Problemas y generalidades de Electro-Refinación de Cu

Problemas en la electrorefinación del cobre El comportamiento de subproductos y elementos impureza afecta el procesamiento de materias primas de cobre y zinc primaria y reciclado. Está claro que es conveniente recoger los subproductos valiosos mientras las impurezas no deseadas son descartadas en una forma ambientalmente estable. La plata, el oro y el selenio / teluro se concentran en los ánodos producidos durante la fusión de materias primas primarias y secundarias. Aunque estos elementos sub-productos se recuperan en los barros anódicos generados durante la electrorefinación de cobre, pueden reaccionar ampliamente en el circuito electrolítico. La plata se disuelve casi por completo, pero re-precipita en forma de plata metálica o especies seleniuro. El oro reporta en su mayoría como pequeños granos de oro, pero hay evidencia de disolución de oro seguida por su precipitación como una especie de seleniuro. La disolución de Selenio / Teluro pueden ocurrir durante el procesamiento de los barros anódicos, y el selenio / teluro disuelto pueden tener efectos negativos sobre la calidad de los cátodos de cobre. Aunque el estaño es un subproducto potencialmente de valor desde la fusión de cobre secundario, este a menudo se pierde en los procesos de electrorefinería. El plomo precipita como PbSO4 durante la electrorefinación y es subsecuente removido como una escoria. Arsénico disuelve y es eliminado por electroobtención o despiche a un circuito SX. Antimonio y bismuto son potencialmente subproductos de valor, pero estos elementos suelen serrechazados en las operaciones de refinación de cobre. (Dutrizac, 2004)

Problemas técnicos en electrorefinación del cobre •

•

•

Al alimentar el electrolito desde un extremo de la celda y extraerlo por el extremo opuesto, la concentración de aditivos (cola y tiourea) va decreciendo a lo largo de la celda, lo que causa una calidad heterogénea de los depósitos en distintos sectores de la celda. Si los contactos barra (busbar) - ánodo y barra - cátodo se ensucian (ej. por sulfatación), se genera una resistencia eléctrica en los contactos que aumenta la tensión de celda y con ello, el costo energético de la operación. Habiendo Sb presente en el electrólito, conviene que haya una mayor proporción de As, ya que este elemento contribuye a la decantación de los barros en suspensión. Empíricamente se sabe que debe cumplirse la siquiente relación para minimizar la cantidad de barros en suspensión (Sin Autor, 2002):  As  2 Sb

Aplicación industrial  Proceso electrolítico 1. Electrodos: Ánodos y Laminas (Cátodos) 2. Electrolito: Solución ácida de cobre. 3. Corriente: Sistema Walker, DC 29,450 Amp.,380 v. 4. Aditivos: Cola, Thiourea, Acido clorhídrico . 5. Equipos e Infraestructura: Tanques, Bombas, filtros, intercamb. de calor, tuberías, celdas poliméricas. 6. Personal: Operadores y técnicos

 Anodos de fundición

 Prensa de Ánodos Para mejorar verticalidad de los ánodos

Capacidad: 2.8 Anodos/min Fabricantes: Furukawa, Mitsubishi ,Metal Corp. Kawazoe Machine Works Ltd.  Máquinas espaciadora ánodo y lavadora de corroidos

Máquina espaciadora de ánodos: Espaciado de ánodos antes de ser cargado a celdas

Máquina lavadora de corroídos: Lavado de ánodos antes de ser enviados a Fundición

 Cambio de electrodos en celdas

1.Extracción de los Ánodos corroídos de celdas y coloca en Máquina Lavadora de A. corroídos. 2.Transporte de Ánodos de la espaciadora de Ánodos a celdas electrolíticas (Material Polimérico). 3.Drenaje del electrolito de las celdas. 4. Evacuación del Lodo Anódico.

5.Lavado de celdas 6.Carga y acondicionado de los Ánodos. 7.Carga y acondicionado de láminas. 8.Llenado del electrolito a celdas. 9.Completada operaciones, aplicar corriente eléctrica.

 Láminas de arranque

1. Se refinan Ánodos Madre, mediante el uso de Planchas Madre, en proceso de 24 Horas. 2. Las PM con depósito se cuelgan del Carrusel, se lavan, Deslaminan, se aplica solución deslaminante y se ubican en la cadena transportadora. 3. La grúa toma las PM sin depósito, las toma la grúa y siembra nuevamente en las celdas.  Deslaminado planchas madres

1. 2. 3. 

