REFINACIÓN ELECTROLÍTICA DE SCRAP ANÓDICO

CONAMET/SAM-2006
REFINACIÓN ELECTROLÍTICA DE SCRAP ANÓDICO PARTICULADO
C. Vargasa, G. Cifuentesa, J. Simpsona, C. Herreraa y M. Cifuentesb
a
Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Universidad de Santiago de Chile.
Av. Libertador Bernardo O’Higgins 3363, Santiago Chile. [email protected]
b
División Codelco Norte
CODELCO-CHILE, Avda. Tocopilla S/N
Calama, Chile
RESUMEN
En este trabajo se presenta un estudio sobre la factibilidad técnica de electrorefinar restos de ánodos de
cobre provenientes del proceso convencional de electrorefinación, conocido como scrap. Este estudio se
realizó con la finalidad de evaluar la eliminación de la etapa de refusión del scrap y así eliminar la carga
circulante del sistema productivo. Actualmente los restos de ánodos de cobre alcanzan un 14% de la
producción de cobre de la refinería de la división CODELCO Norte de CODELCO-CHILE.
Inicialmente se estudió el comportamiento anódico del scrap de cobre particulado mediante ensayos de
voltametría lineal, con lo que se obtuvieron curvas de polarización en un electrolito industrial típico, con
y sin agitación. Posteriormente se realizaron pruebas experimentales de electrorefinación de scrap de
cobre anódico utilizando scrap anódico particulado contenido en canastas de acero inoxidable,
manteniendo las condiciones de trabajo de una refinería convencional, como concentración de cobre,
ácido y aditivos; temperatura, flujo, pero, variando la densidad de corriente.
Con las experiencias desarrolladas se evaluaron principalmente las siguientes variables: tamaño del scrap
particulado, densidad de corriente de operación, recarga de material fresco, activación superficial. Y se
utilizó un electrolito típico de electrorefinación utilizado en la refinería de la división Codelco Norte. A
partir de estas pruebas se obtuvieron como productos, cátodos y barro anódico, los que fueron
adecuadamente analizados, para compararlos con los productos obtenidos desde el proceso convencional
de electrorefinación de cobre.
Los resultados de estos estudios han permitido concluir que la disolución del scrap de cobre anódico se ve
favorecido con la agitación del sistema, eliminado así el fenómeno de pasivación; pero que al extrapolar
las condiciones industriales a las del trabajo experimental, se simularán pruebas a nivel laboratorio con un
flujo tal que no se alcanza la agitación del sistema. Se encontró que el fenómeno limitante en las pruebas
de electrorefinación de scrap fue la evolución del voltaje, en ciertos valores de las variables estudiadas el
voltaje alcanzaba valores por sobre 1,2 Volts, produciéndose la corrosión del soporte anódico de acero
inoxidable, con la consiguiente detención de la prueba.
La evaluación de parámetros metalúrgicos como: recuperación de cobre y eficiencia de corriente,
permitieron establecer además que las mejores condiciones de operación fueron cuando se trabajó con el
tamaño mas pequeño de scrap, con recarga de material anódico y con activación superficial. La
utilización de densidades de corriente entre 250 y 270 A/m2, resultó mas beneficiosa.
Los barros anódicos obtenidos bajo las mejores condiciones de operación, presentaron mayores
contenidos de ciertos elementos que aquellos barros generados a partir de la electrorefinación
convencional, fenómeno que se puede atribuir a que el scrap constituye la zona central de los ánodos
convencionales, zona en donde existe una mayor concentración de impurezas. Los cátodos obtenidos
presentaron una buena calidad física, pero el análisis químico de ellos resultó en la presencia de
elementos por sobre la norma Codelco.
Palabras Claves: Cobre, electrorefinación, scrap.
