Electro-obtención

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Descripción

La precipitación por reducción electrolítica, conocida como electroobtención o electrodepositación, corresponde a uno de los procedimientos más sencillos para la recuperación en forma selectiva y pura de los metales que se encuentran contenidos en solución. En términos generales, mediante un proceso de electrólisis, el metal de interés se transfiere desde la solución de lixiviación previamente acondicionada a un cátodo. Para ello, se aplica una corriente eléctrica continua de baja intensidad entre un ánodo (la solución) y un cátodo, en donde los iones del metal de interés (cationes) son atraídos por el cátodo (polo de carga negativa) depositándose en él. Para que este proceso se lleve a cabo de manera efectiva, la temperatura de trabajo del electrolito debe ser cercana a los 50°C.

 

Para llevar a cabo este proceso, se requiere de instalaciones especializadas denominadas celdas electrolíticas, las cuales cuentan con un sistema de circuitos eléctricos que permiten circular una corriente eléctrica continua de baja intensidad, y en las cuales se deposita la solución proveniente del proceso de extracción por solvente. Industrialmente, la fabricación y selección de las celdas electrolíticas dependerá de factores como:

 

  1. Tipo de electrolito, si es acuoso o de sales fundidas.
  2. Tipo de cátodo, si es líquido o sólido, o si es compacto, esponjoso o particulado.
  3. Tipo de proceso, si es electroobtención (EW) o electrorrefinación.

 

Este proceso en particular es altamente empleado en la producción de cobre de uso industrial, debido al alto grado de pureza asociado al cobre electrolítico (99,99% de pureza).

Ilustración 21. Proceso de electroobtención. Fuente: (Camiper, 2019).

Caracterización Energética

Dentro del proceso de electroobtención, el principal consumo energético corresponde al consumo eléctrico debido a que su operación se fundamenta en la utilización de corriente eléctrica continua, la cual se genera mediante transfo-rectificadores de corriente. Debido a su preponderancia, el consumo de energía asociada a la alimentación eléctrica de las celdas electrolíticas puede alcanzar un peso que oscila entre un 70% y 80% de la energía total del circuito LX/SX/EW (Valenzuela, 2012). Por otra parte, la energía restante que se entrega al circuito, es entregada por calentadores de agua, los cuales usualmente corresponden a equipos térmicos que operan en base a petróleo u otro combustible fósil. Dichos equipos, tienen la finalidad de entregar energía térmica al electrolito que circula entre el proceso SX y EW, cuya temperatura deseada se acerca a los 50°C.

 

Otros consumos de energía están asociados al uso de bombas de impulsión empleadas para el transporte de electrolito rico y de electrolito pobre, bombas de alimentación de combustible (en el caso que aplique), y bombas de alimentación de agua caliente.

 

En Chile, la evolución del consumo energético asociado al proceso de electroobtención en el periodo de 2007 al 2013, en conjunto con los procesos de lixiviación y extracción por solvente, tiene el comportamiento que se muestra en la Ilustración 22, donde se observa que para el último año de evaluación, el consumo energético asociado al circuito LX/SX/EX fue de 2.839 kWh por tonelada de cobre fino electroobtenido, y de 1.836 kWh por tonelada de cobre fino electroobtenido para el circuito SX/EX.

Ilustración 22. Consumo energético en kWh por tonelada métrica de cobre fino electroobtenido. Fuente: (Dirección de Estudios y Políticas Públicas)

En la Ilustración 23, por otra parte, se muestra la intensidad energética de los procesos LX/SX/EX correspondiente al año 2018, diferenciando entre el consumo asociado a electricidad y a combustibles, donde puede apreciarse que respecto a los otros procesos que son parte de la cadena productiva, el conjunto LX/SX/EX posee una alta intensidad energética.

Ilustración 23. Consumo energético en MJ por tonelada métrica de cobre fino TMF. Para el caso del proceso LX/SX/EX el consumo energético se encuentra en MJ por tonelada métrica de cobre fino electroobtenido. Fuente: en base a (Cochilco, 2020).

Medidas de Eficiencia Energética

Proyectos Implementados