PROCESOS HIDROMETALURGICOSRoberto Corts Daz

OBJETIVO DEL CURSODescribir el proceso general de una Planta Hidrometalurgica, identificando las distintas operaciones unitarias que intervienen en este proceso sealando las variables ms importantes y relevantes de cada una de las operaciones.

TAREA DE APRENDIZAJE N 3

PROCESO DE ELECTROOBTENCIN

Identificar y Describir la operacin de ELECTROOBTENCIN.OBJETIVO DEL LA ACTIVIDAD

Proceso generalPROCESO COMPLETO

Los principales objetivos del proceso de electro-obtencin, son los siguientes:

RECUPERAR EL COBRE DESDE UN ELECTROLITO EN LA FORMA DE CTODOS.OBTENER CTODOS DE ALTA PUREZA CON BUENA APARIENCIA FSICA.PRODUCIR CTODOS CON EL MENOR CONSUMO DE ENERGA Y COSTO ASOCIADO.

OBJETIVO DE LA ELECTROOBTENCIN

Generalidades de la ElectroobtencinEl proceso de electro-obtencin de cobre consiste bsicamente en la transformacin electroqumica del cobre contenido en un electrolito a cobre metlico depositado en un ctodo, mediante la utilizacin de energa elctrica proveniente de una fuente externa.

Generalidades de la ElectroobtencinEl proceso de electro obtencin es de naturaleza electroqumica, se caracteriza por presentar la realizacin simultnea de dos reacciones denominadas andicas y catdicas. En la primera sucede una transformacin qumica de oxidacin y se liberan electrones, la reaccin catdica involucra un proceso qumico de reduccin con participacin de los electrones liberados en el nodo y que viajan por conductores electrnicos que unen el ctodo con el nodo.

En el ctodo el cobre inico (Cu+2) es reducido a cobre metlico (Cu0) por los electrones suplidos por la corriente y que torna de polaridad negativa a dicho electrodo. En el electrodo positivo o nodo se descompone agua generndose oxigeno gaseoso que burbujea en la superficie del nodo y adems cido sulfrico producto de una reaccin de oxidacin.

La capacidad de determinadas compuestos para aceptar y donar electrones hace que puedan participar en las reacciones denominadas de oxidacin-reduccin.Las reacciones de reduccin-oxidacin (tambin conocido como reaccin redox) son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de especies qumicas, uno oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada respectivamente). REACCIN DE OXIDACIN Y REDUCCIN

El reductor es aquella especie qumica que tiende a ceder electrones de su estructura qumica al medio, quedando con una carga positiva mayor a la que tena. El oxidante es la especie que tiende a captar esos electrones, quedando con carga positiva menor a la que tena.

REACCIN DE OXIDACIN Y REDUCCIN

REACCIN DE OXIDACIN Y REDUCCINCuando una especie qumica reductora cede electrones al medio se convierte en una especie oxidada.Cuando una especie capta electrones del medio se convierte en una especie reducida forma un par redox con su precursor reducido.

REACCIN DE OXIDACIN Y REDUCCINVista microscpica del proceso de oxidacin-reduccin cuando se sumerge una barra de Zn en una solucin de Cu2. Observe la decoloracin de la solucin

REACCIN DE REDUCCIN: Hay sustancias que pueden aceptar electrones; son sustancias oxidadas que en las condiciones adecuadas se pueden reducir, y por lo tanto transformarse en formas reducidas.

REACCIN DE OXIDACIN: Hay sustancias que pueden donar electrones ; son sustancias reducidas que en las condiciones adecuadas se pueden oxidar, y por lo tanto transformarse en formas oxidadas. REACCIN DE OXIDACIN Y REDUCCIN

Las reacciones qumicas en las que se produce cambio en los estados de oxidacin de las especies que participan, conllevan el flujo de partculas cargadas y se pueden emplear para generar corriente elctrica. A la inversa, tambin se puede aplicar una corriente generada para producir una reaccin qumica de las caractersticas anotadas en una direccin particular. Electroqumica

CELDAS ELECTROQUMICASLos procesos electroqumicos, pueden ser clasificados en dos tipos segn sean o no espontneos. Los primeros suceden en forma natural y la celda se denomina galvnica o pila. Los no espontneos se realizan por medio de aplicacin de corriente externa y se realizan en una celda llamada electrolticaCelda EspontneaCelda No Espontnea

