Las innovaciones en la electrodepositación del cobre potencian la elaboración de un producto minero de mayor pureza y a menor costo

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01 Mayo, 2017

Las celdas electrolíticas son las unidades básicas de operación en la electrodepositación del cobre. (Fuente: rtvciplima.com / Perú)

La precipitación por reducción electrolítica, comúnmente conocida como electrodepositación o electrobtención, es en la actualidad, uno de los procedimientos más sencillos para recuperar metales de cobre con alto grado de pureza, de la forma más económica y minimizando el impacto ambiental.

Para el especialista de la Cámara Minera del Perú, Patricio Navarro Donoso: La electrodepositación es un proceso mediante el cual se recupera el cobre que se encuentra concentrado en la solución del mismo material (que se obtiene del procedimiento de lixiviación) con el propósito de producir cátodos de alta pureza de cobre, los cuales son muy cotizados en el mercado. La unidad básica de operación para este procedimiento corresponde a la celda electrolítica, equipada con un sistema de circuitos para hacer circular una corriente eléctrica continua de baja intensidad”.

Para que este mecanismo se realice de forma eficiente, se requiere considerar los siguientes aspectos: la configuración de circuitos, en este aspecto nos referimos que para proveer la corriente continua que requiere el proceso de electrólisis, se utilizan equipos rectificadores de corriente que mantiene constante las características del flujo eléctrico. La tecnología de estas unidades ha evolucionado, siendo actualmente la norma, el uso de transfo-rectificadores tristorizados, lo que ha hecho estos equipos más accesibles y económicos.

El otro aspecto a tener en cuenta son las características de las conexiones eléctricas de las celdas de electrodepositación, las cuales suelen ser muy sencillas, ya que se intenta disminuir los trayectos, en corriente continua y alta tensión, desde los rectificadores de corriente hasta los bancos de celdas electrolíticas. Estas conexiones se suelen realizar con barras conductoras de cobre de sección rectangular, barras triangulares y, sobre todo, en los últimos años, se han implementado otros perfiles para las varas de contacto tipo “hueso de perro” o dogbone. También hay que tener en consideración los aisladores interceldas, que separan y apoyan los ánodos y cátodos.

Antes de la existencia de los procesos de extracción por solvente aplicada al cobre, las soluciones que provenían de la lixiviación eran tratadas con una tecnología denominada cementación o de precipitación con hierro. El producto resultante se llamaba cemento de cobre, el cual tenía una ley de concentración que oscilaba entre 60 y 90%. Su gran variabilidad en la ley del cemento se determinaba por aspectos como: las condiciones de la operación, la calidad de la chatarra o el fierro que se utilizaba como medio cementante y, debido a que su ley en cobre era baja, el cemento de cobre se terminaba ingresando a los convertidores en las fundiciones del material rojo.

Con la aparición y el desarrollo de la extracción por solventes se llega a la etapa de la electroobtención, y en relación a las ventajas que presenta el cobre producido con esta técnica, tenemos que se obtiene un producto de alta pureza (99.99%). El proceso es menos contaminante, porque existen tres flujos que se mueven en circuito cerrado, lo cual implica una menor interacción con el medio ambiente y no se producen gases. La última ventaja a mencionar es que los costos de producción son más baratos en comparación con otros procesos que llevan asociados la utilización de fundiciones.

Sin embargo, no todas son buenas noticias, y en la operación industrial se pueden presentar distintos problemas operacionales que pueden provocar inconvenientes en los costos operativos, en la calidad catódica y en las condiciones ambientales de la planta metalúrgica. Entre los más impactantes e importantes están la presencia de fierro en electrolito, esto se puede regular evitando el traspaso de fierro desde la extracción post solvente y mediante una planificación de descarte de electrolito o de eliminación de fierro en forma continua. Resulta evidente que en la medida que se tenga un mayor traspaso de ese material, el descarte de electrolitos será mayor, esto con el objeto de mantener el fierro en los niveles necesarios para conservar una eficiencia de corriente con la que se pretenda trabajar.

Otro problema importante es la presencia de manganeso en el electrolito, eso lleva consigo un aumento en el potencial de oxidación del electrolito. Los aditivos también representan un inconveniente operativo importante, por lo tanto su dosificación tiene que ser adecuada. También podemos mencionar el arrastre orgánico en la celda, el cual se puede se puede llegar a minimizar pero no eliminar por completo.

El proceso de electrodepositación del cobre permite la recuperación de materiales con mayor grado de pureza (Fuente: ingenieros.cl / Chile)

En cuanto a la neblina ácida, este es un peligro que nace por efecto de la reacción anódica que se produce como consecuencia de la descomposición del agua y de la formación de oxígeno gaseoso. Este es el típico suceso asociado a un impacto ambiental. Por último, tenemos la presencia de corrosión, tanto en los cátodos permanentes como en los ánodos de plomo. En ambos casos se identifica una problemática de tipo técnica y económica.

Los costos y la eficiencia es la idea central para las mejoras en la hidrometalurgia. Por ejemplo, en la empresa Xtrata Tintaya, el mineral oxidado, después de pasar por el respectivo proceso de chancado, es apilado en canchas permanentes para ser irrigado con una solución de ácido sulfúrico, en diferentes concentraciones donde se disuelve el cobre oxidado. En su planta de extracción por solventes, el mineral rojo es concentrado y purificado, para luego ser depositado en la etapa de electrobtención por intermedio de una corriente continua, produciéndose así el cobre metálico de gran calidad.

Otros avances en el campo de la electrodepositación, según indica, Jorge Menacho, consultor y gerente general de la empresa chilena De Re Metallica Ingeniería ltda, van orientados al fomento en la utilización de tecnología robótica para el manejo de electrodos. “Estos disponen de sistemas expertos y complementarios que permiten discriminar calidad de cátodos para su clasificación automatizada”, explicó el directivo.

Otro hito reciente es la utilización de cátodos circulares o cilíndricos en lugar de los convencionales de forma plana. Este cambio supone mejoras en el control y la velocidad de difusión, que viene a ser la rapidez de transporte de los átomos dentro de la solución líquida. Esta técnica permite aprovechar concentraciones de cobre de hasta cinco gramos por litro, a diferencia del procedimiento tradicional de electroobtención, que demanda soluciones de 35 a 45 gramos por litro para generar cátodos.