1. INTRODUCCIÓN
En el proceso de refinación electrolítica del cobre
[1], los ánodos recibidos desde la fundición se
alimentan a la máquina preparadora de ánodos,
donde individualmente se obtiene su peso, espesor
de cuerpo y orejas; además se enderezan en cuerpo
y orejas para darles una verticalidad aceptable para
las celdas, y se les cepilla (maquinado) la parte
inferior de las orejas para tener un buen contacto
eléctrico. Un carro de transferencia los conduce
hacia el interior de la nave electrolítica donde son
tomados en una grúa viajera y colocados en las
celdas de electrólisis. Adicionalmente en las celdas
se cargan también los cátodos y se hace recircular
electrolito, el cual contiene, nominalmente, 200
gramos por litro de ácido sulfúrico y 40 gramos
por litro de cobre. Los ánodos se disuelven electroquímicamente y se depositan en los cátodos
efectuándose de esta manera la refinación del
cobre.
Los ánodos permanecen en las celdas por un
determinado periodo de tiempo (ciclo anódico) y
comúnmente los cátodos lo hacen por la mitad de
este tiempo (ciclo catódico). Por lo tanto
generalmente se tienen dos ciclos catódicos por
cada ciclo anódico. Después de finalizado el ciclo
catódico, se retiran los cátodos de las celdas
correspondientes y se colocan en la máquina
lavadora, donde son pesados, lavados y
etiquetados con su identificación de producción.
Gran parte de las impurezas presentes en los
ánodos forman los barros anódicos, que
sedimentan en las celdas. Los barros anódicos que
contienen las impurezas y los metales preciosos
son enviados a la planta de tratamiento de barros
en donde son espesados y lixiviados para la
recuperación de cobre. De esta planta se obtienen
barros anódicos descobrizados que son vendidos y
enviados al extranjero a una planta de metales
preciosos para la recuperación de oro y plata [2].
Los restos de ánodos que no se disolvieron forman
el llamado scrap. Tradicionalmente, la refinación
de scrap de cobre involucra procesos
pirometalúrgicos y electrolíticos. El scrap es
sometido a fusión y una secuencia de operaciones
para producir finalmente ánodos de cobre
moldeado. En la refinación del scrap, el proceso
pirometalúrgico es el mayor componente del costo
del producto final, porque consume cerca del 50%
de la energía involucrada en todo el proceso. En
muchas industrias el scrap de cobre no requiere
electrorefinación y es cargado directamente a un
horno de barras y alambre. Sin embargo, la
tendencia actual es producir cátodos de cobre y no
alambre como producto final, y en ese caso el
scrap debe ser cargado a un horno de ánodos [2].
La Refinería de la división CODELCO Norte en la
actualidad trata el scrap del proceso de
electrorefinación de cobre por vía fusión,
produciendo ánodos bajo la denominación FPO
(Fundición para Óxidos), si se piensa que dicho
material al ser nuevamente electrorefinado genera
su propio scrap, esto implica, por lo tanto, la
existencia de una carga circulante no despreciable
para los volúmenes que trata actualmente
CODELCO Norte.
Para realizar las pruebas de electrorefinación del
scrap de cobre anódico trozado, es necesario contar
con un sistema de soporte anódico que contenga el
material particulado. Esto se logra mediante el uso
de canastas metálicas que resistan las condiciones
de trabajo. Históricamente el propósito de las
canastas anódicas de alambre de platino o titanio
fue sostener las piezas de níquel para el proceso de
platinado, pero el alto costo de los materiales no
permitió su aplicación industrial [3-4].
Aunque el metal mas usado en canastas anódicas
continúa siendo el titanio, el acero también puede
ser utilizado. Ambos metales proveen a la canasta
de los requisitos de fuerza, rigidez y capacidad de
transporte de corriente, pero el área de aplicación
del titanio es más amplia.
El soporte anódico actúa sólo como contacto
eléctrico entre el material anódico a refinar y la
fuente de corriente externa. Debe estar hecho de un
material con tres características básicas: debe ser
conductor eléctrico, debe tener la adecuada
resistencia mecánica, y particularmente, debe
permanecer pasivo en el electrolito bajo las
condiciones de operación usadas para la
electrólisis.
La ventaja del sistema de soporte anódico es que
el metal a refinar está en la forma de pequeñas
piezas, entonces su comportamiento es como un
fluido cuando se compara con el ánodo
convencional. La disolución del material anódico
particulado,
permite
que
se
acomode
continuamente dentro de la canasta, permitiendo su
periódica recarga sin parar la electrólisis [5-7].
