Montar y poner en marcha en

funcionamiento una celda de

electro REFINACIÓN, además de

realizar mediciones de

voltaje y amperaje utilizando

multitester.

1. Anexos

Francisco Arancibia-Andrea NavarroJorge Correa -Jonathan Tejerina

Prof. Rossina Mena

Conclusión

Método

Teoría y principios

AplicacionesObjetivo

sFantasía o Metáfora

La última etapa vía piro “Electro refinación” es un proceso en el cual se trabajan ánodos impuros. Esta etapa es considerada la última del proceso para la obtención de un cátodo de cobre de un 99,99% de pureza, donde se utilizan celdas que mediante el paso de corriente hace posible este proceso. Además s e obtiene como subproducto, barros anódicos en donde hay presencia de metales nobles que pueden ser En procesos de electro refinación se obtendrán una mayor pureza en comparación a la electro obtención llegando a valores de 99,99%.por otro lado en este tipo de procesos la contaminación producida por la neblina acida es baja o nula ya que el responsable de la generación de neblina acida es el electrolito y en electro refinación esta interacción es muy baja. El manejo de los artefactos indujo a errores elevados de cálculos

Para realizar la experiencia ocupamos 1 celdas electrolítica, la cual se trabajó a una densidad de corriente de 250 (A/m^2). El electrólito a trabajar posee una concentración de 47 gpl [Cu2+] y 170 gpl [H2SO4]. Con estos dos datos se realizan cálculos de masa teórica de cobre, se determina la intensidad de corriente a suministrar en cada celda para llevar a cabo el proceso donde se tomó en cuenta un área efectiva de 16mˆ2. Se instala el circuito eléctrico conectado cada uno a una fuente de poder y luego se ingresan los electrodos donde son el ánodo de cobre y el cátodo de acero inoxidable. Luego se pasa corriente eléctrica al sistema verificando de que no haya cortocircuitos y problemas en la conexión para finalmente adicionar el electrólito a en la celda .Se regula la intensidad de corriente de la celda para asegurar un correcto funcionamiento de esta según cálculos realizados anteriormente. Finalmente después de dos horas de depositación de cobre en la placa, se desconecta el circuito, y se despega el cobre depositado en forma de lámina en las placas, para luego pesarlas y hacer cálculos de masas reales de cobre depositado. Con estos cálculos se puede saber la eficiencia del proceso realizado en laboratorio

En este proceso se utilizan celdas electrolíticas en las cuales en su interior se encuentra en un electrólito de sulfato de cobre ácido. Este proceso se lleva a cabo a partir de ánodos de cobre que contienen diversas impurezas y a una temperatura de 65°C. También se ingresan placas de acero inoxidable o lamina madre de cobre, donde mediante paso de corriente eléctrica, el cobre del ánodo impuro se deposita en el área efectiva de la placa o lamina madre de cobre (cátodo). Finalmente según grosor de cobre que se depositó en la placa, se procede al pelaje, limpieza y posterior venta de cátodos de alta calidad con un 99,99% de cobre.

EcuacionesVolumen= m (g)/ ρ* Pureza

Intensidad de corriente: I = i (A/m2) / A (m2)

Eficiencia de corriente: masa real/masa teórica

Consumo de energía: V celda* I *

Resultados.TablaN°1: Resultados obtenidos en

experienciaMasa

teórica (g)

Masa real (g)

Eficiencia %

Placa 1,481 1,407 122

LAB N°1: MONTAJE Y PUESTA EN MARCHA DE UNA CELDA DE ELECTROREFINACIÓN

Gráfica

1.1. Datos utilizados

PM Cu2SO4*5H2O= 249,5 g/mol ; PM Cu = 63,5 g/mol Ρ ácido= 1,84 g/mLPureza ácido= 97% Área placa = 0,0025 m2 Densidad de corriente de celda = 250 A/m2

1.2. Cálculos realizados:1.2.1. Masa de Sulfato de cobre : Cu2SO4*5H2O

47 g de Cu+2 1 L X= 70, 5 g de Cu+2

X 1,5 L

Y Cu2SO4*5H2O 249 g/mol Cu2SO4*5H2O Y= 277 gr de Cu2SO4*5H2O70,5 g de Cu+2 63,5 g/mol Cu+2

