LABORATORIO N°2 ELECTROMETALURGIA ELECTROREFINACIÓN DE COBRE

INDICE

INDICE.............................................................................................................................................   1 RESUMEN.......................................................................................................................................    2 INTRODUCCION.............................................................................................................................     3  OBJETIVOS.....................................................................................................................................     4 ANTECEDENTE TEORICOS......................................................................................................... …      5 EQUIPOS Y MATERIALES..............................................................................................................      7 DESARROLLO EXPERIMENTAL.............................................................................................. …….      8 RESULTADOS..............................................................................................................................       9 DISCUSION...................................................................................................................................   10 CONCLUSIONES...........................................................................................................................    11 BIBLIOGRAFIA..............................................................................................................................   12

RESUMEN

Se busca analizar la experiencia llevada a cabo de la electrorefinación de cobre donde se prepara 250 mL de electrolito de cobre el cual se compone  de 45 g/L de cobre y 180 g/L de ácido sulfúrico. Éste a partir de 44,2 g de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4*H2O) ,y 25 mL de ácido sulfúrico de 98% de pureza y densidad de 1.84 g/mL.

Ya preparado el electrolito de cobre, se instala la fuente de poder. Para ello se debe conectar el polo positivo al ánodo y el polo negativo al cátodo acero inoxidable. Dentro de un vaso precipitado de 250 mL se introduce el electrolito para sumergir  el cátodo y ánodo donde posteriormente se conecta el tester. Una vez articulado el sistema, la fuente de poder se configura a una intensidad de corriente de 0.5 A.

Se midieron intensidad de corriente, voltaje de la celda y voltaje de fuente, además de temperatura  cada 15 minutos en una experiencia que dura 90 minutos.

 Finalizado el tiempo se debe apagar la fuente de poder y desconectar los equipos e instrumentos para desmontarlos y despegar el cátodo de cobre obtenido, lavarlo con alcohol y medir su masa. Se  obtiene un valor de 0,8882874 g de cobre.

 Los resultados obtenidos de estas mediciones se presentan a continuación:

TABLA 1: RESULTADOS OBTENIDOS DURANTE EL PROCESO

INTRODUCCIÓN

El proceso de electrorefinación de cobre consiste en la purificación del metal a través de ánodos compuestos aproximadamente de 99% de cobre, siendo lo restante compuesto en impurezas (plata, platino, oro, plomo, entre otros) los cuales se sumergen en una solución rica en cobre (electrolito rico). Se refinan por acción de la temperatura y la corriente.

Parte del proceso consta en sumergir  ánodos en electrolito acompañados de cátodos de cobre puro o de cátodos de acero inoxidable (cátodos permanentes). Posteriormente se conecta una fuente de poder (rectificador). Una muestra de ello se presenta en la imagen 1.

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IMAGEN 1: CONFIGURACIÓN BÁSICA ER.

Instalados tanto los cátodos y ánodos dentro de la celda, se hace circular la corriente, instalando el polo positivo en el ánodo y el polo negativo en el cátodo. Ocurren las siguientes reacciones:

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Al terminar solo quedan las orejas de los ánodos de cobre. Sobre el cátodo se depositan los iones de Cu0 y se obtienen láminas de cobre entre 70 y 150 Kg (depende de las dimensiones de los cátodos) de 99.99% de pureza e impurezas con escalas de valores en ppm. Como subproducto se obtiene barro anódico conteniendo la mayoría de impurezas (oro, plata, selenio, platino, paladio, entre otros). Este se puede procesar o comercializar según la cantidad de elementos de interés contenidos.

OBJETIVOS

Objetivo principal: Realizar electro-refinación de cobre, utilizando un ánodo de cobre y un cátodo permanente de acero inoxidable con el objetivo de medir cantidad de corriente, voltaje de celda y fuente y temperatura, para comparar valores obtenidos con valores a escala industrial.

Otros objetivos: Determinar valores para la eficiencia de la corriente utilizada, determinar el consumo energético,  medir la corriente y voltaje en función del tiempo.

ANTECEDENTES TEÓRICOS

Electro-refinación:

La electro-refinación de un metal llevada a cabo por electrólisis (separar elementos utilizando electricidad) es una forma de purificar un metal previamente extraído por procesos metalúrgicos, en este caso ánodos de provenientes de fundición, cuyo objetico es remover diversas impurezas las cuales pueden tener un efecto negativo de las propiedades fisicoquímicas y mecánicas del metal. Casi todos los metales pueden ser electro-refinados, pero el cobre es el metal en el cual más se emplea este proceso.

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PROCESAMIENTO

IMAGEN 2: PROCESO ESQUEMÁTICO ER.

El objetivo principal de este proceso se basa en la disolución anódica de un metal que contiene impurezas y en su deposición catódica que la mayor reducción posible de estas impurezas. El principio de selectividad de la solución metálica y su depósito pueden ser explicados desde un metal M puesto en una solución con iones Mn+, estableciendo un equilibrio de potencial de electrodo Ee(Mn+ |M). Bajo cierto valor de potencial de corriente (i) es disuelto anódicamente y depositado catódicamente este metal de interés.

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