UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
Facultad de ingeniería Geológica y Metalúrgica
Escuela Profesional de ingeniería metalúrgica
MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE
ELECTROMETALURGIA
netxplotcu.wordpress.com
Docente: Dr. Hipólito Córdova G.
Puno – Peru
2021
MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE
ELECTROMETALURGIA
Docente: Dr. Hipólito Córdova G.
INDICE
Pagina
Introduccion……………………………………………………………………………….01
Práctica 01. Celda galvánica y celda electrolítica…………………………………….02
Práctica 02. Construcción de las curvas de polarización…………………………....06
Práctica 03. Fabricación de láminas de arranque para cátodos de
electrodeposición y electrorrefinacion de cobre……………………………………...09
Práctica 04. Electrodeposición de cobre…………………………………………… .13
Práctica 05. Electrodeposición de zinc…………………………………………… ...18
Práctica 06. Electrodeposición directa del oro y la plata…………………………...26
Práctica 07. Electrorrefinacion del cobre……………………………………………..31
Práctica 08. Electrorrefinacion de plomo………………………………………….….38
Práctica 09. Electrorrefinacion de la plata de lodos anódicos de
electrorrefinacion de cobre y plomo…………………………………………………..44
Práctica 10. Electrorrefinacion del oro de lodos anódicos de electrorrefinacion
de cobre y plomo……………………………………………………………………….52
Introducción
Los procesos electrolíticos de electrodeposición y electrorrefinacion de metales
utilizando los fundamentos de la electroquímica y de acuerdo a la ley de Faraday se
menciona, que al circular una corriente I por un electrodo suministrada por una fuente
de corriente continua se produce la electrorreduccion en el cátodo de los metales a
99,99% de purificación.
Para cumplir con el desarrollo académico de la asignatura de Electrometalurgia se
requiere analizar y conocer los conceptos teóricos, la termodinámica y cinética de los
procesos considerados en la carta descriptiva de la curricula y del contenido de los
sílabos programado para cada semestre académico.
Los conocimientos científicos y tecnológicos de la electrodeposición y electrorrefinacion
de metales requieren necesariamente tener en cuenta el desarrollo experimental
considerando los objetivos específicos de los diferentes procesos utilizando guías de
prácticas académicas.
La presente guía cuenta con la información necesaria para la realización de las
prácticas de laboratorio con una secuencia optima iniciando con la fundamentación,
materiales y equipos, metodología, ejecución de la experimentación, presentación de
resultados, Conclusiones, recomendaciones y bibliografía
1
PRACTICA Nro. 01
1.TITULO: “CELDA GALVANICA Y CELDA ELECTROLITICA”
2.OBJETIVOS:


Conocer el proceso de la celda galvánica, la fundamentación teórica y la
corriente que genera
Conocer el proceso de la celda electrolítica, la fundamentación teórica y la
electro reducción de los metales
3. FUNDAMENTACION TEORICA
3.1 Celda galvánica
Una celda galvánica es donde las reacciones químicas entre conductores diferentes
conectados a través de un electrolito y un puente de sal producen energía eléctrica.
Una celda galvánica también puede ser alimentada por reacciones espontáneas
de oxidación-reducción. Esencialmente, una celda galvánica canaliza la energía
eléctrica producida por la transferencia de electrones en una reacción redox. La energía
eléctrica o la corriente pueden enviarse a un circuito, como un televisor o una bombilla.
El electrodo de la semicelda de oxidación es el ánodo (-), mientras que el electrodo de
la semicelda de reducción es el cátodo (+). Una celda galvánica también se llama celda
de Daniel o celda voltaica.
3.1.2 Cómo configurar una celda galvánica
Hay dos configuraciones principales para una celda galvánica. En ambos casos, las
semirreacciones de oxidación y reducción se separan y conectan mediante un cable, lo
que obliga a los electrones a fluir a través del cable. En una configuración, las
semirreacciones se conectan mediante un disco poroso. En la otra configuración, las
semirreacciones están conectadas a través de un puente de sal.
El propósito del disco poroso o puente de sal es permitir que los iones fluyan entre las
semirreacciones sin mucha mezcla de las soluciones. Esto mantiene la neutralidad de
carga de las soluciones. La transferencia de electrones desde la semicelda de oxidación
a la semicelda de reducción conduce a una acumulación de carga negativa en la
semicelda de reducción y de carga positiva en la semicelda de oxidación. Si no hubiera
forma de que los iones fluyeran entre la solución, esta acumulación de carga se opondría
y la mitad del flujo de electrones entre el ánodo y el cátodo. (Greelane.com 2019)
Figura 1.1. Celda galvánica
2
Fuente. www.shutterstock
3.2 Celda electrolítica
3.2.1 Electrólisis
Es el proceso que utiliza energía eléctrica para inducir una reacción redox que no es
espontánea. Se lleva a cabo en celdas electrolíticas, que son impulsadas por una fuente
externa, (una batería u otra fuente de corriente eléctrica), que actúa como una bomba
de electrones, como se muestra en el siguiente esquema:
Figura 1.2. Celda electrolítica
Fuente. corinto.pucp.edu.pe
Se observación en la celda electrolítica, la batería u otra fuente de corriente eléctrica
empuja los electrones hacia el cátodo, por lo que éste tiene signo negativo (–) y la toma
del ánodo, por lo que éste es positivo (+).
La electrólisis es un proceso que se aplica a muchos procesos industriales, por ejemplo:




Revestimiento de autopartes Joyería
Electrorrefinacion de metales
Electrodeposición de metales
Galvanoplastia en general.
4. MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Para la celda galvánica
a. Materiales y equipos











Cubetas de PVC
Electrodos de: Cu, Zn, Fe, Ag, grafito y acero inoxidable.
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
Sulfato de cobre
Sulfato de cinc
Cloruro de potasio
Cloruro de sodio
Nitrato de plata
Papel filtro
02 multímetros
3
(corinto.pucp.edu.pe)


Balanza analítica
Medidor de pH
b. Metodología
La metodología es totalmente experimental de acuerdo al siguiente orden:





Se prepara las soluciones de sulfato de cobre y sulfato de cinc.
Se prepara una semicelda “A” de PVC, en la que vierte una solución y un
electrodo.
Se prepara una semicelda “B” de PVC, en la que vierte una solución y un
electrodo.
Las semiceldas “A” y “B” se ubican de acuerdo a los electrodos, se unen con un
tubo en U de cloruro de potasio.
Se conectan conductores a los electrodos y se mide la corriente generada
Tabla 1.1. Celdas con diferente soluciones y electrodos
Nro.
Exp
01
02
03
04
05
Semicelda “A” derecha
Solución
Electrodo
Sulfato de cobre Cobre
Nitrato de plata
Plata
Nitrato de plata
Plata
Sulfato de cobre Cobre
Sulfato de fierro Fierro
Semicelda “B” izquierda
Solución
Electrodo
Sulfato de zinc
Zinc
Sulfato de cobre
Cobre
Sulfato de zinc
Zinc
Sulfato de fierro
Fierro
Sulfato de zinc
Zinc
4.2 De la celda electrolítica
a. Materiales y equipos











Cubetas de PVC
Electrodos de: Cu, Al, plata impura y acero inoxidable.
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
Sulfato de cobre
Sulfato de zinc
Nitrato de plata
Papel filtro
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
b. Metodología
Se instala varios tipos de celdas y se evalúa el depósito catódico
Tabla 1.2. Procesos con diferentes electrolitos
Nro.
Exp.
06
07
08
09
10
Electrolito
Sulfato de cobre
Sulfato de zinc
Nitrato de plata
Cianuro de Na y Au
Cianuro de Na y Ag
Proceso electrolítico
Ánodo
Pb - Ca
Pb - Ca
Ánodo de plata
Acero inoxidable
Acero inoxidable
4
Cátodo
Acero inoxidable
Aluminio
Acero inoxidable
Lana de acero
Lana de acero
5. PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1
De la celda galvánica
Tabla 1.3. Resultados de la corriente generada de cada celda galvánica
Nro
Exp
11
12
13
14
15
Semicelda “A” derecha
Solución
Electrodo
Sulfato de cobre Cobre
Nitrato de plata Plata
Nitrato de plata Plata
Sulfato de cobre Cobre
Sulfato de fierro Fierro
Semicelda “B” izquierda
Solución
Electrodo
Sulfato de zinc Zinc
Sulfato de cobre Cobre
Sulfato de zinc Zinc
Sulfato de fierro Fierro
Sulfato de zinc Zinc
E celda
5.2 De la celda Electrolítica
Tabla 1.4. Resultados de los diferentes procesos del metal catódico
Nro
Exp.
16
17
18
19
20
Proceso electrolítico
Electrolito
Sulfato de cobre
Sulfato de zinc
Nitrato de plata
Cianuro de Na y Au
Cianuro de Na y Ag
Ánodo
Pb - Ca
Pb - Ca
Ánodo de plata
Acero inoxidable
Acero inoxidable
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 De la celda galvánica
a. Conclusiones
b. Recomendaciones
6.2 De la celda electrolítica
a. Conclusiones
b. Recomendaciones
7. BIBLIOGRAFIA



www.greelane.com Celda galvánica
www.shutterstock.com Celda galvánica
corinto.pucp.edu.pe Celda electrolítica
5
Cátodo
Acero inoxidable
Aluminio
Acero inoxidable
Lana de acero
Lana de acero
Deposito
catódico
PRACTICA Nro. 02
1.TITULO: “CONSTRUCCION DE LAS CURVAS DE POLRIZACION”
2.OBJETIVOS
2.1 Objetivo general
Construir experimentalmente las curvas de polarización en un proceso electrolítico
2.2 Objetivos específicos


Determinar el límite de la densidad anódica en un proceso electrolítico.
Determinar el límite de la densidad catódica en un proceso electrolítico.
3.FUNDAMENTACION TEORICA
La construcción de las curvas de polarización se basa en los fundamentos de la
electroquímica, de acuerdo a la ley de Faraday se menciona, que al circular una
corriente I por un electrodo suministrada por una fuente de corriente continua, el
potencial del electrodo E depende de la corriente I, llamada curva de polarización y se
establece que en todo el proceso electrolítico es una relación: E = f(I).
Se utiliza el electrolito muestra, el cual se somete al proceso de electrolisis en una celda
de PVC, con electrodos de acero inoxidable ASTM 304 para el ánodo y cátodo, con un
electrodo de referencia de Ag/AgCl, para la lectura del potencial del electrodo de
referencia y de la intensidad del electrodo de trabajo se puede usar multímetros, con
estos resultados se construye experimentalmente las curvas de polarización
determinándose la intensidad límite a aplicarse al proceso.
4.MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos









