ELECTROREFINACIÓN DEL COBRE

1. FUNDAMENTO TEORICO:

El proceso de electrorefinación se basa en las características y beneficios que

ofrece el fenómeno químico de la electrolisis, que permite refinar el cobre

anódico (ánodo) mediante la aplicación de la corriente eléctrica, obteniéndose

cátodos de cobre de alta pureza.

Es la disolución electroquímica de los ánodos impuros de cobre, para permitir

que el metal se deposite en forma selectiva y con máxima pureza sobre

cátodos de cobre.

La electrorrefinación tiene dos objetivos:

a) Eliminar las impurezas que dañan las propiedades eléctricas y mecánicas del

cobre.

b) Separar las impurezas valiosas del cobre. Éstas pueden ser recuperadas

después como subproductos metálicos.

Principios de la Refinación Electrolítica del Cobre

La aplicación de un potencial eléctrico entre un ánodo de cobre (electrodo

positivo) y un cátodo de cobre (electrodo negativo), sumergidos en una celda

que contenga una solución de sulfato de cobre ácida, origina que tengan lugar

las siguientes reacciones y procesos:

a) El cobre del ánodo se disuelve electroquímicamente dentro de la solución

con lo que se producen cationes de cobre, más electrones.

b) Los electrones producidos por la reacción, son conducidos hacia el cátodo a

través del circuito y suministro de energía externo.

c) Los cationes Cu2+ en la solución, emigran por difusión y convección hacia el

electrodo negativo (cátodo).

d) Los electrones y los iones Cu2+ se recombinan en la superficie del cátodo

para producir el cobre metálico que se deposita sobre el cátodo.

En síntesis, se produce la disolución electroquímica del cobre del ánodo; la

emigración de electrones e iones de cobre hacia el cátodo, y el depósito de

cobre sobre la superficie del cátodo.

Descripción general del proceso

La electrorefinación se lleva a cabo mediante el

sistema múltiple (paralelo), en el que ánodos y

cátodos están intercalados en un acomodo

eléctricamente en paralelo en el interior de la

celda electrolítica. Con este sistema, todos los

ánodos están a un solo potencial eléctrico y todos

los cátodos están en otro potencial más bajo.

Cada ánodo está colocado entre dos cátodos, de

manera que se disuelven electroquímicamente a

velocidad similar.

Las celdas están conectadas en serie para formar

secciones. Cada serie, de 26 a 42 celdas, constituye una

parte independiente que puede ser aislada eléctrica y

químicamente para las operaciones de colocación y retiro

de electrodos, limpieza de residuos y mantenimiento.

Las secciones están conectadas eléctricamente para que la

tensión total sea del orden de 100 a 250 V dependiendo

del equipo de rectificación CA/CD de la planta.

Las celdas de refinación electrolítica están hechas de

concreto reforzado (en forma de bloques o de monolito),

revestidas con plomo antimonial (de 3 a 6 % de Sb) o

láminas de PVC blando. En años recientes ha habido una

tendencia hacia el uso de revestimientos y materiales de tubería orgánicos

para toda la refinería, particularmente cloruro de polivinilo. Estos materiales

son más ligeros que el plomo y su resistencia al deterioro en un medio ácido es

satisfactoria.

1.1. reacciones que se producen:

Ánodo: ocurre la disolución anódica de cobre de acuerdo a la reacción:

2

Proceso de

electrorrefina

ción en

Codelco

Norte

Cu ----> Cu2++2e E0ánodo = -0.34V

Cátodo: ocurre la depositación catódica de cobre de acuerdo a la

reacción:

Cu2++2e ----> Cu E0cátodo = 0.34V

H 2O=2H+¿+0.5O2+2e−¿¿ ¿

Reacción de disolución de Cobre del Ánodo:

Cu+H 2SO4+12O2↔Cu2+¿+S02−¿+H2 O ¿¿

2. MATERIALES Y EQUIPOS

2 ánodos

Rectificador de corriente

amperímetro

.