Este estudio tiene por objetivo evaluar
técnicamente la electrorefinación de scrap de cobre
anódico utilizando canastillos de acero inoxidable
como soporte anódico, considerando que
actualmente representa un 14% de la producción
de cobre de una refinería electrolítica.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
En primer lugar se realizaron curvas de
polarización para el scrap de cobre anódico, en un
electrolito típico de electrorefinación de cobre, con
y sin agitación. Como electrodo de trabajo se
utilizó un trozo de scrap anódico y un electrodo de
sulfato mercurioso como electrodo de referencia.
El contraelectrodo o electrodo auxiliar fue una
lámina de cobre de alta pureza, con un área lo
suficientemente grande en comparación con el
electrodo de trabajo.
Las pruebas se realizaron utilizando un
Potenciostato/Galvanostato modelo PGP201, con
el software de control y procesamiento de datos
Voltamaster 1.0. Para la realización de las pruebas
se mantuvo la temperatura del electrolito dentro
del siguiente rango 60±5 ºC, y se aplicó una
velocidad de barrido de 5 mV/s.
Posteriormente, se realizaron pruebas de
electrorefinación del scrap de cobre anódico con
un ciclo anódico de 8 días como base, empleando
trozos de scrap anódico de 2x2 cm y 3x3 cm,
utilizando electrolito industrial y en condiciones
normales de operación de una electrorefinería
convencional. En la Figura 1 se muestra la
apariencia del scrap de cobre anódico utilizado.
Tabla I: Variables estudiadas y rangos de
experimentación.
Prueba
Area Scrap
Recarga
Densidad
de
corriente,
2
A/m
Vibración
1
2
3
3x3
sin
220
sin
4
3x3
con
220
sin
5
2x2
sin
300
sin
6
2x2
con
300
sin
7
2x2 y 3x3
con
300
sin
8
2x2
con
260
con
9
2x2
con
260
sin
10
2x2
con
320
con
11
2x2
con
320
con
Las condiciones de operación que se mantuvieron
constantes para todas las pruebas de
electrorefinación de scrap de cobre anódico fueron
las siguientes: T = 65±5ºC, electrolito industrial
(1,2 L/min, principalmente 40 g/L de cobre y 200
g/L de acido sulfúrico) y dosificación de aditivos
utilizados en refinería electrolítica de la División
Codelco Norte.
Con anticipación se prefijaron cuales serían los
parámetros para dar término a las pruebas: ciclo
anódico completo (8 días) o potencial de celda
superior a 1,2 V para evitar la corrosión del
soporte anódico.
Figura 1: Scrap de cobre anódico en trozos de 3x3
cm y 2x2 cm.
A diferencia de la electrorefinación de cobre
convencional se utilizó una celda de acrílico tipo
canasto (64 x 21 x 40 cm) y para contener el scrap
anódico se utilizó un soporte anódico de acero
inoxidable 316L (4,5 x 15,5 x 33 cm). Esto se
muestra en la figura 2.
Al finalizar cada prueba, ya sea porque se alcanzó
el voltaje máximo predeterminado o bien porque
se cumplió el ciclo catódico, se procedió a la
caracterización de los barros anódicos y cátodos
generados por las mejores condiciones de trabajo.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 Voltametría Lineal
A continuación se presentan los resultados de la
voltametría lineal para el scrap anódico en un
electrolito con y sin agitación. En la Figura 3 se
muestra la curva de polarización del rango anódico
obtenida.
Figura 2: Celda de acrílico y soporte anódico.
Los parámetros evaluados fueron los siguientes:
tamaño del scrap anódico, recarga de scrap durante
el ciclo, densidad de corriente y activación
superficial por eliminación del barro contenido en
la canasta (vibración); en la tabla I, se presenta el
resumen de las condiciones bajo las cuales se
efectuaron estas experiencias. Las pruebas 1 y 2
constituyeron la marcha blanca.
