Recuperación De Cobre

Aplicaciones de la cinética electroquímica a la electro obtención de Cu
MI4110 – Físico Química Metalúrgica

Integrantes: David Rosales Diego Vergara Fecha: 5 de Julio de 2010

Electroquímica
Electroquímica es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química. En otras palabras, las reacciones químicas que se dan en la interface de unconductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor)

Electroquímica
En términos generales, la electroquímica se encarga de estudiar las situaciones donde se dan reacciones de oxidación y reducción encontrándose separadas, físicamente o temporalmente, se encuentran en un entorno conectado a un circuito eléctrico

Areas
Se divide en Iónica y electródica. Iónica: Es el estudio de los sistemas que conducen corriente por medio de iones.  Electródica: Se divide en: termodinámica electroquímica, y cinética electroquímica

Ecuación de Faraday

m I ·t  Pe F
m Pe I t F = Masa que reacciona electro químicamente (kg) = Peso Equivalente (kg/keq) = Intensidad de corriente (A) =Tiempo (s) = Constante de Faraday (9.65 x 107 C/keq)

Ecuación de Nernst
Válida para sistemas en

aox RT Ee  E  ln zF ared
0

equilibrio. Ee = potencial de equilibrio, V E0 = potencial estándar de equilibrio,V aox = actividad de la especie oxidada (A) ared = actividad de la especie reducida (D)

Otra versión
 Se utiliza para calcular el

Donde:

potencial de equilibrio de un electrodo cuando las condiciones no son óptimas.  Permite calcular el potencialcorregido de un electrodo en una solución.

Cinética electroquímica
 Reacción típica:  Nos indica la velocidad con

 Catódica

la que ocurre una reacción química.  No es indicada por los diagramas de Pourbaix

Velocidad de una reacción
 Velocidad:  La velocidad de una reacción se

desprende de la ley de Faraday, se mide en [ A / m2 ]  Es igual a una constante por densidad decorriente (i).

Control de la velocidad

+

itc

i
tm

+

transporte

 La reacción ocurre en 2 pasos: primero el ion se traslada a la

superficie del electrodo, y luego interactua con el electrodo.

Tipos de control
 Control por transferencia de masa  Control por transferencia de carga  Control mixto

 Control por transferencia de masa:

Se da cuando el paso maslento es el desplazamiento del ion.
 Control por transferencia de carga:

Este tipo de control se da cuando el proceso mas lento es la transferencia de electrones en la superficie del electrodo.
 Control Mixto:

Si la velocidad de transferencia de carga tiene un valor similar a la velocidad de transferencia de masa
 Ecuaciones relevantes: Butler y Volmer

  a F     c F  i i0 exp     exp     RT    RT 
 Tiene aproximaciones.

Diagrama de Evans
 Grafico de Ln|i| contra

potencial.
ln i

Cu 2  2e  Cu 0 Cu 0  Cu 2  2e

i0

E Ee

Tipos de controles
ln i
Cu 2 / Cu 0

iL

CTM CMixto

io

CTC

Ee , Cu

Electro Obtención (EO)
 Es una de las principales operaciones en electrometalurgia.

 Utilizada para eltratamiento de óxidos de cobre.
 Es la última etapa: Extracción - Conminución - Aglomeración

- Lixiviación - Extracción por solventes (SX) – Electro Obtención (EO)

Diagrama de flujo para obtención de cátodos a partir de óxidos de cobre

Electro Obtención
 Cátodo: Permanente hoja de acero  Ánodo: Aleación Pb ( > 99%) - Ca - Sn (insoluble)  Reacción catódica:

Cu  2e  Cu

2

0(deposición) (evolución de

 Reacción anódica: 2H 2O  O2  4H   4e

O2)

Electro Obtención de Cobre




R


Ánodo

 Electrólito: CuSO4 - H2SO4

40gpl Cu, 180 gpl ácido
 Impurezas: Fe (1 gpl), Mn, Cl

Cátodo

 Cu 2

O2

icell  250  350 [ A / m 2 ] Vcell  2 [V ]

H 2O

Circuito de planta
 Un circuito eléctrico que provee de corriente a las celdas...