CELDA GALVNICAEs una celda que por medio de una reaccin electroqumica espontnea genera corriente o un flujo de electrones en el proceso galvnico la energa qumica se transforma en energa elctrica.La energa qumica se transforma en energa elctrica

En una celda electroltica se realiza una reaccin electroqumica no espontnea debido a la aplicacin de energa elctrica proveniente de una fuente. CELDA ELECTROLTICALa energa elctrica se transforma en energa qumica

CONCEPTOS FUNDAMENTALESUn proceso de naturaleza electroqumica, como lo es el de electroobtencin del cobre, se caracteriza por presentar la realizacin simultnea de dos reacciones denominadas andicas y catdicas.Reaccin catdica: El cobre esta en estado inico en la solucin pasar a estado metlico, depositndose en el ctodo, bajo la siguiente ecuacin qumica. Cu+2 + 2e- Cu E = 0.34V

Reaccin Andica: Es la descomposicin inica del agua dando como producto hidrgeno y liberacin de oxgeno al ambiente. La ecuacin qumica de reaccin es la siguiente. H2O 2H+ + 1/202+ 2e- E = l.23V

El nodo es una aleacin inerte que no participa en la reaccin, pero que acta solamente como soporte electrnico.

El circuito de una celda electroqumica, est compuesto fundamentalmente por cuatro componentes:NODO: Material slido conductor en cuya superficie se realiza un proceso de oxidacin con liberacin de electrones.Ejemplo: Zn Zn+2 + 2 e

CTODO: Electrodo slido conductor en cuya superficie se realiza un Proceso de reduccin con los electrones provenientes del nodo.Ejemplo: Cu+2 + 2 e CuELECTROLITO: Un medio acuoso, con iones que migran permitiendo el paso de corriente entre los electrodos.

CONDUCTORES: Un medio slido conductor de electrones, que permite el flujo de ellos entre los electrodos.

En la electroobtencin el cobre metlico se recupera por electrlisis a partir de una solucin altamente cida de sulfato de cobre (CuSO4). El proceso de electrlisis se logra haciendo pasar una corriente elctrica continua entre los electrodos (nodos inertes pero conductivos, y ctodos), los cuales estn sumergidos en un electrolito rico en cobre (CuSO4, H2SO4 y H2O). El nodo lleva carga elctrica positiva y el ctodo, carga elctrica negativa. Los iones de cobre (Cu+2) son reducidos, es decir neutralizados en el ctodo por los electrones que fluyen por l, depositndose una capa de cobre metlico sobre la superficie de la plancha madre de acero inoxidable (ctodo permanente).

Las soluciones de lixiviacin con cido sulfrico presentan normalmente las siguientes especies inicas en solucin: Cu2+, Fe+2, Fe+3, Al+3, Mg2+, S04-2, H+ y otros Reacciones Qumicas que estn involucradas en el proceso

La reaccin electroltica en el ctodo es:

CuSO4 + H2O ===== Cu0 + H2SO4 + O2 corriente Cu+2 + SO4-2 + 2 e- Cu0 + SO4-2

Donde (e-) denota un electrn, necesitndose dos para neutralizar un in Cu+2. Sin embargo, la reaccin en el nodo es completamente diferente. El gas oxgeno se forma en el nodo inerte por la descomposicin del agua. Los iones sulfato (SO4-2) se neutralizan en el nodo formando inmediatamente cido sulfrico (H2SO4) y oxgeno (O2)

La reaccin de descomposicin electroltica en el nodo es:

H2O 2H+ + O2 + 2e- 2H+ + SO4-2 H2SO4

H2O + SO4-2 H2SO4 +O2 + 2e-

El oxgeno producido en la reaccin anterior escapa como gas en el nodo.

Reacciones de electro-obtencinReacciones catdicas:

a) Cu2+ + 2e- Cu0Fe+3 + e- Fe2+ O2 + 2H+ + 2e H2O

Reacciones nodicas:

H2O O2 + 2H+ + 2e- Fe+2 Fe+3 + e- 2 Cl- Cl2 + 2e-paso de corrosin de nodo : Pb Pb2+ + 2e-paso de aislamiento : Pb2+ + H2S04 PbSO4 + 2H+paso de oxidacin :PbSO4 +2H20 PbO2 + SO4-2 + 4H+ + 2e-Hidrolisis :H20 2 H+ + 1/2 02 + 2e-

Como ocurre la electrodepositacinCuSO4 + H2O + E.E Cu + H2SO4 + O2

La depositacin de cobre sobre una lamina de fierro se produce por la reduccin del ion Cu +2 a Cu. La ecuacin que gobierna esta reaccin es : Cu+2 + 2e Cu

En la lamina de plomo se produce la reaccin de descomposicin del agua lo que se representa por la ecuacin :H2O O 2 + 2H+ + 2e

La descomposicin del agua genera los dos electrones necesarios para la reduccin del ion Cu+2, generando el depsito de cobre sobre el ctodo.

