Eletro Metalurgia

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    23-Jan-2016
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electro metalurgia

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  • ELECTROMETALURGIA METALRGICADOCENTE: JOSE ABEL LARA ARISPE

  • LA ELECTROMETALURGIA CONSISTE EN LA PRODUCCIN DE DEPSITOS METLICOS MEDIANTE LA APLICACIN DE LA ENERGIA ELECTRICA.

    SE DISTINGUE :

    LA ELECTROMETALURGIA EN SOLUCIN ACUOSA :APLICADA FUNDAMENTALMENTE A LA PRODUCCIN DE Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Ag, Au Y OTROS METALES MENORES (Cd, Cr, Mn, Ga, Ti, Te ).T: 40-60-90 C

    LA ELECTROMETALURGIA EN SALES FUNDIDAS :APLICADA PRINCIPALMENTE A LA PRODUCCIN DE Al, Li, Mg, Na, K Y OTROS METALES MENORES (TIERRAS RARAS, Ti, V, W, Zr, Th).T: 400 C Li; 970 C Al.

  • *Reacciones Espontneas: (Se produce energa elctrica a partir de la energa liberada en una reaccin qumica):PILAS VOLTAICAS

    Reacciones no espontneas: (Se producen sustancias qumicas a partir de energa elctrica suministrada):ELECTRLISIS

  • SEGN EL TIPO DE DEPSITO OBTENIDO, SE DISTINGUEN LOS SIGUIENTES PROCESOS ELECTROMETALURGICOS :

    ELECTROOBTENCION DE METALES:

    CONSISTE EN LA EXTRACCIN DE METALES A PARTIR DE SOLUCIONES, EN FORMA DE DEPSITOS METLICOS PUROS, DENSOS Y COMPACTOS O DEPSITOS METLICOS EN POLVO (PULVI-ELECTROMETALURGIA) O BIEN, DEPSITOS DE COMPUESTOS METLICOS (XIDOS, HIDRXIDOS O SALES).

    ELECTROREFINACION DE METALES :

    CONSISTE EN LA OBTENCIN DE DEPSITOS METLICOS DE ALTA PUREZA A PARTIR DE UN METAL IMPURO.

    GALVANOPLASTIA:

    CONSISTE EN RECUBRIMIENTOS METLICOS DELGADOS CON FINES ANTICORROSIVOS O ESTTICOS (CROMADOS).

    ELECTROCONFORMADO:

    CONSISTE EN LA ELABORACIN DE PIEZAS METLICAS ESPECIALES POR VA ELECTROLTICA.

  • ELECTRLISIS:EL PASO DE CORRIENTE DESCOMPONE UN COMPUESTO IONIZADO LQUIDO MEDIANTE LAS REACCIONES ANDICA Y CATDICA.REACCIN CATDICA DE REDUCCINREACCIN ANDICA DE OXIDACINESQUEMA DE UNA CLULA ELECTROLTICA

  • CELDAS DE ELECTRLISIS

    LOS PROCESOS ELECTROMETALRGICOS TIENEN LUGAR EN UNIDADES LLAMADAS CELDAS DE ELECTROLISIS:

    LA CELDA: ES UN RECIPIENTE QUE CONTIENE EL ELECTROLITO Y LOS ELECTRODOS. EN ALGUNOS CASOS, LA CELDA PUEDE SER CONSTITUIDA POR DOS MITADES, CONECTADAS ENTRE S 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 CORRIENTE ENTRE LOS ELECTRODOS.

    EL NODO: MATERIAL SLIDO CONDUCTOR EN CUYA SUPERFICIE SE REALIZA UN PROCESO DE OXIDACIN CON LIBERACIN DE ELECTRONES.EJEMPLO: Zn0 => Zn+2 + 2 e-

    EL CTODO: ELECTRODO SLIDO CONDUCTOR EN CUYA SUPERFICIE SE REALIZA UN PROCESO DE REDUCCIN CON LOS ELECTRONES PROVENIENTES DEL NODO.EJEMPLO: Cu+2 + 2 e- => Cu0

  • SistemaSemirreaccinE (V) Li+ / LiLi+ 1 e Li3,04K+ / KK+ + 1 e K2,92Ca2+ /CaCa2++ 2 e Ca2,87Na+ / NaNa++ 1 e Na2,71Mg2+ / MgMg2++ 2 e Mg2,37Al3+ / AlAl3+ + 3 e Al1,66Mn2+ / MnMn2+ + 2 e Mn1,18Zn2+ / ZnZn2++ 2 e Zn0,76Cr3+ / CrCr3+ + 3 e Cr0,74Fe2+ / FeFe2+ + 2 e Fe0,41Cd2+ / CdCd2+ + 2 e Cd0,40Ni2+ / NiNi2+ + 2 e Ni0,25Sn2+ / SnSn2+ + 2 e Sn0,14Pb2+ / PbPb2+ + 2 e Pb0,13H+ / H22 H+ + 2 e H2 0,00Cu2+ / CuCu2+ + 2 e Cu 0,34I2 / II2 + 2 e 2 I 0,53MnO4/MnO2MnO4 `+ 2 H2O + 3 e MnO2 + 4 OH 0,53Hg2+ / HgHg2+ + 2 e 2 Hg 0,79Ag+ / AgAg+ + 1 e Ag 0,80Br2 / BrBr2 + 2 e 2 Br 1,07Cl2 / ClCl2 + 2 e 2 Cl 1,36Au3+ / AuAu3+ + 3 e Au 1,500MnO4 / Mn2+MnO4 `+ 8 H++ 5 e Mn2+ + 2 H2O 1,51

