Diseño e implementación de una planta piloto semiindustrial de electroobtención de cobre

Abstract

La electroobtención es la etapa final del proceso extractivo hidrometalúrgico de óxidos de cobre cuyo producto corresponde a cátodos de cobre electroobtenidos con un 99,99% pureza. Este proceso tiene lugar en instalaciones llamadas celdas electrolíticas en cuyo interior se disponen placas metálicas sumergidas en una solución ácida con iones de cobre disueltos en él, el electrolito. Estas placas corresponden a cátodos de acero inoxidable y ánodos de aleación de plomo ubicados de manera intercalada. La cosecha de cobre es posible debido a una corriente continua de baja intensidad entre cátodos y ánodos que desencadena una serie de reacciones electroquímicas cuyo producto final consiste en una gruesa capa de cobre puro sólido sobre la superficie del cátodo. Una de las principales problemáticas de este proceso es la gran cantidad de energía eléctrica requerida para llevar a cabo las reacciones electroquímicas. Este consumo, que rodea los 2 kWh/kgCu, equivale a un 80% del consumo total del proceso de electroobtención. Por otro lado, los ánodos de plomo generan borra anódica, un desecho producido por el desprendimiento de las capas de óxido de plomo de la superficie de los ánodos y que generan un problema de contaminación y logística. Bajo estas premisas, un grupo de investigación del Laboratorio de Nanobiomateriales de la Universidad Federico Santa María ha desarrollado un ánodo nanoestructurado para realizar electroobtención de cobre con una reducción significativa del consumo energético (~ 30% en escala 12 x 8 cm2) y sin generación de residuos con contenido de metales pesados. Actualmente dicho proyecto se encuentra en una segunda etapa de desarrollo, cuyos desafíos consisten en escalar esta tecnología a una escala semi-industrial (ánodos de 50 x 50 cm2) Por esta razón, ha sido requerido el diseño de una planta piloto escala semiindustrial para llevar a cabo pruebas con ánodos fabricados a partir de nanomateriales y materiales poliméricos en el desarrollo investigativo para avanzar hacia un proceso con menor consumo energético y una menor producción de desechos tóxicos como la borra anódica.