UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA METALÚRGICA
GUÍA DE LABORATORIO N° 1 ELECTRO-REFINACIÓN DEL COBRE
Estudiantes:
Univ. Chavez Velasquez Jorge Luis. Univ. Rojas Cabrera Jorge Luis.
Docente: "ateria:
$echa:
Ing. lberto lejo !errazas Industria de la Electro#etalurgia Electro#etalurgia La %az& '( de #arzo de ')*+.
Industria de la Electro#etalurgia
ELECTRO-REFINACIÓN DEL COBRE
1. INTRODUCCIÓN. Utilizado por primera vez al sur del País de Gales, en 1869, la electro-refnación es un proceso de purifcación de cobre metálico ue se lleva a cabo en celdas electrolíticas ! consiste en la aplicación de corriente el"ctrica, para disolver el cobre impuro# $e esta manera es obtenido el cobre más puro posible, con un 99,99% de pureza, lo ue permite su utilización como conductor el"ctrico# &ste proceso de refnación le da un valor a're'ado al mineral, !a ue se utiliza tecnolo'ía adecuada para posteriormente poder comercializar el cobre refnado, ! entonces las distintas empresas ue compren estos minerales refnados le darán el uso ue estimen conveniente# ()ile es uno de los principales productores ! refnadores de cobre en el mundo#
2. DEFINICIÓN: &s la disolución electrouímica de los ánodos impuros de cobre, para permitir ue el metal se deposite en *orma selectiva ! con má+ima pureza sobre cátodos de cobre# a electro-refnación tiene dos obetivos. a/ &liminar las impurezas ue da0an las propiedades el"ctricas ! mecánicas del cobre# b/ eparar las impurezas valiosas del cobre# 2stas pueden ser recuperadas despu"s como subproductos metálicos#
3. PRINCIPIOS DE LA REFINACIÓN ELECTROLÍTICA DEL COBRE a aplicación de un potencial el"ctrico entre un ánodo de cobre 3electrodo positivo/ ! un cátodo de cobre 3electrodo ne'ativo/, sumer'idos en una celda ue conten'a una solución de sul*ato de cobre ácida, ori'ina ue ten'an lu'ar las si'uientes reacciones ! procesos.
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! &l cobre del ánodo se disuelve electrouímicamente dentro de la solución con lo ue se producen cationes de cobre, más electrones# "! os electrones producidos por la reacción, son conducidos )acia el cátodo a trav"s del circuito ! suministro de ener'ía e+terno# #! os cationes (u45 en la solución, emi'ran por di*usión ! convección )acia el electrodo ne'ativo 3cátodo/# $! os electrones ! los iones (u45 se recombinan en la superfcie del cátodo para producir el cobre metálico ue se deposita sobre el cátodo# &n síntesis, se produce la disolución electrouímica del cobre del ánodo la emi'ración de electrones e iones de cobre )acia el cátodo, ! el depósito de cobre sobre la superfcie del cátodo#
%. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO &CODELCO! a electro-refnación se lleva a cabo mediante el sistema m7ltiple 3paralelo/, en el ue ánodos ! cátodos están intercalados en un acomodo el"ctricamente en paralelo en el interior de la celda electrolítica# (on este sistema, todos los ánodos están a un solo potencial el"ctrico ! todos los cátodos están en otro potencial más bao# (ada ánodo está colocado entre dos cátodos, de manera ue se disuelven electrouímicamente a velocidad similar# as celdas están conectadas en serie para *ormar secciones# (ada serie, de 46 a 4 celdas, constitu!e una parte independiente ue puede ser aislada el"ctrica ! Pá'ina 4
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uímicamente para las operaciones de colocación ! retiro de electrodos, limpieza de residuos ! mantenimiento# as secciones están conectadas el"ctricamente para ue la tensión total sea del orden de 1 a 4: ; dependiendo del euipo de rectifcación (<=($ de la planta# as celdas de refnación electrolítica están )ec)as de concreto re*orzado 3en *orma de bloues o de monolito/, revestidas con plomo antimonial 3de > a 6 % de b/ o láminas de P;( blando# &n a0os recientes )a )abido una tendencia )acia el uso de revestimientos ! materiales de tubería or'ánicos para toda la refnería, particularmente cloruro de polivinilo# &stos materiales son más li'eros ue el plomo ! su resistencia al deterioro en un medio ácido es satis*actoria#
