ELO384_Electrorefinacion

ELECTRO REFINACIÓN

Integrantes: Manuel Díaz Rosales Eduardo Gutiérrez Gonzalo Hidalgo

INTRODUCCIÓN 

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La electro refinación de un metal consiste en la disolución anódica del metal impuro y el posterior depósito catódico de este metal puro. En un proceso de refinación electrolítica se utiliza un ánodo (metal impuro) y un cátodo permanente, las impurezas se deben “perder” durante el paso de los iones metálicos disueltos del ánodo y depositados en el cátodo durante la electrólisis.

PROCESOS: ¿CÓMO SE PRODUCE EL COBRE?  

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Procesos productivos Exploración geológica Extracción Distintos procesos de refinación de cobre Chancado Molienda Flotación Fundición Electror refinación Lixiviación Electroobtención Cátodos Exportación

DIFERENCIA DE PROCESOS Mina Conminución

Flotación

Lixiviación

Fusión/conversión

Extracción por solventes

Refinación

Electro obtención

Electro refinación

Cátodo

ELECTRO OBTENCIÓN

ELECTRO REFINACIÓN

ELECTRO REFINACIÓN Electrólito: CuSO4 - H2SO4 40 gpl Cu, 180 gpl ácido Impurezas: As (10gpl), Sb, Bi, etc. Aditivos: cola, tiourea

Barro anódico: Au, Ag, Pt, Se, Te, Ni, etc.

icell  250  350 A / m 2 Vcell  0.3  0.5 V Cu  2  2e  Cu 0 Cu 0  Cu  2  2e

ELECTRO REFINACIÓN

ELECTRO REFINACIÓN Composición del voltaje de celda

Vcelda = ηa + |ηc| + RI + pérdidas η : sobrepotencial [V] R: Resistencia electrolito [m2] I: Densidad de corriente [A/m2] R : (1/) (dac/A)  : conductividad [-1 m-1] dac : distancia ánodo - cátodo [m] A : área superficial del cátodo [m2]

ELECTROREFINACIÓN

ELECTRO REFINACIÓN: CHUQUICAMATA 1 celda = 55 cátodos, 56 ánodos  40 celdas= 1 sección  10 secciones= 1 circuito  4circuitos 

PROBLEMAS TÉCNICOS EN ELECTRO REFINACIÓN Antimonio y láminas iniciales  Cortocircuitos  Posicionamiento de electrodos  Aditivos  Limpieza de contactos  Concentración de ácido y deposición indeseada  Arsénico y barros en suspensión 

OTROS MATERIALES Oro  Plata  Zinc  Uranio  Aluminio  Litio  Sodio  Potasio  Magnesio 

IMPLEMENTACIÓN ELECTRÓNICA Se debe proveer de corriente continua del orden de los cientos de miles de amperes  ¿Solución? Rectificadores controlados por tiristores de múltiples pulsos 

IMPLEMENTACIONES EXITOSAS POR ABB 

BHP Billiton, Spence, Chile: Tres rectificadores de tiristores de 12 pulsos de 42kA/305V con tres salas eléctricas de fabricación en aluminio.

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Codelco – Chuquicamata: Cuatro rectificadores de tiristores de 12 pulsos de 43kA/260Vcc con cuatro salas eléctricas.

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Rio Tinto - España: Sistema rectificador de tiristores de 12 pulsos de 26kA/400V con transformador de autorregulación con tanque de acero y panel de control local independiente y sistema de control AC 800PEC. Skorpion Zinc – Namibia: Cuatro rectificadores de tiristores de 12 pulsos de 55kA/375Vcc que suministran una potencia superior a 82MW. La planta rectificadora incluye los interruptores primarios de alimentación y un panel de control maestro. Hudson Bay Mining - Canada: Dos transformadores para exterior de 41MVA, que alimentan 2 rectificadores de tiristores de 135kA/245Vcc/12 pulsos, 2 bancos de filtros armónicos de 20Mvar/20kV, control y control maestro, seccionadores de CC y otros equipos eléctricos.

HZL Chandaria – India: Dos rectificadores de tiristores de 12 pulsos de 96kA/490Vcc con 2 transformadores de 2x32,05[MVA], 2 filtros armónicos, 2 paneles de control local, 1 panel de control maestro y 8 seccionadores de CC.

RECTIFICADOR DE 12 PULSOS

RECTIFICADOR DE 18 PULSOS

RECTIFICADOR DE 24 PULSOS

NORMA IEEE519 DE LÍMITES DISTORSIÓN ARMÓNICA PERMITIDOS

RECTIFICADOR MULTI-CELDA DE ALTAS CORRIENTES. Propuesto por: Eduardo Wiechmann, Pablo Aqueveque, Aníbal Morales, Pablo Acuña y Rolando Burgos.  Soluciona el problema relacionado con alto consumo de potencia reactiva en topologías tradicionales. 

FP=FDistorsión∙FDesplazamiento

TOPOLOGÍA MULTI-CELDA

CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN Transformadores reducen el voltaje de 15 [KV] de entrada a 275[V].  Cada transformador usa 4 bobinas secundarias zig-zag (desfases requeridos para la cancelación de armónicas).  Las portadoras PWM respectivas a cada celda están desfasadas por +20°, 0°, -20°.  Cada celda se controla independientemente con el fin de garantizar redundancia. 

TOPOLOGÍA Y OPERACIÓN DE CADA CELDA Cada celda entrega 1.7 [KA].  Requieren 3 IGCT para modular esta corriente a 300 [Hz].  Propuesta clave: Diodo volante que provee una ruta a la corriente circulante evitando sobrevoltajes en el lado AC. 

IGCT 

5SHY 35L4510    

Voltaje conducción: 1.4 [V] Máxima corriente en estado activo RMS 2670 [A] Máximo peak no repetitivo de corriente 32 [kA] Optimizado para frecuencias