Problemas De Refinacion De Cobre

Una refinería electrolítica de cobre usa una densidad de corriente de 172.24 A/m2. Cada tanque contiene 30 ánodos y 31 cátodos. El área inmersa de cada cátodo (un lado es de 0.9398 por 0.9652 metros. El voltaje por tanque es de 0.25 voltios (sistema múltiple). El espesor de los ánodos iniciales es de 3.3cm, la eficiencia del amperaje de deposición es del 95%. La planta entera contiene 1600 tanques en operación. La resistividad del electrolito a la temperatura usada es de 1.65ohms/cm3. Los ánodos son retirados para fundirse con un espesor de 0.254cm. La distancia entre ánodo y cátodo es de 5.08cm.

Se Pide:

Los amperios por tanque y la potencia en Kw requerida para operar los tanques.

La proporción de esta potencia convertida en calor en el electrolito.

La producción total de la planta, por día, en kilogramos.

El aumento en el espesor del cátodo por día.

SOLUCION

Cálculo de la intensidad

Cálculo de la potencia:

E= 0.25 Voltios/tanque

W=0.25voltios/tanquex9374.3aamperios/tanque

W=2343.5watts= 2.34 Kw/tanque

W=2.34 Kw/tanquex1600tanques

Potencia= 3744 Kw/planta

2.1 cálculo de la Resistencia

Tenemos que: r= 1.65ohms/cm3. Y L =5.08cm

Luego

2.2 Cálculo del voltaje óhmico:

E=IxR

2.3 Cálculo de la potencia convertida en calor a partir del voltaje óhmico:

W=IxE

W=9374.3 amp/tanquex0.144 voltios/tanque

W=1350watts

W=1.35Kw/tanque

W=1.35Kw/tanquex1600tanques/planta

W= 2160Kw/planta.

2.4 cálculo de la proporción

Si:

3744Kw ---------------- 100%

2160Kw------------------ X

X = Porcentaje convertido en calor = 57.7%

Cálculo de la Producción:

Cálculo del aumento de espesor

Aumento de espesor por día = 0.10415 cm

Se quiere diseñar una planta de refinación electrolítica de cobre, teniendo como base variables determinadas como pruebas de laboratorio. Se dispone de tanques que miden 480cms de largo, por 120cms de ancho y 127cms de profundidad. Los tanques deben ser distribuidos en tres bloques, cada uno del cual está conectado a una moto generadora que proporciona 17200 amperios por circuito. La densidad de corriente reportada es de 200amp/m2. El voltaje por tanque es de 0.296 voltios, del cual el 80% es usado para vencer la resistencia del electrolito. Se usa el sistema múltiple. La chatarra de ánodos es de 15%. Los que el peso de la placa inicial es de 6Kg. Los ánodos miden 98cm por 96cm y con un espesor de 4.3cm.

Considere una capacidad de planta de 12500 TM por mes, la eficiencia de la corriente es del 90%

Se pide lo Siguiente:

El número de placas por tanque y el número de tanques necesarios para mantener la producción.

La intensidad y potencia eléctrica netas requeridas, en la primera por celda y en el segundo caso por planta.

El aumento de espesor de cobre por cátodo en 24hrs en pulgadas.

SOLUCION

Cálculo del número de placas por tanque

3.281pies = 1 metro

A=1mx1m = 1m2

#cátodos =

Entonces

#ánodos = 42 por tanque

cálculo del número de tanques:

Calculo de la producción por tanque

Calculo del número de tanques:

= 416667Kg/día

Para el diseño se toman 2 tanques más o sea 948 tanques.

2.1 Cálculo de la intensidad neta por tanque.

I = (43-1) x2x200amp.m2x1m2

I = 16800 amperios/celda

Esta es la verdadera intensidad por celda ya que los dos cátodos de los extremos del tanque reciben depósito sobre un solo lado.

2.2 Cálculo de la potencia eléctrica neta requerida para la planta:

3. Cálculo del aumento de espesor de cobre por día:

Incremento de espesor:

En la planta de electrodeposición de New Cornelia Cooper Company, Ajo, Ariz, se tiene 152 tanques, con 77 cátodos cada uno. Los cátodos miden 42 por 42 pulgadas. La distancia entre la superficie de los ánodos a los cátodos es de 2 pulgadas. En Marzo de 1918, la planta produjo 3152800 libras de cobre, la corriente deposita 0.92libras/Kw-Hr. La resistividad promedio del electrolito es de 5ohm/cm3. El voltaje por tanque es de 2.08voltios. Asumir que 0.1 voltios son absorbidos por los contactos. La casa de tanques estaba dividida eléctricamente en dos circuitos, cada uno con un generador.

Se pide lo siguiente:

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