Una celda electroltica cuenta con cinco componentes bsicosCOMPONENTES DE UNA CELDAnodos

Electrodo positivo, que recibe el flujo de corriente desde el electrolito y los entrega nuevamente a la fuente de corriente continua; la superficie de este electrodo se caracteriza por ser deficitaria en electrones, lo que permite la realizacin de las reacciones andicas u oxidaciones de generacin de cido sulfrico y liberacin de oxgeno.

Usualmente fabricados de aleacin de Pb Sb fundido y Pb - Ca - Sn laminados en fro. Tiene un espesor de 6 y 9 mm

Los nodos empleados en el proceso deben ser idealmente inertes qumicamente, o sea no presentar transformaciones que faciliten su corrosin o degradacin.

Deben ser conductor electrnico y estar sometidos a condiciones oxidantes electroqumicas por corrosin andica y ambiente qumico del electrolito cido oxigenado en la vecindad de la superficie andica.

CARACTERSTICA DEL NODO815 - 820 mm1110 - 1130 mmComposicin:Pb : 98.16 - 98.61 %Ca : 0.04 - 0.08 %Sn : 0,02 - 0,3 %Al : 0.020 %Ag : 0.002 %Bi : 0.005 % Espesor = 6 9 mm

Los nodos tienen 6,35 mm y 9 mm de espesor y estn hechos a partir de una plancha laminada de aleacin de plomo, calcio y estao. La barra es de cobre revestida con estao en sus extremos.

La barra de suspensin es de cobre que en la zona de interfase y soldadura con la placa est protegida con una funda de plomo aleado, para proteger de la corrosin.

FORMACIN DE LA CAPA DE PbO2 (CAPA PASIVANTE)Al polarizar positivamente el nodo de plomo en un electrolito cido, la superficie se recubre con una pelcula de PbSO4 y el electrodo es pasivado, segn la reaccin:

Pb + SO4-2 PbSO4 + 2 e

En la medida que el potencial del nodo se incrementa, el sulfato de plomo se transforma a PbO y a un potencial de alrededor de 1,65 V / ENH se estabiliza finalmente como PbO2:

PbSO4 + 2H2O PbO2 + 4H+ + SO4-2 + 2e

Este xido tiene la cualidad de ser semiconductor electrnico y permite la transferencia de electrones. Esta capa de PbO2, no debe degradarse ni desprenderse, si se quieren obtener buenas respuestas del proceso.

El oxgeno liberado en la superficie del nodo puede hacer que se desprenda escamas de xido de plomo, las cuales decantan como lodo no soluble. Por lo cual se deber sacar en intervalos peridicos mediante la limpieza de las celdas.O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2PbO2H2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH2OH20 2H+ + O2

Desprendimiento de partculas desde la capa son causada por:

nodos doblados raspados por las placas ctodo, cuando se cargan a las celdas.

Placas ctodos dobladas que raspan los nodos cuando se ponen en las celdas.

El Manganeso que trae el electrolito de los estanques produce la generacin de MnO2. ElMnO2 hace que la capa conductora de PbO2 se descascare.

Si la temperatura del electrolito cae repentinamente, se producir un descascaramiento de lacapa de PbO2 con la consiguiente contaminacin.

Las altas densidades de corriente, que forman rpidamente la capa de PbO2 y mayoresvelocidades de circulacin del electrolito, que a su vez llevan a una mayor agitacin inter electrodos, tienen ms probabilidades de causar condiciones de descascaramiento de losnodos.

La electrlisis interrumpida en las celdas de electrodepositacin, debido a una cosecha muerta o a cortes de energa perturba el PbO2 y permite que esta capa se descascare.

Si aumentan los niveles de cido sulfrico en el electrolito, se producir un aumento en lageneracin en la capa de PbO2, y por esto aumentar la posibilidad de descascaramiento.

