0002

trazas-0,0001

0,0002-0,0006

trazas –0,0001

0,0004-0,0007

trazas –0,0003

0,0005-0.001

0-0.00001

La adición de agentes orgánicos al electrolito en

la electro refinación de cobre sirve para proveer

calidad en el depósito catódico por acción directa

o indirecta. La adsorción de aditivos sobre los

cátodos depende de la contaminación del depósito

catódico, su naturaleza específica como tipo y

concentración

Aditivos orgánicos en Electro refinación

de Cobre

Cola,

15.000 g/mol

Avitone,

2.000 a 8.000 g/mol

Tiourea (TU),

76,12 g/mol

Hay evidencias en la literatura, indicando que la

cantidad de impurezas en la malla del metal

depositado dependen grandemente de la

estructura de la deposición del metal. Cuanto

más densa es la estructura del metal depositado

y la superficie del cátodo es más lisa, más baja

es la cantidad de impurezas fijadas por adsorción

o residuo electrolítico en la deposición del metal

El énfasis en estos estudios está en la

electrocristalización del cobre metálico y del efecto

de varios parámetros electrolíticos en los

mecanismos del crecimiento. Especial atención se

dedica a los efectos de varios aditivos electrolíticos,

tales como inhibidores, en la estructura del metal

electrocristalizado

Todo aumento de sobretensión en los puntos

que sobre salen del depósito con respecto al

resto de la estructura, tiende a disminuir la

intensidad excesiva y frenar el crecimiento

desigual generando una nivelación del

depósito

Esquema gráficosimplificado deacción de la TU

–

Cátodo de cobre

Aguja

Nueva aguja

-

Etapa limitante: Transferencia de carga

Ecuación de Butler–Volmer:

−−

−=R·T

α)·n·F·η(1exp

R·T

α·n·F·ηexp·ii 0

Donde:

i0 : Densidad de corriente de intercambio (A/m2)

n : Número de electrones transferidos por la reacción

α : Parámetro cinético de la reacción (0<α<1)

F : Constante de Faraday (96.500Coulombs/equiv)

η : Sobrepotencial de celda (V)

R : Constante universal de los gases

T : Temperatura del electrólito (K).

oLim ·Cδ

n·F·Di −=

Etapa limitante: Difusión de las especies electroactivas a través de la capa de Nerst ,

Ley de Fick

En la práctica los procesos que ocurren, en general presentan un

control mixto por activación-difusión.

Aspectos Cinéticos

Curva Cinética

Electro Cristalización

Etapas presentes:

•Nucleación

•Crecimiento de cristales

Ambas etapas son dependientes

del sobrepotencial catódico: ηc

cη

cη

Efectos en el depósitocatódico:

Se favorece la nucleación con

formación de cristales

pequeños

Se favorece el crecimiento

con formación de cristales

grandes

Winnand

Clasificación tipo de depósito en función de:+nM

Ci /Lii /o y la intensidad de inhibición

FI : Field oriented isolated crystals

BR: Basis reproduction

FT : Field oriented texture type

UD: Unoriented dispersion type

Tipología de cristales

Condiciones industriales

Cola : 20 - 40 g/ton Cu catódico

Tiuourea: 10 - 30 g/ton Cu catódico

Avitone: 5 - 20 g/ton Cu catódico

Concentración del orgánico en lasolución electrolítica:

?

Estimaciones: 2 - 5 ppm

Métodos de análisis

Cuantificación secuencial por

voltametría:

•Eliminación de TU por

oxidación con H2O2

•Eliminación de Cola por

calentamiento a 90 ºC.

Problemática: Uso de electrodos macizos

Cuantificación secuencial por

polarografía:

•Eliminación de TU por

oxidación con H2O2

•Eliminación de Cola por

calentamiento a 90 ºC.

Métodos de análisis

Problemática: Tamaño de la gota de Hg

Tareas pendientes:

Herramientas de análisiselectroquímico: Sensores utilizando Np

Tareas pendientes:

Herramientas de análisiselectroquímico: Ensayos específicos

CONCLUSIONES

( )

Gracias...

Gracias

FIN