PROBLEMAS EN LA PLANTA DE REFINACION DEL COBRE1. Una refinería electrolítica de cobre usa una densidad de corriente de 172.24 A/m2. Cada tanque contiene 30 ánodos y 31 cátodos. El área inmersa de cada cátodo (un lado es de 0.9398 por 0.9652 metros. El voltaje por tanque es de 0.25 voltios (sistema múltiple). El espesor de los ánodos iniciales es de 3.3cm, la eficiencia del amperaje de deposición es del 95%. La planta entera contiene 1600 tanques en operación. La resistividad del electrolito a la temperatura usada es de 1.65ohms/cm3. Los ánodos son retirados para fundirse con un espesor de 0.254cm. La distancia entre ánodo y cátodo es de 5.08cm. Se Pide: 1. Los amperios por tanque y la potencia en Kw requerida para operar los tanques. 2. La proporción de esta potencia convertida en calor en el electrolito. 3. La producción total de la planta, por día, en kilogramos. 4. El aumento en el espesor del cátodo por día. SOLUCION 1.1 Cálculo de la intensidad I (# decatodos 1) x 2 D.C I (31 1) x 2 x172.24 I 9374.3 A x0.9398mx0.9652m m2 amperios tan que 1 35Kw/tanque W=1.144voltios E 172.1 cálculo de la Resistencia Tenemos que: r= 1.08cm R 1.25voltios/tanquex9374.4 cálculo de la proporción 2 .3aamperios/tanque W=2343. Y L =5. 2.0008382 m2 E 0.34 Kw/tanquex1600tanques Potencia= 3744 Kw/planta 2.3 amp/tanquex0.2 Cálculo de la potencia: E= 0.1.5watts= 2.2 Cálculo del voltaje óhmico: E=IxR amp x0.24 2.34 Kw/tanque W=2.0008382ohms 2.25 Voltios/tanque W=0.144 voltios/tanque W=1350watts W=1.65ohms/cm3.65ohm x cm 10000cm 2 R 0.35Kw/tanquex1600tanques/planta W= 2160Kw/planta.3 Cálculo de la potencia convertida en calor a partir del voltaje óhmico: W=IxE W=9374.08cm Luego cm 2 5. 10415 cm 3 .X X = Porcentaje convertido en calor = 57.7% 3 Cálculo de la Producción: 9374.95cm 2 cm Aumento de espesor por día = 0.Si: 3744Kw ---------------.8 Pr 253389 grs / celdas / día 253.94 3 x9070.100% 2160Kw-----------------.3amp x31.77 x 24 x0.4 Kg / celda / celdax1600celdas Pr 405440 Kg / día 4 Cálculo del aumento de espesor e 8446 gr / cátado gr 8.95 26.4 Kg / celdaxdía Pr Pr 253. 296 voltios. El voltaje por tanque es de 0. El aumento de espesor de cobre por cátodo en 24hrs en pulgadas. en la primera por celda y en el segundo caso por planta. Los tanques deben ser distribuidos en tres bloques.1 Cálculo del número de placas por tanque 3.3cm. 2. La intensidad y potencia eléctrica netas requeridas. Considere una capacidad de planta de 12500 TM por mes. El número de placas por tanque y el número de tanques necesarios para mantener la producción. Se dispone de tanques que miden 480cms de largo. La densidad de corriente reportada es de 200amp/m 2. del cual el 80% es usado para vencer la resistencia del electrolito. SOLUCION 1. la eficiencia de la corriente es del 90% Se pide lo Siguiente: 1. teniendo como base variables determinadas como pruebas de laboratorio.2. Los ánodos miden 98cm por 96cm y con un espesor de 4. por 120cms de ancho y 127cms de profundidad. La chatarra de ánodos es de 15%. Se usa el sistema múltiple. Los que el peso de la placa inicial es de 6Kg. Se quiere diseñar una planta de refinación electrolítica de cobre. cada uno del cual está conectado a una moto generadora que proporciona 17200 amperios por circuito. 3.281pies = 1 metro A=1mx1m = 1m2 #cátodos = 4 . 