Los nodos doblados dan por resultado:

nodos que tocan a los ctodos durante la operacin. Esto se conoce como cortocircuito y produce una disminucin de la produccin y de eficiencia de este momento.

Contaminacin del ctodo de cobre con plomo.

nodos doblados

El empleo de sulfato de cobalto disuelto en el electrolito, en una concentracin adecuada, disminuye la corrosin andica y la cantidad de partculas de compuestos de plomo suspendidas en el electrolito. Adicionalmente la presencia de cobalto disminuye el consumo de energa ya que decrece el sobrepotencial andico.Debido al desprendimiento de partculas del nodo (descamacin, deconchamiento, abrasin) y precipitacin de plomo, en el fondo de la celda se acumulan lamas. Esta con lleva a la prctica operacional de lavar las celdas peridicamente para su remocin.Mayores niveles de concentracin de cido, temperatura y densidad de corriente andica aceleran la corrosin del nodo

Evolucin de oxigeno

Evolucin de oxigeno

La tecnologa ISA, utiliza una placa de acero inoxidable 316 L, de 3-3,3 mm de espesor con terminacin superficial tipo 2B y con alrededor de un metro cuadrado de superficie til de depositacin por cara. La barra de suspensin es hueca de acero inoxidable 304 L, revestida con cobre que adems cubre la parte de soldadura entre la placa y la barra. Consta de dos ventanas para permitir su levante por los ganchos del marco de la gra y sus dos bordes laterales estn recubiertos con material plstico y el borde inferior con cera removible para facilitar el despegue de las planchas de cobre. La precisin de la dimensin y rigidez de los lingotes de ctodos de acero inoxidable permiten un espacio entre los lingotes catdicos de 100 mm. La rigidez del ctodo tambin produce un nmero menor de cortocircuitos en las celdas, lo que mejora el rendimiento de corriente.

Material: Acero Inoxidable 316 L SSComposicin:Fe : 61.4 - 68.90 %C : Hasta 0.030 %Cr : 16.00 - 18.50 %Mn: Hasta 2.00 %Mo: 2.00 - 3.00 %Ni : 10.00 - 14.00 %A= 4 m2ventanasBarra de acero inoxidable 304 LRecubierta de plsticoCera removible

Electrolito El electrolito constituye la materia prima abastecedora de cobre a la celda y es uno de los componentes de mayor significacin e influencia que afecta el desempeo del proceso. Las caractersticas fsico-qumicas del electrolito afectan significativamente las siguientes respuestas del proceso:La calidad fsica y qumica de los ctodos.La eficiencia de corrienteEl consumo especfico de energaDentro de las caractersticas de mayor importancia de un electrolito se tienen las siguientes:

Alta concentracin de cobre. Alta conductividad elctrica. Baja viscosidad y densidad. Mnima presencia de impurezas solubles, insolubles y de orgnico atrapado.

Dentro de las caractersticas de mayor importancia de un electrolito se tienen las siguientes:

Composicin qumica Cobre cido Impurezas solubles: Fierro Total, Fierro Ferroso, Cloruro, Manganeso. Slidos suspendidos Orgnico atrapado Reactivo guar (aditivo catdico) Cobalto (aditivo andico) Temperatura Flujo alimentacin

MARCO DISTRIBUIDOR

El circuito hidrulico de la seccin, presenta una configuracin de alimentacin en paralelo a las celdas, con lo cual se permite operar a cada celda con un electrolito de iguales caractersticas.

En las celdas, el electrolito se distribuye mediante un anillo de distribucin ubicado en el fondo de la celda permite una mayor hidrodinmica del electrolito, menores gradientes y operar a mayores densidades de corriente sin disminuir la calidad catdica.

Cada celda presenta un marco distribuidor colocado en la base de cada celda, es una tubera de 3 de forma rectangular, perforada con 120 orificios de 6 mm de dimetro, espaciados 101,6 mm en cada costado de la seccin longitudinal de la tubera, lo que permite una distribucin uniforme del electrolito sobre las caras de los ctodos suspendidos en la celda.

Una vlvula manual de 3, est conectada al marco distribuidor para permitir el cierre del flujo durante el drenaje de la celda. El flujo de electrolito alimentado a las celdas debe ser uniforme y homogneo, normalmente se disea en el rango de 0.14 0.20 m3 / h / ctodo.