Cubetas de PVC
Electrolito muestra
Electrodos de acero inoxidable
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
Papel filtro
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
4.2 Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo manteniendo constante la temperatura a 45°C y con el electrolito en estudio.
4.2.1 Para la construcción de la curva de polarización catódica.
Se considera 09 experimentos con diferentes voltajes que se fijan en la fuente con dos
minutos para cada experimento con el cátodo de electrodo de trabajo.
Tabla 2.1. Experimentos a diferentes voltajes, 45°C de temperatura y 2 minutos de
tiempo para cada experimento
Nro.
Exp
E(v)
fuente
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
6
Figura 2.1. Montaje del equipo para la construcción de la curva de polarización catódica.
4.2.2 Para la construcción de la curva de polarización anódica
Se considera 09 experimentos con diferentes voltajes de la fuente, con 2 min para cada
experimento, con el ánodo de electrodo de trabajo.
Tabla 2.2. Experimentos a diferentes voltajes, 45 ºC de temperatura y 2 minutos para
cada experimento
Nro.
Exp
E(v)
fuente
10
11
12
13
14
15
16
17
18
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
Figura 2.2. Montaje del equipo para la construcción de la curva de polarización anódica.
7
5, PRESENTACION DE RESULTADOS
De las tablas 2.1 y 2.2 se tiene los resultados del electrodo de referencia y la intensidad
de corriente para la construcción de las curvas de polarización en el área anódica en el
área catódica, tabla 2.3 y figura 2.3
Tabla 2.3. Resultados de la variación del voltaje del electrodo de referencia y la densidad
de corriente
E(v)
fuente
Área anódica
E(v) electrodo
ja (A/dm2)
referencia
Área catódica
E(v) electrodo
jc (A/dm2)
referencia
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
E(v) electrodo
referencia
ja(A/dm2)
jc(A/dm2)
Figura 2.3. Curvas de polarización catódica y anódica
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
7. BIBLIOGRAFIA
8
PRACTICA Nro. 03
1.TITULO: “FABRICACION DE LAMINAS DE ARRANQUE PARA CATODOS DE
ELECTRODEPOSICION Y ELECTRORREFINACION DE COBRE”
2.OBJETIVOS
2.1 Objetivo general
Estudiar la fabricación de láminas de arranque para cátodos de electrodeposición y
electrorrefinacion de cobre
2.2 Objetivos específicos


Estudiar cómo influye la densidad de corriente en la fabricación de láminas de
arranque para cátodos de electrodeposición y electrorrefinacion de cobre.
Determinar el periodo de tiempo en la fabricación de láminas de arranque para
cátodos de electrodeposición y electrorrefinacion de cobre
3.FUNDAMENTACION TEORICA
El proceso de electrodeposición de cobre constituye la etapa terminal del proceso de
beneficio de “minerales oxidados y mixtos de cobre”. El cobre es depositado desde
soluciones purificadas por medio de una electrólisis directa. El objetivo del proceso es
producir cátodos de cobre de alta pureza. Para lograr este objetivo, la solución
proveniente de la etapa de lixiviación es purificada y concentrada en cobre en la planta
de extracción por solventes, para posteriormente ser conducida a una serie de celdas
de electrodeposición donde se producen los cátodos de cobre con una pureza de
99,99%.
La electrodeposición de cobre consiste en aplicar una corriente que circula de ánodo a
cátodo a través de una solución de sulfato cúprico. El cobre se deposita sobre el cátodo
y el agua se descompone sobre el ánodo, dando lugar a desprendimiento de oxígeno.
Para obtener cátodos de excelente calidad, la solución procedente de la etapa de
lixiviación es purificada y concentrada en cobre en la planta de extracción por solventes,
para luego ser conducido a las celdas de electrodeposición de cobre. Los procesos a
los que se somete la solución antes de entrar al proceso de electrodeposición, se deben
a que esta tiene una composición compleja, con numerosas impurezas, cuyas
concentraciones varían de acuerdo a la fuente mineral utilizada y a los procesos
hidrometalúrgicos a que es sometida antes de transformarse en el electrolito de
electrodeposición.
En la nave de electrodeposición, las celdas electrolíticas se encuentran conectadas al
rectificador de corriente mediante un enclavamiento eléctrico serie y los electrodos
unipolares, en un enclavamiento eléctrico paralelo. La tecnología actual contempla el
uso de cátodos permanentes de acero inoxidable y ánodos laminados de una aleación
de plomo (Pb-Ca). El cobre se deposita en el acero inoxidable en un tiempo de 24 horas,
se des lamina se coloca los contactos con la barra conductora y se tiene cátodos para
procesos de electrodeposición y electrorrefinacion de cobre (Zenteno, 2016)
Electrolito y condiciones de trabajo






Cobre: 40 – 48 g/L
Ácido: 140 – 180 g/L
Densidad de corriente: 160 – 300 (A/m2)
Flujo de electrolito a celda: 100 – 150 (L/min)
Distancia cátodo – cátodo: 90 – 110 mm
Temperatura: 40 – 48 ºC
9
(Zenteno,2016)
Figura 3.1. Producción láminas de arranque
Fuente. Cerro Verde
Figura 3.2. Producción de cátodos de cobre con láminas iniciales
Fuente. CODELCO
4.MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos





Cubetas de PVC
Electrodos de acero inoxidable y Pb - Ca
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
Sulfato de cobre
10



Papel filtro
02 multímetros
Medidor de pH
4.2 Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo manteniendo constante la temperatura a 45°C y una concentración de 50
g/l de Cu2+.
4.2.1 Influencia de la densidad de corriente
Tabla 3.1. Pruebas experimentales en celda de fabricación de láminas de arranque a
diferentes densidades de corriente a 6 h y 45 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
1
0,5
2
1,50
3
2,50
4
3,50
5
4,50
4.2.2 Influencia del tiempo
Tabla 3.2. Pruebas experimentales en celda de fabricación de láminas de arranque a
diferentes tiempos a 2,50 A/dm2 y 45 °C
Nro. Experimentos
t(h)
6
2
7
4
8
6
9
8
10
10
5.PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1 De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 3.3. Resultados experimentales en celda de fabricación de láminas de arranque
a diferentes densidades de corriente a 6 h y 45 °C
11
0,5
12
1,50
13
2,50
Cu g
Nro. Experimento
j (A/dm2)
Producción de Cu en g
% de recuperación
J A/dm2
Figura 3.3. Producción de Cu en g - j A/dm2
11
14
3,50
15
4,50
Cu %
J A/dm2
Figura 3.4. Producción de Cu % - J A/dm2
5.2 De la influencia del tiempo
Tabla 3.4. Resultados experimentales en celda de fabricación de láminas de arranque
a diferentes tiempos a 2,50 A/dm2 y 45 °C
16
2
17
4
18
6
Cu mm
Nro. Experimentos
t(h)
Espesor de Cu en mm
t(h)
Figura 3.5. Espesor de Cu mm - t(h)
6.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
7.BIBLIOGRAFIA



Zenteno C. (2016). Repositorio.uncp.edu.pe
Cerro Verde Es.scribb.com
Facultad de Ingeniería. Tesis – PDF Descarga Libre
12
19
8
20
10
PRACTICA Nro. 04
1.TITULO: “ELECTRODEPOSICION DE COBRE”
2.OBJETIVO
2.1 Objetivo general
Estudiar el proceso de la electrodeposición del cobre
2.2. Objetivos específicos


Estudiar cómo influye la densidad de corriente en el proceso de la
electrodeposición de cobre.
Determinar el periodo de tiempo en el proceso de la electrodeposición de cobre
3. FUNDAMENTACION TEORICA
3.1 Electrodeposición.
Se basa en los fundamentos de la electroquímica estudia la extracción de cobre
refinado en el cátodo por electro reducción por acción de la corriente eléctrica a partir
de una solución de lixiviación de minerales de cobre. Diagrama de ubicación de la
electrodeposición de cobre en la metalurgia extractiva
Minerales lixiviables de cobre
Lixiviación
H2SO4
SO4Cu + RH2 = RCu + H2SO4
RCu
RCu + H2SO4 = SO4Cu + RH2
H2SO4
Electrodeposición
Figura 4.1. Lixiviación, purificacion-concentracion y electrodeposición
Según Osinergmin, la electrodeposición de cobre es el proceso mediante el cual se
obtienen cátodos de cobre de alta pureza. Vale decir que la electrodeposición, no es un
proceso aislado, depende de otros previos para la obtención de cobre metálico de
yacimientos de cobre oxidados.
3.2. Cómo es el proceso de electrodeposición
El proceso consiste en sumergir dos electrodos en una solución electrolítica de sulfato
de cobre. Por efecto de la corriente eléctrica que pasa, se da la deposición del cobre en
el cátodo; por otro lado, en el agua se descompone el ánodo ocasionando burbujas de
oxígeno O2 e iones H+ (Osinergmin).
13
Según el Osinergmin, esto es lo que se observa, comúnmente, en el proceso de
electrodeposición de cobre:




Se desprende oxígeno gaseoso de las cercanías del ánodo.
El ion de hidrógeno enriquece el electrolito en ácido.
El cobre se adhiere al cátodo.
Se empobrecen los reactantes, durante el proceso.
El electrolito cargado pasa a las celdas de electrodeposición, en donde el electrolito se
descompone por acción de la corriente eléctrica, depositándose el cobre en el cátodo
de la celda, y obteniéndose un cobre de alta pureza (99,99%). El electrolito estéril vuelve
a unirse al solvente cargado para tomar el cobre y renovar el ciclo (Osinergmin).
3.3. Proceso de electrodeposición industrial
En una publicación de Osinergmin se detalla el proceso de electrodeposición industrial
del cobre, el cual tiene ciertas variaciones con el antes descrito. Por ejemplo, que
primero el electrolito rico en cobre pasa a las celdas de hojas madres de la electrolisis
donde solo se da una leve disminución de contenido de cobre; luego, este electrolito
que sale de las celdas se mezcla con el que sale del circuito principal para ser conducido
a las celdas de producción industrial (Osinergmin).
3.4. Condiciones de trabajo
Las condiciones de operación en una planta de EW que utiliza la tecnología de cátodos
permanentes, son por lo general:








Densidad de corriente: 160 – 300 (A/m2)
Flujo de electrolito a celda: 100 – 150 (L/min)
Distribución de electrolito: convencional
Distancia cátodo – cátodo: 90 – 110 mm
Ciclo de depósito: 14 días
Temperatura: 40 – 48 ºC
Ánodos Pb – Ca – Sn laminados: 6 mm de espesor
Cátodos permanentes de acero inoxidable 316L
Figura 4.2. Cátodo de electrodeposición
Fuente. Coreresources.com.au
14
(Zenteno,2016)
Figura 4.3. Celda de producción de cátodos de cobre
Fuente. Spanish.alibaba.com
4. MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos









