Electrometalurgia guia para conceptos básicos

Presentación sobre electrometalurgia realizada para repasar conceptos básicos

1. Electrometalurgia Tazón 2025 David Enriquez

2. Fuerza electromotriz: FEM: E catódico – E anódico Positiva: Celda galvánica, reacción espontánea Negativa: Celda electrolítica, requiere E Voltaje de celda: Diferencia de potencial entre 2 electrodos en una celda Ánodo: Se lleva a cabo la oxidación Cátodo: Se lleva a cabo la reducción Conceptos básicos de electrometalurgia Métodos de evaluación: Rp, extrapolación de Taffel , impedancia

3. Electro beneficio Ánodo inerte Cátodo inerte Pureza relativamente normal Arreglo con Entradas y Salidas 60 C y 61 A, cercanos Electro refinación Ánodo consumible Pureza 99.99 Cátodo inerte Lento 46 C y 47 A, espacio entre ellos

4. Electrometalúrgia : Obtención de metales sobre una superficie conductora de una manera depositada Se pueden obtener por soluciones acuosas o por sales fundidas Las primeras con un costo estándar mientras que las últimas con un precio mucho más elevado. S. Acuosas: Cu, Zn, Cd, Ni, Fe S. Fundidas: Na, Mg, Li, K, V, Al

5. Depósitos Selectivos Chapeado: Metal base se cubre con M noble o precioso Galvanizado: Barrera de protección (ánodo de sacrificio) Anodizado: Material con capa natural espesada, buenas propiedades Electroforming : Metalizar plástico, lento, compacto y denso. Rendimiento de corriente: W real/ W teo (100) El RC se mejora con un electrolito soporte y empeora con aditivos, buscar un equilibrio

6. Electrobeneficio y refinación de cobre Electrobeneficio : Cátodo: Acero inoxidable Ánodo: Plomo Electrolito: CuSO4 (40 g/L) en H2SO4 (190g/L) Aditivos: Tiurea o Guar Impurezas: Fe, Mg, Mn, Zn Se usa el H2SO4 para evitar cristales de Cu precipitados T= 60-45°C Electrorefinación : Cátodo: Acero inoxidable/Cobre 99.99 Ánodo: Cu blister Electrolito: CuSO4 (120 g/L) en H2SO4 (190g/L) Aditivos: Tiurea Impurezas: Ag, Au, Bi, As.

7. Cementación electroquímica Cobre (Cu) : Reacción espontánea pH = 2 Ánodo y Cátodo: Chatarra de Fe Oro (Au) : CN = 70% de eficiencia Electrodos de Zn (Pb) o Al (ambos en polvo) Na2S limpia las impurezas como: Cu, Sb, As

8. Sales fundidas Electrolito más importante son las sales, con las características: Bajo PF - Ebullición alta Buen conductor - Barata Estable con la atmósfera Cloruros Óxidos Fluoruros 90% de eficiencia Cloruros: Baratos, oxidantes, estables con un metal alcalino, la generación de gas Cl se aprovecha para venderse Óxidos: Malos conductores, refractarios y pasivos en su mayoría, excepto el Al2O3; barato y estable. Fluoruros: Buenos conductores, buena estabilidad, número de transporte bueno pero produce HF

9. Electrorefinación del Aluminio Proceso de purificación del aluminio, obtención de Al de alta pureza apartir del mineral, disolverlo y depositarlo Impurezas: Fe, Si principalmente. Proceso Hall- Heroult : Obtener Al a través de Al2O3 Cátodo: Al + 3e = Al (l) Ánodo: 2 O + C (s) = CO2 (g) + 4e Ánodos de graffito Cátodos de carbono El baño esta compuesto de criolita fundida Segunda parte : Electrolito : Sales de Al (Cl o F), disolución de iones Ánodo : Al impuro (se oxida ) Cátodo : Al 3+ se convierte en Al metalico Parámetros : Densidad de Corriente, Temperatura del electrolito , Concentración . Ventajas : Alta Pureza, Control, Eficiencia y cálidad . Desventajas : Alto consumo energético , Impacto Ambiental y la velocidad de desposición

10. Electrorefinación de sodio Proceso Down: Obtener M líquidos o sólidos a través de sales fundidas Cátodo: Na + e = Na (l) Ánodo: 2 Cl = Cl2 (g) + 2e Ánodos de grafito Cátodos de acero El baño esta compuesto de 2CaCl2 y NaCl, P.F = 580°C Ventajas : Desventajas : Buen potencial de descomposición electroquímica Selección de materiales $$$ Gases para revender Gasto energético por la sal fundida o Pureza Separación por densidades Volatilidad del electrolito Metal alcalino

11. Tratamiento de conversión química Pavonado: Principalmente en ferrosos, formamos Fe3O4, usado comúnmente para tornillos, tachuelas, armas, espesores realmente pequeños (menor a 2.5 micrometros ) Anodizado: Por capa natural en Al y Ti, normalmente existe el anodizado duro blando, el primero normalmente en estructuras grandes y sometidas a grandes temperaturas como cohetes o aviones, el segundo en celulares principalmente. Fosfatado: Recubrimiento temporal, tipo amorfo, cristalino y orgánico Cromatado : Tóxico, self-healing , barato, estable, 1 nanómetro de espesor

12. Coagulación Ánodo : Al Cátodo : Fe El AlOH , absorbe los contaminantes . Principal proceso de tratamiento de aguas para limpiarlos de metales pesados , se emplea la agitación para una mejor limpieza .

13. FIN