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SUPERINTENDENCIA SX – EWGERENCIA HIDROMETALURGIA 2004 MANUAL CURSO INTERACTIVO PARA LA OPERACIÓN EN LA UNIDAD DE ELECTROOBTENCION DE CODELCO NORTE, CHUQUICAMATA. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 1 INDICE Indice..............................................................................................................1 i Introducción ...............................................................................................4 ii Objetivo del manual ...................................................................................5 I. ASPECTOS CONCEPTUALES ...........................................6 1. Aspectos generales de la obtención del cobre.........................7 2. Introducción a la Electrodepositación de cobre.......................12 2.1 Reseña histórica.........................................................................................12 2.2 Definiciones................................................................................................13 2.3 Mecanismo químico....................................................................................18 2.3.1 Descripción del proceso...................................................18 2.3.2 Descripción de una reacción química.............................19 2.3.3 Descripción de una reacción redox ..............................20 2.4 Potencial de electrodo estándar y potencial de electrodo..............21 2.5 Ecuación de Nernst..................................................................................25 2.6 Diagramas de Pourbaix............................................................................26 2.7 Reacción redox en electroobtención....................................................28 2.8 Leyes de Faraday.......................................................................................31 2.9 Eficiencia de corriente............................................................................32 2.10 Sobrevoltaje..............................................................................................34 2.11 Circuito eléctrico equivalente................................................................38 2.12 Configuración del circuito en naves de electroobtención................41 2.13 Nucleación y crecimiento del depósito catódico...............................44 2.14 Agentes aditivos........................................................................................45 2.15 Electrodos en electroobtención............................................................46 2.16 Efecto de las impurezas en electroobtención....................................49 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 2 II ASPECTOS OPERACIONALES – CASO CHUQUICAMATA...........63 3 Operación de la Nave de Electrodepositación (ED)...................64 3.1 Diagrama de flujos del proceso de ED.................................................70 3.2 Descripción de operaciones unitarias...................................................72 3.2.1 Sistema de electrodepositación sobre cátodos de partida.................................................................................72 3.2.2 Sistema de electrodepositación sobre cátodos permanentes......................................................................119 3.2.3 Operaciones complementarias......................................139 3.2.3.1 Preparación y dosificación de aditivos...........139 3.2.3.2 Desborre de celdas.............................................142 3.2.3.3 Lavado de ánodos.................................................146 3.2.3.4 Torre reductora...................................................149 3.2.3.5 Lavado de celdas scavenger y de esferas antinebulizantes contaminadas con orgánico152 3.2.3.6 Controles operacionales.....................................153 3.2.3.7 Corriente máxima y mínima................................161 3.2.3.8 Equipos de la Unidad de ED.............................162 3.3 Sistemas de comunicación, control y captura de datos.....178 3.4 Sala de control.............................................................................184 3.5 Cálculos operacionales................................................................190 4. Problemas operacionales más frecuentes y medidas mitigadoras...197 4.1 Temperatura del electrolito.................................................................197 4.2 Peso del cátodo........................................................................................197 4.3 Defectos del producto...........................................................................198 4.4 Flujo a celdas...........................................................................................200 4.5 Concentración de cloruro y fierro total...........................................200 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 3 5 Aspectos generales de seguridad industrial..........................201 5.1 Normas y reglamentos Divisionales....................................................201 5.2 Reglas generales de seguridad............................................................202 5.3 Inventario crítico y procedimientos..................................................207 5.4 Causalidad de pérdidas.........................................................................209 5.5 Investigación de incidentes.................................................................219 5.6 Plan P.O.D.E.R...........................................................................................231 5.7 Plan local de emergencia.......................................................................233 5.8 Control de incendios...............................................................................241 6 Aspectos ambientales generales.........................................249 6.1 Política ambiental...................................................................................249 6.2 Compromisos ambientales derivados de la política integral.........250 6.3 Programas ambientales sectoriales (P.A.S.).....................................251 6.4 Entradas y salidas de materiales y sustancias de ED...................254 6.5 Adquisición e ingreso de sustancias peligrosas a la División........256 6.6 Manejo operacional y disposición de sustancias peligrosas.........260 6.7 Manejo operacional y disposición de residuos domésticos e industriales no peligrosos.....................................................................269 6.8 Uso racional de recursos......................................................................272 7. Aspectos de housekeeping.............................................274 8. Bibliografía.............................................................276 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 4 i INTRODUCCION. El presente curso interactivo se enmarca en los servicios contratados por la División Codelco Norte, a través de la Superintendencia de SX – EW, según contrato “Desarrollo de un programa de capacitación en modalidad multimedia, basado en unidades de competencias para los procesos de SX – EW”, nº4500347296, de fecha 28 de octubre de 2002. El objetivo del curso es contribuir al conocimiento del personal de operaciones de la Unidad de Electrodepositación de la División Codelco Norte, Centro de Trabajo Chuquicamata, en materias operacionales y complementarias, propias del proceso, mediante la utilización de herramientas de multimedia y de apoyo de texto. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 5 ii OBJETIVO DEL MANUAL El objetivo del manual es servir de apoyo y complemento al curso en formato multimedia contenido en el CD interactivo. El formato del manual comprende básicamente dos aspectos, los que se desglosan en lo siguiente: A En un primer gran grupo de ítemes se abordan los conceptos de la electrodepositación desde el punto de vista teórico-conceptual. B En un segundo gran grupo de ítems se abordan los aspectos prácticos específicos de la Unidad de Electrodepositación, apoyados en los conceptos entregados en el primer grupo de ítems. En resumen, el manual pretende entregar de manera detallada los contenidos inmersos en el CD interactivo y, por lo tanto, servir como documento de consulta para el trabajador. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 6 I. ASPECTOS CONCEPTUALES. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 7 1. ASPECTOS GENERALES DE LA OBTENCIÓN DEL COBRE. En la actualidad, la obtención del cobre desde minerales sigue principalmente dos caminos diferentes. Este depende de la naturaleza del mineral a tratar: mineral oxidado o mineral sulfurado. La Fig. nº 1-1 esquematiza de manera global cada proceso, dependiendo de la naturaleza del mineral a tratar. Mineral de OXIDOS. Mineral de SULFUROS. ANODO DE COBRE (97 % COBRE) CATODO DE COBRE (99.99 % COBRE) CHANCADO MINA / EXPLOTACION AGLOMERADO LIXIVIACION EXTRACCION POR SOLVENTES ELECTRO -OBTENCION CLIENTE (EE.UU, Inglaterra, China, Francia) CATODO DE COBRE (99.99 % COBRE) CHANCADO MINA / EXPLOTACION MOLIENDA FLOTACION FUNDICION ELECTRO - REFINACION CLIENTE (EE.UU, Inglaterra, China, Francia) FABRICACION ALAMBRES Y CONDUCTORES ELECTRICOS, ENTRE OTROS FABRICACION ALAMBRES Y CONDUCTORES, ENTRE OTROS Fig. 1-1: Cadena del valor del cobre electrolítico desde procesos tradicionales. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 8 Los dos caminos anteriores pueden considerarse como los más utilizados actualmente en la obtención del cobre. Dado que los procesos pirometalúrgicos de minerales sulfurados son económicamente más costosos por la energía que debe proveerse al proceso de molienda y fusión, más contaminante por la generación de gases tóxicos, por lo que se les exigen la incorporación de plantas de tratamiento de gases, dada la actual exigencia ambiental, se ha desarrollado una alternativa hidrometalúrgica. Este nuevo proceso hidrometalúrgico de tratamiento de mineral sulfurado incorpora organismos celulares o bacterias, de ahí su nombre: “Proceso de Lixiviación Bacterial”. Como se puede ver en la Fig. nº 1-2, las etapas involucradas en este proceso son muy similares a aquellas presentes en el tratamiento de óxidos. La diferencia es que el mineral sulfurado en vez de ser lixiviado directamente con ácido, son las bacterias quienes realizan una lixiviación indirecta. Las bacterias transforman los sulfuros difícilmente lixiviables con el ácido sulfúrico diluido, en sulfatos fácilmente lixiviables con soluciones aciduladas. Además, estos microorganismos generan férrico y ácido sulfúrico a partir del fierro, agua y oxígeno presentes, los que finalmente disuelven (lixivian) el mineral ahora sulfatado. Una desventaja de este proceso es el mayor tiempo que requiere el proceso de lixiviación y de las condiciones ambientales que deben proveerse a las bacterias para su sobrevivencia y reproducción. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 9 Mineral de sulfuros Los tres flujos mencionados, incorporan la obtención del cobre disuelto en solución a través del uso de energía eléctrica. Sin embargo, en la electroobtención, el cobre disuelto en el electrolíto es aportado por la lixiviación de mineral tratado, mientras que en la electrorefinación, el cobre en solución es aportado por los ánodos de cobre que se disuelven. EXPLOTACION CHANCADO MINA ACONDICIONAMIENTO LIXIVIACION BACTERIAL EXTRACCION POR SOLVENTES ELECTRO -OBTENCION COMERCIALIZACION CLIENTE (EE.UU, Inglaterra, China, Francia) FABRICACION ALAMBRES Y CONDUCTORES ELÉCTRICOS, ENTRE OTROS CATODO DE COBRE (99.9 % COBRE) Fig. nº 1-2: Cadena del valor del cobre ED con tecnología de LX Bacterial. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 10 En particular, la secuencia general de tratamiento de los minerales oxidados y sulfurados para la obtención de cobre metálico aplicado por Codelco Norte, se equematiza en las Fig. nº 1-3 y nº1-4. Fig. nº1-3: Secuencia productiva del mineral oxidado de Codelco Norte. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 11 Fig. nº1-4: Secuencia productiva del mineral sulfurado de Codelco Norte “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 12 2. INTRODUCCIÓN A LA ELECTRODEPOSITACIÓN DEL COBRE. 2.1 Reseña histórica. Ya en el siglo XVI William Gilbert, había publicado un libro sobre la electricidad y había abordado algunos conceptos respecto de los fenómenos de atracción electromagnéticas. En 1800, Alessandro Volta construye la primera pila electroquímica usando dos metales, a partir de los que genera electricidad. El descubrimiento de la pila voltaica constituye el nacimiento de la electroquímica. Posteriormente, en 1807, Humphry Davy descompuso potasa cáustica y luego soda cáustica para producir potasio y sodio metálico, respectivamente. Michael Faraday, ayudante de Davy, estableció a inicios de 1830 las relaciones entre la cantidad de corriente usada y la cantidad de metal depositado. Esto constituye la primera ley de Faraday. Además Faraday dio la nomenclatura usada hasta hoy para identificar el anión, catión, electrodo, electrolito, etc. Ya en los años 1841, se recupera mediante electrólisis bario, calcio, magnesio, estroncio y aluminio. Las primeras patentes de electrorefinación fueron solicitadas para el cobre en 1865. En 1876 nace la primera refinería de cobre fue la Norddeutsche Affinerie en Hamburgo. Desde ahí, comenzó una rápida expansión de la industria electrolítica. Dos años más tarde (1878) la misma industria introdujo la primera refinería de oro, utilizando el método Wohwill. En 1884, el metalurgista alemán Berhard Moebius desarrolla la primera celda para refinación electrolítica de plata. La aplicación industrial masiva de la electricidad para la recuperación de metales no ferrosos por electroobtención se inicia a comienzos en 1912. El metal producido es el cobre y la compañía se ubica en Chuquicamata. Desde ahí comienza una expansiva producción industrial de otros metales como: niquel, cobalto, antimonio, manganeso, cadnio, plata, oro, paladio, etc. En 1968, por primera vez se aplica el proceso combinado de LX-SX-EW, en la mina de Bluebird de la Ranchers Corp. de Arizona. En la actualidad, la electrodepositación constituye uno de los métodos más sencillos para recuperar metales en forma pura y selectiva a partir de soluciones conteniendo impurezas. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 13 2.2 Definiciones Metalurgia. Es el arte y la ciencia de extraer los metales, desde los minerales y adecuarlos para el uso humano. Por lo tanto la metalurgia se divide en dos grandes ramas: la metalurgia extractiva y la metalurgia de transformación o de materiales. La primera comprende las operaciones mineras para la obtención del metal desde su estado primario. La segunda se encarga de dar las propiedades físicas, eléctricas, mecánicas y de forma al metal primario, dejándolo apto para ser utilizado como producto intermedio o final. Hidrometalurgia. Es la rama de la metalurgia que basa sus procesos en soluciones liquidas y que principalmente se encarga del tratamiento de los minerales oxidados, a diferencia de la pirometalurgia que lo hace con los sulfurados. Electroobtención (EO) o Electrowinning (EW) del cobre. Es el proceso hidrometalúrgico mediante el cual de obtiene cobre metálico desde una solución electrolítica en que se disuelve, mediante la aplicación de corriente eléctrica continua. Electrolíto. Solución acuosa en la que se disuelven especies con carga eléctrica. Cátodo. Es aquel lugar donde ocurre la reacción de catódica o de reducción. Anodo. Es aquel lugar donde ocurre la reacción anódica o de oxidación. Reducción. Disminución en el estado de oxidación de una especie, luego de captar cargas eléctricas negativas. Oxidación. Aumento en el estado de oxidación de una especie, luego de desprenderse de cargas eléctricas negativas. Nótese que el término oxidación involucra “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 14 transferencia de electrones, pero no necesariamente un deterioro del material, como en el caso de la corrosión. Especie oxidante u oxidante. Un oxidante es una sustancia susceptible de captar uno o varios electrones Especie reductora o reductor. Un reductor es una sustancia que cede fácilmente uno o varios electrones. Estado de oxidación. Estado característico de cada átomo en un compuesto, debido a los electrones ganados o perdidos por él al pasar a formar de un compuesto. Número de oxidación. El número que indica el estado de oxidación. Valencia. Número que representa la capacidad de un átomo individual para combinarse con otros átomos. El valor expresa el número de electrones que un átomo puede dar a —o aceptar de— otro átomo durante una reacción química. Atomo. Es la a unidad más pequeña posible de un elemento químico. Está compuesto por electrones, protones y neutrones. Electrón. Carga eléctrica negativa fundamental cuyo valor es 1,602 × 10 -19 culombios; su masa en reposo es 9,109 × 10 -31 kg Electrodo. Componente de un circuito eléctrico, donde ocurren los procesos de reducción u oxidación. Anión. Partícula o especie con carga eléctrica resultante negativa, dada la ganancia de uno o más electrones. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 15 Catión. Partícula o especie con carga eléctrica resultante positiva, dada la perdida de uno o más electrones. Ley de Faraday Ley que afirma que la cantidad de material depositada en cada electrodo es proporcional a la intensidad de la corriente que atraviesa el electrólito, y que las masas de distintos elementos depositados por la misma cantidad de electricidad son directamente proporcionales a las masas equivalentes de los elementos, es decir, a sus masas atómicas divididas por sus valencias. Ley de Ohm. Según la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmio. Resistencia eléctrica. Elemento que no tiene la propiedad de permitir el fácil flujo de electrones. Conductor eléctrico. Elemento que tiene la propiedad de permitir el fácil flujo de electrones. Corriente Flujo continuo de elementos físicos o de información. Corriente eléctrica. Flujo continuo de electrones. Corriente eléctrica continua. Flujo continuo de corriente eléctrica en una dirección. Corriente eléctrica alterna. Corriente eléctrica que cambia periódicamente de dirección. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 16 Densidad de corriente. Se define como el valor de la intensidad de corriente por unidad de área. i = I / área (A/m 2 ) Intensidad de corriente. Magnitud fundamental del Sistema Internacional de unidades que representa la carga que circula por unidad de tiempo a través de una sección determinada de un conductor. Su símbolo es I, y se mide en amperios (A). Densidad de corriente límite. Este concepto se define para un metal disuelto. Valor de la densidad de corriente a la cual ocurre la saturación de la reacción redox. Voltaje. Potencial eléctrico, expresado en voltios. Potencial eléctrico. Energía eléctrica disponible. Equipotencial. Igualdad de potencial Potencial Mixto. Potencial resultante de la combinación de dos o más potenciales. Pasivación. Calidad del metal que, gracias a tratamientos superficiales, resiste a la corrosión electroquímica. Corrosión. Desgaste total o parcial que disuelve o ablanda cualquier sustancia por reacción química o electroquímica con el medio ambiente. Por lo tanto, el termino corrosión se asocia a un deterioro o desgaste de la sustancia. Ecuación de Nernst. Ecuación que permite el calculo del potencial como función de la concentración del metal REDOX para condiciones distintas a las “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 17 estándar (Condiciones estándar: TºC = 25 y concentración del metal REDOX = 1 molar). Avance o electrolito rico. Solución acuosa rica en cobre que sale del proceso de extracción por solventes e ingresa al proceso de electrodepositación. Fase orgánica Mezcla homogénea de extractante más diluyente. Extractante. Es el componente activo en la fase orgánica que reacciona químicamente con el metal para formar un complejo órgano-metal el cual es soluble en la fase orgánica. Diluyente. Solvente orgánico donde está disuelto el extractante para formar la fase orgánica. Consiste de hidrocarburos alifáticos o aromáticos o una mezcla de los dos. Arrastre. Es la suspensión de pequeñas gotas de una fase que son arrastradas por la otra fase. Borra anódica. Producto generado a partir de la corrosión del ánodo de plomo. Básicamente se trata de óxidos de plomo tipo polvo o laminar. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 18 2.3 Mecanismo químico. 2.3.1 Descripción del proceso. La electrodepositación aplicada a la hidrometalurgia es un proceso unitario apara la obtención de cobre metálico, desde una solución en la que encuentra disuelto, mediante la aplicación de energía eléctrica. En la electroobtención se deposita el cobre sobre una plancha llamada cátodo. Este cátodo puede ser una hoja de acero inoxidable o bien una lámina de cobre de alta pureza. La aplicación de energía eléctrica externa impone a la superficie del cátodo una carga eléctrica negativa (dispone de electrones) y el cobre disuelto en solución tiene carga eléctrica positiva (requiere de electrones). Esta diferencia de cargas eléctricas opuestas permite que el cobre disuelto en solución se adhiera a la superficie del cátodo. A esta reacción de depositación del cobre se le llama “reacción de reducción”, ya que el cobre disuelto carente de dos cargas eléctricas negativas para lograr su neutralidad, las toma de la superficie del cátodo. Como contraparte y para mantener el balance de cargas eléctricas, ocurre una reacción de oxidación, es decir, existe desprendimiento de electrones. Esta reacción ocurre sobre el ánodo, generalmente hecho de una aleación cuya base principal es plomo (Pb). Como el ánodo está cargado eléctricamente positivo, tiende a recuperar electrones de los elementos que lo tocan. El agua constituye el principal proveedor de electrones. De esta manera el agua se oxida, es decir, pierde electrones. Esta pérdida de electrones la descompone en sus elementos fundamentales que la constituyen, es decir, oxígeno e hidrógeno. Luego de algunos días y dependiendo de la lámina inicial utilizada como cátodo, se ha reducido suficiente cobre disuelto, generándose de esta manera una plancha de cobre adherida a la superficie del cátodo de acero inoxidable. A esta lámina de cobre depositada o resultante después del ciclo de depósito se le denomina “cátodo de cobre”. Equivalentemente, en vez de utilizar una plancha de acero inoxidable para depositar el cobre en solución, se puede utilizar una lamina de cobre muy delgada llamada “lamina de partida”, la que sirve como cátodo y sobre la que se adhiere el cobre en solución una vez energizada. La principal diferencia “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 19 respecto de la utilización de la plancha de acero inoxidable, es que ésta lámina inicial pasa a formar parte del cátodo de cobre final. 2.3.2 Descripción de una Reacción. Reacción química. Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones para poder realizar operaciones matemáticas con ellas. Una reacción química es un proceso en el que una o más sustancias —los reactivos— se transforman en otras sustancias diferentes —los productos de la reacción. Ejemplo de reacción química. Significado de una ecuación química. Una ecuación química proporciona mucha información de forma condensada. La reacción antes mostrada (Fig. nº2-1) es una muy sencilla. Dos sustancias, llamadas reactivos, reaccionan entre sí. La primera de ellas es el magnesio, simbolizado por Mg; la ‘s’ indica que está en forma sólida. El símbolo HCl corresponde a la fórmula del ácido clorhídrico, que contiene números iguales de Fig. nº2-1: Representación de una ecuación de reacción química. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 20 átomos de hidrógeno (H) y cloro (Cl) combinados. La ‘l’ significa que el ácido clorhídrico está en forma líquida. El 2 que hay delante de esta fórmula indica que dos moles (un mol es una medida de la cantidad de sustancia) reaccionan con un mol de magnesio (el 1 correspondiente delante del símbolo Mg suele omitirse). La flecha muestra el sentido de la reacción. En el lado derecho, la ecuación muestra un sólido, el cloruro de magnesio, y un gas (indicado por la ‘g’), el hidrógeno. En el sólido, cada átomo de magnesio está combinado con dos átomos de cloro, como indica el subíndice 2. En el gas hidrógeno, los átomos están unidos por parejas, como también indica el subíndice 2. Las ecuaciones químicas pueden ser muchísimo más complejas que ésta. Las reacciones químicas pueden ser reversibles o irreversibles. Una reacción química es reversible, por ejemplo, en uno de los dos sentidos (reacción directa), si las moléculas A y B reaccionan para formar las moléculas C y D; en el otro sentido (reacción inversa), las moléculas C y D reaccionan para formar las moléculas A y B. Una reacción química irreversible es aquella en que ya no se pueden volver a obtener los reactivos una vez que se ha producido la reacción química. 