1.2.2.Volumen de ácido y agua

170 g deH2SO4 1 L X= 255 g de H2SO4X 1,5 L

V H2O= 255 g/ (1,84 g/mol * 0,97)= 142,87 mL de H2SO4 V H2O= 1500 mL- 142,87 mL = 1357, 13 mL

1.2.3. Intensidad de corriente (A)

Intensidad placa = 250 (A/m2) * 0,0025 m2 = 0,625 A

1.2.4. Masa teórica depositada

M t=EEQ ∙I ∙t

M t=PM2 F

∙ I ∙t

M t=63,5g /mol

2 ∙96500 A ∙ s∙0,625 A ∙2hr ∙ 3600 s

hr

M t=1,481g

1.2.5. Eficiencia de corriente

E1= 1,407 /1,481 *100 = 95%

1.2.6. Consumo específico de energía

CEE=V celda ∙ I ∙ tM

Consumo específico de energía teórico para la celda

CEE=0,25 [V ] ∙0,625 [A ] ∙2 [h ]∙ 1kW

1000W

1,481(g)∙ 1kg1000 g

CEE=0,21[ kWhkg ]Consumo específico de energía real para la celda

CEE=0,25 [V ] ∙0,625 [A ] ∙2 [h ]∙ 1kW

1000W

1,407(g)∙ 1kg1000g

1=1,26 𝐶𝐸𝐸 𝑘𝑊ℎ𝑘𝑔CEE=0,22[ kWhkg ]1.2.7. Porcentaje de error

|% Error|=MasaTe órica−MasaRealMasa Te órica

∙100

|% Error|=|1,481−1,4071,481 |∙100

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟|% Error|=4,99

Tabla N°2: resultados de masas teóricas y reales de la experiencia

Masa teórica (g)

Masa real (g) Eficiencia %

Placa 1,481 1,407 122

Tabla N°3: Datos para calcular consumo de energía

Ecuacion FaradayÁrea 0,0025

I 0,625 At 7200 s

Peso Molecular 63,54 g/moln ( electrones) 2Masa teorica

V celda 1,83 V

2. Discusiones

1) No hay percepción de un olor fuerte cerca de la celda como en el caso de electro-obtención por neblina acida, por lo que podemos decir que es casi nula, debido a que mayormente, esta neblina se produce por el burbujeo de oxigeno desde los ánodos arrastrando gotitas de electrolito hacia la atmosfera, siendo en E.R. cobre que se disuelve en el ácido para depositarse en el cobre, no permitiendo reaccionar mucho al oxígeno.

2) La E.R. es un proceso que 3) En una celda de electro refinación la reacción, existe una misma

reacción en forma de oxidación y reducción por lo que el potencial o caída de tensión es la misma siendo el global de las reacciones nulo, por lo que podemos tener menos costos económicos comparados a la electro obtención.

4) Se considera menos masa depositada que la teórica, debido a que el tiempo de depositación fue menor de lo estipulado, ya que en variadas ocasiones se sacó el cátodo para ver si efectivamente se depositada cobre, por errores de regulación de voltaje, siendo para tal efecto considerado un valor de cálculo dado por profesora de laboratorio. Cabe destacar que aún por este dato entregado, podemos deducir que al igual que en EO se pudo deber a que el área expuesta por el cátodo no era exacta por mínimos despliegue de la huincha o ineficiente medición para pegar la huincha adecuadamente.

5) Los altos errores tienen consecuencia de varios orígenes, se destaca el uso de la Huincha aisladora que se despegó, ampliando el área de depositación del cátodo y con ella la depositación de más masa de la esperada; se añade que existe errores de +-1 mm en la medición y corte de la guincha, de +- 0,1 gr en las pesas utilizadas y por último la consideración de que la densidad de corriente no actúa de forma constante, teniendo bastante variación positiva y negativa.

3. Conclusiones

Existe un menor generación de neblina acida por lo que el proceso es más seguro y limpio.

En un proceso de electro refinación se puede alcanzar una pureza de 99,99% en comparación al proceso de electro obtención que es un poco inferior 99,95%.

En una celda de electro refinación la reacción de oxidación y reducción resultan ser la misma, por lo cual el potencial total se anula y el coste operacional energético es muy menor comparado al de EO.

La masa depositada en el cátodo es inferior a la que se busca depositar realmente induciendo un error de 4,99%.

Hay errores por manipulación humana que se debe considerar en la eficiencia.