Marco distribuidor

EQUIPO Y CIRCUITOSLas principales instalaciones y componentes de EW pueden considerarse las siguientes:

Celdas Circuito del Electrolito Circuito Elctrico Electrodos Gras para el Transporte de Ctodos Mquinas preparadoras de lminas iniciales ( plantas convencionales ) Equipo lavador de Ctodos Mquina lavadora y despegadora de planchas (plantas con ctodos permanentes)

Las celdas son las unidades bsicas para la EW y debido a las caractersticas del proceso y sus limitaciones, se requiere disponer un alto nmero de ellas de acuerdo a la produccin deseada (alrededor de 1,2 celdas por una tonelada de ctodos por da).

Convencionalmente, las celdas se han construido de hormign armado moldeado y revestidos interiormente con materiales plsticos. En los ltimos aos el empleo de las celdas polimricas se generaliza como equipo estndar en las nuevas instalaciones. Estas celdas son monolticas y para una capacidad aproximada de 60 ctodos miden 6,5 x 1,15 x 1,4 metros y una capacidad de 6 m3.

En una celda, nodos y ctodos se ubican alternadamente con una separacin de 2 a 4 cm aprox. Cada tomo tienen dos nodos vecinos y el nmero de ctodos vara por celda de 30 a 70.

Disposicin de ctodos y nodos en una celdactodonodo

Formacin de ctodos y nodosEn la celdas deber tener siempreal comienzo un nodos.

Grupo transformador- rectificadorBarras conductoras Barras interceldasElectrodos CIRCUITO ELECTRICOLos circuitos elctricos dentro de la nave de electrodepositacin tiene los siguientes componentes fundamentales:

La corriente continua necesaria en el proceso se obtiene del rectificador de corriente alterna.

Corriente alternaCorriente continua

Corriente alterna

Es por esta razn que la corriente debe ser rectificada, obteniendo a partir de la corriente alterna, una corriente constante o "contnua" (grfico a la derecha) para realizar el proceso de electro-obtencin. Lo anterior se logra usando un rectificador.

Corriente continua (rectificada)

La corriente rectificada se conduce a las celdas por las barras conductoras. Cada celda representa una resistencia equivalente en serie de igual magnitud.La corriente de las barras interceldas se contactan con los electrodos mediante las barras colgadoras y suspensin

y posteriormente avanza de celda en celda, las que estn elctricamente conectadas en serie en el circuito.Los ctodos y nodos en la celda estn conectados en un arreglo en paralelo, de tal manera que la corriente del circuito se distribuye por la barra intercelda a cada electrodo.

.

Grupos Conectados en ParaleloESQUEMA DE CONEXION

ESQUEMA DE CONEXION

ESQUEMA DE CELDAS

El flujo de corriente entre los electrodos se lleva a cabo por el contacto que se realiza en la superficie de las celdas se desarrolla de la siguiente manera. Un extremo del electrodo hace contacto con la barra triangular de cobre mientras el otro extremo descansa sobre un material no conductor colocado entre las ranuras de cobre triangulares. FLUJO DE CORRIENTE ENTRE ELECTRODOS

La corriente ingresa al sistema por el ctodo para luego desplazarse por medio del electrolito hasta llegar al anodo. Los electrones viajan del potencial negativo al potencial positivo Los electrones van de izquierda a derecha

El flujo de corriente va desde los rectificadores hacia los ctodos, a travs del electrolito, y sigue hasta llegar al nodo.

Las barras de suspensin de los nodos y ctodos puentean las celdas. Sin embargo, cada barra de suspensin descansa sobre un soporte aislado, esto fuerza a la corriente a que fluya a travs del electrolito entre los electrodos. Flujo de corriente en las filas de las celdas

Conexin del circuito en anodos

Conexin del circuito en anodos

Contacto nodo- Ctodo

Efectos de VariablesElectrolito A.1 Composicin del ElectrolitoEl electrolito es el medio por el cual ingresa el cobre a la celda y se transporte como in cprico hacia el ctodo.

