Electroobtención
-
Upload
engii-osorio -
Category
Documents
-
view
694 -
download
35
description
Transcript of Electroobtención
-
Introduccin
La operacin EW aplicada al cobre constituye la etapa terminal del proceso de beneficio de minerales oxidados y mixtos.
Los principales objetivos son : Recuperar el cobre contenido en una solucin acuosa
y obtener cobre metlico en la forma de ctodos.
Producir ctodos de la mayor calidad posible y a bajo costo.
Regenerar cido sulfrico simultneamente con la
deposicin de cobre, el cual se recicla a la planta de Extraccin por Solventes (SX) ( tambin a Lixiviacin en los procesos sin SX).
-
Electroobtencin
La electroobtencin es el proceso final en la produccin de cobre catdico de alta pureza. En la electroobtencin el cobre metlico se recupera desde una solucin de sulfato de cobre cido (CuSO4) mediante el proceso de electrlisis sumergiendo dos electrodos (ctodo y nodo) en una solucin electroltica de cobre.
Solucin electroltica: Es una solucin lquida que tiene la propiedad de permitir el paso de la corriente elctrica. En la planta la solucin electroltica es una mezcla de agua, cido sulfrico y sulfato de cobre. Electrodos: Son planchas metlicas que se usan para hacer pasar la corriente elctrica por el electrolito. El ctodo inicial (carga negativa), es una plancha de acero inoxidable 316L y el nodo (carga positiva), es una plancha rolada en caliente de plomo-calcio-estao.
-
Celdas Electrolticas
-
Celdas Electrolticas
A medida que el electrolito fluye a travs de las celdas de electroobtencin, en el proceso se producen varios cambios:
El contenido de cobre del electrolito disminuye a
medida que el cobre se deposita en los ctodos. La concentracin de cido sulfrico aumenta,
debido a la descomposicin del H2O en el nodo. La temperatura del electrolito aumenta, debido al
calor producido por la resistencia y otras ineficiencias.
-
Descripcin del proceso en celdas Electrolticas
La Electro-obtencin de cobre permite recuperar este metal desde soluciones cidas de sulfato cprico. Se caracteriza por la aplicacin de un campo elctrico entre un nodo y un ctodo, ambos inmersos en el electrolito cido de iones de cobre.
Se lleva a cabo en celdas electrolticas las cuales se agrupan en secciones y circuitos.
Una celda electroltica para electro-obtener cobre cuenta con cuatro componentes bsicos :
-
Descripcin del proceso en celdas Electrolticas
-
Descripcin del proceso en celdas Electrolticas
nodos Usualmente fabricados de plomo aleado ( Pb - Pb - Ca
- Sn ) y en cuya superficie se realiza la reaccin andica u oxidacin.
Ctodos Puede ser una lmina inicial de cobre o una placa madre
de acero inoxidable, en cuyas superficies se realiza la reaccin catdica o reduccin. Los ctodos reciben el cobre depositado aumentando de peso hasta su cosecha.
Electrolito Acta de medio conductor inico de la corriente,
indispensable para el transporte de iones. Conductores Metlicos Conectan el nodo con el ctodo externamente para la
transferencia de electrones a la fuente generadora de energa.
-
Descripcin del proceso en celdas Electrolticas
El proceso consiste en reducir electro-qumicamente los iones cpricos presentes en el electrolito, por medio de una corriente impuesta que circula de nodo a ctodo a travs del electrolito.
Como resultado, el cobre se deposita sobre el ctodo y el agua se descompone sobre el nodo con evolucin de burbujas de Oxigeno. La Figura muestra en forma esquemtica el funcionamiento del proceso.
El proceso requiere de energa para las reacciones qumicas, para vencer resistencias y compensar prdidas.
-
Descripcin del proceso en celdas Electrolticas
-
Descripcin del proceso en celdas Electrolticas
El cobre se deposita sobre la plancha madre por un periodo de 7 das aprox.
Al final del ciclo de deposicin, las planchas madre se cosechan (se retiran) de las celdas y se llevan a la mquina despegadora de ctodos, donde se separan las lminas de cobre catdico de las planchas madre
Estas planchas madre se reparan o pulen si es necesario y se retornan a las celdas de electro-obtencin para iniciar un nuevo ciclo de deposicin.
