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• Jose PA

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PROCESO DE ELECTROREFINACIÓN DEL COBRE

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PROCESO ER DEL COBRE

Solución Electrolítica

Celda

Anodo

Cátodo

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Proceso de electrorefinación de cobre Cu 2+ + 2e ⇒ Cu

H2O ánodo

H+

SO42−

Cu 2+ ⇒

cátodo

Cu ⇒ Cu 2+ + 2e

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Composición del Anodo ER (Blister)

El ánodo Proviene de la Fundición de Concentrados de Cobre.

• • • • • • • • • • • •

Cu (%) Ni (g/t) Pb (g/t) S (g/t) Te (g/t) Se (g/t) As (g/t) Sb (g/t) Bi (g/t) Ag (g/t) Au (g/t) O2 (g/t)

98.5-99.7 20-6800 15-5000 20-50 5-300 15-2500 9-2700 7-2200 3-310 99-7000 1-6 900-3800

COMPOSICION DEL ELECTRÓLITO Especie H2O H2SO4 Cu Fe As Sb Zn Pb

Concentración más abundante 160-200 g/L 40-50 g/L 0.2-6 g/L 0.5-12 g/L 0.3-0.8 g/L 0.1-0.3 g/L trazas

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Composición del Cátodo El Cátodo proviene de la EO de soluciones ricas procedentes de SX o de la ER del cobre blister

• • • • • • • • • • • •

Cu (%) Ni (g/t) Pb (g/t) S (g/t) Te (g/t) Se (g/t) As (g/t) Sb (g/t) Bi (g/t) Ag (g/t) Au (g/t) O2 (g/t)

99.970-99.998 0.1-4.0 0.1-10 3-6 0.06-10 0.1-10 0.1-10 0.05-15 0.02-5 0.4-25 0.1-0.8 50-200

COMPOSICION DE LODOS ER ESPECIE Cu

CONCENTRACIÓN 10-50%

Ag

3-25%

Au

0.2-2%

Se

2-15%

Te

0.5-8%

As

0.5-5%

Sb

0.5-5%

Bi

0.1-0.5%

Pb

5-10%

Ni

0.1-2%

Fe

0.1-2%

S

2-5%

Si

1-7%

Pt-metales

trazas

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Solución Electrolítica • • • •

H2O H2SO4 CuSO4 aditivos

Propiedades Físico-Químicas • Densidad • Viscosidad • Conductividad Eléctrica

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• Anodo: ocurre la disolución anódica de cobre de acuerdo a la reacción: Cu ----> Cu2++2e

E0ánodo = -0.34V

• Cátodo: ocurre la depositación catódica de cobre de acuerdo a la reacción: Cu2++2e ----> Cu

E0cátodo= 0.34V

Convección Natural en la Celda • Aumento de la densidad en la solución de la zona adyacente al ánodo. • Disminución de la densidad en la solución de la zona adyacente al cátodo

ánodo

movimiento solución

cátodo

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Caracterización del sistema • El proceso se realiza mediante la imposición de una corriente al circuito de electrorefinación, que entrega la energía necesaria para su desarrollo, permitiendo la disolución de los ánodos, la depositación de cobre y de algunas impurezas en los cátodos además de otras impurezas al electrolito y la formación de barro anódico en el fondo de la celda.

Circulación de electrolito • Se requiere de la mantención de electrolito circulante el cual se alimenta a las celdas por gravedad desde estanques de carga, los cuales a su vez son alimentados desde estanques de almacenamiento a través de bombas, previo paso por intercambiadores de calor.

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Cambio de Electrodos Los cambios se efectúan siguiendo un ciclo: • Descarga de cátodo: al término de un ciclo catódico (9-11 días). • Descarga de scrap de ánodos y de cátodos: al término de un ciclo anódico (20-22 días).

Variables Relevantes del Proceso • • • • • • • •

Densidad de corriente, (A/m2) Flujo de electrólito, (L/min) Temperatura del electrólito, (ºC) Concentración de Cu2+, (g/L) Concentración de H2SO4, (g/L) Concentración de aditivos, cola (ppm) Voltaje de celda, (V) Distancia interelectrodos, (cm)

180-230 10-20 55-65 35-45 150-220 25-75 0.2-0.35 2.6-4.4

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Características de una Celda Convencional • • • • • • • •

Longitud, (m) 5-6 Ancho, (m) 1-1.2 Profundidad, (m) 1.5-1.7 Espesor de paredes, (m) 0.12-0.15 Número de cátodos 30-49 Número de ánodos 31-50 Materiales concreto-PVC Barra de distribución triangular-plana

¿Porqué Agregar H2SO4? • Aumenta la conductividad de la solución y por lo tanto disminuye la resistencia ohmica de la solución: 1.53 M H2SO4 y 0.1M CuSO4 ==> 1/κ = 0.0118 Ω 0 H2SO4 y 0.1M CuSO4 ==> 1/κ = 0.74 Ω.

• Disminuye la contribución de la migración al movimiento de los iones Cu2+.

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