9 Pr 440.2 cálculo del número de tanques: Calculo de la producción por tanque 17200 x1. 5 .m2x1m2 I = 16800 amperios/celda Esta es la verdadera intensidad por celda ya que los dos cátodos de los extremos del tanque reciben depósito sobre un solo lado.186 x 24 x0.x 2 43cát / tan que Entonces #ánodos = 42 por tanque 1. 2. I = (43-1) x2x200amp.6 Kg / celda / día 1000 Calculo del número de tanques: Capacidadxdía 12500000 kg / mes 30día / mes = 416667Kg/día # tan ques 416667 Kg / mes 946 tan ques / planta 440.1 Cálculo de la intensidad neta por tanque.I 17200amp / tan que DCxA 200amp / m 2 x1m 2 / cát.6 Kg / tan que / día Para el diseño se toman 2 tanques más o sea 948 tanques. 9 430.296 x948 4714 Kw planta 1000 3.14 gr / cát / día 0.2 Cálculo de la potencia eléctrica neta requerida para la planta: W 16800 x0.94 gr / cm 3 x10000cm 2 Incremento 0.2.38kg / celda / día 1000 Incremento de espesor: 10247. Cálculo del aumento de espesor de cobre por día: Pr 16800 x1.1146cm 8.045 pu lg adas / cátodo 6 .186 x 24 x0. 3. Los cátodos miden 42 por 42 pulgadas. Los amperios y voltaje requerido de cada generador. Ariz.1Libras / tan que / día Pr 3152800 libras marzo x 1. Asumir que 0.22lbs / día / planta Pr tan ques 152 planta Pr 669. La eficiencia de la corriente. Se pide lo siguiente: 1. la planta produjo 3152800 libras de cobre.92libras/Kw-Hr. cada uno con un generador. El voltaje por tanque es de 2. con 77 cátodos cada uno.08voltios. La distancia entre la superficie de los ánodos a los cátodos es de 2 pulgadas.22lbs / día / planta 101703. La casa de tanques estaba dividida eléctricamente en dos circuitos. La resistividad promedio del electrolito es de 5ohm/cm 3. se tiene 152 tanques.1 voltios son absorbidos por los contactos.2 Cálculo de los Kilovatios por tanque: 7 .3.1 Calculo de la producción por tanque: marzo 31días Pr 101703. En Marzo de 1918. SOLUCION 1. La densidad de la corriente en amperios/pie 2 2. Ajo. En la planta de electrodeposición de New Cornelia Cooper Company. la corriente deposita 0. 25 pie2/cátodo I= (n) 2xAxDC DC I (n)2 xAxDC DC 14.1lbs 1día x x 0.44 watts I E 2. Potencia por tanque Kw/tanque Watts/tanque 1kw hr 669.92lbs 1día 24hrs =30. I 14570 amperios tan que 1.08voltios W=ExI I= .1Kw-Hr 1 lbs………….3 Cálculo de los amperios por tanque: W 30303.0869 Kw-Hr/libra 8 .44 watt/tanque 1. X X=1.4 Cálculo de la densidad de corriente: Area=1764 pulg2 = 12. Cálculo del Gasto Práctico (Kw-hr/Kg) Como 0.1.25 pies 2 DC 7.92 lbs………….72amp / pie 2 2.3044Kw/tanque = 30303.570amperios (77)2 x12. La refinería de cobre da la Great Falls.39 G práct 3.57 x 2.2lbs x 1lbr 1Kg 2.8 xExn P.8 x 2.Kw Hr 2. Se usa el 9 . Mont. Los amperios son 14570 amp/generador Calculo del voltaje por generador #tanques 152 circuitos= 2 152 76 tan ques / circuitos / generador 2 tan ques voltios voltaje / circuito / generador 76 x 2. Los cátodos miden 38x29 pulgadas. AtómxX 26. Los tanques están arreglados en 6 circuitos separados. cada uno con un generador que da 1130Kw. tiene 1440 tanques.0869 G práct 2.08 x 2 73% 63.08 cir / gen tan que voltaje / circuito / generador 158voltios 4.8amp/pie2 y la eficiencia de la corriente es de 90%. cada tanque contiene 25 ánodos y 26 cátodos.2 Cálculo de la eficiencia de la corriente: 26. La densidad de la corriente es de 27.39 Kw Hr / Kgr G práct 1. 