La energa de corriente continua (DC) para las celdas, es suministrada por rectificadores /transformadores, para suministrar energa a las celdas.
-
Electroqumica del Cobre
El nodo lleva carga elctrica positiva.
El ctodo, carga elctrica negativa.
Los iones de cobre (Cu++) son reducidos, es decir neutralizados en el ctodo por los electrones que fluyen por l, depositndose una capa de cobre metlico sobre la superficie de la plancha madre de acero inoxidable (ctodo permanente).
La reaccin de deposicin electroltica en el ctodo es:
Cu +2 + 2e- Cu0
-
Electroqumica del Cobre
Donde (e-) denota un solo electrn, necesitndose dos para neutralizar un in Cu++.
Sin embargo, la reaccin en el nodo es completamente diferente.
El gas oxgeno se forma en el nodo inerte por la descomposicin del agua. Los iones sulfato (SO4-) se neutralizan en el nodo formando inmediatamente cido sulfrico (H2SO4) y oxgeno (O2) segn las reacciones siguientes:
-
Electroqumica del Cobre
H2O 2H+ + O2 + 2e-
2H+ + SO4-2 H2SO4 ___________________________________________________ H2O + SO4-2 H2SO4 + O2 + 2e-
La evolucin del oxgeno libre en los nodos provoca dos problemas:
las burbujas de gas producidas al elevarse a la
superficie y reventar, expulsa gotas extremadamente finas de electrolito a la atmsfera, lo que produce una niebla altamente corrosiva de electrolito.
-
Electroqumica del Cobre
Esta niebla cida es irritante para los operadores y el personal de mantenimiento, es corrosiva para los componentes y equipos de la instalacin de electro-obtencin
El oxgeno liberado en la superficie del nodo puede hacer que se desprendan escamas de xido de plomo, las cuales decantan como lodo no soluble. El lodo se saca en intervalos peridicos mediante la limpieza de las celdas.
-
Electroqumica del Cobre
Esta niebla cida es irritante para los operadores y el personal de mantenimiento, es corrosiva para los componentes y equipos de la instalacin de electro-obtencin
-
Electroqumica del Cobre
Calidad de la lmina de cobre Electrolito pobre no sea menor a 30 gpl
(concentracin)
Esto causa:
La movilidad reducida de los iones de cobre en la regin del ctodo, conllevando a depsitos blandos o esponjosos y de una calidad baja.
-
Electroqumica del Cobre
Condiciones ptimas de la electro-obtencin
Las condiciones de operacin garantizan:
Larga vida til del ctodo.
Eficiencia operacional.
Facilidad en el desmonte del depsito de cobre.
Pureza del depsito.
-
Electroqumica del Cobre
Las condiciones ptimas son las siguientes: Contenido de cobre (35/40 g/L) Contenido de cido (150/180 g/L) Concentracin de cobalto (100/150ppm, 150 si el
contenido de manganeso en el electrolito es alto) Cloruro (menos de 30 ppm) Orgnico (< 1ppm) Hierro (< 1,5g/L) Flujo a las celdas Densidad de corriente Temperatura de la celda (4550C)
-
Problemas en la electroobtencin
Corrosin Por cloruros Cuando el nivel de cloruro en el electrolito es
alto, se puede producir una acumulacin de gas de cloruro sobre la lnea de solucin.
Andica Si la plancha catdica se llegara a colocar en una
celda como nodo, la corrosin por disolucin andica que se producira sera extremadamente grave.
-
Problemas en la electroobtencin
Por contactos Si no se realiza la limpieza adecuada y si los
procedimientos de operacin son incorrectos, el enchapado de cobre de la barra de suspensin se corroe.
Los procedimientos para alargar el periodo de vida de la barra de contacto son los siguientes:
Lavado constante y efectivo de los contactos y barras de suspensin.
Reduccin de cortocircuitos. Retiro efectivo de niebla cida.
