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JORNADAS SAM/CONAMET/SIMPOSIO MATERIA 2003

04-02

MEJORA DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE ÁNODOS BASE PLOMO
UTILIZADOS EN LA ELECTROOBTENCIÓN DE COBRE.

Carlos Camurri, Eugenia Araneda, Marta López, Antonio Pagliero, Froilán Vergara
Universidad de Concepción, Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Casilla 53-C, Concepción, CHILE.
Email: ccamurri@udec.cl

Los ánodos base plomo(composición nominal 1.3% Sn, 0.07% Ca) de 6 mm de espesor utilizados en la
electroobtención de cobre, si cumplen con el estándar de calidad mecánico requerido, suelen tener una vida útil
de 4 a 5 años. Al cabo de ese período su espesor y por consiguiente su rigidez han disminuido fuertemente como
consecuencia de su oxidación en las celdas, lo que los hace más propensos a sufrir deformaciones enoperación,
incompatibles con la buena marcha del proceso, ya que generan fundamentalmente sobretensiones y
cortocircuitos, afectando la calidad del cobre catódico. Si los ánodos no poseen las propiedades mecánicas
requeridas, las deformaciones en éstos se presentan al poco tiempo de operación en las celdas de
electroobtención, normalmente antes del primer año de uso, lapso en el que se liberan losesfuerzos residuales
generados durante el proceso de fabricación del ánodo (laminado) y por la posterior soldadura de la barra
conductora de cobre en su zona superior. En tal sentido, mientras más alto es el valor del esfuerzo de fluencia del
ánodo, en mejores condiciones se encontrará para operar sin deformaciones durante tiempos mayores. Así, el
objetivo del presente trabajo es el de estudiarla influencia del endurecimiento por deformación y del
endurecimiento por precipitación como mecanismos para incrementarles el esfuerzo de fluencia. Para su
determinación se efectúan ensayos de compresión plana Ford a muestras provenientes de ánodos sin uso,
laminados bajo diferentes temperatura de término. Los principales resultados señalan que para cumplir con el
estándar de esfuerzo defluencia de al menos 58 MPa para los ánodos nuevos, se hace imprescindible el
terminar de laminarlos en frío (temperatura de recristalización entre 120 y 150ºC, según la composición), de
modo de incorporarles el efecto del endurecimiento por deformación. El sólo endurecimiento por precipitación,
cuyo efecto máximo se manifiesta a tiempos que varían entre un par de meses y alrededor del año, serevela
insuficiente como para otorgarles la necesaria calidad mecánica.
Palabras claves: Ánodos, esfuerzo, fluencia, endurecimiento, deformación, precipitación.

1. INTRODUCCIÓN
Los ánodos base plo mo de 6 mm de espesor, de
composición nominal 1.3 % Ca y 0.07% Sn utilizados
en la electroobtención de cobre si cumplen con su
estándar de calidad mecánica especificado, tienen una
vida útil delorden de 4 a 5 años. Al cabo de ese
período su espesor, y por consiguiente también su
rigidez, disminuyen como consecuencia de su
oxidación en las celdas de electroobtención a, por
ejemplo, tasas típicas de 0.3 a 0.4 mm/año operando a
densidades de corriente de 300 A/m2 , lo que los hace
más propensos a deformarse y distorsionarse. Estos
fenómenos son incompatibles con la buena marcha delproceso ya que generan sobretensiones, cortocircuitos
y otros problemas que afectan tanto la producción
como la calidad del cobre catódico. Si el ánodo no
cumple con el requerimiento mecánico mínimo, las
deformaciones se presentan a los pocos meses de
operación en las celdas, lapso en el que se liberan los
esfuerzos residuales inducidos durante la laminación
del ánodo y por la posteriorsoldadura de la barra
conductora de cobre en su zona superior, obligando a
cambiarlos o reverticalizarlos, con enormes costos
asociados. Trabajos anteriores [1-4], permitieron
establecer que el requerimiento mecánico mínimo para
los ánodos nuevos de 6 mm de espesor, de modo de
trabajar sin deformaciones prematuras durante su
operación en las celdas de electroobtención,

corresponde a un...