A.1.1Concentracin de Cobre y cido

Una alta concentracin de cobre en el electrolito, aunque inferior al lmite de solubilidad del sulfato de cobre, es necesario para obtener ctodos de alta pureza., Permite operar a mayor densidad de corriente para lograr mayor produccin, y, es por esta razn, que tanto el electrolito alimentado como el saliente o pobre tenga altas contracciones en cobre y su diferencia no sea superior a 10 g/l y comnmente al alrededor de 5 g/l . Los electrolitos cargados presentan una concentracin de 45 - 55 g/l , y los descargados que retornan SX entre 35 - 45 g/l.La concentracin de cido afecta principalmente al consumo de energa, ya que favorece la conductividad del electrolito. Pero una acidez muy alta afecta la corrosin del nodo y calidad del ctodo. Normalmente concentracin de cido vara de 140 - 170 g/l

Efectos de VariablesElectrolito

A.1.2 Concentracin de Impurezas A.1.3Temperatura

A.1.4Flujo de Electrolito B. Densidad de Corriente

C. Concentracin y movimiento del electolito D. Dosificacin de Aditivos e Inhibidres.

VARIABLES Y EFECTOS

Las variables ms importantes en el proceso de EW y que es necesario controlar para obtener buenos resultados son:

Composicin del electrolito Densidad de corriente Concentracin y movimiento del electrolito. Dosificacin de aditivos e inhibidores

Composicin del electrolito El electrolito es el medio por el cual ingresa el cobre a la celda y se transporte como in cprico hacia el ctodo. .

La calidad de cobre depositado es funcin directa de la concentracin de cobre en el electrolito.

A valores inferiores a 30 gr/lt, de cobre en el electrolito la calidad del depsito baja notoriamente.

La concentracin de cobre que debe operarse en el circuito electroltico es la del electrolito pobre, que para diseos es del orden de 30 - 40 gr/lt, valores que pueden sustentar cualquier variacin producto de la extraccin.

La concentracin de cobre del electrolito cargado del orden de 45 - 55 gr/lt y es balanceado automticamente de acuerdo al cobre extrado en la etapa de extraccin.

Por la ecuacin general que se verifica en la electroobtencin, a saber:

CuSO4 + H2O ===== Cu0 + O2 + H2O

se determina que por 1 kg de cobre depositado se producen 1,54 kg de cido sulfrico.

Temperatura y flujo del electrolito

La temperatura de operacin est limitada al rango de 40 a 55 C, debido alcosto de calefaccin del electrolito, prdidas de agua por evaporacin, mayorefecto de la neblina cida e incidencia de mayor corrosin en la planta.

Efectos positivos de la temperatura:

Mejora la conductividad del electrolito.Baja la viscosidad.Mejora la calidad del depsito.Baja los contaminantes, especialmente el azufre.Disminuye el potencial de la celda.Debe ser mantenida entre los 42 - 45 oC.

El flujo del electrolito se opera de 100 -200 l/ min y en las celdas el electrolito se alimenta en forma continua para mejorar la depositacin y tener una concentracin homognea.

Densidad de Corriente

Se define como la intensidad de corriente que fluye a travs de un rea determinada de electrodos.Dc = A Amp Area m2Los rangos de esta densidad de corriente, para ctodos permanentes varan desde 250 - 300 Amp/m2.Un aumento de densidad de corriente, produce un aumento en la eficiencia de corriente pero deteriora la calidad del depsito y aumenta el potencial de la celda. Un aumento en la densidad de corriente debe estar acompaado de un aumento en los flujos de las celdas.

En el proceso de EW, los parmetros operacionales ms importantes que definen al proceso son los siguientes:Densidad de corriente.Composicin del electrolito en cobre y cido.Concentraciones de impurezas solubles e insolubles.Concentracin de aditivos.Flujo de electrolito.Temperatura de electrolito.Espaciamiento nodo / ctodo.Ciclo catdico.

Con el propsito de no afectar el desempeo normal del proceso, las diversas variables deben mantenerse tan regulares como sea posible. Para ello, es fundamental efectuar un control estricto sobre los lmites y estabilidad de:

Concentraciones de: cobre, cido, fierro total y cloruro.Concentraciones de: orgnico atrapado y slidos suspendido.Concentraciones de aditivos.Densidad de corriente o amperaje.Flujo de electrolito.Temperatura de entrada y salida del electrolito.Espaciamiento, verticalidad y planimetra de los electrodos.Detencin y eliminacin de cortocircuitos.Distribucin pareja de corriente en los electrodos

CORTOCIRCUITOS

Un cortocircuito es una condicin fsica que hace que la corriente pase entre los electrodos sin participar en las reacciones electrolticas.