2.3.3 Descripción de una reacción REDOX (reducción – oxidación). Además de las reacciones químicas que se caracterizan por no existir transferencia de electrones, están las reacciones de oxido-reducción, también llamadas reacciones REDOX (Reducción – Oxidación). En estas últimas si existe transferencia de electrones. Un ejemplo es la ecuación resultante de dos semireacciones: Cu +2 + 2e- = Cu 0 (Ecuación de Semireacción de reducción) + Fe 0 = Fe +2 + 2e- (Ecuación de Semireacción de oxidación) Cu +2 + Fe 0 = Fe +2 + Cu 0 (Ecuación de la Reacción Global) Esta ecuación de reacción corresponde a la reacción de cementación de cobre sobre chatarra de fierro. En ella, el fierro Fe 0 transfiere dos electrones al “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 21 cobre disuelto en solución Cu +2 , con lo que se reduce a cobre metálico Cu o , mientras que el fierro pasa a la solución como ion ferroso Fe +2 . En el proceso de electroobtención de cobre se dan las reacciones REDOX. 2.4 Potencial de electrodo estándar Eº y potencial de electrodo Eh. Cada semireacción de oxido-reducción tiene asociada una cantidad de energía. Esta energía originada por la diferencia de cargas eléctricas (o electrones) es medida en forma práctica con un electrodo cuya energía o potencial eléctrico es conocido. Por lo tanto, si se conoce la energía del electrodo de referencia, que en general es el electrodo de hidrógeno (ENH), y mediante un voltímetro que lee la diferencia de potencial, se puede determinar la energía asociada a la semireacción particular del electrodo desconocido o “electrodo de trabajo”. En la Fig. nº2-2 se puede apreciar un montaje para la medición de diferencia de voltaje. Fig. nº2-2: Medición de la diferencia de potencial de electrodo. Electrodo de potencial conocido, llamado electrodo de referencia, “ER” Voltímetro que permite medir la diferencia de potencial entre ambos electrodos. Electrodo de potencial desconocido, llamado electrodo de trabajo, “ET” “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 22 Luego, el potencial de cualquier metal puede conocerse mediante una simple suma. Por ejemplo, en la siguiente Tabla nº1-1 se muestran algunos de estos potenciales de electrodo medidos en condiciones estándar y que se denotan por Eº. La condición estándar se refiere a una situación especial de concentración de solución 1-molar y temperatura ambiente. En otras condiciones de temperatura y de concentración de solución en la que está sumergido el metal o electrodo que interesa, cambiará el valor de este potencial, el que ahora se llamará “potencial de electrodo” y que se denota por Eh. Lectura del voltímetro = potencial de ET – potencial de ER Tabla nº2:1: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 23 Debe observarse que todas las semireacciones descritas en la tabla precedente son de oxidación, dado que se leen de izquierda a derecha. Cada una de ellas tiene asociado una cantidad de energía o potencial de electrodo estándar Eº de oxidación. Algunos de estos valores de Eº son positivos y otros negativos. A potencial más negativo, un metal se considera más noble o menos reactivo, es decir, tiende a mantenerse como tal. Por el contrario, a potenciales más positivos, el metal se considera más reactivo o menos noble. Por ejemplo, el aluminio tiene un Eº = 1.66 para la semireacción de oxidación Al 0 = Al +3 + 3e - . Esto quiere decir que el aluminio puede ser fácilmente oxidable, generalmente a Al 2 O 3 (sólido). Como el potencial de electrodo estándar Eº o el potencial de electrodo Eh se relacionan con un cambio de energía negativo implicará que un Eº o Eh positivo definirán una situación de reacción espontánea o natural y un potencial Eº o Eh negativo definirán una situación de reacción no espontánea o no natural de ocurrencia. En otras palabras, si un potencial es positivo implicará que la reacción o semireacción ocurrirá en forma natural o sin necesidad de energía externa, en la dirección de izquierda a derecha. Si el potencial es negativo implicará que la reacción de izquierda a derecha no ocurre en forma espontánea o natural, y para lograrla se requiere de energía externa. Por ejemplo, la cementación del cobre con chatarra de fiero es un proceso espontáneo o natural, es decir, no requiere de energía externa para que ocurra. Las semireacciones que ocurren son las siguientes: Cu +2 + 2e - = Cu 0 Eº= +0.34 V Fe 0 = Fe +2 + 2e - Eº = +0.44 V Cu +2 + Fe 0 = Fe +2 + Cu 0 Eº = 0.34 + 0.44 = 0.78 V Aquí, el potencial resultante de la suma de los potenciales de ambas semireacciones es positivo ( Eº = 0.78 V ), lo que relaciona con un cambio de energía negativo. Por lo tanto, la reacción redox (suma de las dos “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 24 semireacciones) ocurre naturalmente de izquierda a derecha, es decir, el cobre disuelto en solución Cu +2 se reduce a cobre sólido Cu 0 sobre el fierro, mientras que el fierro sólido Fe 0 se solubiliza pasando a la solución como fe +2 . En cambio, la depositación del fierro con chatarra de cobre no ocurre en forma natural, dado que el cambio de energía es negativo: Cu 0 = Cu +2 + 2e - Eº= -0.34 V Fe +2 + 2e - = Fe 0 Eº = -0.44 V Fe +2 + Cu 0 = Cu +2 + Fe 0 Eº = -0.34 - 0.44 = - 0.78 V En el caso de la semireacción de oxidación del cobre, su potencial de electrodo estándar es de -0.337 Volt (ENH). Cu 0 (sólido) = Cu +2 (en solución) + 2e- Eº (ENH) = -0.337 Volt. Esto quiere decir que el cobre tiende a mantenerse como Cu 0 y difícilmente logra oxidarse a Cu+2, salvo que se imponga una energía externa (no natural) que cambie el signo del potencial de la reacción global. Para el caso de la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno es Eº de la semireacción es de -1.23 volt (ENH). H 2 O (liquido) = ½ O 2 (gas) + 2H + + 2e- Eº (ENH) = -1.23 Volt. Al igual que en el caso del cobre, el agua es estable y difícilmente reaccionará en el sentido de descomponerse en hidrógeno y oxígeno. Si sumamos las reacciones del cobre y del agua, pueden obtenerse los siguientes dos casos: Primer caso: El cobre metálico oxidándose y el agua reduciéndose. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 25 Cu 0 (sólido) = Cu +2 (en solución) + 2e- Eº (ENH) = -0.337 Volt. ½ O 2 (gas) + 2H + + 2e- = H 2 O (liquido) Eº (ENH) = +1.23 Volt. Cu 0 (sólido) + ½ O 2 (gas) + 2H + = Cu +2 (en solución) + H 2 O (liquido) Eº(ENH) = +0.893 V Este valor de E = +0.893 V indica que esta reacción ocurre espontáneamente de izquierda a derecha. Segundo caso: El cobre iónico reduciéndose y el agua oxidándose. Cu +2 (en solución) + 2e- = Cu 0 (sólido) Eº (ENH) = +0.337 Volt. H 2 O (liquido) = ½ O 2 (gas) + 2H + + 2e- Eº (ENH) = -1.23 Volt. Cu +2 (en solución) + H 2 O (liquido) = Cu 0 (sólido) + ½ O 2 (gas) + 2H + Eº(ENH) = -0.893 V El valor de E = -0.893 V indica que esta reacción no es posible que ocurra de izquierda a derecha, es decir, el cobre disuelto en agua no se reduce espontáneamente a cobre metálico, sino que éste permanecerá disuelto en el agua. Llevar este cobre disuelto en agua a cobre metálico requiere aportar externamente una energía superior a 0.893 V, de manera de cambiar el valor del signo de E. De este manera sería energéticamente posible la reacción en la dirección de izquierda a derecha. En la práctica, el que una reacción tenga un valor de E negativo no implicará que ocurra de manera inmediata, dado que además se requieren condiciones cinéticas favorables. Un valor de E negativo sólo implica que la reacción es energéticamente posible en la dirección de izquierda a derecha, pero no da cuanta del tiempo necesario para que ocurra. Por el contrario, un valor de E positivo implica que la reacción no ocurrirá en la dirección de izquierda a derecha. 