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• Alexandra Arroyo

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“Año

del dialogo y la reconciliación nacional”

FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES • ELECTROREFINACION DEL COBRE • ELECTRODEPOSICION DEL COBRE • ELECTRODEPOSICION DEL ZINC

CATEDRA: Termodinámica metalúrgica

CATEDRÁTICO: Ing. Luis Antonio Pacheco Acero

ESTUDIANTES: Arroyo Huamán Jennifer Alexandra

SEMESTRE:

VI

INTRODUCCIÓN: La refinación electrolítica es la última etapa para obtener un cobre de buena calidad, Los ánodos cargados a celdas contienen estas impurezas (arsénico, antimonio y bismuto), que pueden contaminar el cátodo bajando su calidad química, la eficiencia de corriente y la cantidad de producción. La electrodeposición, es un tratamiento electroquímico donde se apegan los cationes metálicos contenidos en una solución acuosa para ser sedimentados sobre un objeto conductor creando una capa. El tratamiento utiliza una corriente eléctrica para reducir sobre la extensión del cátodo los cationes contenidos en una solución acuosa. Al ser reducidos los cationes precipitan sobre la extensión creando una película fina. El espesor dependerá de varios factores.

OBJETIVOS: ELECTROBTENCION DEL ZINC:  Obtener zinc (Zn) mediante el proceso de electrolisis con electrodos inertes plomo-plata (Pb-Ag)

ELECTROBTENCION DEL COBRE:  Extraer el cobre de soluciones sulfatadas utilizando la deposición electrolítica.  Identificar las reacciones que intervienen en el proceso.  Visualizar las reacciones electrolíticas y relacionar los productos obtenidos conlas leyes de la electroquímica

ELECTROREFINACION DEL COBRE:  Eliminar las impurezas que perjudican las propiedades eléctricas y mecánicas del cobre, tales como: As, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Fe, Co, Ni y Pb.  Recuperar las impurezas con valor, como: Au, Ag, metales del grupo del Pt y Se

MARCO TEÓRICO DEFINICIÓN DE ELECTRODEPOSICIÓN La electrodeposición es el método de cubrir objetos con una película fina de otro metal. El principio que rige este fenómeno es la electrólisis, cuyo nombre procede de dos radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que significa ruptura. La electrodeposición implica la reducción (disminución del estado de oxidación; ganancia de electrones) de un compuesto metálico disuelto en agua y una deposición del metal resultante sobre una superficie conductora. Probablemente esta técnica es uno de los procesos más complejos conocidos, debido a que hay un gran número de fenómenos y variables que intervienen en el proceso total, mismos que son llevados a cabo en la superficie de los materiales involucrados. En la electrodeposición de metales, el éxito de la operación está en función del control de los fenómenos involucrados, por lo que es necesario mencionar los principios a los que se sujetan éstos, ya que cualquier variación en el proceso se verá reflejada de manera significativa en el resultado obtenido. PRINCIPIOS DE ELECTROQUÍMICA

La Electroquímica es la ciencia que estudia el intercambio de energía química y eléctrica que se produce por medio de una reacción de óxido-reducción. La oxidación es la pérdida de electrones, mientras la reducción es la ganancia de los mismos. Las reacciones de óxido-reducción (redox), son aquellas en donde hay una transferencia de uno ó más electrones. Electrólisis es el nombre que recibe el proceso mediante el cual la energía eléctrica se emplea para producir cambios químicos; mediante una reacción redox no espontánea, donde se hace pasar una corriente eléctrica. Se lleva a cabo en un contenedor llamado cuba electrolítica. La electrolisis es uno de los principales métodos químicos de separación. La principal ventaja del método electrolítico consiste en que no es necesario aumentar la temperatura para que la reacción tenga lugar, evitándose pérdidas energéticas y reacciones secundarias. Industrialmente es uno de los procesos más empleados en diferentes áreas, como por ejemplo en la obtención de elementos a partir de compuestos (cloro, hidrógeno, oxígeno), la purificación de metales (el mineral

metálico se disuelve en ácido, obteniéndose por electrólisis el metal puro) o la realización de recubrimientos metálicos protectores y/o con fines decorativos, como es el caso del niquelado. A continuación se menciona la definición de algunos términos empleados en el proceso de electrodeposición:  El electrodepósito es el depósito catódico obtenido por el paso de una corriente eléctrica en una célula electrolítica.  Un electrodo es el componente de un circuito eléctrico que conecta el cableado del circuito a un medio conductor como un electrolito. El electrodo positivo es llamado ánodo (Pb-Ag) y el electrodo negativo es llamado cátodo(Al).  El electrolito es la sustancia iónica que en solución se descompone al pasar la corriente eléctrica. PROCESO ELECTROLÍTICO

El proceso electrolítico consiste en hacer pasar una corriente eléctrica a través de un electrolito, entre dos electrodos conductores denominados ánodo y cátodo. Donde los cambios ocurren en los electrodos. Cuando conectamos los electrodos con una fuente de energía (generador de corriente directa), el electrodo que se une al polo positivo del generador es el ánodo y el electrodo que se une al polo negativo del generador es el cátodo. Una reacción de electrólisis puede ser considerada como el conjunto de dos medias reacciones, una oxidación anódica y una reducción catódica.