Las caractersticas de los cortocircuitos son:

Voltajes bajos en las celdas.

Menor produccin de cobre, por una menor eficiencia de la corriente.

Calentamiento de las barras soporte de los electrodos por la alta corriente que fluye por la va de menor resistencia del corte.

Calentamiento de la placa nodo, lo que lleva a una mayor produccin de xido de plomo y a posible descascaramiento.

Calentamiento de la barra

La presentacin de cortocircuitos entre nodos y ctodos en las celdas es una situacin indeseable para el proceso debido a que causa diversos efectos adversos como son los siguientes: EFECTOS Y CONTROL DE CORTOCIRCUITOSeficiencia de corriente.

Favorece la corrosin, degradacin y deformacin de los nodos.

Promueve la formacin de depsitos delgados, que causan problemas en la operacin de despegue en la mquina.

La plancha andica se calienta y al calentarse aumenta la produccin de PbO2 y el riesgo de desprendimiento.

Incrementa la contaminacin por plomo de los ctodos.

Promueve la degradacin de materiales plsticos en contacto con los electrodos cortocircuitados.

Disminucin del voltaje en las celdas

El calentamiento de las barras se suspensin de los electrodos debido a la alta corriente, originadas por la baja resistencia de cortacircuito.

El calentamiento aumenta la corrosin y en casos el derretimiento de las barras.

Cuando se presenta un cortocircuito existe un alto amperaje (corriente (I)) y como el espacio entre los electrodos es nulo esto provoca un efecto trmico adverso, y tambin una disminucin del voltaje en la celda.

Los cortocircuitos que se producen en las celdas de acuerdo a su origen se clasifican en dos tipos: Cortocircuitos por proximidad. Cortocircuitos por crecimiento nodular.Los del primer tipo ocurren cuando los nodos toman contacto directo con los ctodos o quedan extremadamente cerca. Las causas principales que provocan este tipo de cortocircuito son:

Placas catdicas o andicas dobladas. Electrodos excesivamente mal alineados. Electrodos fuera de la vertical. Placas andicas desprendidas.Los cortocircuitos por crecimiento nodular son provocados por el crecimiento rpido y preferencial de ndulos, los que pueden crecer hasta tocar el nodo y provocar el cortocircuito. El aditivo catdico inhibe este crecimiento nodular.

CORTES POR PROXIMIDAD

Placa doblada

Placas con Nodulos

CORTOCIRCUITO POR DEPOSICION

El control de los cortocircuitos se realiza por inspeccin o deteccin y su pronta eliminacin para dejar la celda en operacin normal con corriente.

La deteccin puede realizarse por varias tcnicas, basados ya sea en los efectos trmicos elctricos provocados por el cortocircuito. Dentro de estas tcnicas se cuentan:

Visual o al tacto. Por gaussimetro. Medicin voltaje de contacto. Medicin voltaje de par de electrodos. Medicin voltaje de celda con multi tester. Mtodos infrarrojos.

Los mtodos de correccin para corregir los cortocircuitos son:

Quebrar los ndulos con una barra de acero inoxidable.Enderezar o cambiar los electrodos doblados.Volver a alinear los electrodos mal puestos.Aislar los electrodos en corte.

CONSUMO DE ENERGA Y FACTORESLa energa elctrica que demanda el proceso de EW del cobre, normalmente constituye el mayor tem de los costos de operacin debido a la cantidad que se consume por unidad de cobre producido y al costo de dicha energa. De tal manera, que en la operacin del proceso debe tratarse de ahorrar el mximo de energa y a utilizarla eficientemente Dentro de los factores que afectan la eficiencia de corriente se tienen:

Reacciones parasitarias catdicas.Cortocircuitos.Fugas de corriente.Disolucin qumica del cobre depositado.

En las plantas de EW que procesan electrolitos provenientes de SX, se ha incrementado la eficiencia de corriente a valores comprendidos normalmente entre 87 a 94%.Los factores ms influyentes en el voltaje de celda son:

Densidad de corriente.Sobrepotencial andico.Cada de tensin debido al electrolito.Cada de tensin en los contactos.Para reducir la cada de tensin que presentan los contactos de los electrodos con la barra de distribucin, es necesario mantener limpias las zonas de contacto tanto del electrodo como de la barra de distribucin. Esta limpieza tambin permite conseguir una distribucin uniforme de la corriente en los electrodos de la celda

Un lavado eficiente de los contactos elimina el cido y sales evitandoLa corrosin.