00172 m 100 cm . b) El incremento de espesor por cátodo por día.6 Kgr Día Pr ¿ 392097.66 cm2 3 cm 10 =0.sistema múltiple.94 gr cátodo gr x 7109. 1) Cálculo de la intensidad 2 A=38 pulg x 29 pulg=1102 pulg x I =( 26−1 ) 2 x 0. día 1000 gr Tanque .48 96500 C h 2 dia Tanque.7109 m 2 1 550 pulg 2 amp 10.48 gr 1 Kgr Kgr x =272. La distancia entre ánodo y cátodo es de 5cm.29 x 1440 Tanques Tanque . día Pr ¿ 272285. día Pr=392097. E x Area 10920 8.7109 m2 x 27. Se pide trabajar en unidades del sistema internacional: a) La capacidad de la planta en kilogramos por día y toneladas por año.1718 cm x 1m =0.6 Kgr 1TM 365 dias TM x x =143116 Día 1000 kgr año año 2) Cálculo del incremento del espesor Espesor ¿ w = P . Del voltaje absorbido asumir que el 65% es usado para vencer la resistencia del electrolito y el 35% es perdido por contactos y otras causas.54 gr 24 h gr x x x x 0.8 1 m2 2 =0.90=272285.7639 pie x =10636 amp 2 2 pie 1m * Cálculo de la producción Pr ¿ 10636 amp 3600 s 63. 9073m2 x 17 1m 2 2 =0. cada tanque contiene 42 ánodos. Las laminas de arranque son cuadradas. Asumir que cada ánodo se corroe en una razón equivalente al 100% de eficiencia de corriente y que los 9/10 de espesor es disuelto antes del cambio del tanque. Asumir que la eficiencia de la corriente es de 94%.97 amp pie2 1m2 11 .7639 pie2 x =13945.5 pulg de centro a centro y 43 cátodos. El voltaje por tanque es de 212 mv del cual el 65% es requerido para vencer la resistencia del electrolito. b) El número de horas requeridas para fabricar una lámina de arranque en la misma densidad y eficiencia de corriente y su espesor en pulgadas. Hay 432 tanques usados para la fabricación de cátodos.5.25 pulg x I =( 43−1 ) 2 x 0. 1) Cálculo de la intensidad 2 2 A=37. teniendo de lado 37. separados a 4. está diseñada para operar con una densidad de corriente de 17 amp/pie2.9073 m 2 1 550 pulg amp 10.5 pulg y pesan 11 lbs.Cada ánodo es usado 33 días y dos cátodos son fabricados por cada ánodo.5 pulg =1406. operando 360 días. Se pide: a) La capacidad anual de la planta (en libras) incluyendo las láminas de arranque. La refinería de cobre da la Canadian Cooper RefinersLtda en Montreal East. 54 gr 24 h gr x x x x 0. d í a * Cálculo del espesor de la lámina de arranque 12 .54 gr 24 h gr x x x x 0.53 gr 1 Kgr Kgr x =4. d í a 1000 gr l á mina .081 x 432 Tanques Tanque .94=4438.439 l á mina .7656 pie 2 x 17 amp =166 amp 2 pie * Cálculo de la producción Pr ¿ 166 amp 3600 s 63.5 á nodos 33 d í as x tanque añ o Pr ¿ 4354560 lbs año * Cálculo de la producción total Pr ¿ 125010478 lbs lbs lbs −4354560 =123495544 a ño año año 2) Cálculo del número de horas requeridas para fabricar una lámina de arranque * Cálculo de la intensidad para una lámina I =A x DC=9.56 96500 C h 2 dia Tanque .* Cálculo de la producción Pr ¿ 13945.18 lbs 360 dias lbs x =127850104 Dí a año añ o * Cálculo del peso de las láminas de arranque Pr ¿ 11 lbs 43 c á todos 42 á nodos d í as x x x 360 x 432 tanques c á todos 21. d í a Pr ¿ 372889.53 96500 C h 2 dia l á mina .94=372889.592 gr Tanque.97 amp 3600 s 63.56 gr 1 lbs lbs x =822. d í a Pr ¿ 355139. d í a 453. d í a Pr ¿ 4438. e x Area gr 8.5 cm2 cm 4439 13 .gr w l á mina .94 3 x 9072. d í a Espesor= = =0.0615 cm p .