DEFINICIÓN DE ELECTROREFINACION La Electrorefinacion consiste en la disolución elecroquimica de ánodos de cobre impuro y en la deposición del cobre puro en cátodos de cobre. El electrolito es una solución acuosa de ácido sulfúrico que contiene pequeñas cantidades de cloro. Muchas de las impurezas (metales como plata, oro, bismuto, plomo, platino y estaño) de los ánodos son insolubles en el electrolito y pasan a formar lo que denominamos barros anódicos. LEY DE FARADAY

La ley de faraday de la electrólisis indica que la masa depositada es proporcional a la carga eléctrica que pasa por la celda.

Dónde: I = Corriente que pasa por la Celda t = Tiempo de deposición M = Masa Molar F = Constante de Faraday = 96485 n = número de valencia de la sustancia como ion en la solución.

ELECTROREFINACION DEL COBRE REACCIONES EN EL ANODO:

Es una reacción de oxidación con dislocación. 𝐶𝑢0 → 𝐶𝑢++ + 2𝑒 − REACCION EN EL CATODO:

Es una reacción de reducción con deposición del cobre en el cátodo 𝐶𝑢++ + 2𝑒 − → 𝐶𝑢 OTRAS REACCIONES:

•

Equilibrio entre el cobre monovalente y divalente en la solución. 𝐶𝑢+2 𝐶𝑢+1 = 𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 𝐶𝑢 → 𝐶𝑢2 𝑆𝑂4

•

Solución/aire: 1 𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝑂2 → 2𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 𝐻2 𝑂 2 1 𝐶𝑢 + 𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝑂2 → 𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 𝐻2 𝑂 2 1 𝐶𝑢𝑆𝑂4 + 𝐻2 𝑂 → 𝐶𝑢 + 𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝑂2 2

ELECTRODEPOSICION DEL COBRE REACCIÓN CATÓDICA

Los iones de cobre son reducidos, es decir neutralizados e el cátodo por los electrones que influye por él, depositándose en una capa de cobre metálico sobre la superficie de la plancha madre de acero inoxidable en el circuito de láminas de arranque, y el cátodo inicial en el circuito de celdas comerciales. 𝐶𝑢+2 + 2𝑒 − → 𝐶𝑢0 REACCIÓN ANÓDICA

El gas oxigeno se forma en el ánodo inerte por la descomposición del agua. Los iones sulfato se neutralizan en el ánodo formando inmediatamente ácido sulfúrico y oxigeno según las siguientes reacciones: 1 𝐻2 𝑂 → 2𝐻 2 + 𝑂2 + 2𝑒 − 2 2𝐻 + + 𝑆𝑂−2 → 𝐻2 𝑆𝑂4 1 𝐻2 𝑂 + 𝑆𝑂4 −2 → 𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝑂2 + 2𝑒 − 2 La reacción neta para una celda es: CATODO:

𝐶𝑢+2 + 2𝑒 − → 𝐶𝑢0 ÁNODO:

1 𝐻2 𝑂 + 𝑆𝑂4 −2 → 𝐻2 𝑆𝑂4 + 𝑂2 + 2𝑒 − 2 REACCIÓN GLOBAL:

𝐶𝑢+2 + 𝑆𝑂4 −2 → 𝐶𝑢0 + 𝐻2 𝑆𝑂4 +

1 𝑂 2 2

ELECTRODEPOSICION DEL ZINC REACCIÓN GENERAL.

ZnSO4 =Zn+2+SO4 —. (Parcialmente disociado) Una vez se aplica la densidad de corriente respectiva (0.18-0.30 A/cm2), los iones de Zn+2se reduce en el cátodo y forman Zn: Zn+2 + 2e = Zn (REACCIÓN CATÓDICA) H2O = H+ + OH- (DISOCIACIÓN POR LA ELECTRÓLISIS)

CONCLUSIÓN: ELECTROBTENCION DEL ZINC:  Cuando mayor voltaje de energía eléctrica hay mayor deposición de Zinc y calidad del producto  Cuando mayor voltaje es mayor es la producción de oxigeno  Recomendación para los siguientes laboratorios esperamos contar con una solución bien concentrada para efectuar bien nuestro laboratorio.

ELECTROBTENCION DEL COBRE:  La celda electroquímica está basada en la oxidación reducción donde se produce un cambio en los iones de oxidación de las sustancias. Los electrones tienen que fluir por el circuito externo desde el electrodo negativo al positivo

ELECTROREFINACION DEL COBRE:



Podemos afirmar que la electrorefinacion es un proceso fundamental en la obtención del cobre. Aunque también muy peligroso para la salud de los trabajadores.

BIBLIOGRAFIA  electrorefinaciondecobrer-140926210517-phpapp01.pdf  https://edoc.site/lab-12-electroobtencion-pdf-free.html  https://es.slideshare.net/richard_270593/electrorefinacionde-cobre-r-beltran-ilo  Metalurgia del cobre 2- Centro Tecnológico Minero