Un lavado eficiente de los contactos elimina el cido y sales evitandoLa corrosin.

CONTAMINACIN CTODOSLas principales impurezas que aparecen en los ctodos obtenidos por SX-EW, son las siguientes:PlomoAzufreFierro

Los principales factores que influencian la contaminacin de los ctodos se agrupan en cuatro fuentes:nodoElectrolitoDepsito catdicoFactores operacionalesDentro de las medidas para reducir la contaminacin por plomo se tienen las siguientes:Uso de aisladores sobre los nodos para impedir el contacto con ctodos.Limpiar las celdas y lavar nodos cada 3-6 meses.Detectar y eliminar prontamente los cortocircuitos.Mantener constante las condiciones de operacin.Mantener un nivel de cobalto mnimo de 100 ppm.Al energizar debe incrementarse gradualmente el amperaje.

CONTAMINANTES EN LOS CTODOS

Dentro de las medidas para reducir la contaminacin por plomo se tienen las siguientes:

Uso de aisladores sobre los nodos para impedir el contacto con ctodos. Limpiar las celdas y lavar nodos cada 3-6 meses. Detectar y eliminar prontamente los cortocircuitos. Mantener constante las condiciones de operacin. Mantener un nivel de cobalto mnimo de 100 ppm. Al energizar debe incrementarse gradualmente el amperaje.

En el caso del azufre, se proponen las siguientes medidas:

Realizar un lavado pronto y efectivo de los ctodos cosechados. Evitar la formacin de depsitos rugosos. Mantener constantes las condiciones ptimas de operacin. Procesar un electrolito con bajo contenido de orgnico atrapado y slidos suspendidos. Utilizar reactivo Guar y controlar sus niveles

Para el fierro,

Mantener los niveles de fierro en el electrolito bajo 2,5 g/l. Asegurar la produccin de depsitos lisos y densos operando a condiciones ptimas.

PROBLEMA EN LA EVOLUCIN DE OXGENO LIBRE (neblina acida).Durante el proceso de electrobtencin la evolucin de oxgeno libre produce problemas:Las burbujas de gas producidas son muy pequeas y al elevarse a la superficie y reventar, la energa liberada expulsa gotas extremadamente finas de electrolito a la atmsfera lo que produce una neblina altamente corrosiva en cido sobre las celdasEntre los efectos perjudiciales que causa la neblina cida se encuentran los siguientes:

Contaminacin del aire de la nave. Accin corrosiva hacia constituyentes de la instalacin. Ensuciamiento de contactos. Problemas de condiciones de trabajo.

Varias tcnicas se han aplicado para inhibir la formacin y accin de la neblina cida, como son las siguientes:Formacin de capas de espuma.Cubrir las celdas con lonas.Ventilar la nave mediante corrientes forzadas de aire.Utilizar capas de grnulos plsticos flotando en la superficie del electrolito.Las dos ltimas tcnicas son las que mas se han desarrollado.

Para minimizar este problema las celdas se cubre con 3 -4 capas de bolas de polipropileno de 15 a 20 mm. Estas capas flotan y as fomentas la coalescencia de las pequeas gotas y evitar la neblina cida.

Otra ayuda para minimizar la neblina se tiene los ventiladores. Ellos crean una ventilacin de flujo cruzado con ello ayuda a mejorar la calidad del aire sobre las celdas donde se esta trabajando.

Condiciones ptimas de la electroobtencin Las condiciones de operacin garantizan: Larga vida til del ctodo. Eficiencia operacional. Flexibilidad operacional. Facilidad en el desmonte del depsito de cobre. Pureza del depsito. Las condiciones ptimas son las siguientes:

Control de impureza Contenido de cobre Contenido de cido Contenido de cobalto Cloruros Orgnico Hierro Flujo a las celdas Reactivo Guartec Densidad de corriente Temperatura de la celda

SiembraCosechaDespegue Placas con Bordes DefectuososCtodos de CobrePlacas de Acero Inox.Proceso de Cosechas de Ctodos

ESQUEMA GENERAL DE UNA MAQUINA RADIAL

Muchas gracias

El proposito de esta presentacin es mostrar en forma didactica el proceso donde se produce el deterioro de los bordes, explicar brevemente cada etapa del proceso y explicar en que consiste el borde y para que sirve