Inicialmente ambas curvas se comportan de
manera similar, presentándose en esta primera
etapa el proceso de disolución del cobre hasta
aproximadamente 0,8 V, lo que corresponde a una
densidad de corriente cercana a los 400 A/m2 y de
700 A/m2 para sistemas sin y con agitación
respectivamente. Posteriormente ambos sistemas
presentan un comportamiento oscilatorio hasta
llegar a una corriente máxima de 400 y 1300 A/m2
para las pruebas sin y con agitación,
respectivamente. Dicho comportamiento se podría
atribuir a la formación de productos inestables
1.4
(2) (7)
(3)
(5)
1.2
(1)
(6)
1
Voltage, Volts
sobre la superficie del scrap, los que entorpecerían
la disolución del cobre [7,8]. En la experiencia sin
agitación, los productos formados se estabilizan a
partir de 1 V, pasivándose la superficie del scrap,
disminuyendo la corriente a valores que oscilan
alrededor de 100 A/m2.
0.8
0.6
(4)
0.4
En el sistema con agitación solo se observa el
comportamiento oscilatorio, pero no se observa el
efecto de pasivación. Esto puede deberse a que la
agitación permitió disolver los productos que se
hubieran formado evitando de esta manera la
pasivación de la superficie del scrap y por
consiguiente la drástica disminución de la densidad
de corriente.
0.2
0
0
25
50
75
100
125
Tiempo, Horas
(1) Prueba 5
(5) Prueba 9
(2) Prueba 6
(6) Prueba 10
(3) Prueba 7
(7) Prueba 11
(4) Prueba 8
Figura 4: Evolución del voltaje en función del
tiempo.
La figura 4 muestra que dependiendo de las
características de cada prueba, la evolución del
voltaje en el tiempo fue diferente. Aquella prueba
que alcanzaba un valor de potencial cercano a 1,2
V se detenía debido a que a ese nivel de potencial
el material del soporte anódico (acero inoxidable)
comenzaba a corroerse.
La evolución del voltaje determinó el término de
cada prueba. A partir de esto, se puede ver
claramente la influencia de ciertas variables.
Figura 3: Voltametría lineal del scrap de cobre
anódico, con y sin agitación.
En la figura 3 se aprecia claramente la diferencia
en la densidad de corriente máxima alcanzada
entre ambas experiencias (con y sin agitación). En
el caso del sistema agitado, el movimiento del
electrolito ayuda a limpiar la superficie del trozo
de scrap, lo que permite que continúe la disolución
de cobre, cosa que no ocurre en el sistema sin
agitación.
Dadas las condiciones de trabajo consideradas
para las pruebas continuas, el sistema que más se
asemeja es el sin agitación, ya que el flujo a
utilizar será de 0,8 l/min, el que no causa
movimientos perceptibles en el electrolito.
Por los resultados obtenidos en la prueba sin
agitación, se podría decir que la corriente máxima
aplicable en las pruebas continuas, sin que exista
pasivación del material anódico, puede llegar hasta
400 A/m2.
3.2 Electrorefinación de scrap de cobre anódico
Las diversas pruebas en continuo realizadas para
electrorefinar el scrap de cobre anódico
presentaron diferentes tiempos de duración,
situación ocasionada por la evolución del voltaje
de celda para las diferentes condiciones de
operación. En la figura 4 se muestra la evolución
del voltaje de celda para las pruebas más
importantes.
En primer término si se compara la prueba 6
(tamaño 2x2, con recarga, sin vibración, 300 A/m2)
con la prueba 9 (tamaño 2x2, con recarga, sin
vibración, 260 A/m2), se puede apreciar que no es
conveniente trabajar a densidades de corriente muy
altas, pero de igual forma la duración de la prueba
a menor densidad de corriente no superó las 70
horas.
Al comparar las pruebas 8 (tamaño 2x2, con
recarga, con activación, 260 A/m2) y 9, queda de
manifiesto la marcada influencia ejercida por la
activación superficial (vibración). Luego, la
activación de superficie de scrap mediante
vibración sería beneficiosa para el proceso.
