Problemas de Electrometalurgia Del Cobre

PROBLEMAS PROBLEM AS EN LA PLANTA DE REFINACION DEL COBRE

1. Una refiner refinería ía electro electrolít lítica ica de cobre cobre usa una densid densidad ad de corrie corriente nte de 172.24 A/m2. Cada tanque contiene 30 ánodos y 31 cátodos. l área inmersa de cada cátodo !un lado es de 0."3"# $or 0."%&2 metros. l 'olta(e 'olta(e $or tanque es de 0.2& 'oltios 'oltios !sistema m)lti$le*. m)lti$le*. l es$esor es$esor de los los ánod ánodos os inic inicia iale les s es de 3.3c 3.3cm+ m+ la efic eficie ienc ncia ia del del am$e am$era ra(e (e de de$os de$osici ici,n ,n es del "&-. "&-. a $lanta $lanta entera entera contie contiene ne 1%00 1%00 tanque tanques s en o$eraci,n. a resisti'idad del electrolito a la tem$eratura usada es de 1.%&oms/cm3. os ánodos son retirados $ara fundirse con un es$esor  de 0.2&4cm. a distancia entre ánodo y cátodo es de &.0#cm.

e ide 1. os am$erios am$erios $or $or tanque y la $otenc $otencia ia en  requerid requerida a $ara o$erar o$erar los tanques. 2. a $ro$orci, $ro$orci,n n de esta $otenc $otencia ia con'ertida con'ertida en en calor en el electro electrolito. lito. 3. a $roducc $roducci,n i,n total total de la la $lanta+ $lanta+ $or $or día+ en en 5ilo6ramo 5ilo6ramos. s. 4. l aumento aumento en el es$esor es$esor del del cátodo cátodo $or día. día. SOLUCION 1.1Cálculo de la intensidad

 I 

=

 I 

=

 I 

=

(# decatodos 1) x 2 D.C  −

(31 1) x 2 x172.24

 A

−

9374.3

m

2

 x0.9398mx0.9652m

amperios tan tan que

1

1.Cálculo de la !otencia"  0.2& 8oltios/tanque 90.2&'oltios/tanque:"374.3aam$erios/tanque 92343.&atts 2.34 /tanque 92.34 /tanque:1%00tanques otencia 3744 /$lanta

2.1 cálculo de la ;esistencia ncremento de es$esor

10247.14 gr / cát / día =

3

8.94 gr / cm  x10000cm

2

=

0.1146cm

 Incremento 0.045 pu lg adas / cátodo =

6

430.38kg / celda / día

3.

n la $lanta de electrode$osici,n de Ee Cornelia Coo$er Com$any+  A(o+ AriF+ se tiene 1&2 tanques+ con 77 cátodos cada uno. os cátodos miden 42 $or 42 $ul6adas. a distancia entre la su$erficie de los ánodos a los cátodos es de 2 $ul6adas. n BarFo de 1"1#+ la $lanta $rodu(o 31&2#00 libras de cobre+ la corriente de$osita 0."2libras/?Gr. a resisti'idad $romedio del electrolito es de &om/cm3. l 'olta(e $or  tanque es de 2.0#'oltios. Asumir que 0.1 'oltios son absorbidos $or los contactos. a casa de tanques estaba di'idida elctricamente en dos circuitos+ cada uno con un 6enerador.

e $ide lo si6uiente 1. a densidad de la corriente en am$erios/$ie2 2. a eficiencia de la corriente. 3. os am$erios y 'olta(e requerido de cada 6enerador. SOLUCION 1.1Calculo de la !)oducci%n !o) tan,ue"

Pr  3152800 li!ras mar"o x

mar"o

=

31días Pr  101703.22l!s / día /  planta =

Pr 

=

Pr 

=

101703.22l!s / día /  planta tan ques 152  planta 669.1 i!ras / tan que / día

1.Cálculo de los /ilo#atios !o) tan,ue"

7

1kw hr  669.1l!s 1día  x  x 0.92l!s 1día 24hrs −

=

otencia $or tanque /tanque 9atts/tanque

30.3044/tanque  30303.44 att/tanque

1.(Cálculo de los a'!e)ios !o) tan,ue" W  30303.44watts  I   E  2.08voltios 9:> >  + =

 I  14570 amperios tan que =

1.*Cálculo de la densidad de co))iente"  Area17%4 $ul62  12.2& $ie2/cátodo > !n* 2:A:HC

 I 

 DC 

=

 DC 

=

 DC 

=

(n)2 xAxDC  14.570amperios (77)2 x12.25 pies 2 7.72amp /  pie 2

.1. Cálculo del 0asto P)áctico /23&)4/56 Como 0."2 lbsIIII.1?Gr  1 lbsIIII. @ @1.0#%" ?Gr/libra

8

$ prá ct 

=

$ prá ct 

=

1.0869

 Kw  #r  2.2l!s  x 1l!r  1 Kg  −

2.39 Kw  #r / Kgr  −

. Cálculo de la e7iciencia de la co))iente"

$ prá ct 

26.8 xExn =

 ' . At%mx&  26.8 x 2.08 x 2 73% 63.57 x 2.39

=

=

(. Los a'!e)ios son 1*89: a'!45ene)ado)  Calculo del 'olta(e $or 6enerador  Dtanques 1&2