-
Problemas en la electroobtencin
Nivel de electrolito en la celda El electrolito que est operando a baja
temperatura (menos de 35C), puede dar lugar a la formacin de sulfato de cobre cristalizado, especialmente en la parte superior del nivel de electrolito.
-
Problemas en la electroobtencin
Alineamiento Efectos del espacio de separacin entre electrodos
Si la distancia es > que los valores especificados, se forma una capa delgada, tipo cero galleta, que cuando se procesa la placa no se despega.
Si la distancia es < entre electrodos se forma una capa de crecimiento acordado o nodular. Se prefiere un cobre catdico liso.
-
Problemas en la electroobtencin
Efectos del espacio de separacin entre electrodos
-
Problemas en la electroobtencin
Paralelismo Un factor imprescindible para conseguir la
efectiva distribucin de la corriente y reducir la formacin de cortocircuitos, es que el ctodo quede bien alineado entre dos nodos.
-
Problemas en la electroobtencin
Cortocircuitos
El cortocircuito es la condicin fsica que causa que la corriente fluya entre los electrodos sin tomar parte en la reaccin electroltica.
Los cortocircuitos por crecimientos son causados por la inclusin en el depsito catdico de una partcula conductora. La partcula atrae mas carga y as crece ms rpidamente que el depsito catdico que est alrededor.
-
Problemas en la electroobtencin
Desborre de celdas
El desborre se realiza para la limpieza de la celda y para evacuar el lodo del plomo que se acumula en el fondo.
-
Equipos asociados al proceso de celdas electrolticas
Los equipos asociados al proceso son:
Nave Electro-obtencin.
Celda de electro-obtencin.
Marco distribuidor de electrolito.
Marco cortocircuitador .
-
Equipos asociados al proceso de celdas electrolticas
Nave Electro-obtencin
Puente Gra Nave
Carro
Strong
back
(Araa)
Celdas de electro-obtencin
Ctodo
nodo
-
Equipos asociados al proceso de celdas electrolticas
Celda de electro-obtencin
Soporte
de las
pasarelas
Soporte de
la barra
colectora
Drenaje
inferior
Cajn de
rebalse
Drenaje
lateral
Barra de
nivel
-
Equipos asociados al proceso de celdas electrolticas
Marco distribuidor de electrolito
El marco distribuidor colocado en la base de cada celda, es una tubera de forma rectangular, con una distribucin uniforme del electrolito sobre las caras de los ctodos suspendidos en la celda.
Marco cortocircuitador
Para realizar la limpieza de las celdas es necesario hacer un puente en el paso de la corriente elctrica sobre las celdas que van a ser limpiadas, para ello se utiliza un marco cortocircuitador.
-
Limpieza de Contactos entre Celdas de Electroobtencin
Ctodo
nodo
Ctodo nodo
Aisladores
Cubierta Barra de cobre triangular
-
Limpieza de Derrames
Si hay derrames de alguna sustancia en las instalaciones o equipos de la nave, este se debe limpiar en forma adecuada.
Identificar que tipo de sustancia se ha derramado.
Determinar de donde proviene la sustancia derramada.
Determinar la cantidad de la sustancia derramada.
Avisar al coordinador el tipo y la cantidad del derrame.
Reparar la causa si fuera posible.
Limpiar el derrame adecuadamente.
-
Limpieza General Limpiar los derrames de aceite, grasa, agua, electrolito,
etc., dejar limpia y ordenada el rea de trabajo.
Recoger los ndulos que cayeron fuera de la zona de la cadena de recepcin y almacenarlos.
Recoger las bolitas de polipropileno que cayeron fueras de las celdas.
Limpiar el polvo acumulado en mquinas equipos, estructuras, etc.
Limpiar los letreros de seguridad y colocarlos en sus sitios.
-
Limpieza General
Asegurarse que las estructuras no estn sueltas o desatadas; si es as comunquese a mantenimiento para la solucin correspondiente.
Asegurarse que las puertas de acceso estn en buen estado de funcionamiento.
Dejar las herramientas y equipos utilizados en los lugares que les corresponde.
Hacer la limpieza de los equipos del sistema de captacin de niebla cida y de los ventiladores extractores con agua. Por lo menos una vez a la semana.
