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Proceso de la electrodeposicion, Diapositivas de Electroquímica

Se ve detalladamente lo que son los electrodepositos y las reacciones que se llevan a cabo.

Tipo: Diapositivas

2019/2020

A la venta desde 14/01/2022

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Consecuencia muy común el uso de la electrodeposición
metálica en joyas elaboradas con metales baratos a los
cuales se les da un revestimiento de una delgadísima
película de oro, plata. para aumentar su valor, mejorar su
apariencia o para protegerlos de los efectos negativos del
medio ambiente, principalmente el oxigeno que produce su
pronta corrosión.
Cu0+ 1/2O2+ H2O -------->
Cu(OH)2
Cu2+(aq) + 2e- ⟶Cu(s)
H+ + CrO4 ⟶ HCr4
Cr3+ + 3OH- ⟶ CrOH3
Pretratamientos de metales:
Temple: El temple consiste en calentar el acero
hasta una temperatura superior a la de
austenización (727ºC) seguido de un
enfriamiento lo suficientemente rápido para
obtener una estructura martensítica. De modo
que se obtiene un metal muy duro y de alta
resistencia a causa de la nueva estructura
cristalina formada.
Revenido: El revenido consiste en calentar el
acero templado hasta una temperatura
inferior a la del temple seguido de un
enfriamiento rápido, pero siempre más lento
que el realizado para el tratamiento del
temple.
Recocido: El recocido consiste en calentar el
acero hasta una temperatura superior a la de
austenización seguido de un enfriamiento muy
lento. Recocido: El recocido consiste en
calentar el acero hasta una temperatura
superior a la de austenización seguido de un
enfriamiento muy lento.
Tratamientos de metales:
Cromado: En este tratamiento se
deposita cromo sobre la superficie del
metal que se quiere proteger. El
objetivo primordial de introducir
cromo en su capa externa es
potenciar su resistencia frente a la
corrosión. El cromado se puede
realizar por medio electrolíticos o por
simple difusión a temperatura
elevada.
Galvanizado: Consiste en recubrir
piezas metálicas con una ligera capa
de cinc para protegerlas de la
corrosión, se realiza mediante
inmersión de la pieza metálica en un
baño de cinc fundido o depositando el
cinc sobre su superficie utilizando
medios electrolíticos.
El cobrizado es un acabado que se
aplica directamente sobre fierro para
recubrirlo con una capa de cobre y así
abaratar costos ya que por sus
propiedades, el cobre, es un
excelente conductor de electricidad y
calor.
El niquelado consiste en el
recubrimiento de la superficie de una
pieza metálica (generalmente de
acero, latón, cobre o zamak) con
níquel con el propósito de aumentar
su resistencia a la oxidación y a la
corrosión y/o mejorar su aspecto
físico. Unos objetivos que coinciden
con los de los procesos de cromado y
cobreado.
La celda Hull es un tipo de célula de prueba utilizado para comprobar cualitativamente la
condición de un baño galvánico. Se permite la optimización para el rango de densidad de
corriente, la optimización de la concentración de aditivo, el reconocimiento de los efectos de
la impureza y la indicación de la capacidad de potencia de macro-lanzamiento.4 La celda Hull
replica el baño de recubrimiento en una escala de laboratorio.5 Se llena con una muestra de
la solución de metalización, un ánodo apropiado que está conectado a un rectificador.
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¡Descarga Proceso de la electrodeposicion y más Diapositivas en PDF de Electroquímica solo en Docsity!

Consecuencia muy común el uso de la electrodeposición metálica en joyas elaboradas con metales baratos a los cuales se les da un revestimiento de una delgadísima película de oro, plata. para aumentar su valor, mejorar su apariencia o para protegerlos de los efectos negativos del medio ambiente, principalmente el oxigeno que produce su pronta corrosión.

Cu^0 + 1/2O 2 + H 2 O -------->

Cu(OH) 2

Cu2+(aq) + 2e- ⟶Cu(s)

H+ + CrO4 ⟶ HCr

Cr3+ + 3OH- ⟶ CrOH

Pretratamientos de metales:

  • Temple: El temple consiste en calentar el acero hasta una temperatura superior a la de austenización (727ºC) seguido de un enfriamiento lo suficientemente rápido para obtener una estructura martensítica. De modo que se obtiene un metal muy duro y de alta resistencia a causa de la nueva estructura cristalina formada.
  • (^) Revenido: El revenido consiste en calentar el acero templado hasta una temperatura inferior a la del temple seguido de un enfriamiento rápido, pero siempre más lento que el realizado para el tratamiento del temple.
  • (^) Recocido: El recocido consiste en calentar el acero hasta una temperatura superior a la de austenización seguido de un enfriamiento muy lento. Recocido: El recocido consiste en calentar el acero hasta una temperatura superior a la de austenización seguido de un enfriamiento muy lento. Tratamientos de metales:
  • (^) Cromado: En este tratamiento se deposita cromo sobre la superficie del metal que se quiere proteger. El objetivo primordial de introducir cromo en su capa externa es potenciar su resistencia frente a la corrosión. El cromado se puede realizar por medio electrolíticos o por simple difusión a temperatura elevada.
  • Galvanizado: Consiste en recubrir piezas metálicas con una ligera capa de cinc para protegerlas de la corrosión, se realiza mediante inmersión de la pieza metálica en un baño de cinc fundido o depositando el cinc sobre su superficie utilizando medios electrolíticos.
  • (^) El cobrizado es un acabado que se aplica directamente sobre fierro para recubrirlo con una capa de cobre y así abaratar costos ya que por sus propiedades, el cobre, es un excelente conductor de electricidad y calor.
  • (^) El niquelado consiste en el recubrimiento de la superficie de una pieza metálica (generalmente de acero, latón, cobre o zamak) con níquel con el propósito de aumentar su resistencia a la oxidación y a la corrosión y/o mejorar su aspecto físico. Unos objetivos que coinciden con los de los procesos de cromado y cobreado. La celda Hull es un tipo de célula de prueba utilizado para comprobar cualitativamente la condición de un baño galvánico. Se permite la optimización para el rango de densidad de corriente, la optimización de la concentración de aditivo, el reconocimiento de los efectos de la impureza y la indicación de la capacidad de potencia de macro-lanzamiento.4 La celda Hull replica el baño de recubrimiento en una escala de laboratorio.5 Se llena con una muestra de la solución de metalización, un ánodo apropiado que está conectado a un rectificador.

ELECTROOBTENCIÓN

La solución electrolítica proveniente de la Lixiviación, y que contiene el sulfato de cobre, se traslada a las denominadas celdas electrolíticas o de electroobtención (especie de pequeñas piscinas).

  1. En estas celdas se disponen en su interior ánodos (+) por donde entra la corriente eléctrica y cátodos (-) por donde sale la corriente eléctrica.
  2. Luego, en las celdas se hace circular una corriente eléctrica de muy baja intensidad entre el ánodo (polo positivo) y el cátodo (polo negativo).
  3. Mediante la electrólisis, los iones de cobre (cationes) presentes en la solución de sulfato de cobre son atraídos por la carga negativa del cátodo y se depositan en él.

ELECTROREFINACIÓN

La electrorrefinación es un proceso de purificación de cobre metálico que se lleva a cabo en celdas electrolíticas y consiste en la aplicación de corriente eléctrica, para disolver el cobre impuro. De esta manera es obtenido el cobre de una pureza de 99,99%, lo que permite su utilización como conductor eléctrico. Se coloca alternadamente un ánodo (plancha de cobre obtenido de la Fundición) y un cátodo (placa muy delgada de metal) en las denominadas celdas electrolíticas, que son como enormes piscinas con una solución de ácido sulfúrico y agua, por las que se hace pasar corriente eléctrica. Esta acción hace que el cobre del ánodo se disuelva, produciendo cationes y electrones, los que se dirigen al cátodo y se adhieren a él. Es decir, el cobre se corroe en los ánodos para depositarse en los cátodos (placa metálica).

Cu+2 + 2e- ⟶Cu

H2O ⟶½ O2 + 2H+ + 2e-

Cu+2 + H2O ⟶Cu0 + ½ O2 + 2H+

CuSO4 + H2O ⟶Cu0 + ½ O2 + H2SO

Las etapas primeras para la electrorefinación del cobre es la exploración, extracción, chancado, molienda, flotación, fundición y finalmente electrorefinación. Una vez que el cobre pasa por una electrorefinación, la siguiente etapa consiste en recuperar los metales presentes en la roca mineralizada mediante la aplicación de agua y ácido sulfúrico y posteriormente se llega a la electroobtención.

ELECTROOBTENCIÓN ELECTROREFINACIÓN

  • Elimina las impurezas que pueden llegar a dañar el cobre.
  • Separa las impurezas valiosas del cobre.
  • El cobre del ánodo se disuelve electroquímicamente dentro de la solución con lo que se producen cationes de cobre.
  • se obtienen cátodos de metal rojo de 99,99% de pureza. - La electroobtención permite el beneficio de recursos lixiviables, en el caso del oro y la plata, cuyo tratamiento en otros medios sería imposible - Este proceso metalúrgico no introduce nuevos reactivos químicos o metales al proceso. De modo que resulta más selectivo para el oro y la plata en comparación con el cobre.