3

3 cátodos

Voltímetro.

U

4

1 Celdas

Una balanza analítica

3. DESCRIPCION DE LA PRACTICA:

5

Preparar la superficie de los

electrodos

Pesar los electrodos

Instalar la celda colocando como ánodo el cobre

impuro y el cátodo de cobre

Utilizar como solución electrolítica el CuSO4

Encender el equipo de rectificadores de

corriente, Observar y tomar datos

Después de 1 hora retirar el ánodo y cátodo

4. Descripcion sistema multiple de electrorefinacion:

El equipo de rectificador de corriente tiene la funcion de convertir la

alterna en corriente continua, del polo positivo se conecta al anodo y

el polo negativo se conecta al catodo (solo se conecta a las barras

externos y no alas intermedias). La corriente dentro de la celta esta

en paralelo y celda a celda la corriente esta en serie .

6

despues de retirar pesamos nuevamente el ánodo y cátodo, y determinar el

cobre consumido- Hacer cálculos del cobre

depositado

Funcionamiento:

7

Sistema aislado

e−¿¿

e−¿¿

e−¿¿

- +

Cátodo

Ánodo

RECTIFICADOR

A

V

5. CALCULOS:

ELECTRODOS ANCHO LARGO AREA W1 WF ∆W TIEMPO

cm cm cm2 g g g s

ANODO 1 5.6 6.7 37.5

2

225.

0

224.

7

0.3

3600

ANODO 2 5.7 6.8 38.7

6

245.

6

225.

3

0.3

CATODO 1 7 7.9 55.3 54.0

0

53.9 0.1

CATODO 2 7.1 7.9 59.0

9

52.5 52.2 0.3

CATODO 3 6.9 8.2 56.5

8

36 36 0.0

PROMEDIO

Ánodo

38.1

4

PROMEDIO

Cátodo

56.9

9

WCu REAL=¿0.2

DATOS:

TIEMPO = 60MINUTOS = 3600 SEGUNDOS

VOLTAJE = 0.25 VOLTIOS

INTENSIDAD DE CORRIENTE =0.9 AMPERIO

a) Peso teorico:WCu=(e . e× I ×t× tanques/96500)

WCu=64 /296500

×0.9 A×3600×1=1.07 g

8

b) Eficiencia

n=W real

W teorico

×100%

n= 0.2g1.07 gr

×100%=18.69%≈19%

c) Densidad de corriente catódica y anodica:

Jcatodico=I

Area= 1 A

56.99c m2(0.0001m2)=166.69 A /m2

Janodico=I

Area= 1 A

38.14 cm2(0.0001m2)=262.19 A /m2

d) potencia:

potencia=¿tanques×voltage× A

p=1×0.25×0.9=0.225

a) Kw-H/kg:

Kw−HKg

teorico=(0.23×10−3Kw )×1H1.07 g×10−3Kg

=0.214 Kw−HKg

Kw−HKg

real=(0.23×10−3Kw )×1H0.2 g×10−3Kg

=1.15 Kw−HKg

6. CONCUSION Y RECOMENDACIONES:

Como conclusiones tenemos básicamente una disolución química en el anodo y se interpreta como una migración del ión hacia un sitio de crecimiento que vendría a ser el catodo, de esta forma el cobre se va depositando.

Tambien Mediante esta practica obtenemos los datos necesarios para saber:

cuantos Kg de cobre vamos a producir en una determinado tiempo, la candidad

de energia necesaria para producir cobre.

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7. BIBLIOGRAFÍA:

El cobre. Metalurgia extractiva. Biswas y Davenport. Edición 1993 Metalurgia extractiva. Antonio Ballester

https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/tecnicos_electrorrefinacion.asp

http://es.scribd.com/doc/98741675/Electrorefinacion-del-Cobre-y-Tto-Lodos

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