Fundamentos Químicos y Operacionales de la Electroobtención y Electrorefinación de Cobre

Electroobtencion:

es la recuperación del cobre como metal a partir de una solución en una celda electroquímica.Se realiza en una celda compuesta por un cátodo sobre el cual se recuperara el cobre y por un ánodo que debe ser inatacable para evitar la contaminación de la solución.El cátodo inicial es una lamina delgada de cobre o de acero inox. Y el ánodo es una placa de una aleación de plomo (pb-Ca-Sn)

-semirreaciones:

Reducción del ion cúprico

Cu2+ + 2e=Cu Eº=0,34 V   oxidación de agua:
2h2o=4h+ + o2 +4e Eº=1,23 V. Para realizar la electrolisis es necesario aplicar entre lso electrodos una diferencia de potencial mayor que la diferencia de potencial mínima de electrolisis la diferencia de potencial mínima es de 1,23-0,34 = 0,89 V

De acuerdo a ley de nerst el potencial de una placa de cobre de 25ºC es =  E=Eº + 0,059 log Cu ++

Reacción anodica :
2h2o-> 4h+02+ 4e- E = 0,059

Ec Nerst 1) cu+2 + 2e ->Cuº Eº: 0,34v

2) 2h2o-> 4h+02+ 4e- E = 1,23

E=Eº- 0,059 log cu++

E=Eº-0,059 ph

Desde el punto de vista de consumo de  energía se miminiza el valor ed disminuyendo la concentración de ácido y aumentando la concentración de ion cu2+(cúprico). Para así manejar la tensión de la celda de 2 a 2,5V consumiendo  de 2700 a 3000 kilowhats/t cu)Estos valores son condicionados por LX.La implementación de extracción por solvente obtiene directamente pro electroobtencion cátodos de calidad electrorefinados.

Eficiencia  de corriente :

razón del cobre realiemnte recuperado y el cobre que teóricamente debiera depositarse para la cantidad de corrriente entregada con la ley de faraday , las perdidas de eficiencia de corrientes se deben a causas como : fugas de corriente, disolución  química de cobre , cortocircuitos. Reacciones parasitas . Cuando la celda esta desconectada eléctricamente es susceptible de produccirse la reacción  Cu + H2SO4 + ½ O2 = CuSO4 + H2O.   donde la cinética de reacción es de  2-4 g/h

Reacciones parasitas:

la principal perida de eficiencia de corriente en EW se debe a reacciones parasitas ya sean que se produscan por tensiones superiores a la tensión del cátodo o por tensiones inferiores ala tensión del ánodo por lo anterior toda especie con un potencial de oxido reducción superior al potencial del cátodo sera susceptible de resucirse sobre el cátodo y toda espcie con potencial de oxido reducción ingerior al del anoto puede oxidarse anodicamnte en la practica la eficiencia catodia de eo carían entre 77 y 92 %

Electrorefinacion:

en este proceso tanto el ánodo como el cátodo son de cobre por lo tanto la tensión de descomposición es nula  y la energía consumida en el electrolito esta relacionada con la distancia que separa alos electrodos y con la conductividad de la solución la cual depende de la concentración de ácido sulfúrico en cobre del contenido y tipo de impurezas d la temperatura

Reacción Catodica:

puede entenderse separada en varias etapas :

1 Difusión del ion hidratado hacia la superficie 2, adsorsion del ion hidratado 3. Migración del ion hacia un sitio de crecimmiento 4. Transferencia de electrones 5.Deshidratación de electrones 6. Cristalización

Aditivos  orgánicos:

es normal agregar aditivos orgánicos para  bloquear el crecimiento   de dentritas y nódulos mejorando la calidad física  y química del deposito y disminuyendo los cortocircuitos. El aditivo mas comúnmente usado es la cola (gelatina)
polímero proteico natular de cadenas peptidicas .

Efectos de impurezas:

los metales menos nombles que el cobre tenderán a disolverse  ej ni y pb los metales mas nobles que el potencial de oprecacion del ánodo no se disuelven y pasan directamente a los barros anodicos por ejemplo ag y au . Los barros se tratan para obtener el metal dore por lixiviación con ácido sulfúrico y aire a temperatura filtración del barro copelación con boraz y carbonato