Sulfato de cobre
Ácido sulfúrico
Cola
Cubetas de PVC
Electrodos de acero inoxidable y Pb - Ca
Material de vidrio varios
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
4.2 Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo, manteniendo constante la temperatura a 45°C y una concentración de 50
g/l de Cu2+.
4.2.1 Influencia de la densidad de corriente
Tabla 4.1. Pruebas experimentales de electrodeposición de cobre a diferentes
densidades de corriente a 6 h y 45 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
1
0,5
2
1,50
3
2,50
4
3,50
5
4,50
4.2.2 Influencia del tiempo
Tabla 4.2. Pruebas experimentales de electrodeposición de cobre a diferentes tiempos
a 2,50 A/dm2 y 45 °C
Nro. Experimentos
Tiempo (h)
6
2
7
4
15
8
6
9
8
10
10
5.PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1. De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 4.3. Resultados experimentales de electrodeposición de cobre a diferentes
densidades de corriente a 6 h y 45 °C
11
0,5
12
1,50
13
2,50
Cu g
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
Producción de Cu en g
% de recuperación
J A/dm2
Cu %
Figura 4.4. Producción de Cu - j A/dm2
J A/dm2
Figura 4.5. Producción de Cu % - j A/dm2
16
14
3,50
15
4,50
5.2 De la influencia del tiempo
Tabla 4.4. Resultados experimentales de electrodeposición de cobre a diferentes
tiempos a 2,50 A/dm2 y 45 °C
16
2
17
4
18
6
Cu g
Nro. Experimentos
Tiempo (días)
Deposito Cu en g
Depósito de Cu en %
Cu %
t(días)
Figura 4.6. Depósito de cobre g – t (h)
t(días)
Figura 4.7. Depósito de cobre % – t (h)
6.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
7.BIBLIOGRAFIA




Osinergmin
Coreresources.com.au
Spanish.alibaba.com
Zenteno, C. (2016). Electro obtención de cobre
17
19
8
20
10
PRACTICA Nro. 05
1.TITULO: “ELECTRODEPOSICION DE ZINC”
2.OBJETIVO
2.1 Objetivo general
Investigar el proceso de la electrodeposición del zinc
2.2 Objetivos específicos


Estudiar cómo influye la densidad de corriente en el proceso de la
electrodeposición del zinc.
Determinar el periodo de tiempo en el proceso de la electrodeposición del zinc.
3.FUNDAMENTACION TEORICA
3.1 Metalurgia del Zinc – La Oroya
La empresa americana Cerro de Paseo Copper Corporation inicia en 1922 la
construcción del Complejo Metalúrgico con la fundición de cobre de la Oroya. El objetivo
era procesar los minerales con alto contenido de sulfuros de la sierra central del Perú.
La existencia de varias minas de la Cerro de Paseo en la sierra central y la necesidad
de diversificar su producción y aumentar sus ganancias con la refinación en el Perú,
hicieron que la empresa tome la decisión de producir refinados. La refinación del cobre,
plomo y zinc se inicia en 1948. Sin embargo, en años anteriores se descubren procesos
para obtener la refinación de los mismos. Así en 1941 se instaló un sistema (de
Cottrelles) para la recuperación de polvos y gases con residuos metálicos.
Posteriormente se han ido incorporando nuevos procesos tecnológicos para aumentar
la productividad y la recuperación de subproductos, obteniéndose cierta reducción en
los niveles de emisión de contaminantes por medio de la instalación de la planta de
oxígeno en 1993. (DOE RUN PERU)
3.2. Tostación
Como un método en la producción de zinc se utiliza el proceso - Electrolítico. Según
Liddell, una de las más importantes razones para el desarrollo de este proceso, es
estipular una alternativa diferente al de los procesos pirometalúrgicos, para el
tratamiento de concentrados de ZnS04 de bajo grado con cantidades grandes de Pb,
Ag, Fe, Cu, Co, Ni, Cd, etc. Los principales minerales de zinc son: los sulfuros, los
carbonatos, los silicatos, los compuestos de Zn y los óxidos, los cuales tienen un rango
de importancia en el siguiente orden. (DOE RUN PERU)
Tabla 5.1. Orden de los compuestos en tostación
MINERAL
Blenda
Smithsonita
Calamina
Zinkita
COMPOSICION
SZn
ZnCO3
Zn4(Si2O7) (OH)2H2O
ZnO
Fuente. DOE RUN PERU
18
MINERAL
Hidrozinkite
Hemimorphite
Wurzite
Golarite
COMPOSICION
3ZnO.CO2 + H2O
2ZnO.SiO2 + 2H2O
6ZnS + FeS
ZnSO4 + 7H2O
Figura 5.1. Proceso DOE RUN PERU – La Oroya
Fuente. DOE RUN PERU
La etapa de tostación, se realiza en tostadores de cama turbulenta, donde se le somete
a una tostación a muerte con insuflación de aire a 930 - 960° C de temperatura
obteniéndose la calcina con menos de 1% de azufre. En la etapa de lixiviación, se trata
la calcina (ZnO) con electrolito gastado proveniente de la casa celdas, con lo cual se
obtiene una solución impura de sulfato de zinc, que viene a ser la materia prima principal
en el proceso hidrometalúrgico. El tonelaje de concentrados tratados actualmente es de
290 TMH aproximadamente con lo cual se obtiene 230 TMH aproximadamente de
calcina ZnO.
Desde que el ZnS es casi insoluble en soluciones de H2S04 diluido, para la lixiviación a
temperatura ordinaria y presión atmosférica, se requiere un tratamiento previo en orden
de producir un compuesto soluble que pueda tratarse en la etapa de lixiviación. El primer
propósito en la tostación para tratamiento de concentrados de Zn, es convertir el sulfuro
de zinc (ZnS) en oxido o sulfato de zinc expulsando el azufre como dióxido de azufre,
como gas.
Los parámetros básicos en la operación de tostación son: Temperatura; tiempo de
abastecimiento de aire u oxígeno, el cual tiene que efectuarse bajo control
especialmente cuando está presente en los concentrados el mineral (marmatita),
solución sólida (Fe) y sulfato de zinc en orden a la formación de ferrita insoluble. La
eliminación de los gases en la etapa de tostación puede tener un contenido variable de
19
(S02), mucho depende del tostador usado, siendo el rango del (S02) de 1,5 a 12%;
generalmente estos gases son usados para la preparación de H2S04. (DOE RUN PERU)
Figura 5.2. Circuito de producción de zinc
Fuente. DOE RUN PERU
3.3. Lixiviación
Después de la tostación de los concentrados de zinc, donde se obtiene mayor
composición de calcina (ZnO) siendo entregado este compuesto como solución de la
primera etapa de lixiviación. Esta solución contiene material indeseable remanente que
no se disuelve, complicándose de esta manera el proceso por la disolución simultánea
20
de elementos indeseables que afectan la electrodeposición o influencia en la
recuperación del zinc, si este es el caso entonces el objetivo básico de lixiviación es el
de disolver el ZnO. Además de que el zinc esta como oxido, también se encuentra como
sulfato, como Sulfuro y ferrita, los dos últimos casi insolubles a condiciones
convencionales de lixiviación, el agente lixiviante usado es el electrolito spent (gastado)
que es ácido de retorno.
Los factores principales que tienen influencia en lixiviación son: concentración de H2S04;
tamaño de grano del producto tostado; agitación y tiempo de reacción. En la etapa de
lixiviación el objetivo es disolver como sea posible la mayor cantidad de ZnO en un
tiempo determinado y al mismo tiempo los elementos dañinos en la "calcina”. (DOE RUN
PERU)
3.4. Purificación
SEGÚN DOE RUN PERU. La solución lixiviada necesita de una purificación, esta
solución contiene como impurezas principales el Cu - Cd - Co - Ni en pequeñas
cantidades el As - Sb - Fe, etc., los cuales deben de ser eliminados, de otro modo estas
impurezas reducen la eficiencia de corriente, disminuyendo la calidad del depósito
catódico durante la electrolisis. La deposición de cobre y cadmio es llevada a cabo con
polvo de zinc. La reacción básica no es otra que la reducción electrolítica de los metales
que se encuentran por debajo del (Zn) en la tabla de tensiones electro- motrices (para
sulfatos). De acuerdo a su estequiometría se requiere más polvo de Zn, por la razón que
algo es disuelto debido a la reducción de iones, hidrogeno. La materia prima es la
solución impura, el reactivo cementante utilizado es el polvo de zinc, el producto es la
solución de sulfato de zinc purificado "Check", y el residuo sólido es el ZPR (Zinc
Purification Residue), y se muestra su análisis estándar:
a). El Impuro (ZnS04 enviado de Lixiviación): Tiene el siguiente análisis promedio:
Tabla 5.2. Impurezas en la purificación
Zn *
130
H2SO4* Cu°
Cd°
Pb°
As°
0
241
215
20
1,257
*Gramos por litro/ ° miligramos por litro
Sb°
1,078
Ge°
0,202
Se°
<0,01
Co°
0,625
Fuente. DOE RUN PERU
La solución impura tiene una ligera coloración verdosa, es algo viscosa al tacto, su P.e.
(peso específico) en promedio es de 1320 - 1328 y con una temperatura de 52 - 54
grados Celsius. Sin embargo, actualmente la temperatura es de 45 grados Celsius
aproximadamente.
b). Polvo de Zinc: Se utiliza como agente cementante, proviene de la Unidad de Polvo
de Zinc, su aspecto físico es el de unas partículas muy finas de color metálico y tiene la
propiedad de arder con el fuego. Su análisis promedio es:
Tabla 5.3. Análisis promedio del Zinc
Zinc total
98 – 99 %
Fuente. DOE RAN PERU
Zinc metálico
92 – 94 %
Zinc oxidado
4–6%
El consumo de polvo de zinc por tanque es de aproximadamente 300 kg.
c). El Check o Solución Pura: Es el producto obtenido luego de la purificación, que se le
denomina Check, este es mezclado con el electrolito gastado (spent) y forma el
electrolito fresco. Esta solución tiene muy bajo contenido de impurezas, siendo su
composición promedio
21
Tabla 5.4. Impurezas en la solución
Zn * H2SO4* Cu°
Cd°
Pb°
As°
130 0
0,488 0,338 0,90 0,028
*Gramos por litro/° miligramos por litro
Sb°
0,032
Ge°
0,033
Se°
<0,01
Co°
0,438
Fuente. DOE RUN PERU
d). Residuo de Purificación: Se obtiene al filtrar la solución purificada, un residuo sólido
que luego se llevará a la Planta de Cadmio para su procesamiento ZPR. La composición
promedio es:
Tabla 5.5. Composición del residuo
Zn *
Cu°
Cd°
48
4,6
3,56
*Gramos por tonelada
Pb°
0,42
Ag°
14
As°
0,06
Ge°
31
Se°
0,02
Co°
44
H2O
25,7
Fuente. DOE RUN PERU
3.5. Electrodeposición
Una vez llevados a cabo los procesos de lixiviación y purificación, la solución de ZnS0 4
que ingresan a las celdas electrolíticas, la cual está prácticamente libre de impurezas.
La recuperación del zinc por electrolisis se lleva a cabo por la aplicación de una corriente
directa a través de electrodos insolubles, descomponiendo el electrolito o solución
acuosa de ZnS04 y la deposición del Zn metálico en el cátodo. El voltaje teórico para
que se deposite Zn de una solución de ZnS04, es el doble del voltaje necesario para
descomponer el agua, parecería entonces que la electrolisis de la solución de ZnS04 es
simple, realizándose la descomposición del agua con la producción de hidrógeno en el
cátodo. El potencial requerido para depositar Zn en una superficie de Zinc de un
electrolito de ZnS04 es 2.35 voltios, mientras que el potencial requerido para depositar
hidrogeno bajo las mismas condiciones es 2,4 voltios, esta diferencia de 0,05 voltios es
un margen estrecho que explica el éxito o fracaso de la producción de Zn por electrólisis,
3,23 A/dm2 y 40 °C. La recuperación de zinc por electrolisis es un poco compleja por la
aplicación de una corriente directa a través de electrodos insolubles causando la
deposición de zinc metálico en el cátodo y liberando oxígeno en el ánodo formando
H2S04 por la combinación de hidrogeno con el ion sulfato. La meta principal en este
proceso electrolítico es el de trabajar bajo estas condiciones particulares, pueden dar
valor máximo de sobre - voltaje de hidrogeno. Algunos factores que afectan el sobre voltaje de hidrógeno son: Superficie del electrodo, concentración de iones, pureza del
metal electrodo, tiempo de deposición, temperatura, presencia de coloides y sustancias
orgánicas, densidad de corriente e impurezas en el electrolito.
Los elementos más usados para el cátodo son hechos de hojas de aluminio de alta
pureza, el ánodo es fabricado de Pb puro o de aleación Pb - Ag; las celdas o tanques
para la electrolisis son generalmente construidos de madera o concreto forrado con
material resistente al ácido para evitar la corrosión. (DOE RUN PERU)
3.6. Fusión de cátodos
Después de la etapa de electrodeposición de zinc los cátodos son tomados de las celdas
los cuales son llevados a fusión, durante la fusión algo de zinc es oxidado y dispersado
especialmente cuando el depósito no es suficientemente continuo y denso.
En orden a reducir esta oxidación perdida, la fusión es usualmente conducida a una
temperatura más baja posible con el metal y así protegiéndolo del oxígeno atmosférico.
La práctica para la fusión del cátodo de zinc se lleva a cabo en horno reverbero donde
el 4 a 5 % de zinc es perdido como espumas y polvo de los ductos en fusión.
22
Recientemente la fusión por inducción tiene considerable futuro, la perdida de zinc como
espuma y polvo por los ductos en fusión por inducción no excede de 2,5% debido a las
características del tipo de horno. La composición de cloruro de amonio debido a la
formación de espumas, el cual varía de 0,4 a 0,8 kg por TM de zinc. La energía requerida
es cerca de 110 KWH por TM de zinc. El zinc fundido luego es moldeado en forma de
planchas en máquinas Straight. (DOE RUN PERU)
Figura 5.3. Planta de electrodeposición de Zinc
Fuente. Alamy.es
4.MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos










Cubetas de PVC
Electrodos de aluminio, Pb y Pb - Ag
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
Sulfato de Zinc
Polvo de Zinc
Papel filtro
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
4.2 Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo, manteniendo constante la temperatura a 40 °C y una concentración de 100
g/l de Zn2+.
4.2.1 Influencia de la densidad de corriente
Tabla 5.6. Pruebas experimentales de electrodeposición de zinc a diferentes densidades
de corriente a 3 h y 40 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
1
0,5
2
1,5
23
3
2,5
4
3,5
5
4,5
4.2.2 Influencia del tiempo
Tabla 5.7. Pruebas experimentales de electrodeposición a diferentes tiempos a 2,5
A/dm2 y 40 °C
Nro. Experimentos
Tiempo (h)
6
0,5
7
1,5
8
3,0
9
4,5
10
6
5.PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1 De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 5.8. Resultados experimentales de electrodeposición de Zn a diferentes
densidades de corriente a 3 h y 40 °C
11
0,5
12
1,5
13
2,5
Zn g
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
Producción de Zn en g
% de recuperación Zn
j A/dm2
Zn %
Figura 5.4. Producción de Zn g - j A/dm2
j A/dm2
Figura 5.5. Producción de Zn % - j A/dm2
24
14
3,5
15
4,5
5.2 De la influencia del tiempo
Tabla 5.9. Resultados experimentales del proceso de electrodeposición de Zn a
diferentes tiempos a 2,5 A/dm2 y 40 °C
16
0,5
17
1,5
18
3,0
Zn mm
Nro. Experimentos
Tiempo (h)
Espesor Zn en mm
Deposito Zn %
Zn %
t(h)
Figura 5.6. Espesor de zinc mm – t (h)
t(h)
Figura 5.7. Depósito de zinc en % – t (h)
6.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.3 Recomendaciones
7. BIBLIOGRAFIA


Doe Run Peru Electrodeposición del zinc
Alamy.es Electrodeposición del zinc
25
19
4,5
20
6,0
PRACTICA Nro. 06
1.TITULO: “ELECTRODEPOSICION DIRECTA DEL ORO Y LA PLATA”
2.OBJETIVO
2.1 Objetivo general
Investigar el proceso de la electrodeposición directa del oro y la plata
2.2 Objetivos específicos


Estudiar cómo influye la densidad de corriente en el proceso de la
electrodeposición directa del oro y la plata
Determinar el periodo de tiempo en el proceso de la electrodeposición directa
del oro y la plata
3. FUNDAMENTACION TEORICA
3.1 Soluciones de cianuración
Los minerales de oro y plata que son cianurados por cualquiera de los métodos de
cianuración a nivel de laboratorio o a nivel industrial da como resultado la disolución de
oro y la plata de acuerdo a la siguiente rección:
4Ag + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4Na Ag (CN)2 + 4NaOH
Teniendo este producto, se plantea la electrodeposición directa del oro y la plata en una
celda electrolítica con ánodos de acero inoxidable y cátodos de lana de fierro, con una
densidad de corriente de 0,5 A/dm2, un tiempo de 60 min y una temperatura de 25 °C,
se produce la electrodeposición del oro y la plata en el cátodo y la solución barren
regresa a la etapa de cianuración
Figura 6.1. Planta de cianuración
Fuente. Slideshare.net
26
3.2 Electrolito y condiciones de trabajo






Electrolito:
solución cosecha de cianuración
Ánodo:
lana de acero
Cátodo:
acero inoxidable
Densidad de corriente: 0,03 – 1,20 A/dm2
Tiempo:
20 – 100 min
Temperatura: 10 – 35 °C
Figura 6.2. Celda de electrodeposición
Fuente. Cideteq
3.3 Reacciones


En el ánodo:
En el cátodo:
2 OH- = 1/2 O2 + H2O + 2eNa+ + e- = Na
Na + H2O = NaOH + H
Ag (CN)−
2 + H = Ag + CN + HCN
NaOH + HCN = NaCN + H2O
De acuerdo a la ley de Hess se tiene la reacción global inversa de la ecuación de Elsner
4NaAg (CN)2 + 4NaOH = 4Ag + 8NaCN + O2 + 2H2O (Chambi, 2010 y Astucuri, 1984).
4.MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos



Cubetas de PVC
Electrodos de acero inoxidable y lana acero
Material de vidrio varios
27







Solución de cianuración
Cianuro de sodio
Cal
Papel filtro
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
4.2 Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo, manteniendo constante la temperatura y la concentración de la solución.
4.2.1 Influencia de la densidad de corriente
Tabla 6.1. Pruebas experimentales de electrodeposición directa de oro y plata a
diferentes densidades de corriente a 60 min y 20 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
1
0,03
2
0,10
3
0,50
4
0,85
5
1,20
4.2.2 Influencia del tiempo
Tabla 6.2. Pruebas experimentales de electrodeposición directa de oro y plata a
diferentes tiempos a 0,50 A/dm2 y 20 °C
Nro. Experimentos
t(min)
6
20
7
40
8
60
9
80
10
100
5. PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1 De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 6.3. Resultados experimentales de electrodeposición directa de oro y plata a
diferentes densidades de corriente a 60 min y 20 °C
11
0,03
12
0,10
13
0,50
Au o Ag en. g
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
Depósito de Au o Ag en g
% de recuperación Au o Ag
J A/dm2
Figura 6.3. Depósito de Au o Ag en g – j A/dm2
28
14
0,85
15
1,20
Au o Ag en %
j A/dm2
Figura 6.4. Deposito Au o Ag en % - j A/dm2
5.2 De la influencia del tiempo
Tabla 6.4. Resultados experimentales del proceso de electrodeposición directa
de oro y plata a diferentes tiempos a 0,50 A/dm2 y 20 °C
16
20
17
40
18
60
19
80
Au o Ag en g
Nro. Experimentos
t(min)
Deposito Au o Ag en g
Deposito Au o Ag en %
Au o Ag en %
t(min)
Figura 5.5. Depósito de Au o Ag en g – t (min)
t(min)
Figura 6.6. Depósito de Au o Ag en % – t (min)
29
20
100
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
4




BIBLIOGRAFIA
Slideshare.net fundición de oro
Cideteq.repositorioinstitucional.mx
Chambi, L. (2010). Recuperación de oro y plata por el proceso Zadra
Astucuri, V. (1984). Principios de hidrometalurgia y algunas aplicaciones
fundamentales
30
PRACTICA Nro. 07
1.TITULO: “ELECTRORREFINACION DEL COBRE”
2.OBJETIVOS
2.1 Objetivo general
Estudiar el proceso de la Electrorrefinacion del cobre
2.2 Objetivos específicos


Estudiar cómo influye la densidad de corriente en el proceso de la
Electrorrefinacion del cobre
Determinar el periodo de tiempo en el proceso de la electrorrefinacion del cobre
2.FUNDAMENTACION TEORICA
3.1 Definición de electrorrefinacion
Se fundamenta en los principios de la electroquímica es la disolución de los ánodos
impuros de cobre, para permitir que el metal se deposite en forma selectiva y con
máxima pureza sobre cátodos de cobre. La electrorrefinacion tiene dos objetivos:


Eliminar las impurezas que dañan las propiedades eléctricas y mecánicas del
cobre.
Separar las impurezas valiosas del cobre.
Éstas pueden ser recuperadas después como subproductos metálicos. (Codelco)
3.2 Principios de la electrorrefinacion del cobre
La aplicación de un potencial eléctrico entre un ánodo de cobre (electrodo positivo) y un
cátodo de cobre (electrodo negativo), sumergidos en una celda que contenga una
solución de sulfato de cobre ácida, origina que tengan lugar las siguientes reacciones y
procesos:




El cobre del ánodo se disuelve electroquímicamente dentro de la solución con lo
que se producen cationes de cobre, más electrones.
Los electrones producidos por la reacción, son conducidos hacia el cátodo a
través del circuito y suministro de energía externo.
Los cationes Cu2+ en la solución, emigran por difusión y convección hacia el
electrodo negativo (cátodo).
Los electrones y los iones Cu2+ se recombinan en la superficie del cátodo para
producir el cobre metálico que se deposita sobre el cátodo.
En síntesis, se produce la disolución electroquímica del cobre del ánodo; la emigración
de electrones e iones de cobre hacia el cátodo, y el depósito de cobre sobre la superficie
del cátodo. (Codelco)
3.3 Descripción general del proceso
La electrorrefinacion se lleva a cabo mediante un sistema múltiple (paralelo) en el que
ánodos y cátodos están intercalados e nel interior de una celda electrolítica. Con este
sistema, todos los ánodos están a un solo potencial eléctrico y todos los cátodos están
en otro potencial más bajo. Cada ánodo está colocado entre dos cátodos, de manera
que se disuelven electroquímicamente a velocidad similar. Las celdas están conectadas
en serie para formar secciones. Cada serie, de 26 a 42 celdas, constituye una parte
independiente que puede ser aislada eléctrica y químicamente para las operaciones de
colocación y retiro de electrodos, limpieza de residuos y mantenimiento. Las secciones
están conectadas eléctricamente para que la tensión total sea del orden de 100 a 250 V
31
dependiendo del equipo de rectificación CA/CD de la planta. Las celdas de refinación
electrolítica están hechas de concreto reforzado (en forma de bloques o de monolito),
revestidas con plomo antimonial (de 3 a 6 % de Sb) o láminas de PVC blando. En años
recientes ha habido una tendencia hacia el uso de revestimientos y materiales de tubería
orgánicos para toda la refinería, particularmente cloruro de polivinilo. Estos materiales
son más ligeros que el plomo y su resistencia al deterioro en un medio ácido es
satisfactoria. (Codelco)
3.4 Procedimientos para la electrorrefinacion
La electrorrefinacion comienza con el flujo de electrolito a través de la hilera de celdas
de la refinería recientemente limpiadas, seguida por la colocación en grupo de un
conjunto completo de ánodos y cátodos en cada celda. En las refinerías modernas, los
ánodos y los cátodos están cuidadosamente espaciados por medio de grúas de posición
fija, lo que disminuye considerablemente las probabilidades de un corto circuito
accidental. Una vez instalados los ánodos y cátodos, se conecta la energía eléctrica y
el cobre se corroe gradualmente en los ánodos para depositarse sobre los cátodos. Lo
usual es que un ánodo permita producir dos cátodos, proceso que se extiende por 12 a
14 días.
Al final de un ciclo, cada ánodo ha sido disuelto electroquímicamente en casi el 85 %.
Los restos de los ánodos sin disolver (desperdicio o chatarra) se retiran de las celdas y
después de lavados, se funden y se vuelven a vaciar como ánodos nuevos. Se retira el
electrolito de las celdas y los residuos del ánodo se canalizan hacia un sistema de donde
se recolectan y desde donde son transportados a la planta de recuperación de metales
preciosos. Entonces comienza de nuevo el ciclo de refinación. Los cátodos finales pesan
entre 100 y 165 kg (Codelco)
3.5 Control de los procedimientos de electrorrefinacion
Los factores técnicos más importantes en la electrorrefinacion son:


Pureza del cátodo. Producción.
Consumo de energía por toneladas de cátodo.
Las variables más importantes que determinan estos parámetros son:




Calidad del ánodo (uniformidad en la forma y peso).
Condiciones del electrolito (pureza, temperatura, velocidad de circulación).
Densidad de corriente del cátodo.
El control del espaciamiento entre los electrodos y la prevención de cortos
circuitos.
(Codelco)
3.6 Control de impurezas
La refinación electrolítica es la última etapa para obtener un cobre de buena calidad,
para sus diferentes usos, pero últimamente las exigencias de calidad física y química,
son cada vez mayores. Siempre estamos buscando mayores producciones, con cátodos
de mayor calidad química y de bajo costo de producción.
Los ánodos cargados a celdas contienen estas impurezas (arsénico, antimonio y
bismuto), que pueden contaminar el cátodo bajando su calidad química, la eficiencia de
corriente y la cantidad de producción, también debemos tener en cuenta que ahora las
refinerías de cobre, tratan de trabajar con mayores densidades de corriente.
Planteado el problema, se investigó y estudio las diferentes maneras para poder tratar
y eliminar las impurezas que pueden contaminar el cátodo, utilizando nuestros recursos
e infraestructura, controlamos las impurezas del circuito comercial.
32
El presente trabajo explica, como podemos controlar dichas impurezas, mejorando la
eficiencia de corriente y bajando el porcentaje de cátodos rechazados. (Beltran,2013)
Figura 7.1. Electrorrefinacion de cobre
Fuente.Beltran,2013
De manera didáctica lo que sucede en una celda electrolítica es lo siguiente:
El ánodo de cobre impuro es disuelto por acción de la corriente eléctrica en sus iones o
elementos.
El cobre disuelto viaja a través del electrolito y se deposita en el cátodo o lámina de
arranque.
Mientras que las impurezas buenas como el oro, plata, selenio, platino y paladio, no
pueden depositarse y se van al fondo de las celdas como barro anódico.
Las impurezas malas como el arsénico, bismuto, antimonio, níquel, etc. no se pueden
depositar, ni tampoco ir al fondo de las celdas, quedando estas en el electrolito, el cual
luego es purificado en las celdas de primera y segunda liberadora.
▪
As, Sb, Bi
Impurezas cuyos potenciales electroquímicos son similares a las del cobre, siendo las
más dañinas debido a que pasan rápidamente a la solución cuando se disuelve el ánodo
y pueden depositarse en el cátodo junto con el cobre, bajo ciertas condiciones de: alta
concentración de estos elementos,
▪
Ag, Au, Pt, Se, Te
Son más electropositivos que el cobre, no disuelven en el electrolito, por tanto no
depositan en el cátodo, pasando a formar los lodos anódicos; la presencia de éstos en
los cátodos, se debe a oclusión de pequeñas cantidades del lodo anódico.
(Beltran,2013)
33
Figura 7.2. Catodos
Fuente. Gcomer.co.uk
Figura 7.3. Ánodos de cobre
Fuente. Chilemineria.cl
4.MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos




Cubetas de PVC
Electrodos de acero inoxidable, cobre puro y cobre impuro
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
34






Sulfato de cobre
Papel filtro
Rectificador de corriente
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
4.2 Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo, manteniendo constante la temperatura a 45°C y una concentración de 50
g/l de Cu2+.
4.2.1 Influencia de la densidad de corriente
Tabla 4.1. Pruebas experimentales de electrorrefinacion de cobre a diferentes
densidades de corriente a 6 h y 45 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
1
0,5
2
1,50
3
2,50
4
3,50
5
4,50
4.2.2 Influencia del tiempo
Tabla 4.2. Pruebas experimentales de electrorrefinacion de cobre a diferentes tiempos
a 2,50 A/dm2 y 45 °C
Nro. Experimentos
Tiempo (h)
6
2
7
4
8
6
9
8
10
10
5.PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1 De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 4.3. Resultados experimentales de electrorrefinacion de cobre a diferentes
densidades de corriente a 6 h y 45 °C
11
0,5
12
1,50
13
2,50
Cu g
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
Producción de Cu en g
% de recuperación
J A/dm2
Figura 7.4. Producción de Cu g - j A/dm2
35
14
3,50
15
4,50
Cu %
J A/dm2
Figura 7.5. Producción de Cu % - j A/dm2
5.2 De la influencia del tiempo
Tabla 4.4. Resultados experimentales de electrorrefinacion de cobre a diferentes
tiempos a 2,50 A/dm2 y 45 °C
16
2
17
4
18
6
Cu g
Nro. Experimentos
Tiempo (días)
Deposito Cu en g
Depósito de Cu en %
Cu %
t(días)
Figura 7.6. Depósito de cobre g – t (h)
t(días)
Figura 7.7. Depósito de cobre % – t (h)
36
19
8
20
10
6.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
7.BIBLIOGRAFIA




Codelco educa Refinación electrolítica de cobre
Gcomer.co.uk Electrorrefinacion de cobre
Chilemineria.cl Refinación electrolítica de cobre
Beltrán, R. (1013). Refinación electrolítica de cobre
37
PRACTICA Nro. 08
1.TITULO: “ELECTRORREFINACION DE PLOMO”
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo general
Investigar el proceso de la Electrorrefinacion del cobre
2.2 Objetivos específicos


Estudiar cómo influye la densidad de corriente en el proceso de la
Electrorrefinacion del cobre
Determinar el periodo de tiempo en el proceso de la electrorrefinacion del cobre.
3. FUNDAMENTACION TEORICA
3.1 Electrorrefinacion de plomo de alta pureza de pastas residuales
El objetivo de la presente información consiste en el diseño, desarrollo y optimización
tecnológica de un sistema de refinación electrolítica para la obtención de plomo de alta
pureza a partir de pastas residuales, obteniendo plomo de alta pureza, 99,99%, lo cual
permite utilizar en la industria eficientemente, ejemplo promoverá mayor durabilidad de
los acumuladores.
El caso consiste en emplear una disolución de fluoro-silicato de Pb con 7-9% de Pb, 5
a 8% de ácido fluoro-silícico y una pequeña cantidad de aditivos orgánicos; en el cátodo
se deposita Pb en forma densa y libre de Bi. El voltaje de celda deberá variarse de 0,35
a 0,6 volts, incluyendo las pérdidas, la temperatura varían de entre 30 y 40 °C; el
consumo de energía varía de 95 a 110 kWh/t de Pb; el rendimiento de corriente es del
orden de 90% y la densidad de corriente varía de 1,7 a 2,3 A/dm2. Este proceso de
refinación electrolítica para la obtención de plomo de alta pureza a partir de pastas
residuales, se aplica para el Pb con elevados contenidos de Bi y para separar impurezas
asociadas; éstas se separan fácilmente en los lodos anódicos. El ánodo de Pb impuro
debe contener < 0,04% de Cu, para evitar que se pasive, la suma de los contenidos de
Sb y Bi debe ser < 1%. Para la electrólisis acuosa son adecuados los electrolitos
basados en ácido hexa-fluoro-silícico, ácido tetra-fluoro-boro o el ácido amido-sulfónico;
por economía se aplica el ácido hexa-fluoro-silícico. Para así obtener plomo de alto
valor.
Con base a estudios realizados se logró el desarrollo de una celda flexible para la
obtención de plomo de alta pureza por medios electroquímicos usados en aplicaciones
médicas, eléctricas, de recargue y para vehículos de combustión. Desarrollo de un
nuevo producto de alto valor agregado (Plomo 99.99%). Desarrollo de rejillas con
aleaciones base plomo de alta eficiencia y desempeño, plomo, aluminio, calcio, grafito
estaño y antimonio. (conacyt.gob.mx)
3.2 Refinación del Plomo
Este contiene impurezas como, cobre, estaño, arsénico, bismuto y antimonio, que
influyen desfavorablemente sobre las propiedades mecánicas, la resistencia a los
ataques químicos; además, metales nobles en cantidades que resultan remuneradores
para su obtención.
4.2.1 Los métodos de eliminación son los siguientes:
a. Eliminación de cobre:
El cobre es sólo poco soluble en plomo líquido y da un eutéctico situado a 99.945 %
plomo, ascendiendo la curva de solidificación en sentido casi vertical. Por esto, se puede
38
separar el cobre calentando el plomo hasta un poco por encima del punto eutéctico; se
forma un producto sólido más rico en cobre que nada sobre el plomo líquido, llamado
lodo de cobre, que está impurificado por plomo adherido, mientras que el plomo líquido
tiene sólo poco cobre. Las costras son retiradas del baño de plomo y fundidas, junto con
la mata de plomo, para eliminar una parte del plomo adherente, resultando así una mata
de cobre enriquecida.
b. Eliminación de estaño, arsénico y antimonio:

Oxidación selectiva sencilla:
Al tener estos tres metales mayor afinidad hacia el oxígeno que el plomo, pueden
separarse de él por oxidación, cediendo el plomo oxidado al mismo tiempo su oxígeno
parcialmente al antimonio según la ecuación:
2 Sb + 3 PbO = Sb2O3 + 3 Pb
El óxido antimonioso es oxidado por el aire dando óxido antimónico que se combina
con el óxido plumboso dando antimoniato de plomo, el cual puede oxidar más al
antimonio.
3(2 PbO.Sb2O5) + 8 Sb = 6 Pb + 7 Sb2O3
El óxido plumboso forma con arsénico, antimonio y estaño, arseniato de plomo líquido,
antimoniato de plomo líquido y estannato de plomo sólido. Estos productos son llamados
"costras de arsénico, antimonio o estaño". Se forma litargirio puro, lo cual significa el fin
del proceso de oxidación

Método de Harris
Este método está basado en el hecho de que los compuestos de mayor grado de
oxidación de estaño, arsénico y antimonio pasan calentados con una sal alcalina, a
compuestos alcalinos que están prácticamente exentos del plomo. Las ventajas de este
método están en la producción de productos intermedios libres de plomo, de manera
que también las pérdidas en metal noble son muy pequeñas, además se recuperan las
sales utilizadas hasta en un 95 % puras.
c. Eliminación de los metales nobles
La eliminación se efectúa, según el método de Parkes, por adición de zinc metálico
puro. El método está basado en el hecho de que, después de añadir zinc al plomo
líquido, se separa, al enfriar, una aleación sólida de plata, zinc y plomo, que contiene
todos los metales nobles. De esta aleación puede expulsarse el zinc por destilación, y
de la aleación de plata y plomo que queda, llamado "plomo rico", el plomo, por oxidación
d. Eliminación de zinc
Está fundada en la mayor afinidad del zinc por el oxígeno en comparación con el plomo.
Esta oxidación se efectúa por agitación del zinc al rojo vivo con ramas verdes, o burbujeo
de vapor de agua o agua. Ésta entra por un tubo que llega casi hasta el fondo de la
cadena y por la descomposición del vapor de agua se produce un fuerte burbujeo en el
baño, que oxida el zinc, obteniéndose óxido de zinc, plomo y óxido plumboso. Estos se
llaman óxidos pobres, de punto de fusión elevado que flotan encima del baño de plomo
y se saca cazos.
4.3 Proceso electrolítico Betts
El proceso electrolítico Betts es un proceso industrial para la purificación de plomo a
partir de lingotes. El plomo obtenido a partir de sus menas es bastante impuro porque
el plomo es un buen disolvente para muchos metales. A menudo, estas impurezas son
39
toleradas, pero el proceso electrolítico Betts se utiliza cuando se requiere plomo de alta
pureza, especialmente libre de bismuto.
El proceso electrolítico Betts es un proceso industrial para la purificación de plomo a
partir de lingotes. El plomo obtenido a partir de sus menas es bastante impuro porque
el plomo es un buen disolvente para muchos metales. A menudo, estas impurezas son
toleradas, pero el proceso electrolítico Betts se utiliza cuando se requiere plomo de alta
pureza, especialmente libre de bismuto. Descripción del proceso El electrolito para este
proceso es una mezcla de fluorosilicato de plomo (PbSiF6) y ácido hexafluorosilícico
(H2SiF6) que opera a 45 °C, Los cátodos son hojas delgadas de plomo puro y los ánodos
son emitidos desde el plomo impuro a purificar. Se aplica un potencial de 0,5 voltios. En
el ánodo, el plomo se disuelve en la solución, al igual que las impurezas de metales que
son menos nobles que el plomo. Las impurezas que son más nobles que el plomo, tales
como plata, oro y bismuto, forman copos desde el ánodo a medida que se disuelve y se
depositan en el fondo de la vasija como "lodo anódico." El plomo se deposita en las
placas de plomo metálico en el cátodo, los metales menos nobles permanecen en la
solución. Debido al alto costo de la electrólisis, este proceso se utiliza sólo cuando se
necesita plomo de alta pureza. De lo contrario se prefieren los métodos
pirometalúrgicos, tales como el proceso Parkes seguido por el proceso Betterton-Kroll.
4.4 Ánodos de plomo suavizado en la Oroya
Los ánodos de plomo suavizado, como se procesan en Oroya, se refinan
electrolíticamente por el proceso Betts para producir plomo libre de bismuto de pureza
excepcional: 99.999%. Los ánodos de plomo suavizado, de 36 por 24 por 1 pulgadas
(90 X 60 X 2.5cm) y con peso de 350 libras (159.1 kg),se vacían y colocan en celdas
con cátodos de lámina de plomo puro de 10 libras (4.5 kg). Se ponen de 50 a 60 ánodos
y cátodos en una celda con separación de 1 5/8 pulgadas (4.1 cm) entre caras. Si
se reduce esta separación puede haber contacto entre las superficies y cortos circuitos.
Las conexiones eléctricas son del sistema múltiple Walker, con los tanques dispuestos
en grupos dobles para aprovechar barras conductoras comunes. Los tanques mismos
son de construcción convencional de concreto revestido con asfalto, y semejantes a los
que se usan en la refinación del cobre. Un tanque para 50 electrodos, ánodos y cátodos,
mide alrededor de 9 por 2 1/2 por 4 pies (2,74 x 0,76 x 1,22 m). Algunas plantas tienen
los tanques dispuestos en cascada, instalados a elevaciones diferentes y el electrólito
pasa por gravedad de los tanques más altos a los más bajos. Si los tanques están todos
a nivel, el paso de la solución de un tanque a otro se efectúa por medio de bombas,
sacándola por el fondo de un tanque y alimentándola en la parte superior del siguiente.
El electrólito es una solución de fluosilicato de plomo, PbSiF6, con 8 a 15 % en total de
ácido hidrofluosilicico, H2SiF6, y 3 a 5% de dicho ácido en estado libre. El electrólito
contiene también de 5 a 10% de plomo. Se agrega cola al electrólito, la cual ayuda a
que el depósito en el cátodo sea sólido y se consume a razón de 1 1/2 libras de cola
(0.68 kg) por tonelada de plomo depositado. La densidad de corriente es de16 amperes
por pie cuadrado (0.09 m2) de área de cátodo y la eficiencia de corriente es de 90 a
93%; el voltaje en las celdas es de 0,5 volt. Como resultado de la electrólisis, el plomo,
el estaño, el zinc y el hierro se disuelven en el analito; de éstos, sólo el estaño está
bastante cercano al plomo en la serie electromotriz y se deposita también en el cátodo.
Sin embargo, como en la operación previa de suavización se eliminó el estaño, no
quedarán sino trazas para depositar. El cobre, el bismuto, los metales preciosos, el
cadmio, el arsénico y el antimonio son todos insolubles y permanecen unidos al ánodo
en forma de lodo o de esponja. Después de cuatro días se saca de la celda un residuo
de 25 a 35% de ánodo; se desprende la capa de lodo insoluble y ya limpio y convertido
en chatarra, se lleva al horno de ánodos para fundirlo nuevamente. El corto ciclo de
cuatro días se debe a la formación, en el lodo anódico, de fluosilicato neutro de plomo
insoluble, que aumenta la resistencia al paso de la corriente y limita la eficiencia del
40
ánodo. Existe también el peligro de que, al engrosar la capa de lodo, esta se deslice y
cause cortos circuitos o se adhiera al cátodo. (academia.edu 2012).
Figura 8.1. Planta de electrorrefinacion de plomo
Fuente. Cathodic.protection.net
4. MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos











Cubetas de PVC
Electrodos de Pb puro, Pb impuro
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
fluoro-silicato de Pb
ácido fluoro-silícico
Papel filtro
Rectificador de corriente
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo, manteniendo constante la temperatura a 35°C y una concentración de 5 a
8 % de Pb del electrolito.
4.2.1 Influencia de la densidad de corriente
Tabla 8.1. Pruebas experimentales de electrorrefinacion de plomo a diferentes
densidades de corriente a 6 h y 35 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
1
0,5
2
1,50
41
3
2,50
4
3,50
5
4,50
4.2.2 Influencia del tiempo
Tabla 8.2. Pruebas experimentales de electrorrefinacion de plomo a diferentes tiempos
a 2,50 A/dm2 y 35 °C
Nro. Experimentos
Tiempo (h)
6
2
7
4
8
6
9
8
10
10
5.PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1 De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 8.3. Resultados experimentales de electrorrefinacion de plomo a diferentes
densidades de corriente a 6 h y 45 °C
11
0,5
12
1,50
13
2,50
Pb g
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
Producción de Pb en g
% de recuperación
J A/dm2
Pb %
Figura 8.2. Producción de plomo g - j A/dm2
J A/dm2
Figura 8.3. Producción de plomo % - j A/dm2
42
14
3,50
15
4,50
5.2 De la influencia del tiempo
Tabla 8.4. Resultados experimentales de electrorrefinacion de plomo a diferentes
tiempos a 2,50 A/dm2 y 35 °C
16
2
17
4
18
6
Pb g
Nro. Experimentos
Tiempo (días)
Deposito Pb en g
Depósito de Cu en %
Pb %
t(días)
Figura 8.4. Depósito de plomo g – t (h)
t(días)
Figura 8.5. Depósito de plomo % – t (h)
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
7.BIBLIOGRAFIA



conacyt.gob.mx Refinación electrolítica del plomo
www.academia.edu 2012 Refinación de plomo
Cathodic.protection.net Refinación del plomo
43
19
8
20
10
PRACTICA Nro. 09
1.TITULO: “ELECTRORREFINACION DE LA PLATA DE LODOS ANODICOS DE
ELECTRORREFINACION DE COBRE Y PLOMO”
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo general
Estudiar el proceso de la electrorrefinacion de la plata de lodos anódicos de
electrorrefinacion de cobre y plomo
2.2 Objetivos específicos