A través de los resultados de evolución de voltaje
se puede tener claro que la disminución de la
densidad de corriente y la recarga con material
fresco no son suficientes para mantener las
condiciones de trabajo adecuadas para permitir que
el sistema funcione de manera continua. Sin
embargo, una baja densidad de corriente y
realimentación (para mantener el soporte siempre
con su carga máxima), complementadas con
activación superficial (prueba 8) del scrap,
permitieron que el sistema mantuviera un
comportamiento estable y bajo parámetros de
voltaje adecuados.
A continuación se muestran los resultados
metalúrgicos obtenidos en las pruebas realizadas:
140
90
120
80
%
60
80
50
60
40
30
Tiempo, horas
100
70
40
20
20
10
0
0
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Prueba
Eficiencia de Corriente
Recuperación
Tiempo
Figura 5: Parámetros metalúrgicos y tiempo de
duración para las diferentes pruebas realizadas.
En la figura 5 se hace una comparación global de
los parámetros de recuperación de cobre y
eficiencia de corriente para cada prueba, con sus
respectivos tiempos de duración del ciclo catódico.
El proceso de electrorefinación de cobre
convencional presenta una eficiencia de corriente
promedio del 95%. Al observar la figura 5 se
puede decir que las eficiencias de corriente fueron
similares a las del proceso convencional de
refinación electrolítica, salvo en las pruebas 3 y 6.
En estas pruebas este parámetro disminuyó debido
a la fuerte corrosión del soporte anódico, lo que
aportó reacciones parásitas que impidieron el
correcto depósito de cobre. Pero en general se
obtuvieron aceptables eficiencias de corriente.
Tomando en cuenta que las pruebas tuvieron
distintas duraciones, sólo se pueden comparar las
de tiempos similares, o sea, la prueba 3 con la 8;
las pruebas 4, 5 y 9; las pruebas 6, 10 y 11;
finalmente la prueba 7
no tiene tiempos
comparables.
Comparando las pruebas 3 (sin recarga y sin
activación) y 8 (con recarga y con activación), se
observa que la prueba 8 presenta, notoriamente,
mayor recuperación de cobre y mayor eficiencia de
corriente, entonces considerando que en ambos
casos se trabajó con una densidad de corriente
baja, se vuelve a resaltar la importancia de la
recarga y la activación superficial para mantener
las condiciones de operación adecuadas.
Las pruebas 4, 5 y 9, se mantuvieron operando
durante 75 horas aproximadamente, la 5 (sin
recarga y sin activación) obtuvo una recuperación
notoriamente más baja que las pruebas 4 (con
recarga, sin activación, i = 215 A/m2) y 9 (con
recarga, sin activación, i = 255 A/m2) que
presentan valores sobre 90% de recuperación y
eficiencia. La prueba 5 concentra las condiciones
de trabajo que no entregaron buenos resultados con
respecto a la mantención de un voltaje de celda
adecuado, sin recarga, sin activación y una
densidad de corriente promedio de 300 A/m2. Este
resultado indicaría que una alta densidad de
corriente favorece la formación de una capa de
producto sobre los trozos de scrap y aumenta la
formación de barro anódico, elevando el potencial
de celda, lo que lleva a la corrosión del soporte
anódico y a una baja recuperación de cobre.
Además, en las pruebas 6, 10 y 11, se trabajó con
densidades de corriente sobre los 300 A/m2, pero
la prueba 6 fue sin activación superficial y fue en
la que se obtuvo el menor valor de la eficiencia de
corriente, por el contrario, la recuperación fue
mayor. Considerando que las pruebas 10 y 11 se
realizaron con activación de superficie y a una
densidad de corriente alrededor de 320 A/m2, se
observa que es más preponderante la densidad de
corriente por sobre la activación superficial en la
recuperación de cobre. A mayor densidad de
corriente hubo una menor recuperación de cobre.
Luego, las condiciones de trabajo de la prueba 8
permitieron lograr el mayor tiempo de proceso
junto a altas recuperaciones de cobre y eficiencias
de corriente.
3.3 Barro anódico
En todas las pruebas de electrorefinación de scrap
de cobre anódico se obtuvo barro anódico. Se
realizó análisis de fluorescencia de rayos X (FRX)
a los barros anódicos generados en las condiciones
de la prueba 8 y se compararon con los barros
anódicos generados en la refinería de Codelco
Norte a partir de ánodos denominados CCC. Esto
se muestra en la Figura 6.