EMPRESAS DEDICADAS A LA ELECTROOBTENCIÓN Y

ELECTROREFINACIÓN DE COBRE

 (^) Ancor Tecmin tiene sus orígenes en Chile a finales de los años ’80, enfocando sus esfuerzos al desarrollo de productos y tecnologías para los procesos de electro obtención y electro refinación de metales no ferrosos principalmente cobre, zinc, antimonio, y plomo, con énfasis en mejorar la eficiencia operativa y optimizar costos.  (^) Emerson, una compañía de Fortune 500 con $ 18.4 mil millones en ventas, más de 20 centros de innovación, soluciones e ingeniería y 200 ubicaciones de fabricación en todo el mundo, se compromete a ayudar a los empleados a crecer y prosperar a lo largo de sus carreras. Somos innovadores, preguntadores y solucionadores de problemas.  (^) Goldcorp es la segunda compañía minera más grande en el país. Su yacimiento más importante es Peñasquito, ubicado en Zacatecas, del cual se extraen oro, plata, zinc y plomo.

1. Extracción de Bauxita

2. Triturado y lavado de la

Bauxita

3. Digestor

4. Aluminio de sodio

5. Filtro. Se eliminan los

óxidos insolubles (Fe, Si,

etc.)

6. Licor con alto contenido de

Alúmina

7. Precipitado

8. Concentrado de hidróxido

de aluminio

9. Calcinado

10. Alumina al 99%

PROCESO BAYER

El proceso Bayer es el principal método industrial para producir el aluminio a partir de bauxita. Patentado por el austriaco Carl Josef Bayer en 1889 y basado en la disolución de la bauxita con hidróxido de sodio, este proceso se fue imponiendo hasta convertirse, a partir de los años 1960, en la única fuente industrial de alúmina y por tanto de aluminio en el mundo. En el proceso Bayer, primero se tritura la bauxita y luego se lava con una disolución caliente de hidróxido de sodio (sosa cáustica a no confundir con sosa que es carbonato de sodio[Na2CO3]), NaOH. La sosa disuelve los minerales de aluminio pero no los otros componentes de la bauxita, que permanecen sólidos. Al(OH)3 + OH- + Na+ → Al(OH)4- + Na+ AlO(OH) + OH- + H2O + Na+ → Al(OH)4- + Na+ La temperatura de la digestión se escoge en función de la composición de la bauxita. Para disolver el hidróxido de aluminio basta una temperatura de 140 ºC pero para la mezcla de hidróxido y óxido hace falta subir hasta unos 240 ºC. 2 A continuación se retiran de la disolución los sólidos no disueltos, principalmente en un decantador seguido de unos filtros para eliminar los últimos restos. Los sólidos recogidos en el decantador, llamados "lodo rojo" o "barro rojo", se tratan para recuperar la sosa no reaccionada, que se recicla al proceso. La disolución de Al(OH)4-, ya libre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro. Para favorecer la cristalización se opera a baja temperatura y se "siembra" la disolución con partículas de hidróxido de aluminio: 2 Al(OH)4- + Na+ → Al(OH)3 + OH- + Na+ La disolución de sosa libre de aluminio se concentra en unos evaporadores y se recicla al comienzo del proceso. Por último, el hidróxido se calienta a unos 1050 °C, en una operación llamada "calcinación", para convertirlo en alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo: 2 2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O La alúmina obtenida se utiliza principalmente para producir aluminio mediante electrólisis. ELECTROLITO

  1. Alumina
    1. Criolita ALUMINA
      1. 10.5%
      2. Al2O CRIOLITA
  2. Na3AlF
  3. 2-6%

REACCIONES ELECTROLÍTICAS DE ELECTROLITO

Na3AlF6 ⟺3Na+ + AlF

AlF6 ⟶AlF4 + 2F-

4AlF6 + Al2O3 ⟶3Al2OF6 + 6F

REACCIONES EN LOS ELECTRODOS

Reacción en el cátodo

Al2O3 (l) +3/2C (s) ⟶2Al (l) + 3/2CO2 (g)

6NaF (l) + Al2O3 (l) + 3/2C (s) ⟶2AlF3 (l) +3/2CO2 (g) +6Na(g)

Reacción en el ánodo

O2 (g) + C (c) ⟶CO2 (g)

Reacción Global

Al2O3 + 3C ⟶4Al + 3CO

 Eficiencia de corriente entre 80-95%

 Consumo de energía 298 KWH*E celda/kg Al en la celda

 Potencial de equilibrio 1 volt en celda.

 Potencial aplicado por celda 4-5 volts

Para obtener una tonelada de aluminio se usan 2 toneladas de alúmina, 100 kg

de criolita, hasta 600 kg de los electrodos de carbón y de 16,500 a 18,500 Kwh de

energía eléctrica.

EMPRESAS DEDICADAS A LA OBTENCIÓN DEL ALUMINIO

 (^) Bayer  (^) Cuprum  (^) Hongqiao Group  (^) Vedanta  (^) Norsk Hydro  (^) Rio Tinto  (^) Xinfa