2.5 Ecuación de Nernst. Como se mencionó, cuando el potencial de electrodo (o metal) es medido en otras condiciones de concentración y temperatura de la solución en que está sumergido, recibe el nombre de potencial de electrodo y se denota por Eh. Su valor se calcula a partir de la ecuación de Nernst: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 26 Donde, R = constante de los gases = 8.31441 joule/grado T = temperatura absoluta, expresada en grados Kelvin. F = constante de Faraday = 96500 coulomb/equivalentes n = número de electrones que son transferidos en la reacción REDOX. También se le conoce como número de equivalentes. [M n+ ] = concentración molar (moles/litros solución) del catión M, con n cargas positivas. Nota: Moles = masa (gramos) / peso molecular (gramos/mol) 2.6 Diagramas de Pourbaix Si en la solución en la que está sumergido el electrodo existe ácido libre H+ (también llamados protones), el potencial Eh dependerá del pH de la solución. En general, la dependencia del potencial de electrodo con el pH puede observarse directamente a través de los llamados “Diagramas de Pourbaix” o también llamados “Diagramas potencial – pH”. Estos diagramas representan campos de estabilidad energética de distintos elementos, pasado por ambientes ácidos a básicos y de ambientes reductores o ambientes oxidantes. Las líneas representan equilibrios energéticos entre las especies formadas por el metal en solución a una concentración y temperatura estándar. En general, una línea horizontal en el diagrama de Pourbaix implicará una semireacción cuyo potencial Eº no depende el pH. Una línea vertical en el diagrama implicará que el pH de la solución no depende del potencial Eº de la solución. Una línea oblicua en el diagrama implica que el potencial Eh depende de potencial de referencia Eº y del pH de la solución. [ ] nF RT E Eh M n+ − = ln º “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 27 Por ejemplo, el diagrama de Pourbaix del fierro se representa de la siguiente manera (ver Fig. nº2-3). Donde: Ecuación 1 : Fe +2 + 2e- = Fe 0 , Eº=-0.44 volt Ecuación 2 : Fe +3 + e- = Fe +2 , Eº=+0.77 volt Ecuación 3 : Fe(OH) 2 = Fe +2 + 2OH-, pH = 6.6 Ecuación 4 : Fe(OH) 3 = Fe +3 + 3OH - , pH = 1.5 Ecuación 5 : Fe(OH) 3 + 3H + + e- = Fe +2 + 3H 2 O, Eh=Eº-0.1773 (pH-1.5) volt Fig. nº2-3: Diagrama de Pourbaix del sistema Fierro – agua, a 25ºC. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 28 Ecuación 6 : Fe(OH) 2 + 2H + + 2e- = Fe + 2H 2 O, Eh=Eº-0.0591(pH-6.6) volt Ecuación 7 : Fe(OH) 3 + H + + e- = Fe(OH) 2 + H 2 O, Eh=Eº-0.0591(pH-6.6) volt El punto rojo esquematizado en el diagrama de Pourbaix (Fig. nº1-7), representa un ambiente cuyo pH = 7.0 y potencial Eh = 0.35 volt. En estas condiciones, el fierro es estable como Fe(OH) 3 (sólido). Si se avanza hacia la izquierda del diagrama, es decir, se aumenta la acidez (o se baja el pH) de la solución o ambiente en el que está presente el fierro –por ejemplo, hasta el cuadrado rojo - , el Fe(OH) 3 dejará de ser estable y se originará otro compuesto del fierro que bajo estas nuevas condiciones de pH y Eh es más estable. En este caso se formará Fe +2 . En otras palabras, esto significa que si se agrega ácido a una solución de pH 7.0 y Eh = 0.35 volt que contiene Fe(OH) 3 sólido, éste se disolverá generando Fe +2 (disuelto).disolverá generando Fe +2 (disuelto). 2.7 Reacción REDOX en electroobtención. En el proceso de electroobtención se dan reacciones REDOX no espontáneas, pues requieren de energía externa para que ocurran en la dirección deseada. Por ejemplo, la semireacción que caracteriza la depositación del cobre disuelto en un electrolito conductor sobre el cátodo de acero o sobre la lámina inicial de cobre es: Esta es una semireacción, en este caso de reducción. El ion cuproso Cu +2 recibe dos electrones reduciéndose a Cu 0 . Como contraparte, para mantener un equilibrio de cargas eléctricas, se origina la siguiente semireacción de oxidación, sobre el ánodo de plomo. Cu +2 (en solución) + 2e - = Cu 0 (sólido) “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 29 El agua H 2 O se oxida, liberando dos electrones. Esta liberación de dos electrones requiere que el agua se descomponga en sus elementos fundamentales: hidrógeno y oxígeno. Si se suman ambas semireacciones se tiene la reacción redox de depositación de cobre y de descomposición del agua. Cu +2 (en solución) + 2e - = Cu 0 (sólido) Eº = +0.34 V H 2 O (liquido) = ½ O 2 (gas) + 2H + + 2e- Eº = -1.23 V Cu +2 (en solución) + H 2 O (liquido) = Cu 0 (sólido) + ½ O 2 (gas) + 2H + Eº = -0.89 V El potencial estándar negativo de –0.89 Volt indica que esta reacción no ocurre naturalmente de izquierda a derecha y que requiere de energía externa lograr ese desplazamiento. En cambio, esta reacción si ocurre naturalmente de derecha a izquierda (si se invierte la reacción, también se invierte el signo del potencial), siendo ahora su potencial, positivo. Invirtiendo la ecuación anterior, esta queda de la siguiente manera: Cu 0 (sólido) + ½ O 2 (gas) + 2H + = Cu +2 (en solución) + H 2 O (liquido) Eº = +0.89 V Es por ello que en la electroobtención se debe entregar energía externa para lograr la depositación del cobre sobre el cátodo de acero o sobre la lámina inicial de cobre. La energía que debe entregarse es justamente la necesaria para superar la resistencias eléctricas de los contactos, electrodos, solución electrolítica y potencial negativo que impide la espontaneidad de la reacción. No proveer externamente de esta energía mínima implica la disolución del H 2 O (liquido) = ½ O 2 (gas) + 2H + + 2e- “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 30 cobre electrodepositado, dado que en cobre tiende a mantenerse disuelto en un ambiente acuoso acidulado y de potenciales Eh relativamente altos. Por otro lado, si se observa el diagrama de Pourbaix para el cobre (Fig. nº2-4), nos damos cuenta que bajo condiciones de pH menores a 6.0 y Eh superiores a 0.3 volt, el cobre es estable disuelto a la forma Cu +2 (zona demarcada con rojo). Ello se explica porque el electrolito en EW debe mantenerse en cierto valor mínimo de potencial y en ambiente ácido. Potenciales menores pueden generar precipitación de Cuº y ambientes más básicos (o menos ácidos) pueden generar precipitados de Cu 2 O o CuO. En la práctica se pueden dar otro tipo de precipitados, dado que existen otras impurezas en el electrolito. Recordemos que el diagrama de Pourbaix es una representación de la estabilidad de determinados elementos. En el caso del ejemplo, el diagrama considera solo cobre, oxígeno y agua a 25ºC. Sin embargo, estos diagramas son muy ilustrativos y sirven de referencia. En los casos industriales, las soluciones de electrolito presentan concentraciones de muchas otras especies (llamadas normalmente “impurezas”) las que en alguna medida desplazan los equilibrios, aumentando o disminuyendo las zonas de estabilidad. Fig. nª2-4: Diagrama Pourbaix para Cobre-Oxígeno-Agua a 25ºC. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 31 2.8 Leyes de Faraday Las leyes fundamentales que gobiernan las reacciones electroquímicas fueron formuladas por Michael Faraday en 1831. Estas leyes señalan lo siguiente: • La cantidad disuelta o depositada de una sustancia es proporcional a la cantidad de corriente circulada. • Las cantidades de diferentes sustancias disueltas o depositadas por la misma cantidad de corriente eléctrica son proporcionales a sus pesos químicos equivalentes. De estas leyes se desprende la siguiente relación matemática: Donde: w = peso del metal depositado o disuelto, expresado en gramos. I = intensidad de corriente eléctrica aplicada, expresada en amperes, A. t = tiempo durante el cual se aplicó I, en segundos. PM = Peso molecular del metal o sustancia que se está depositando o disolviendo, en gramos/mol. n = estado de valencia del metal depositado o disuelto, adimensional. k = es una constante de proporcionalidad. La constante k de proporcionalidad se determina mediante un ensayo experimental. Se calcula el tiempo requerido para depositar 1 equivalente de cualquier metal, mientras se ha pasado 1 ampere de corriente. El resultado es de 26 horas, 48 minutos y 13.5 segundos. Como el tiempo se expresa en segundos, el resultado es 96493.5 segundos. n PM t I k w * * * = “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 32 Luego, reemplazando en la ecuación de la ley de Faraday, para: t= 96493.5 segundos. I = 1 ampere. w = PM / n = 1 resulta: Luego se define como constante de Faraday a F = 96493.5 (ampere * segundo / equivalente). En general el valor de F se redondea a F = 96500. Como 1 coulomb = 1 ampere * 1 segundo, F también se puede escribir como: F = 96500 (coulomb / segundo) Luego, la expresión para la Ley de Faraday puede escribirse como: 2.9 Eficiencia de corriente. La ecuación anterior supone un cien por ciento de eficiencia en el uso de la corriente. Sin embargo, en la práctica no sucede esta situación ideal. Siempre existe un cierto porcentaje de electrones que se ocupa en la depositación de alguna otra especie, en la descomposición del agua o en la depositación del mismo cobre que se ha redisuelto desde el cátodo. F k 1 5 . 