Electrometalurgia

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Electrometalurgia

5.1. Introducción

5.1.1. Definición

La ELECTROMETALURGIA consiste en la producción de depósitos metálicos mediante la aplicación de la ENERGIA ELECTRICA. Se distingue :

x

La electrometalurgia en solución acuosa : Aplicada fundamentalmente a la producción de Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Ag, Au y otros metales menores ( Cd, Cr, Mn, Ga, Ti, Te ). La electrometalurgia ensales fundidas : Aplicada principalmente a la producción de Al, Li, Mg, Na, K y otros metales menores (Tierras raras, Ti, V, W, Zr, Th).

x

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Ga In

Tl Te

Sb Bi

Cr Au

Ag Ni Cd Co Mn Sn Pb

Zn Cu

0

1 2 3 4 5 Log. Producción anual (tm/año)

6

7

Figura 5.1 : Producción Mundial aprox. de metales por electrolisis (Fuente : Journal of Metals- Enero 1985)

5.1.2. Procesos electrometalúrgicos
Según el tipo de depósito obtenido, se distinguen los siguientes PROCESOS ELECTROMETALURGICOS :

x

ELECTROOBTENCION (Electrowinning) de metales : Consiste en la extracción de metales a partir de soluciones, en forma de depósitos metálicos puros, densos y compactos o depósitos metálicos en polvo (pulvi-electrometalurgia) o bien, depósitosde compuestos metálicos (óxidos, hidróxidos o sales).

x

ELECTROREFINACION (Electrorefining) de metales : Consiste en la obtención de depósitos metálicos de alta pureza a partir de un metal impuro.

x

GALVANOPLASTIA (Electroplating) : Consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos (cromados).

x

ELECTROCONFORMADO (Electroforming) : Consiste en laelaboración de piezas metálicas especiales por vía electrolítica.

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ENERGIA

=>

PROCESO ELECTROMETALURGICO

=>

DEPOSITO METALICO

ELECTRICA

5.2 Conceptos Fundamentales

5.2.1. Celdas de electrólisis
Los procesos electrometalúrgicos tienen lugar en unidades llamadas CELDAS DE ELECTROLISIS, las cuales se agrupan para constituir la nave o plantaelectrolítica. Una celda de electrólisis está constituida por :

x

La celda misma : Es un recipiente que contiene el electrolito y los electrodos. En algunos casos, la celda puede ser constituida por dos mitades, conectadas entre sí por un puente salino. El electrolito : Un medio acuoso, que contiene los iones del metal a depositar y otros iones que migran permitiendo el paso de la corrienteentre los electrodos. El ánodo : Material sólido conductor en cuya superficie se realiza un proceso de oxidación con liberación de electrones.
Ejemplo : Zn => Zn2+ + 2 e-

x

x

x

El cátodo : Electrodo sólido conductor en cuya superficie se realiza un proceso de reducción con los electrones provenientes del ánodo.
Ejemplo : Cu2+ + 2 e- => Cu

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A ) CELDAELECTROLITICA : La energía eléctrica se transforma en energía química. I Fuente de poder e
O2

I e

+
Anodo plomo

Cátodo acero inox

anión

catión

Cu

I

Celda

H2O => 1/2 O2 + 2H(+) +2e(-)

Cu(2+) + 2e(-) => Cu

Electrolito : H2O, Cu(2+), SO4(2-), H(+), ...

B ) CELDA GALVÁNICA : La energía química se transforma en energía eléctrica.

I

I e e

-

+

PuenteZnSO4

I Zn(2+)

Salino (iones)

Cátodo Cu

Anodo Zn

CuSO4 1/2 celda

Cu(2+) Cu(2+) + 2 e(-) => Cu

1/2 celda

Zn => Zn(2+) + 2 e(-)

Figura 5.2 : Celdas electrolitica y galvánica ( ej. : electrodepositación de cobre y pila de Daniel (1830) ).
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Proceso Anodo Cátodo Oxidación Reducción

Celda EW

Pila

+ -

+

5.2.2. Procesoelectroquímico

Un proceso de naturaleza electro-química se caracteriza por presentar la realización simultánea de dos reacciones denominadas anódicas y catódicas. En la primera sucede una transformación química de oxidación y se liberan electrones. La reacción catódica involucra un proceso químico de reducción con participación de los electrones liberados en el ánodo y que viajan por CONDUCTORES...
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