Estudiar cómo influye la densidad de corriente en el proceso de electrorrefinacion
de la plata de lodos anódicos de electrorrefinacion de cobre y plomo
Determinar el periodo de tiempo en el proceso de electrorrefinacion de la plata
de lodos anódicos de electrorrefinacion de cobre y plomo
3.DUNDAMENTACION
3.1. Lodos anódicos de electrorrefinacion de cobre y plomo
El lodo anódico –material residual colectado de las celdas electrolíticas de las refinerías
de cobre y plomo– son lixiviados, centrifugados, secados y fundidos en la planta de
Residuos Anódicos y luego pre refinados por oxidación diferencial. Son moldeados
como ánodos doré. Este metal es una aleación de plata – oro – cobre, conteniendo 98%
de plata.
El metal es procesado electrolíticamente mediante celdas Thum, donde se refina la plata
y separa el oro en forma de lodo. Los cátodos de las celdas Thum depositan cristales
de plata cuya pureza asciende a un promedio de 99.9%, estos cristales son post
refinados por copelación para eliminar las trazas de cobre. El lodo o slime es colectado
en un filtro y tratados en la misma refinería para obtener el otro metal valioso que es el
oro. Los valores metálicos presentes en los scraps (ánodos gastados), soluciones
efluentes, se recuperan por cementación, posteriormente son fundidos y moldeados
cómo ánodos para retornar a las celdas Thum. (Paucarchuco, 2019).
3.2. Casa de celdas
El circuito productivo de celdas Thum de la refinería de plata de La Oroya, está
constituido por 124 celdas agrupadas en tres circuitos independientes con 30, 32 y 62
celdas respectivamente. En el sótano se ubican 2 tanques. El primero recepciona la
solución limpia de lavado de los cristales cosechados desde donde se recircula hacia
las celdas Thum, el segundo recibe las soluciones impuras o efluentes, desde donde se
recupera la Plata por cementación con Cobre. (Paucarchuco, 2019).
3.2.1. Celdas
Son cubas fabricadas con fibra de vidrio con resina. La celda contiene el electrolito. El
sistema electrolítico está constituido por los siguientes elementos.
3.2.2. Canasta anodera
Las celdas que contienen los ánodos doré son de madera, cubiertas por un diafragma
filtrante (lona-papel filtro-bramante). Este es el lugar donde se realiza la reacción
anódica. El filtro retiene el lodo o slime producido. Este elemento se encuentra apoyado
sobre una rejilla de palos redondos y desplazable a lo largo de la celda o cuba.
44
3.2.3. Ánodos doré
Es el producto pre refinado caracterizado por la cantidad de impurezas que presenta, y
que determinarán las condiciones posteriores de electrorrefinacion.
Barras de plata fina 99.999 (9999)
Figura 9.1. Proceso de los lodos anódico de la refinería de cobre y plomo – La Oroya
Fuente. DOE RUN PERU
45
Tabla 9.1. Impurezas contenidas en los ánodos Doré en %
Au
Ag
Cu
0,20
98,0
0,84
Peso
12 Kg/ánodo
Fuente: (Paucarchuco, 1997)
Pb
Bi
0,01
0,19
Dimensiones
Te
Se
Fe
0.02
0,01
0,0002
30,5 x 35,6 x 1,3 cm
3.2.4. Cátodos:
Constituido por planchas de grafito que cubren la superficie del fondo de la celda, es el
lugar donde se realiza la reacción catódica depositándose la plata en forma de cristales.
3.2.5. Conductor electrolito:
Constituido por una solución acidulada de nitrato de plata y de cobre, contribuye a la
ionización permitiendo el flujo de los iones entre los electrodos. La concentración del
electrolito conteniendo nitrato de plata y cobre, así como la acidez es muy importante
para lograr la eficiencia de corriente y con ello la estructura del depósito catódico.
(Paucarchuco, 2019).
Tabla 9.2. Composición del electrolito en g/L.
Ag
Cu
Pb
50
70
0,29
Temperatura
Volumen total en casa de celdas
Volumen por celda
Flujo
Fuente: Paucarchuco, 1997
Bi
0,02
45 °C
15,50 m3
0,125 m3
Sin circulación
HNO3
0,151
pH
2,5
3.2.6. Conductor electrónico:
Constituido por un puente o arco de cobre insertado sobre dos placas de plata que se
apoyan sobre ánodos y cátodos haciendo una conexión en serie.
3.2.7. Corriente continua:
Se genera con rectificadores de corriente continua. La casa de celdas tiene la
distribución del circuito eléctrico. “La caída de tensión total en la casa de celdas es de
460 voltios, equivale a 3.7 voltios por celda y 220 amperios” (Paucarchuco, 1997).
46
3.3. Refinación electroquímica de la Plata
Figura 9.2. Secuencia de Operaciones en la Refinería de Plata de La Oroya.
Fuente: DOE RUN PERU
3.3.1. Producción y cosecha del producto
Los cristales de plata depositados en los cátodos son removidos o rastrillados cada 4
horas y cosechados cada 8 horas. Con esta operación se evita el crecimiento de los
cristales, y se previene el deterioro del filtro por corto circuito. Se homogeniza la
concentración del electrolito en todo el volumen de la celda. Los cristales cosechados
son lavados con agua, secados y pesados. (Paucarchuco, 2019).
47
Tabla 9.3. Impurezas presentes en los cristales de plata de las celdas Thum (* ppm)
Ag
Cu
Pb
Bi
99,98 % 80 *
8*
60 *
Fuente: Archivos Refinería de Plata.
Te
05 *
Fe
10 *
Au
06 *
Se
02 *
La presencia de Cobre en los cristales se debe a oclusiones en la red cristalina de los
mismos. La del bismuto posiblemente se deba a alguna sobretensión en algunas celdas
o excesiva acidez en el electrolito. Por la presencia de estas impurezas los cristales son
post refinados mediante copelación, para poder disminuir su contenido hasta un mínimo
permisible. (Paucarchuco, 2019).
3.3.2. Electroquímica en las celdas
Se acondicionan seis ánodos doré en cada canasta anodera, se moja el diafragma
filtrante previamente y se mide el nivel adecuado del electrolito. Las celdas se pueden
considerar como una resistencia en un circuito eléctrico por donde fluye una corriente
continua. El sistema está formado por conductores de primera clase (electrodos) y
conductores de segunda clase (electrolito). Las reacciones de oxidación y reducción son
las siguientes y suceden en la interfase del metal y el electrolito.
Reacción Anódica: Ago = Ag+ + eReacción Catódica: Ag+ + e = Ago
Durante la electrólisis aparte de los iones Ag+ existen otros iones, como el del cobre
como Cu2+, H+, y presencia de electrones libres que son los encargados del transporte
eléctrico. Los ánodos doré contienen 98% del metal plata. Los metales no nobles con
su disolución contaminan el electrolito. Los metales nobles son de carácter insoluble y
constituyen el lodo o slime. Entonces bajo las condiciones indicadas, la plata se deposita
en el cátodo por su potencial de electrodo, presión de solubilidad, fugacidad del
electrolito, reversibilidad del proceso y principalmente por su selectividad con respecto
a otros metales según su posición en la serie electromotriz. (Paucarchuco, 2019).
Tabla 9.4. Secuencia de Selectividad de algunos metales
Al Mg
Zn
Ni
Fe
H2
Bi Pb
+ Noble
Sb
As
Cu
− Noble
Fuente: Nekrasov, 1981
4. MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos







Cubetas de PVC
Ánodos de plata bullón
Cátodos de plata puro, grafito y acero inoxidable
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
Nitrato de plata
Ácido nítrico
48
Ag
Se
Pd
Au
Pt





Papel filtro
Rectificador de corriente
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
4.2 Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo, a temperatura ambiente.
4.2.1 De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 9.5. Pruebas experimentales de electrorrefinacion de plata a diferentes
densidades de corriente a 3,5 h y 40 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
1
0,5
2
1,0
3
1,5
4
2,0
5
2,5
4.2.2 De la influencia del tiempo
Tabla 9.6. Pruebas experimentales de electrorrefinacion de plata a diferentes tiempos a
1,5 A/dm2 y 40 °C
Nro Experimentos
t(h)
6
0,50
7
2,00
8
3,50
9
5,00
10
6,50
5. PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1 De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 9.7. Resultados experimentales de la electrorrefinacion de la plata a diferentes
densidades de corriente a 3,5 h y 40 °C
11
0,5
12
1,0
13
1,5
14
2,0
Ag g
Nro Experimentos
j (A/dm2)
Producción de Ag en g
% recuperación de Ag
j A/dm2
Figura 9.3. Producción de Ag en g - j A/dm2
49
15
2,5
Ag %
j A/dm2
Figura 9.4. Producción de Ag % - j A/dm2
5.2 Influencia del tiempo
Tabla 9.8. Resultados experimentales de la electrorrefinacion de plata a diferentes
tiempos a una densidad de corriente de 1,5 A/dm2 y 40 °C
16
O,5
17
2,00
18
3,50
Ag g
Nro Experimentos
t(h)
Deposito Ag en g
Depósito de Ag en %
Ag %
t(h)
Figura 9.5. Depósito de plata en g – t (h)
t(h)
Figura 9.6. Depósito de plata % – t (h)
50
19
5,00
20
6,50
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
7.BIBLIOGRAFIA




Marmolejo, K., Rojas, K. y Sáenz, K. Electrorrefinacion de oro y plata
Chire E. (1979). Cálculos y Procesos Electrolíticos
Apaza O. Procesos de refinación de oro y plata
Paucarchuco, R. (2019). Aplicación del diagrama mccabe-thiele en la extracción
de cobre mediante copelación con nitrato de sodio para la obtención de plata fina
51
PRACTICA Nro. 10
1.TITULO: “ELECTRORREFINACION DEL ORO DE LODOS ANODICOS DE
ELETRORREFINAION DE COBRE Y PLOMO”
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo general
Estudiar el proceso de la electrorrefinacion del oro de lodos anódicos de
electrorrefinacion de cobre y plomo.
2.2 Objetivos específicos


