la tiourea (tu) en la electrorefinaciÓn de cobre · la electro refinación de cobre sirve para...
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LA TIOUREA (TU) EN LA ELECTROREFINACIÓN DECOBRE
•Profesor Dr. GERARDO CIFUENTES MOLINA
2013
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA
www.ufrgs.br/cyted-recmet/wordpress/
Desde el punto de vista de la electroquímica,
el proceso central de una Refinería es la
Electrólisis, que corresponde a la deposición
selectiva de un metal proveniente de un ánodo
y que se ha quedado disuelto en una solución
mediante la aplicación de corriente eléctrica
(DC). Para el cobre, las reacciones
electroquímicas básicas involucradas son:
Reacción anódica:
Reacción catódica:( )
−+ +⇒ eCuCu impuro 2º 2
( )puroCueCu º22 ⇒+ −+
( ) ( )puroimpuro CuCu ºº ⇒Reacción neta:
ESQUEMA TEÓRICO DE LAELECTRO REFINACIÓN
sistemaecathCELDA PérdidasRIηη∆E∆E +⋅+++=
CALIDAD CATÓDICA
Elemento Anodo Comercial(%)
Cátodo Comercial Grado A(%)
CuONiPbAsSbSeFeTeSBiAgAu
99,4-99,8
0,1-0,3
0-0,05
0-0,01
0-0,15
0-0,03
0-0,02
0,00-0,03
0-0.001
0.001-0.003
0-0,01
trazas-0,07
0-0.005
99,999
(no incluido en análisis)
trazas-0,0007
trazas-0,0005
trazas-0,0001
trazas-0,0002
trazas-0,0001
0,0002-0,0006
trazas –0,0001
0,0004-0,0007
trazas –0,0003
0,0005-0.001
0-0.00001
La adición de agentes orgánicos al electrolito en
la electro refinación de cobre sirve para proveer
calidad en el depósito catódico por acción directa
o indirecta. La adsorción de aditivos sobre los
cátodos depende de la contaminación del depósito
catódico, su naturaleza específica como tipo y
concentración
Aditivos orgánicos en Electro refinación
de Cobre
Cola,
15.000 g/mol
Avitone,
2.000 a 8.000 g/mol
Tiourea (TU),
76,12 g/mol
Hay evidencias en la literatura, indicando que la
cantidad de impurezas en la malla del metal
depositado dependen grandemente de la
estructura de la deposición del metal. Cuanto
más densa es la estructura del metal depositado
y la superficie del cátodo es más lisa, más baja
es la cantidad de impurezas fijadas por adsorción
o residuo electrolítico en la deposición del metal
El énfasis en estos estudios está en la
electrocristalización del cobre metálico y del efecto
de varios parámetros electrolíticos en los
mecanismos del crecimiento. Especial atención se
dedica a los efectos de varios aditivos electrolíticos,
tales como inhibidores, en la estructura del metal
electrocristalizado
Todo aumento de sobretensión en los puntos
que sobre salen del depósito con respecto al
resto de la estructura, tiende a disminuir la
intensidad excesiva y frenar el crecimiento
desigual generando una nivelación del
depósito
Esquema gráficosimplificado deacción de la TU
–
Cátodo de cobre
Aguja
Nueva aguja
-
Etapa limitante: Transferencia de carga
Ecuación de Butler–Volmer:
−−
−=R·T
α)·n·F·η(1exp
R·T
α·n·F·ηexp·ii 0
Donde:
i0 : Densidad de corriente de intercambio (A/m2)
n : Número de electrones transferidos por la reacción
α : Parámetro cinético de la reacción (0<α<1)
F : Constante de Faraday (96.500Coulombs/equiv)
η : Sobrepotencial de celda (V)
R : Constante universal de los gases
T : Temperatura del electrólito (K).
oLim ·Cδ
n·F·Di −=
Etapa limitante: Difusión de las especies electroactivas a través de la capa de Nerst ,
Ley de Fick
En la práctica los procesos que ocurren, en general presentan un
control mixto por activación-difusión.
Aspectos Cinéticos
Curva Cinética
Electro Cristalización
Etapas presentes:
•Nucleación
•Crecimiento de cristales
Ambas etapas son dependientes
del sobrepotencial catódico: ηc
cη
cη
Efectos en el depósitocatódico:
Se favorece la nucleación con
formación de cristales
pequeños
Se favorece el crecimiento
con formación de cristales
grandes
Winnand
Clasificación tipo de depósito en función de:+nM
Ci /Lii /o y la intensidad de inhibición
FI : Field oriented isolated crystals
BR: Basis reproduction
FT : Field oriented texture type
UD: Unoriented dispersion type
Tipología de cristales
Condiciones industriales
Cola : 20 - 40 g/ton Cu catódico
Tiuourea: 10 - 30 g/ton Cu catódico
Avitone: 5 - 20 g/ton Cu catódico
Concentración del orgánico en lasolución electrolítica:
?
Estimaciones: 2 - 5 ppm
Métodos de análisis
Cuantificación secuencial por
voltametría:
•Eliminación de TU por
oxidación con H2O2
•Eliminación de Cola por
calentamiento a 90 ºC.
Problemática: Uso de electrodos macizos
Cuantificación secuencial por
polarografía:
•Eliminación de TU por
oxidación con H2O2
•Eliminación de Cola por
calentamiento a 90 ºC.
Métodos de análisis
Problemática: Tamaño de la gota de Hg
Tareas pendientes:
Herramientas de análisiselectroquímico: Sensores utilizando Np
Tareas pendientes:
Herramientas de análisiselectroquímico: Ensayos específicos
CONCLUSIONES
( )
Gracias...
Gracias
FIN