Proceso de electro-refnación en (odelco ?orte
1.- L '('#)*+(,,: &ste proceso de electro-refnación se basa en las características ! benefcios ue o*rece el *enómeno uímico de la electrólisis, ue permite refnar el cobre anódico 3ánodo/ mediante la aplicación de la corriente el"ctrica, obteni"ndose cátodos de cobre de alta pureza# a electro-refnación se realiza en celdas electrolíticas, donde se colocan en *orma alternada un ánodo 3ue es una planc)a de cobre obtenido de la *undición/, ! un cátodo, 3ue es una planc)a mu! del'ada de cobre puro/, a electrólisis consiste en )acer pasar una corriente el"ctrica por una solución de ácido sul*7rico ! a'ua# &ste proceso es continuo durante 4 días# &l día 1, se e+traen los cátodos ! se reemplazan por otros ! los ánodos se dean 1 días más ! se reemplazan por otros# $e esta *orma, al fnal del día 4, nuevamente se e+traen los cátodos ! se renuevan los ánodos# os otros componentes del ánodo ue no se disuelven, se depositan en el *ondo de las celdas electrolíticas, *ormando lo ue se conoce como barro anódico el cual
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es bombeado ! almacenado para e+traerle su contenido metálico 3oro, plata, selenio, platino ! paladio/#
2.- C'#/ $' #0)$: &l obetivo auí es obtener cuidadosamente los cátodos ! ase'urar su calidad para el despac)o# Una vez terminado el proceso de refnación del cobre por electrólisis, cada 1 días los cátodos son sacados de las celdas ! se e+aminan cuidadosamente para ase'urar la calidad, descartándose todos auellos ue ten'an al'7n de*ecto# os cátodos seleccionados son pesados ! embalados para su posterior despac)o#
Proceso de electro-refnación# &n la ima'en se aprecia claramente las celdas de cobre#
. CONTROL DE LOS PROCEDIMIENTOS DE REFINACIÓN os *actores t"cnicos más importantes en la electro-refnación son. ! Pureza del cátodo# "! Producción# #! (onsumo de ener'ía por toneladas de cátodo# as variables más importantes ue determinan estos parámetros son. ! (alidad del ánodo 3uni*ormidad en la *orma ! peso/# Pá'ina
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"! (ondiciones del electrolito 3pureza, temperatura, velocidad de circulación/# #! $ensidad de corriente del cátodo# &l control del espaciamiento entre los electrodos ! la prevención de cortos circuitos tambi"n son importantes#
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GUIA DE LABORATORIO
M)'*,(' *'#), ;aso de pp# de 1ml : ml de solución de sul*ato de cobre 4 electrodos de cobre una red continua de 14v 3trans*ormador/ cable conductor con pinzas en los e+tremos 1ml de ácido sul*7rico
R'45#,+5 '('#)*(6),# $'( #"*' &n un vaso de pp de 1ml, coloue una solución de :ml de sul*ato de cobre, lue'o introduzca dos electrodos de cobre ! con"ctelos a una red de corriente continua de 314v/#
R'7()$: a cantidad de sustancia ue se deposita en una de las placas 3o+idación/ debido a la reducción de la otra, dependerá de la cantidad de ener'ía ue circule por la solución#
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&l ánodo atrao a los electrones del cátodo produci"ndose así las reacciones de reducción ! o+idación Reacción catódica : Cu
Reacción anódica : Cu
+2
O
+ 2 e = Cu
+ 2 e = Cu
O
+2
&l cátodo atrao al cobre puro del ánodo, es decir, el ánodo se reduo ! el cátodo se o+idó# &l ánodo disminu!e su volumen#
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