  • Leyes de Faraday y rendimiento de corriente

    La masa M desustanciaque se desprende en el electrodo es directamente proporcional a la carga elctrica Q que pasa por el electrlito si a travs de ste se hace pasar durante el tiempo t unacorriente continuade intensidad I.1:Masa de un depsito es proporcional a I y a t: m = k x I x t

    K:Equivalente Electroqumico: Masa de una sustancia liberada por el paso de 1 Coulomb

    Luego: 1 Equivalente qumico: Es la Masa depositada cuando pasa mol de e-, es decir, 1 Faraday

    Carga de 1 mol e- = 96.500 C = 1 Faraday1 Equivalente qumico = Masa/ Valencia

  • Cuando circulan I x t (culombios), la masa depositada es:

    m = M x I x t / n x F

    Donde:

    m:Es el peso del metal, expresado en (gramos). M: Es el Peso Molecular del metal.I: Es la Intensidad de corriente, en (Amperios). t:El tiempo, en (segundos), n:La valencia del metal, y

    F: Constante de Faraday;

  • Las masas depositadas para distintos metales son:Al3+ (ac) + 3 e- Al (s)Se necesitan 3 x 96.500 (Coulomb) por mol de Al3+ a depositarCuando se deposita un metal, la carga necesaria depende de la reaccin de reduccin correspondiente:Se necesitan 3 moles de electrones por mol de Al+3 a depositar

  • Ejemplos:Calcular el Equivalente Qumico del calcio en el: xido de calcio, CaO, del cobre en el sulfato de cobre (II) (CuSO4), y del hidrgeno en el agua.Resolucin:

    Eq (Ca)= 40 (gramos)/2 = 20 (g) Eq (Cu)= 63,5 (gramos)/2= 31,75 (g) Eq (H)= 1 (gramos)/1= 1 (g)

  • A travs de una solucin de cloruro de Cu(II) se hace circular una corriente de 2,5 (Ampere) durante 15 (minutos). Cul ser la masa de cobre depositada? Datos:m = ?,M = 63,5 (gramos),I = 2,5 (Amperes)t = 15 (min) = 900 (seg),n = 2F = 96.500 (Coulomb)Solucin:Masa= 63,5 (g) x 2,5 (Amp) x 900 (seg) / 2 * 96.500 (Coulomb)masa = 0,74 (gramos)m = M x I x t / n x F

  • El menor depsito de metal se debe a que existe:

    Desprendimiento de hidrgeno simultneo,Ataque qumico del depsito por parte del electrolito,Corrosin del depsito como consecuencia de la formacin de pares galvnicos con impurezas ms nobles.Cortocircuitos entre nodo y ctodo debidos a un crecimiento irregular de los ctodos.Prdidas a tierra de la corriente medida en el circuito.Potencial o voltaje de descomposicin

    E descomposicin agua a pH 7 = EC -Ea =

    = - 0, 413 - (+0, 817) = -1, 23 V

  • RENDIMIENTO ENERGTICO

  • RENDIMIENTO FARADAY (85-95%)

  • PROCESO ELECTROLTICO DE LA BAUXITA

  • METALES MENOS NOBLES QUE EL COBRE POR DEBAJO DE LOS VALORES ADMISIBLES, EN CASO CONTRARIO, ES FACTIBLE LA DEPOSICIN DE LOS MISMOS EN EL CTODO Y, POR TANTO, SU IMPURIFICACIN (FE)METALES MS ELECTROPOSITIVOS, SE DESPRENDEN DEL NODO A MEDIDA QUE SE VA DESGASTANDO EL MISMO, PERO NO SE DISUELVEN, SINO QUE SE DEPOSITAN EN EL FONDO DE LA CUBA Y FORMAN LOS LLAMADOS "LODOS ANDICOS (METALES PRECIOSOS)EL COBRE DEL NODO SE DISUELVE EN LA SOLUCIN DE LA CUBA DE ELECTRLISIS ELECTROAFINO

  • PARMETROS ELECTRO-AFINO Cu:

    EN CADA CELDA HAY 46 NODOS (ES RELATIVO A CADA EMPRESA),

    PERMANENCIA EN LA CELDA ES DE 21 - 28 DAS

    LOS CTODOS SE RETIRAN DOS VECES DURANTE EL MISMO PERODO.

    A LOS 21 - 28 DAS, SE RETIRA EL DESECHO ANDICO Y SE ENVA A LOS HORNOS PARA SU POSTERIOR REUTILIZACIN.

    EL PESO DEL NODO SUELE SER DE 350 (KILOS), EL CTODO DE 140-150 (KG).

    LA DENSIDAD DE CORRIENTE ES DE 225 (A/M2), EL POTENCIAL EST COMPRENDIDO ENTRE 0.2 - 0.3 (VOLTIOS).

    LA TEMPERATURA DEL PROCESO ES DE 50 60 (C) Y EL RENDIMIENTO FARADAY QUE SE CONSIGUE SE SITA ALREDEDOR DEL 95 %, SIENDO EL CONSUMO ESPECFICO 0.250 (KW-h/Kg).