Separación suave de las hojas de cobre. De acuerdo a su peso es seleccionada para láminas o para formar Orejas. Si presenta defectos físicos es separada para otros usos. Máquina preparadora de láminas

Preparación de las laminas de arranque o Cátodos Iniciales. Pasos : 1.Toma la Hoja de cobre 2.Ubica la barra soporte 3.Coloca dos orejas 4.Remacha las orejas y la hoja 5.Estampado de la Lámina 6.Carga a celdas  Carga de láminas a celdas

1. Una grúa del tipo puente, carga las Láminas de arranque preparadas a celdas. 2. Se acondicionan en celdas, garantizando que no tengan contacto con los ánodos. 3. Se cargan 53 Unidades por celda (de acuerdo a ésta planta) Calidad Química: -Cu : > 99,99% - S : < 10ppm -Ag : < 15ppm -Nivel por impureza: 1ppm  Filtrado del electrolito Características:   

Tipo: Discos Mat. Filtrante: Tela 2 Presión: 3Kg/ cm



Caudal: 2500 Lt/min

1. Separar los sólidos en suspensión del electrolito, para evitar contaminación catódica. Posteriormente, se efectúa el calentamiento del electrolito a 65°C, con vapor saturado.

Características del electrolito comercial: Composición química: Cu : [40-42]g/l O H S 4 2 : [168-172]g/l Cl : [28-40]mg/l Ni : < 12g/l As : < 70g/l Sb : < 0,60g/l Bi : < 0,30g/l Sólidos : < 8 ppm Grasa : < 10 ppm

Condiciones en celdas: Temperatura: [63,5 – 64,5]°C Flujo : [24 ± 2] l/m Color :Azulino

 Control Rectificador Operación automática. Provee corriente rectificada a celdas. En ésta planta: -Unidades : 2 -Capacidad unitaria y voltaje: 15KA, 450V  Detección de cortocircuitos Detección y corrección de cortocircuitos con ayuda de Gausimetro o voltímetro. Etapas: -Detección -Anular cortocircuito Eficiencia de corriente(%): >98%  Cosecha de cátodos

1. Extracción de Cátodos de celdas, luego de 12 días en proceso de electrorefinación. 2. Extracción de ánodos corroídos de celdas, lavados, pesados y despachados a Fundición. 3. Evacuación de Lodos Anódicos, para procesar en Purificación. 4. Lavado de las celdas y los contactos (Busbars).

 Control calidad de cátodos 1. Los cátodos se lavan por 30 seg. en agua caliente (65 °C) y se realiza inspección al 100%. 2. Los Cátodos con defectos físicos son separados para reparación. 3. Las Causas de No Conformes son: Nódulos, Lodo, Mal Contacto, Doblados, Lodo Flotante y Otros.  Máquina lavadora de cátodos 1. Nuevo Lavado con agua caliente (65 °C) mediante sprays superiores y laterales. 2. Se agrupan de 19 a 22 cátodos para formar paquetes de Cátodos.

3. Se extraen las barras de suspensión (Crossbars).  Despacho de cátodos

1. 2. 3. 4.

Lavado de paquetes con Vapor y soplado con aire. Control de Calidad de Paquetes y verificación de la información. Cargar Paquetes a plataformas de ferrocaril. Lectura de Información en Plataformas, preparación de guía para el despacho 5. Traslado a Puerto para embarque. (Southern, 2006)

Bibliografía  Dutrizac, James E. (2004). “El comportamiento de sub-productos y elementos de impureza en la electrorefinación de cobre y circuitos de precipitación con hierro”. Extraído el 04 de Junio del 2013  Sin Autor (2002). Curso “Mi51G Procesos Hidro-Electrometalúrgicos”.

Extraído el 04 de Junio del 2013 desde http://www.mineduc.cl/usuarios/formacion_tecnica/File/2011/ELECTRICIDA D/ElectroMetalurgia.pdf  Southern (2006). “Proceso Electrolítico del cobre Refinería-Ilo”. Extraído el 05 de Junio del 2013.