LA ELECTROMETALURGIA

Mgr. Raúl Del Pozo TelloRecopilò: Q.M. Miguel Àngel Lòpez Navarrete

La electrometalurgia consiste en la producción de depósitos metálicos desde sus iones mediante la aplicación de la energía eléctrica.

Se aplica principalmente a la producción de los metales

La electrometalurgia en solución acuosa :

Aplicada fundamentalmente a la producción de Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Ag, Au y otros metales menores ( Cd, Cr, Mn, Ga, Ti, Te ).

  La electrometalurgia en sales fundidas :

Aplicada principalmente a la producción de Al, Li, Mg, Na, K y otros metales menores (Tierras raras, Ti, V, W, Zr, Th).

Según el tipo de depósito obtenido, se distinguen los siguientes procesos electrometalúrgicos :

 A - Electro obtención (Electrowinning) de metales

Consiste en la extracción de metales a partir de soluciones, en forma de depósitos metálicos puros, densos y compactos o depósitos metálicos en polvo (pulvi-electrometalurgia) o bien, depósitos de compuestos metálicos (óxidos, hidróxidos o sales).

B - Electro refinación (Electrorefining) de metales

Consiste en la obtención de depósitos metálicos de alta pureza a partir de un metal impuro.

C - Galvanoplastia (Electroplating)

Consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos (cromados).

D - Electro conformado (Electroforming)

Consiste en la elaboración de piezas metálicas especiales por vía electrolítica.

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS

ELECTROQUIMICACiencia que trata los cambios químicos producidos

por la corriente eléctrica y viceversa.

Transformación química Energía eléctrica

TIPOS DE TRANSFORMACIONES A - Transformaciones espontáneas En la naturaleza ocurren transformaciones espontáneas como: Hierro con la atmósfera se oxida o el contacto de dos metales diferentes en una solución conductora genera el paso espontáneo de corriente con desgaste del material menos noble. Ej. Par galvánico ó pila.

Transformación química Energía eléctrica

Proceso espontáneo

ELECTROQUIMICACiencia que trata los cambios químicos producidos

por la corriente eléctrica y viceversa.

Transformación química Energía eléctrica

TIPOS DE TRANSFORMACIONES 

B - Transformaciones no espontáneos.  Si un metal en la naturaleza se encuentra como óxido o sulfuro es necesario dar energía para obtener el metal, entonces esta transformación no es espontánea.

Transformación química Energía eléctrica

Proceso no espontáneo

TIPOS DE REACCIONES

A - Reacción de oxidación

Remoción de electrones, desde un átomo o grupo de átomos, es también una reacción de oxidación, es decir pierde electrones y por lo general se carga positivamente, pero también se puede neutralizarse, como en el caso del cloro. Ejemplo.  

Feº = Fe+2 + 2e-

2Cl- = Cl2 + 2e-  

B - Reacción de Reducción

Adición de electrones, a un átomo o grupo de átomos, también es una reacción de reducción, es decir gana electrones y por lo general se neutraliza o se carga negativamente. También en una reacción de reducción puede cargarse negativamente, como se puede observar en la reacción del cloro. Ejemplo.

  Cl2 + 2e- = 2Cl-

  Cu++ + 2 e- = Cuº

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS

TIPOS DE REACCIONES

A - Reacción de oxidación

Remoción de electrones, desde un átomo o grupo de átomos, es también una reacción de oxidación, es decir pierde electrones y por lo general se carga positivamente, pero también se puede neutralizarse, como en el caso del cloro. Ejemplo.  

Feº = Fe+2 + 2e-

2Cl- = Cl2 + 2e-  

B - Reacción de Reducción

Adición de electrones, a un átomo o grupo de átomos, también es una reacción de reducción, es decir gana electrones y por lo general se neutraliza o se carga negativamente. También en una reacción de reducción puede cargarse negativamente, como se puede observar en la reacción del cloro. Ejemplo.