35
30
Concentración, %
100
25
20
15
Barros CCC
Barros Prueba 8
10
5
0
Cu O Ag Se Pb As S Cl Fe Sb Si Bi Cr Te Au Al Ca
Elementos
Figura 6: Análisis químico (FRX) de barros
anódicos provenientes de prueba 8 y de
electrorefinación convencional.
Los barros de la prueba 8, que fue en la que se
obtuvieron las mejores condiciones de trabajo,
presentan el contenido de cobre más cercano al
valor de referencia, aunque mayor. Mientras que
elementos como plata, selenio y telurio están
presentes en menores porcentajes. Pero hay que
destacar que esta muestra tiene contenida un
porcentaje de oro muy similar al porcentaje
presente en los barros obtenidos
electrorefinación convencional.
por
la
A los barros, además, se les hizo análisis por
difracción de rayos X (DRX). Los resultados se
presentan a continuación en la tabla II.
Tabla II: Resultados Difracción de Rayos X para
los barros generados en prueba 8.
Especie
componente
Composición
Amorfo
no identificable
Chalcantita
CuSO4. 5H2O
Cloruro de
plata
AgCl
Paratacamita
Cu2(OH)3Cl
Óxido de plata
Ag2O
Por otra parte, en el barro de la prueba 8, además
de un alto contenido de cobre destaca la presencia
de As, Sb y Bi por sobre la referencia (barro
proveniente de electrorefinación convencional). C.
Vargas [8] determinó que en un ánodo
convencional se pueden distinguir 3 zonas
características, destacando la zona central de los
ánodos como aquella zona de mayor contenido de
impurezas. Como el scrap anódico de cobre con el
cual se trabajó, representa los restos de ánodos del
proceso convencional de electrorefinación (zona
central de los ánodos), la presencia de una mayor
cantidad de impurezas en los barros anódicos de la
prueba 8 obedece a la situación antes descrita.
3.4 Cátodos finales
Selenato de
plata
Selenuro de
cobre arsénico
Ag2SeO4
CuAsSe
Óxido de hierro
Fe3O4
Silicato de
plomo
Pb3Si2O7
Óxido de
plomo arsénico
PbAs2O6
Óxido de
plomo
antimonio
Pb6Sb2O11
Arsenato de
cobre
hidrógeno
CuHAsO4
Sulfuro de
bismuto
antimonio
Bi0.96Sb1.04S3
La alta presencia de cobre en el barro generado por
la prueba 8 se corroboró con la presencia de la
especie chalcantita (CuSO4·5H2O). Investigaciones
previas [8-9] han mostrado que el fenómeno de
pasivación en el proceso de electrorefinación de
cobre depende en gran medida de las propiedades
de los barros anódicos, ya que estos forman capas
que cubren inicialmente la superficie anódica,
dificultando la difusión de cobre al producirse la
disolución anódica. La precipitación de una capa
de sulfato de cobre (CuSO4.5H2O) no conductor
sobre la superficie del material anódico, debido a
la sobresaturación de cobre en el electrolito, se
considera como una razón directa para la
pasivación. Corroborando esto, se observa que en
la muestra de barro analizada, se encuentra
presente esta especie (chalcantita).
Los cátodos finales provenientes de la prueba 8
fueron analizados químicamente y los resultados se
presentan en la Tabla III, en la cual además se
presenta la norma vigente en la división Codelco
Norte.
Tabla III: Resultados de análisis químico de los
cátodos (ppm) obtenidos en la prueba 8 y Norma
Codelco.
Ag
Norma
CODELCO
12
As
2
0,8
Bi
1
1,8
C
50
28
Cd
0
< 0,1
Fe
5
1
Ni
0
< 0,2
Pb
3
0,1
S
9
3
Sb
1
2,3
Sn
0
< 0,5
Te
1
< 0,2
Zn
0
< 0,4
Elemento
Prueba 8
5
Los cátodos obtenidos de la prueba 8 presentan
mayores cantidades que las permitidas en
elementos como Bi y el Sb, además de Cd, Ni, Sn
y Zn, que no están permitidos.
