Barra intercelda equipotencial de conectores reemplazables para el proceso de electro-obtención de cobre

Abstract

El proceso de Electro-obtención (EW) se utiliza para obtener cobre de alta pureza mediante una reacción de óxido reducción, permitiendo el depósito de cobre en cátodos. Una operación eficiente del proceso de EW requiere ecualización de las corrientes catódicas, por esto uno de los indicadores clave del proceso es la dispersión de corrientes. Las barras intercelda distribuyen la corriente por celda y transfieren la corriente eléctrica de celda en celda, su desempeño depende del estado de sus contactos. Estos dispositivos experimentan fallas locales que deterioran progresivamente el desempeño de la barra, en particular la presencia de cortocircuitos metalúrgicos por tiempos prolongados recuecen sectores de la barra intercelda degradando los contactos involucrados, produciendo deformación mecánica y aumento de la resistencia de contacto conocida como falla local. La generación de calor local en los contactos de la barra afecta también a los contactos de los electrodos. Cuando estos electrodos dañados son cosechados y posicionados en otras celdas la falla local se “contagia” al resto de la nave. La operación con barras intercelda con fallas locales es una práctica común en la industria, debido al costo asociado al reemplazo de una barra intercelda. En esta tesis se propone una tecnología de barras intercelda equipotencial de conectores reemplazables, que permita operar libre de fallas locales, con alta vida útil y buenos indicadores de desempeño. Para evaluar la hipótesis se utilizan modelos de parámetros concentrados y de elementos finitos. Los modelos fueron sintonizados con mediciones obtenidas en planta industrial de EW en Compañía Minera Zaldívar (AMSA). La barra equipotencial de conectores reemplazables reduce la temperatura media de operación en 15°C, reduciendo el deterioro del cobre y la tasa de corrosión por acción de la neblina de ácido sulfúrico . Además, posee el atributo de hot-swappability, lo que permite reemplazar un conector dañado sin detener el proceso de depósito de cobre de las celdas involucradas, con tiempo de reemplazo inferior a 10 minutos. Esto permite operar libre de hot-spots y mantener los indicadores clave del proceso dentro de valores nominales. Reduce el consumo específico de energía medio de 1.973kWh/Ton a 1.933kWh/Ton. La barra propuesta, presenta menor dispersión media de corrientes (17,2% versus 13,2%). Estas mejoras conllevan a menor ocurrencia de anomalías y mayor vida útil de la barra y de electrodos (desde 4 a 8 años). Finalmente, la barra propuesta reduce el costo de fabricación utilizando un 50% de cobre comparada con la convencional.