  Cl2 + 2e- = 2Cl-

  Cu++ + 2 e- = Cuº

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS

“Las reacciones de oxidación y reducción suceden simultáneamente”

Ejemplo

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS

022

02

2

CuZnCuZn

CueCu

eZnZn

Oxidación

Reducción

“Cuando pierdes, no te fijes en lo que has perdido, sino en lo que te queda por ganar.”

 

Esquema general de un proceso de electrólisis

PROCESOS DE ELECTROLISIS

Los procesos de electrólisis requieren de tres elementos fundamentales:

Los procesos electrometalúrgicos tienen lugar en unidades llamadas celdas de electrolisis, las cuales se agrupan para constituir la nave o planta electrolítica. Una celda de electrólisis está constituida por: La celda misma   Es un recipiente que contiene el electrolito y los electrodos.En algunos casos, la celda puede ser constituida por dos mitades, conectadas entre sí por un puente salino.

PROCESOS DE ELECTROLISIS Electrolito

  Un medio acuoso, que contiene los iones del metal a depositar y otros iones que migran permitiendo el paso de la corriente entre los electrodos

 Ánodo

Material sólido conductor en cuya superficie se realiza un proceso de oxidación con liberación de electrones. Ejemplo:

  Zn → Zn2+ + 2 e-

Cátodo

Electrodo sólido conductor en cuya superficie se realiza un proceso de reducción con los electrones provenientes del ánodo. Ejemplo:

  Cu2+ + 2 e- → Cu

 En la unidad de electrólisis ocurren reacciones a nivel de electrodos produciendo las transformaciones químicas con intercambio de carga eléctrica y se distinguen dos tipos de procesos:

PROCESOS DE ELECTROLISIS A - Proceso anódico

 Transformación de un reactivo reductor presente en el electrolito.

Esta reacción ocurre siempre en el ánodo y corresponde a una oxidación. Por lo tanto una especie química se oxida y pierde electrones o cede electrones. Ejemplo.

Las especies Cu, y Fe+2 son reductores, es decir en presencia de un oxidante enérgico son especies susceptibles a ceder electrones.

B - Proceso catódico

 Transformación de un reactivo oxidante presente en el electrolito.

Esta reacción ocurre siempre en el cátodo y corresponde a una reducción, por lo tanto, una especie química se reduce y capta electrones. Ejemplo.

Las especies Cu+2, Fe+3, son oxidantes, es decir que en presencia de un reductor enérgico son especies susceptibles de captar electrones.

neOxd 11Re

22 RedneOx

PROCESOS DE ELECTROLISIS C - Proceso òxido- reducción

 Por el principio de electro neutralidad, las reacciones de oxidación siempre van acompañadas de una reacción inversa de reducción.

Reacción Global del proceso de electrólisis

 Especie oxidante se reduce cátodo.

Especie reductora se oxida ánodo.

D – Polaridad

 En una unidad de electrólisis, la inversión de polaridad entre ánodo y cátodo constituye una diferencia básica entre una celda de electrólisis y una pila galvánica. En el cuadro siguiente se indica la polaridad para cada caso.

1221 ReRe OxddOxdd

  CELDA PILA

Electrodo

Reacción Polaridad

Potencial Polaridad

Potencial

Ánodo Oxidación

+ E (+) - E (-)

Cátodo Reducción

- E (-) + E (+)

“Obtenemos de la vida exactamente lo que ponemos en ella, ni más ni menos”

Los procesos electrolíticos son las reacciones que ocurren por la aplicación de la energía eléctrica desde un rectificador y no son espontáneas.

  Energía eléctrica Reacción química

 Los procesos de oxidación y reducción pueden ser realizados a voluntad si se utiliza una fuente eléctrica externa de corriente continua como los rectificadores de corriente. Ejemplo

 A – Electro refinación

 El proceso de electro refinación, consiste en la

purificación de un metal impuro que llega como

ánodo soluble y se disuelve electrolíticamente,

mientras en el cátodo se deposita el metal

refinado en forma simultanea.

M = metal, puede ser Cu, Ag,… que se disuelve en el ánodo y es depositado en el cátodo y las impurezas insolubles se depositan como lodo anódico

SISTEMA ELECTROLÌTICO

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS

PROCESOS ELECTROMETALÚRGICOS