Estudiar cómo influye la densidad de corriente en el proceso de la
Electrorrefinacion del oro
Determinar el periodo de tiempo en el proceso de la electrorrefinacion del oro.
3. FUNDAMENTACION TEORICA
3.1. Lodos anódicos de electrorrefinacion de cobre y plomo
Los lodos anódicos material residual colectado de las celdas electrolíticas de las
refinerías de cobre y plomo son lixiviados, centrifugados, secados y fundidos en la planta
de residuos anódicos y luego pre refinados por oxidación diferencial. Son moldeados
como ánodos doré. Este metal es una aleación de plata – oro – cobre, conteniendo 98%
de Plata.
3.2. Ánodos Doré
Planchas de mezcla de metal plata y oro en diferentes proporciones. Es un producto
caracterizado por las impurezas metálicas que presenta, y que determinan las variables
para su posterior electro refinación. (Paucarchuco, 2019)
3.3. Refinación de Oro
El oro y la plata poseen resistencia a la oxidación cuando son fundidos y ni el uno ni el
otro producen compuestos muy estables a temperaturas altas, que podrían no ser
separados. Mayores avances no fueron efectuados hasta que los reactivos químicos
llegaron a estar disponibles los cuales reaccionarían selectivamente con uno u otro.
Ambos, el oro (Au) y la plata (Ag) tienen una química muy compleja. Aquí, sin embargo,
el único inconveniente viene a ser las diferencias entre el comportamiento del oro, la
plata y los metales base que son de importancia en las operaciones de refinación. Los
metales base como un todo son fácilmente oxidados por el aire en la etapa de fundición
y son generalmente solubles en la mayoría de ácidos simples.
La refinación del oro (Au) se hace a partir del bullón o del precipitado mismo, consiste
en llevar el oro a estado de solución formando el cloruro áurico (AuCl3) para
seguidamente obtenerlo en forma selectiva como cristales. (Lázaro y Abarca, 2015)
En la refinación electrolítica de la plata cuando se tiene oro, el metal de partición (30%
Au) es colocado en el ánodo y es rodeado por una tela, y si el electrolito es la solución
de nitrato de plata este se disocia en iones plata e iones nitrato, que bajo la acción de
la corriente eléctrica los iones de plata son conducidos al cátodo donde es depositada
como una masa floja de cristales de metal, los iones nitrato van hacia el ánodo impuro
de plata y se combinan para reformar el nitrato de plata. El oro no es atacado y es dejado
como residuo dentro de la bolsa o batea de ánodo como un lodo o residuo anódico. La
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frecuencia con la cual el electrolito tiene que ser separado y reemplazado, depende del
porcentaje de impurezas solubles en la partición del metal. Un aspecto en particular de
los procesos Balbach - Thum y Moebius es la calidad de oro producido en la bolsa de
ánodo (debajo de 995 de oro fino), debido a que el oxígeno evoluciona libremente antes
de alcanzar esta calidad. (Bonilla O.)
3.4. Refinación por el método electrolítico de Wohlwill
El proceso electrolítico ahora generalmente conocido como la celda de Wohlwill se
describió en 1863 por Charles Wall de Sidney. En 1878, E. Wohlwill instaló el sistema
en Hamburgo. Este fue independizado en los Estados Unidos de América y usado en
Filadelfia en 1902.
La disolución electrolítica de un ánodo de oro en un electrolito de ácido clorhídrico y la
deposición del oro puro en el cátodo es la base del método. Los detalles del proceso
son controlados, los metales diferentes al oro permanecen en la solución o se asientan
fuera como un limo. El método es capaz de separar la plata y los metales del grupo del
platino del oro para obtener oro de muy alta pureza.
La cara inversión de oro en la solución y en el cátodo y ánodo hace a este un proceso
algo indeseable.
La celda de Wohlwill necesita el reemplazo ocasional del electrolito sucio por una
solución de cloruro de oro de alta pureza.
Una variación de la celda de Wohlwill llamada generalmente celda de “Fizzer” se puede
usar para producir este cloruro de oro. Es semejante a la celda de Wohlwill en su
mayoría. Sin embargo, el cátodo se separa del ánodo por un contenedor cerámico
semiporoso o una barrera semejante que mantiene el cloruro de oro en la sección del
ánodo y lejos del cátodo. El oro obtenido tiene una pureza de 999.999 milésimas.
(Barrientos, 2003)
3.5. Proceso del oro en el electrolito.
En la práctica ha existido sólo un proceso aplicado a escala comercial y es conocido
como el "Proceso Wohlwill". En el proceso Wohlwill el electrolito es el cloruro de oro o
cloruro áurico, (AuCl3), que generalmente es disuelto en un exceso de ácido clorhídrico,
la composición del electrólito puede por consiguiente ser considerada como ácido
cloroáurico o ácido hidrocloáurico (HAuCl4), el cual se divide en iones H+ y AuCl-4. Bajo
la influencia de la corriente eléctrica los iones hidrógeno van hacia el cátodo donde ellos
reducen algo de oro del electrolito, el cual es depositado y al mismo tiempo se forma el
ácido clorhídrico:
3H+ + 3e- + HAuCl4 => Au + 4HCl
Del mismo modo, los iones AuCl-4 atacan al ánodo de oro impuro para volver a formar
AuCl3.
3AuCl-4 + Au => 4AuCl3 + 3eEI ácido clorhídrico liberado y el cloruro áurico se recombinan para formar más HAuCl4.
Los metales base y la plata en los ánodos son atacados por los iones AuCl-4 y forman,
cloruros de metal base soluble y cloruro de plata insoluble, respectivamente. Esto resulta
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en un empobrecimiento de oro en el electrolito, el cual tiene que ser compensado por la
adición de una solución fresca de oro. La preparación del electrolito es a partir de oro,
que contiene menos de 8% de plata disuelto en agua regia, conteniendo de 20 a 25%
de oro en peso. El oro se disuelve en el ánodo y el hidrógeno libremente evoluciona en
el cátodo. El voltaje de celda es 2 % - 3 v. El ácido clorhídrico en la celda alcanza una
saturación de 30% de oro después del cual, el cloro evoluciona en el ánodo.
Teóricamente 77 onzas de oro son depositadas por 1 000 A/h correspondiente a una
densidad de corriente de 8 A/dm2. Las celdas son usualmente de 40,6 cm de longitud,
33 cm de ancho y 30,5 cm de profundidad. Los ánodos de oro (9 por celda) pesan 90
onzas cada uno y los cátodos son de oro puro rolado en láminas de 2/1 000 partes de
una pulgada. La calidad del depósito de oro depende de las impurezas del bullón
original, sin embargo, puede ser tan alta como 99.9%.
Los lodos anódicos principalmente están compuestos de cloruro de plata, los cuales son
removidos periódicamente de la celda y al final de la operación el electrolito es reducido
con algún agente reductor como el cloruro ferroso, ácido oxálico, etc. (Bonilla, 2008).
3.6. Reacciones
a. Anódica:
Au + 4HCl = AuCl-4 + 4H+ + 3eAu + 3AuCl-4 = 4AuCl3 + 3eAu + 2HCl + AuCl-4 = 2AuCl3 + 2H+ + 3e-
b. Catódica:
E = -1,38
2H2O = O2 + 4H+ + 4e-
E = -1,23
2Cl- = Cl2 + 2e-
E = -1,36
AuCl3 + 3H+ + 3e- = Au + 3HCl
E = 1,19
2H+ + 2e- = H2
E = 0,0
El ácido clorhídrico liberado y el cloruro áurico se recombinan para formar
nuevamente el AuCl4-. Luego, la reacción global resultante durante la oxidación y
reducción del oro estará dado por:
AuCl-4 + H+ = AuCl3 + HCl
E = -0,19 v
Por la presencia de impurezas en el ánodo también tendrá lugar las siguientes
reacciones:
AuCl-4 + H+ + 3Ag = Au + 3AgCl + HCl
E = 0.778 v
2AuCl-4 + 2H+ + 3Cu = 2Au + 3CuCl2 + 2HCl
E = 0.551 v
2AuCl-4 + 2H+ + 3Pb = 2Au + 3PbCl2 + 2HCl
E = 1.267 v
2AuCl-4 + 2H+ + 3Zn = 2Au + 3ZnCl2 + 2HCl
E = 1.554 v
2AuCl-4 + 4H+ + Pt = 2Au + PtCl4 + 4HCl
E = -0.459 v (Marmolejo et al.,)
3.7. Copelación
Proceso metalúrgico aplicado al refinado metálico donde las menas o metales aleados
se tratan a temperaturas muy altas y en operaciones controladas para separar los
metales nobles, como el oro y la plata, a partir de metales, fundidos o aleaciones como
54
el plomo, cobre, zinc, arsénico, antimonio o bismuto. Los metales preciosos no se oxidan
ni reaccionan químicamente con facilidad, a diferencia de los metales de base que si se
oxidan; así, cuando se calientan a altas temperaturas, los metales preciosos se
mantienen aparte y los otros reaccionan formando óxidos y otros compuestos, factibles
de ser retirados en la fase escoria.
3.8. Escoria Nítrica
Producto de la fase escoria, la cual es retirada después de cada etapa de nitrificación
oxidante, se forma gracias a la adición de óxido de cal que tiene propiedades
escorificantes.
Figura 10.1. Planta de electrorrefinacion del oro
Fuente. Spanish.alibaba.com
Figura 10.2. Metales preciosos, objetos dorados
Fuente. goldandtime.org
55
4. MATERIALES, EQUIPOS Y METODO
4.1 Materiales y equipos













Cubetas de PVC
Ánodos de oro bullion
Cátodos de oro puro
Conductores de cobre
Material de vidrio varios
Ácido clorhídrico
Cloruro áurico
Cloruro de sodio
Papel filtro
Rectificador de corriente
02 multímetros
Balanza analítica
Medidor de pH
4.2 Metodología
Se instala la celda y se planifica la experimentación en base a la densidad de corriente
y del tiempo, manteniendo constante la temperatura a 60°C
4.2.1 Influencia de la densidad de corriente
Tabla 10.1. Pruebas experimentales de electrorrefinacion de oro a diferentes
densidades de corriente a 3,5 h y 60 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
1
2
2
4
3
6
4
8
5
10
4.2.2 Influencia del tiempo
Tabla 10.2. Pruebas experimentales de electrorrefinacion de oro a diferentes tiempos
a 6.00 A/dm2 y 60 °C
Nro. Experimentos
t(h)
6
0,50
7
2,00
8
3,50
9
5,00
10
6,50
5. PRESENTACION DE RESULTADOS
5.1 De la influencia de la densidad de corriente
Tabla 10.3. Resultados experimentales de electrorrefinacion de oro a diferentes
densidades de corriente a 3,5 h y 60 °C
Nro. Experimentos
j (A/dm2)
Producción de Au en g
% recuperación de Pb
11
2
12
4
56
13
6
14
8
15
10
Au g
Au %
j A/dm2
Figura 10.3. Producción de Au - j A/dm2
j A/dm2
Figura 10.4. Producción de Au % - j A/dm2
5.2 De la influencia del tiempo
Tabla 10.4. Resultados experimentales de electrorrefinacion de oro a diferentes
tiempos a 6,00 A/dm2 y 60 °C
16
O,5
17
2,00
Au g
Nro. Experimentos
t(h)
Deposito Au en g
Depósito de Au en %
t(h)
Figura 10.5. Depósito de oro en g – t (h)
57
18
3,50
19
5,00
20
6,50
Au%
t(h)
Figura 10.6. Depósito de oro % – t (h)
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1 Conclusiones
6.2 Recomendaciones
7. BIBLIOGRAFIA








Core.ac.uk El refino del oro F. J. Alguacir
Spanish.alibaba.com
alamy.es
Marmolejo, K., Rojas, K. y Sáenz, K. Electrorrefinacion de oro y plata
Barrientos, C. (2003). evaluación de dos métodos de recuperación y refinación
de los metales preciosos.
Bonilla, O. (2008). Obtención de oro a partir de cloruro de oro (III).
Paucarchuco, R. (2019). Aplicación del diagrama mccabe-thiele en la extracción
de cobre mediante copelación con nitrato de sodio para la obtención de plata fina
Lázaro, L. y Abarca, J. (2015). Optimización del proceso de refinación química
para el precipitado electrolítico de oro proveniente de la elusión en planta de
beneficio de GEZA E.I.R.L.”
58
59