buenas tareas

UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS
ESCUELA DE POSTGRADO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE MINAS

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE UNA CELDA
DE ELECTRO OBTENCIÓN DE COBRE CON CÁTODO
PARTICULADO MÓVIL BASADA EN ELECTRO DIÁLISIS
REACTIVA

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGÍSTER EN CIENCIAS DE LA
INGENIERÍA, MENCIÓN METALURGIA EXTRACTIVA
MEMORIA PARA OPTAR ALTÍTULO DE INGENIERO CIVIL DE MINAS

PABLO ANDRÉS ARRIAGADA HERNÁNDEZ

PROFESOR GUÍA:
LUIS CIFUENTES SEVES
MIEMBROS DE LA COMISIÓN:
JESÚS CASAS DE PRADA
JACQUES WIERTZ FRISQUE
GERARDO CIFUENTES MOLINA

SANTIAGO DE CHILE

DICIEMBRE 2006

RESUMEN
Esta investigación tiene por objeto diseñar, construir y operar una celda de electro
obtención de cobre a escala de laboratorio basada enelectro diálisis reactiva. El diseño
debe establecer ventajas con respecto a las celdas de electro obtención convencional,
razón por la cual se consideraron los siguientes objetivos: disminuir el consumo
específico de energía del proceso (kWh/kg de Cu), aumentar la superficie específica del
cátodo utilizado (m2/kg de cátodo), elevar la velocidad de transferencia de masa desde
la soluciónhacia la superficie del cátodo y minimizar o eliminar la generación de neblina
ácida.
Para cumplir los objetivos planteados, se utilizó un cátodo particulado, el cual posee
una superficie específica mayor que los cátodos de lámina convencionales. Este cátodo
particulado se ubica al interior de un cilindro polimérico y se mantiene en constante
movimiento mediante un sistema de agitación mecánica.Esto, en conjunto con la
agitación producida en las soluciones por medio de un sistema de recirculación, permite
elevar la velocidad de transferencia de masa. Por otra parte, el uso de la oxidación de
Fe2+ a Fe3+ como reacción anódica permite reducir la tensión de celda (y por ende, el
consumo específico de energía), eliminando al mismo tiempo la generación de neblina
ácida.
Luego derealizada una marcha blanca de la celda, se efectuaron electro deposiciones
de cobre por tiempos prolongados y bajo distintas condiciones. En cada una de ellas se
observó el efecto de diversos parámetros operacionales sobre la eficiencia de corriente,
la tensión de celda y el consumo específico de energía. De entre ellos, los más
relevantes fueron temperatura de los electrólitos, densidad decorriente de celda,
concentración inicial de Cu2+ en el catolito, velocidad de recirculación de electrólito y
velocidad de rotación de las paletas de agitación del cátodo particulado. Se concluye
que mediante la celda con cátodo particulado móvil es posible efectuar la electro
obtención de cobre a densidades de corriente elevadas (1071 A/m2) con un menor
consumo específico de energía y una mayoreficiencia de corriente que las celdas
convencionales de electro obtención de Cu.
Temp. electrolitos (ºC)
Tensión de Celda media (V)
Eficiencia de Corriente
Consumo Esp. (kWh/kg Cu)

ii

56
1.72
97.1%
1.50

AGRADECIMIENTOS
Este trabajo fue financiado por la Comisión Nacional de Investigación Científica y
Tecnológica (CONICYT) a través del proyecto FONDECYT n° 1010138.
Quieroagradecer al Dr. Luis Cifuentes Seves por haber guiado esta investigación
aportando sus amplios conocimientos en la materia. Asimismo, también agradezco a
Gloria Crisóstomo por su inestimable ayuda durante la fase experimental de la
investigación.
Al Departamento de Ingeniería Civil de Minas de la Universidad de Chile y a su
secretaria docente Juanita Vergara, por el apoyo entregado durante eltranscurso de mi
etapa de estudiante en la Facultad de Ingeniería.
A mis padres y hermano, por la confianza que siempre depositaron en mí, por haberme
apoyado de manera incondicional durante mis años de estudiante y en todo lo
necesario para finalizar este trabajo de titulación.
A Marcela, por haberme impulsado durante estos últimos meses con su cariño y alegría.
Por último, quisiera agradecer a...