En cuanto a la calidad física, en la Figura 7 se
observa una imagen de los cátodos resultantes,
aquí se puede apreciar la calidad superficial de los
cátodos obtenidos, que en general fue buena.
En las mejores condiciones de trabajo, no se logró
electrorefinar el 100% del material anódico
alimentado y no se obtuvieron cátodos que
cumplieran con la calidad requerida.
RECOMENDACIONES
Es necesario realizar más pruebas a nivel de
laboratorio para poder aumentar el porcentaje de
scrap tratado y no seguir generando residuos.
Realizar pruebas bajo las mejores condiciones de
trabajo obtenidas en este estudio (baja densidad de
corriente, recarga constante con material fresco y
activación superficial) pero estudiando el tipo y
dosificación de aditivos que regulen y mejoren la
calidad catódica.
Figura 7: Cátodos finales obtenidos desde la
prueba 8.
En definitiva, bajo ninguna de las condiciones de
trabajo experimentadas se logró obtener cátodos
con un grado de pureza de calidad comercial, por
lo que sería recomendable que una vez
establecidos los parámetros óptimos de trabajo
para la electrorefinación del scrap, se estudiaran
los factores que están influyendo en la calidad
química de los cátodos, como por ejemplo, la
dosificación de aditivos.
4. CONCLUSIONES
Para mantener un bajo potencial de celda en las
pruebas de electrorefinación de cobre anódico, es
necesario contar con zonas de cobre limpias para
un mejor contacto. Dado su menor tamaño, el
scrap de 2x2 cm permite cargar mayor cantidad de
trozos en el soporte anódico, presentando para una
misma masa mayor área superficial expuesta.
Al trabajar a una densidad de corriente entre 250 y
270 A/m2, combinada con activación superficial
del material anódico, se mantiene un voltaje de
celda adecuado, operando en régimen continuo, y
no se forma la capa de producto sobre la superficie
del scrap de cobre anódico.
Considerando en conjunto los parámetros de
recuperación, eficiencia de corriente y voltaje de
celda, se puede decir que las mejores condiciones
de trabajo fueron las de la prueba 8: 97% de
recuperación con 91% de eficiencia de corriente,
manteniendo un voltaje de celda estable durante
toda la experiencia. Esto demuestra que es posible
electrorefinar el scrap de cobre anódico en forma
continua, manteniendo un estricto control de los
parámetros de operación del proceso.
Investigar, teórica y experimentalmente, sobre la
efectividad de otros materiales para la fabricación
de los soportes anódicos.
REFERENCIAS
1. A. K. Biswas y W. G. Davenport, Extractive
Metallurgy of Copper, 3a ed. Pergamon Press,
Oxford, 1994, pag. 66.
2. G. Cifuentes, Electrometalurgia, 1a ed. Central
de Publicaciones USACH, Santiago, 1995.
3. R. Gana, M. Figueroa y A. Parodi, Proc.
Mining Latin America, I.M.M. ed., 1986, pág. 131.
4. R. Gana y M. Figueroa, Hydrometallurgy, 47
(1998) 149-188.
5. M. Figueroa, R. Gana, L. Kattan y A. Parodi, J.
Appl. Electrochem., 24 (1994) 206-210.
6. R. Gana, M. Figueroa, L. Kattan, J. Sanchez y
M. Esteso, J. Appl. Electrochem., 25 (1995)
240-246.
7. R. Gana, M. Figueroa, L. Kattan, J. Sanchez y
M. Esteso, J. Appl. Electrochem., 25 (1995)
1052-1056.
8. R. Morales, Trabajo de título, Universidad de
Santiago de Chile, Santiago-Chile, 2001.
9.
C. Vargas, Tesis Doctoral, Universidad de
Santiago de Chile, Santiago-Chile, 2002.
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan su agradecimiento a la
División Codelco Norte de CODELCO-CHILE y a
la Universidad de Santiago de Chile por el
patrocinio y colaboración para el desarrollo de este
estudio.