152 2

=

circuitos 2

76 tan ques / circuitos /  generador 

volta(e / circuito /  generador 

=

76

tan ques cir  /  gen

 x 2.08

voltios tan que

volta(e / circuito /  generador  158voltios =

4. a refinería de cobre da la Jreat Kalls+ Bont+ tiene 1440 tanques+ cada tanque contiene 2& ánodos y 2% cátodos. os cátodos miden 3#:2" $ul6adas. a densidad de la corriente es de 27.#am$/$ie2 y la eficiencia de la corriente es de "0-. os tanques están arre6lados en % circuitos se$arados+ cada uno con un 6enerador que da 1130. e usa el 9

sistema m)lti$le. Hel 'olta(e absorbido asumir que el %&- es usado $ara 'encer la resistencia del electrolito y el 3&- es $erdido $or contactos y otras causas. a distancia entre ánodo y cátodo es de &cm. e $ide traba(ar en unidades del sistema internacional a* a ca$acidad de la $lanta en 5ilo6ramos $or día y toneladas $or ao. b* l incremento de es$esor $or cátodo $or día.

1) Cálculo de la intensidad 1m

2

 A =38  pulg x 29 pulg =1102 pulg  x

2 2

1550 pulg

2

=0.7109 m

amp  10.7639  pie  I =( 26 −1 ) 2 x 0.7109 m  x 27.8  x 2

 pie

2

1m

2

2

= 10636

amp

* Cálculo de la producción  Pr ¿

10636 amp 96500 C 

 Pr ¿ 272285.48

 Pr =392097.6

 Pr ¿ 392097.6

x

 3600 s

x

h

 63.54

gr

2

 x

24 h

dia

x 0.90 =272285.48

gr Tanque. día

1 Kgr gr Kgr =272.29  x  x 1440 Tanques Tanque . día 1000 gr Tanque . día

 Kgr  Día

1 TM   365 dias  Kgr  TM  = 143116 x x  Día 1000 kgr año año

2) Cálculo del incremento del espesor

 Espesor ¿

w =  P . E x Area

10920

8.94

gr 3

cm

gr c!odo

x 7109.66 cm

10

= 0.1718 cm x 2

1m 100 cm

=0.00172 m

&. a refinería de cobre da la Canadian Coo$er ;efinerstda en Bontreal ast+ está diseada $ara o$erar con una densidad de corriente de 17 am$/$ie2. as laminas de arranque son cuadradas+ teniendo de lado 37.& $ul6 y $esan 11 lbs. Gay 432 tanques usados $ara la fabricaci,n de cátodos+ cada tanque contiene 42 ánodos+ se$arados a 4.& $ul6 de centro a centro y 43 cátodos. Asumir que la eficiencia de la corriente es de "4-.Cada ánodo es usado 33 días y dos cátodos son fabricados $or  cada ánodo. Asumir que cada ánodo se corroe en una raF,n equi'alente al 100- de eficiencia de corriente y que los "/10 de es$esor es disuelto antes del cambio del tanque. l 'olta(e $or tanque es de 212 m' del cual el %&- es requerido $ara 'encer la resistencia del electrolito. e $ide a* a ca$acidad anual de la $lanta !en libras* incluyendo las láminas de arranque+ o$erando 3%0 días. b* l n)mero de oras requeridas $ara fabricar una lámina de arranque en la misma densidad y eficiencia de corriente y su es$esor en $ul6adas. 1* Cálculo de la intensidad  A =37.5  pulg

2

=1406.25 pulg

 I =( 43 −1 ) 2 x 0.9073 m  x 17 2

1m

2

 x

1550 pulg

 amp  pie

2

2

x

2

=0.9073 m

 10.7639  pie

11

1m

2

2

2

= 13945.97 amp

L Cálculo de la $roducci,n  Pr ¿

13945.97 amp 96500 C 

x

 3600 s

x

h

 63.54

gr

2

 x

 24 h

dia

1 l"s

x 0.94 =372889.56

 Pr ¿ 372889.56

gr  x Tanque . d í a

 Pr ¿ 355139.18

l"s  360 dias l"s  x = 127850104  D í a año añ o

453.592

gr

=822.081

gr Tanque . d í a

l"s  x 432 Tanques Tanque. d í a

L Cálculo del $eso de las láminas de arranque

 Pr ¿ 11

l"s  x c  !odos

 Pr ¿ 4354560

43 c  !odos 21.5 nodos

 x

42 nodos 33 d í

as x !anque

 x 360

 d í as x 432 !anques añ o

l"s año

L Cálculo de la $roducci,n total  Pr ¿ 125010478

l"s l"s l"s − 4354560 =123495544 a ño año año

2* Cálculo del n)mero de oras requeridas $ara fabricar una lámina de arranque L Cálculo de la intensidad $ara una lámina 2

 I = A x DC = 9.7656  pie  x 17

 amp  pie

2

=166 amp

L Cálculo de la $roducci,n  Pr ¿

166 amp 96500 C 

 Pr ¿ 4438.53

x

 3600 s

h

x

 63.54 2

gr  x l mina. dí a

gr

 x

24 h

dia

1 Kgr 1000 gr

x 0.94 = 4438.53

= 4.439

Kgr l mina. dí a

L Cálculo del es$esor de la lámina de arranque 12

gr l mina. dí a

 Espesor

=

w  p . e x Area

gr l mina .d í a gr  x 9072.5 cm2 3 cm

4439 =

8.94

13

=

0.0615 cm