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DE
COSECHA
La cosecha de ctodos en las celdas de electro-obtencin se realiza despus de aproximadamente 7 das de deposicin.
Para la cosecha se utiliza un puente gra y un Strongback (tren de ganchos)
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DE
COSECHA El cobre depositado en los ctodos es removido
de las celdas y transportado a una mquina despegadora de ctodos, para separar el cobre en la plancha madre.
Las planchas de cobre catdico ya despegadas, son pesadas, enzunchadas y transportadas al mercado
-
EQUIPOS ASOCIADO A LA COSECHA
Los equipos asociados al proceso son:
Puente gra.
Mando colgante y radio control del puente gra.
Ctodos.
nodos.
El Strongback de ctodos y nodos.
-
EQUIPOS ASOCIADO A LA COSECHA
Puente gra.
Limite switch
(Tope de puente) Riel de desplazamiento
Accionamiento del tecle
Accionamiento del carro
Accionamiento
del Puente
Portador del
cable Unidad
inferior Mando colgante
Sistema de cables
mensajeros de la
botonera
-
EQUIPOS ASOCIADO A LA COSECHA
Ctodos.
Lnea de
solucin
Barra de
suspensin
Cinta de borde
plstico
-
EQUIPOS ASOCIADO A LA COSECHA
nodos. Barra de cobre revestida
de plomo
Contacto
Aleacin de
plomo,
calcio,
estao
Aisladores
en forma de
ala
-
EQUIPOS ASOCIADO A LA COSECHA
El Strongback de ctodos y nodos.
Celda
nodo
Ctodo
Campana
colectora de
neblina
Gancho de
sujecin
Strongback de
ctodo
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
La mquina despegadora de ctodos es un
sistema que tiene como objetivos: Recepcionar y lavar los ctodos cosechados,
despegar la plancha de cobre de la plancha madre, corrugarlos y apilarlos para ser pesados, etiquetados y enzunchados para su distribucin.
Preparar las planchas madre para su retorno hacia la celda de electroobtencin.
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Etapas de la mquina despegadora de ctodos La mquina despegadora de ctodos cuenta con
una serie de etapas automatizadas por las que pasan los ctodos (planchas madre cosechadas), para ser despegados.
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Recepcin de ctodos
Montura de la cadena de recepcin
Dispositivo de transferencia de carga
Flujo de ctodo Motor hidrulico
Cadena de transmisin
Pin
Ctodo Pin
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Lavado de ctodos
Lnea de
agua
Cmara
de lavado
Ctodo
Aspersores
Rejilla
Tranque de
agua de
recirculacin
Calefactor
elctrico
Trampa de
bolas
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Transportadora transversal
Estacin de
descarga Despegado
de ctodos Estacin de
carga
Dispositivo de
transferencia de
descarga
Plancha de
cobre
Transportadora
transversal Tope de Jebe
Dispositivo de
transferencia de
carga
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Despegado de ctodo
Martillo
Soporte flexador
Pistn
Ua de fijacin
Barra flexador
a
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Transportadora de planchas de cobre
Despegado de ctodos Transportadora de plancha de ctodo
Prensa corrugadora
Paquete de planchas de cobre
Apiladora de planchas de cobre
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Corrugado de planchas de cobre Motor elctrico
Tanque de aceite hidrulico
Matriz macho Matriz Hembra
Plancha de ctodo
Soporte de la prensa corrugadora
Cilindro hidrulico de
elevacin
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Apilado de planchas de cobre
Mstil Rodillo
Pistn hidrulico
Soporte
Paquete de plancha de cobre
Mesa de elevacin
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Pesado, etiquetado y enzunchado de planchas de cobre
Maquina enzunchadora
Gra horquilla Pesmetro Alimentador de los zunchos
Etiquetadora
Procesador de la balanza
-
DESCRIPCIN DEL PROCESO DEL
DESPEGUE DE CTODOS
Estacin de rechazo
Dispositivo de transferencia de descarga
Rack
Plancha madre rechazada
Presionador de cantos
Cadena de descarga