96493 1 = = F n PM t I w * * * = “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 33 Por ejemplo, una interacción de productos anódicos y catódicos donde existe consumo de corriente, en desmedro de la producción de cobre en la electroobtención es: H 2 O = ½ O 2 + 2H + + 2e- : reacción en el ánodo. 2H 2 O + 2e- = H 2 + 2OH- : reacción en el cátodo. En este caso se genera ácido libre en el ánodo y se generan iones OH- en el cátodo. Si estos dos productos logran interactuar, se neutralizan, generándose nuevamente agua. Otro ejemplo es la reversibilidad electrolítica de procesos de electrodo, donde una especie oxidada alcanza el cátodo y se reduce nuevamente. A su vez, puede ocurrir también que una especie reducida alcance el ánodo y sea nuevamente oxidada. Fe +2 = F3 +3 + e- : reacción en el ánodo. Fe +3 + e- = Fe +2 : reacción en el cátodo. Un tercer ejemplo es la interacción entre el producto con el electrolito. En soluciones de electrolito acidulado de CuSO4 (sulfato de cobre), el ion cúprico Cu+2 disuelve el cobre ya depositado, según la siguiente reacción. Cu 0 + Cu +2 = 2Cu + Los ejemplos anteriores constituyen perdidas de corriente debido a reacciones electroquímicas. Sin embargo, también se puede perder eficiencia de corriente debido a factores físicos. Uno de los más importantes son los cortocircuitos. Este tipo de cortocircuitos se generan por tres vías: Contacto entre electrodos: el cátodo o el ánodo pierde verticalidad tocando al electrodo contiguo. Por aislamiento del contacto eléctrico entre la barra equipotencial y las asas del electrodo, debido a un mal posicionamiento de éste último. Por aislamiento entre la barra equipotencial y las asas del electrodo, por precipitación de sales en la zona del contacto eléctrico. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 34 En los casos anteriores existe un desmedro de la eficiencia de corriente respecto de la menor depositación del elemento principal por el consumo adicional de corriente. Sin embargo, existen interacciones de componentes del ánodo con el electrolito que aumentan la eficiencia de corriente a valores superiores al cien por ciento. Esto ocurre en el proceso de electrorefinación en la que el oxido de cobre Cu 2 O contenido en los ánodos de cobre provenientes de fundición se disuelve químicamente en el electrolito y luego de deposita electroquímicamente en el cátodo. Por lo tanto, la relación entre el peso que efectivamente se deposita versus lo que teóricamente se debió depositar es lo que se llama “factor de eficiencia de corriente” y que se denota por η. El valor de η se expresa en tanto por ciento. La expresión para la ley de Faraday, incorporando el factor de eficiencia de corriente, toma la siguiente forma: 2.10 Sobrevoltaje. La diferencia entre el voltaje de un electrodo al cual ocurre el desprendimiento de gases y el potencial teórico reversible (de equilibrio) para la misma solución se conoce como sobrevoltaje. El sobrevoltaje es un voltaje en exceso al valor reversible (de equilibrio) que debe aplicarse al electrodo, de tal manera de provocar una descarga de iones. Por ejemplo, para provocar el desprendimiento de oxígeno a partir del agua no basta con el potencial teórico reversible Eº o Eh (si es a una concentración y temperatura diferente de la estándar), ya que este valor solo representa una situación de equilibrio en condiciones estándar, sin transferencia neta de corriente. Por lo tanto, se debe aplicar un pequeño voltaje adicional. Esto garantiza un desprendimiento continuo de oxígeno. Pero, el sobrevoltaje a aplicar depende de algunos factores. Por ejemplo, para desprender oxígeno sobre un electrodo de platino negro se requiere un sobrevoltaje de 0.25 volt, η * * * * F n PM t I w = “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 35 mientras que sobre un electrodo de plomo se requieren 0.31 volt. Otro ejemplo es el desprendimiento de hidrógeno sobre el mismo electrodo de platino negro. Este requiere un sobrevoltaje de 0.00 volt, mientras que sobre un electrodo de plomo se requiere 0.64 volt. En general, el valor del sobrevoltaje dependerá de: De la morfología de la superficie. Superficies rugosas requieren menor sobrevoltaje que superficies lisas. La agitación disminuye el sobrevoltaje necesario. La presencia de impurezas disminuye el sobrevoltaje. El aumento de la temperatura disminuye el sobrevoltaje. La presencia de coloides aumenta el sobrevoltaje. Aumento en la densidad de corriente tiende a aumentar el sobrevoltaje. En el caso de la electroobtención de cobre, se tiene que junto a la depositación de cobre en el cátodo ocurre la descomposición del agua en el ánodo. En el cátodo: Cu +2 (en solución) + 2e - = Cu 0 (sólido) Eº = +0.34 V En el ánodo: H 2 O (liquido) = ½ O 2 (gas) + 2H + + 2e- Eº = -1.23 V Reacción global en la celda de electrólisis: Cu +2 (en solución) + H 2 O (liquido) = Cu 0 (sólido) + ½ O 2 (gas) + 2H + Eº = -0.89 V El signo negativo indica que la reacción ocurre espontáneamente de derecha a izquierda, bajo condiciones estándar de concentración y temperatura (1 molar y 25ºC). Al potencial Eº = -0.89 volt existe un equilibrio energético y no existe transferencia neta de corriente. En la practica, las concentraciones y “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 36 temperaturas son distintas a las estándar. Si se considera una concentración de cobre de 0.1 M (unos 6.4 g/l de Cu +2 ) y de ácido de 1 M (unos 100 g/l de H 2 SO 4 ) a 45ºC, el E de la reacción es de E = -0.92 volt. El valor del potencial sigue siendo negativo y un poco mayor en valor absoluto. Con este valor de potencial, la reacción aún ocurre espontáneamente de derecha a izquierda, es decir, el cobre se disuelve. La reacción que se desea es en el sentido contrario, es decir, que el cobre disuelto se reduzca y deposite. Lo anterior requiere de una fuerza externa que se le oponga. Esta fuerza eléctrica externa debe ser de signo opuesto, esto es E= +0.92 volt. Una fuerza eléctrica externa con este valor y signo impide la disolución del cobre. Esto explica porqué en una nave electrolítica, una cantidad importante de corriente fluye en dirección opuesta cuando se desenergiza el sistema, con la consiguiente disolución de los cátodos de cobre. Sin embargo en la practica se requiere de un potencial algo mayor al +0.92 volt calculado. Sobrepotencial catódico. Como se mencionó anteriormente, los procesos electrolíticos requieren de un cierto sobrevoltaje para lograr su ocurrencia. En el caso del cátodo, este sobrepotencial se explica porque sobre su superficie existe una gran demanda por iones metálicos para reducirse. La agitación ayuda a reducir este sobrepotencial requerido. En el caso de la electroobtención de cobre, los sobrepotenciales en el cátodo de acero para la reducción del cobre van entre los 0.05 y 0.1 volt. Sobrepotencial anódico. Al igual que en el caso del cátodo, en el ánodo también se requiere de un sobrevoltaje para la ocurrencia de la reacción anódica de disociación del agua y la liberación irreversible de oxígeno. En general, existe una resistencia natural a la nucleación de una molécula de gas oxígeno sobre un electrodo metálico. La agitación contribuye a bajar el sobrepotencial requerido para esta nucleación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 37 En el caso particular del ánodo de plomo usado en los procesos de electroobtención en medio acuoso acidulado, es uno de los que requieren de mayor sobrevoltaje, llegando en ocasiones a valores cercanos a 1 volt. En la practica, para disminuir este requerimiento se utilizan aditivos. El sulfato de cobalto no solo disminuye la corrosión del plomo en el ánodo, sino que baja el sobrepotencial hasta en 0.1 volt. El efecto del sulfato de cobalto y del tipo de electrodo en el valor del sobrepotencial, se puede observar en la Fig. nº2-5. Por lo tanto, la incorporación de un ánodo perfeccionado respecto del recubrimiento con algún oxido catalítico, pudiera bajar aún más el sobrepotencial requerido para la descomposición del agua. En general, el sobrepotencial anódico habitual en los procesos de electroobtención de cobre es de unos 0.65 volt. Fig. 2-5: Influencia de cobalto sobre el potencial anódico. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 38 2.11 Circuito eléctrico equivalente. Existen resistencias eléctricas que hacen necesario aplicar un sobrevoltaje a los electrodos y en general al circuito de electroobtención para lograr las reacciones electroquímicas en la dirección deseada: Sobrevoltaje catódico y sobrevoltaje anódico. Por lo anterior, se puede pensar que una celda electrolítica en la que están sumergidos los electrodos, uno actuando como cátodo - sobre el que se deposita el cobre- y otro actuando como ánodo - donde se descompone el agua - pueden ser representados a través de un circuito eléctrico. Esta representación permite aplicar la metodología de calculo aplicada en circuitos eléctricos convencionales y las leyes que los rigen. Resistencia ohmica en el electrolito. En los metales, la corriente eléctrica se debe al movimiento de los electrones. En las soluciones, llamadas electrolitos, son los iones los que conducen la corriente eléctrica. Sin embargo, no todas las soluciones conducen la electricidad: por ejemplo, las soluciones llamadas no-electrolitos. El aumento de temperatura o el aumento de la dilución, pueden aumentar la velocidad con que se mueven los iones en una solución de electrolito, aumentando así su conductividad. Por lo tanto, en forma similar a los conductores metálicos (alambres, etc.), las soluciones obedecen a la Ley de Ohm. E = I * R Donde: E = fuerza electromotriz aplicada, expresada en volt (V). I = intensidad de corriente, expresada en amperes (A). R = resistencia eléctrica, expresada en Ohm (Ω). O bien, C = C` * a Donde: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 39 C = conductancia, (1/Ω) C`= conductibidad específica (1/Ω cm) A = área de la sección transversal del conductor (cm 2 ). La conductividad específica es una medida de la capacidad conductora de la solución (iones). Por ejemplo, la conductividad específica de las soluciones de lixiviación de alta concentración es de 0.2 (1/Ω cm), electrolito de SX-EW es de 0.6 (1/Ω cm) y de electrolito de electrorefinación es de 0.7 (1/Ω cm). Resumiendo, se puede decir que la conductividad del electrolito de EW, Aumenta con aumentos de temperatura. Aumenta por dilución. Aumenta por la presencia de iones de ácido libre, H+ (iones más pequeños). Disminuye por aumentos en la concentración del metal disuelto (Cu+2). Sin embargo, la calidad del depósito disminuye con disminuciones de la concentración del metal. Luego, el potencial necesario para vencer la resistencia ohmica del electrolito varía entre 0.15 a 0.25 volt. Este valor depende también de la densidad de corriente aplicada. La dependencia gráfica de estas variables puede observarse en la Fig. nº 2-6: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 40 Resistencia ohmica en los contactos. Los contactos físicos entre las barras conductoras, barras distribuidoras interceldas, apoyos de cátodos y ánodos, contacto entre la barra de cobre y la de acero o la de plomo (soldadura), etc., representan otra fuente de resistencia eléctrica, la que puede minimizarse mediante aseo para mejorar el contacto, pero que no desaparece. En general, el voltaje necesario para vencer este tipo de resistencia puede llegar a ser 0.3 volt, pero en general se mantiene en 0.15 volt. Por lo tanto, si sumamos los potenciales más todos los sobrepotenciales, tenemos: Potencial de reacción: 0.92 volt. Sobrepotencial catódico: 0.05 volt. Fig. nº2-6: Efecto de la temperatura y densidad de corriente. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 41 Sobrepotencial anódico: 0.65 volt. Potencial por resistencia ohmica de electrolito = 0.20 volt. Potencial por resistencia de contactos = 0.15 volt. Potencial total a aplicar en un proceso de electroobtención es de 1.90 volt aproximadamente. A continuación se representa el circuito eléctrico de una celda de electrólisis (Fig. nº2-7). 2.12 Configuración del circuito en naves de electroobtención. La corriente continua que alimenta a la planta de electroobtención es el producto de la rectificación de corriente alterna suministrada por las plantas de alta tensión. Normalmente las planta usan transformadores – rectificadores para suministrar los requerimientos de la electrólisis. Las conexiones eléctricas consideran el uso de barras conductoras eléctricas (buss bars) de Resistencia del electrolito Resistencia del ánodo Resistencia del cátodo Resistencia de los contactos Resistencia de la reacción reversible Voltaje de la celda electrolítica = 1.90 volt - + Fig. nº 2-7: Representación de las resistencias eléctricas de una celda de electrólisis en un circuito eléctrico. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 42 cobre, de sección triangular (Ejemplo: Unidad de Electrodepositación en Chuquicamata: Fig. nº2-8) o circular (Ejemplo: Nave de Electroobtencón de SCM El Abra), aperadas y con distanciadores para lograr una circulación interna de aire como acción refrigerante. La conexión eléctrica busca minimizarse. Es por ello que las celdas se conectan en serie y así solo se requiere una conexión en los extremos del banco de celdas. Si existe otro banco al lado, la conexión se minimiza al conectar el termino del primer banco de celdas con el termino del segundo banco paralelo. Este tipo de conexión eléctrica se muestra a continuación (Fig. nº2-9). Fig. nº 2-8: Buss bars triangular. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 43 A su vez, la conexión eléctrica entre las celdas de un banco es en serie, generalmente mediante una barra triangular la que además sirve de contacto eléctrico sirve de apoyo para los ánodos de una celda y para los cátodos de la celda contigua. Los cátodos de un lado (y también los ánodos de la celda contigua) están todos conectados en paralelo a través de la barra de contacto, por lo que sí existe uno aislado, aumenta la corriente en los demás. El aumento de la densidad de corriente favorece el crecimiento localizado del depósito en forma de dendritas. Esto se traduce en cortocircuitos, los que además de aumentar la temperatura en las barras eléctricas, generan contaminación catódica por contacto con el electrodo de plomo contactado. En la Fig. nº2-10 se muestra la conexión eléctrica de una celda con electrodos en paralelo. También muestra la circulación de corriente de ánodo a cátodo a través del electrolito por medio del movimiento de iones y de la circulación de los electrones a través de las barras eléctricas. Fig. nº2-9: Conexión eléctrica de bancos de celdas de electrólisis a tranfo-rectificador. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 44 2.13 Nucleación y crecimiento del deposito catódico La formación del depósito sobre el electrodo tiene su origen en un proceso de nucleación y en el crecimiento de estos núcleos. La generación de núcleos se dará de acuerdo a ciertas condiciones energéticas. Al igual que en un vaso de vidrio que contiene una bebida, en el que existe nucleación de burbujas en sitios preferenciales de las paredes del vaso también existe nucleación de cobre sobre la plancha de acero inoxidable. La burbuja una vez que ha nucleado desde un lugar que tiene la suficiente energía disponible, crece en el tiempo por incorporación de gas solubilizado en el líquido en ella. Si se observa detenidamente un vaso de bebida se notará que las burbujas crecen a medida que suben hacia la superficie del liquido. De manera parecida, el depósito de cobre crecerá en el tiempo, pero no lo hará espontáneamente como en el caso de la burbuja del vaso de bebida, sino debido al suministro de energía eléctrica externa en los electrodos (cátodos permanentes de acero o laminas iniciales de cobre). Fig. nº2-10: Conexión eléctrica entre electrodos en una celda de electrólisis. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 45 En términos generales, cuando la velocidad de nucleación es mucho mayor que la velocidad de crecimiento de los mismos núcleos, se producirá un polvo fino. Al contrario, cuando la velocidad de nucleación es mucho menor que su crecimiento, el producto generado es de grano grueso. La nucleación y crecimientos de cobre en la electroobtención son fenómenos muy complicados de describir, dado que dependen de muchos factores. Algunos de ellos son: Densidad de corriente: a bajas densidades de corriente la velocidad de crecimiento de los cristales es mucho menor que la velocidad de nucleación, obteniéndose depósitos de granos finos. Si la densidad de corriente es alta, ocurre lo contrario, obteniéndose un depósito de grano muy grueso. Concentración del electrolito: a menor concentración del electrolito en el metal, más gruesas son las partículas del mismo metal que se electrodepositan. Temperatura: un aumento de la temperatura favorece la formación de depósitos más finos. Agitación del electrolito: al igual que la temperatura, un aumento en el grado de agitación del electrolito favorece la formación de un depósito fino. 2.14 Agentes aditivos. Los metales que presentan un bajo sobrepotencial, como por ejemplo el cobre, producen cristales más grandes que aquellos que presentan sobrepotenciales mayores. Como en las celdas es importante que el depósito crezca y engruese libre de rugosidades, poros, dendritas, en algunos casos se requiere de la adición de inhibidores para la reacción sobre el cátodo. Estos aditivos o suavizadores se adsorben sobre el cátodo, aumentando así el sobrevoltaje de la reacción catódica, facilitando la nucleación. También los inhibidores se adsorben en sitios preferenciales de crecimiento, inhibiendo el crecimiento de dendritas. Esto trae consigo la disminución de cortocircuitos por contacto entre electrodos contiguos. En general, existen tres tipos de aditivos: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 46 • Nivelantes. • Abrillantadores. • Reguladores del tamaño de grano. Los nivelantes redistribuyen el voltaje sobre la superficie catódicas. Los abrillantadores mejoran la presentación del depósito. Los reguladores del tamaño de grano mejoran las condiciones energéticas, logrando tasas de nucleación y crecimiento especificas. Estos tres aditivos deben ser evaluados antes de proceder con su incorporación en plantas, dado que pueden afectar el proceso anterior, como es el de extracción por solventes (SX). En SX, la presencia de algunos aditivos afectan negativamente la separación de fases y con ello aumentan los arrastres, etc. 2.15 Electrodos en electroobtención. El proceso de electrólisis involucra la transferencia de electrones, es decir, existe movimiento de cargas eléctricas, desde un polo de más alta energía a otro de más baja energía. En el caso de la electroobtención del cobre, el movimiento de electrones es inducido externamente a través de una fuente de poder llamada tranfo-rectificador, el cual genera una diferencia de potencial entre los electrodos ubicados al interior de la celda de electrólisis. Sobre estos electrodos ocurren las reacciones de reducción y oxidación necesarias para lograr la transferencia de electrones. Sin embargo, no todos los electrodos poseen las misma características físicas y eléctricas que permiten que un proceso industrial de electro-obtención sea económicamente sustentable. El proceso de electroobtención es aplicado a numerosos metales, según se muestra en la Tabla nº2-2. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 47 Metal E lectrolito T ºC pH Anodo C atodo Voltaje de celda, volt R equerimiento energético, KW h/kg. E ficiencia de corriente Antimonio NaOH+Na2S 50 acero 2.5-3.0 C admio S ulfato 25 P b-Ag aluminio 2.5-2.7 1.3 93 C obalto S ulfato 50 7 P b-S b-Ag ac. Inox. 5.0 6.5 85 C obalto S ulfato 65 1.5 acero 75 C obre S ulfato 50 0.8 P b-C a-S n ac. Inox. 2.0 2.0 90 C romo S ulfato 50 P b-Ag ac. Inox. 4.2 18.9 45 Galio NaOH ac. Inox. Manganeso S ulfato 7.2 P b-Ag ac. Inox. 5.1 8.5 60 Niquel S ulfato 65 3.5 P b-S b niquel 3.4 3.7 94 Oro S ulfato 75 11 acero lana ac. 3.0 P lata S ulfato plata T eluro NaOH 45 acero ac. Inox. Zinc S ulfato 35 6 P b-Ag aluminio 3.4 3.3 90 Zinc NaOH ac. Inox. En electrolitos de ácido sulfúrico y sulfato se pueden utilizar ánodos de aleación de plomo. Por ejemplo, algunas aleaciones posibles son: Pb-Sb Pb-Sb-Ag Pb-Ca Pb-Ca-Sn Pb-Sr, etc. Esto tipo de ánodos permite la descomposición del agua, según la reacción de oxidación: H 2 O = ½ O 2 + 2H + + 2e - El plomo en estas soluciones se corroe y se oxida, formando una capa exterior de β-PbO 2 . La reacción es: Pb + O 2 = PbO 2 Tabla nº2-2: Tipos de metales de electrodos y requerimientos energéticos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 48 Sin embargo, antes que el plomo se transforme en β-PbO 2 , pasa por distintas oxidaciones. Al colocar un ánodo nuevo en una celda electrolítica de EW, primero formará PbSO 4 recubriendo su superficie de Pb. A medida que se aplica corriente en el ánodo, el PbSO 4 pasará a PbO, luego a Pb(OH) 2 y finalmente a PbO 2 . Lo deseable para operar en una planta de EW son los ánodos de plomo cubiertos con una capa de β-PbO 2 , dadas sus buenas características de conductor eléctrico. Esta capa es adherente al sustrato de plomo y su producto de corrosión es del tipo placa de color negruzco, el que tiende a decantar en el fondo de las celdas de electrólisis sin aumentar mayormente la contaminación catódica. En la figura nº2-11, el oxido de plomo α-PbO 2 , constituye un problema, dado que es un óxido no conductor, poco adherente al sustrato de Pb y su producto de corrosión fino y lamoso de color café es de difícil decantación. Su aparición se promueve frente a voltajes de celda superiores a 2.0 volt. Las especificaciones técnicas usuales indican que los contenidos máximos de elementos de una aleación Pb-Ca-Sn – elementos básicos del ánodo de plomo - Fig. nº2-11: Capa de óxidos de plomo sobre un electrodo de plomo. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 49 para electroobtención, deben cumplir con los valores mostrados en la Tabla nº2-3. Elementos Máximo, % Ca Entre 0.045-0.075 Sn/Ca 16:1 a 40:1 (25:1) Sn 1 a 1.8 Al 0.020 Ag 0.002 Bi 0.005 Sb 0.002 As 0.001 Fe 0.001 Ni 0.001 Cu 0.003 Zn 0.002 Por otro lado, los cátodos son normalmente de un material distinto al metal a depositar y son llamados cátodos permanentes. En los procesos de EW se ha masificado el uso de cátodos de acero inoxidable 316 L. En el caso de Chuquicamata, esta tecnología ha sido adoptada en los circuitos E y F. La incorporación de esta tecnología ha eliminado la necesidad de otras etapas de refinación para la obtención de láminas iniciales o de partida. Sin embargo, existen todavía procesos que ocupan como cátodos una lámina inicial del mismo metal a depositar. Un ejemplo de esto último lo constituye el proceso de electrodepositación de cobre en los circuitos A, B, C y D de la nave electrolítica de Chuquicamata. 2.16 Efecto de las impurezas en electroobtención. Efecto del ion cloruro. El ion cloruro tiene efectos diversos sobre el proceso de electroobtención y su producto final, los cátodos de cobre. Tabla nº2-3: Concentración de elementos en la aleación de ánodos de Pb-Ca-Sn. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 50 Efectos sobre los electrodos. Favorece la corrosión tipo "picadura" o "pitting" en el cuerpo de los cátodos permanentes de acero inoxidable (Ver Fig. nº2-12). Esta picadura en el cuerpo de cátodo de acero ancla el depósito de cobre, dificultando enormemente su desprendimiento durante el despegue en la maquina automática de despegue. El forzamiento del cátodo de acero para lograr despegar el cobre adherido incide en una pérdida de la verticalidad. La pérdida de verticalidad aumenta los cortocircuitos en la celda electrolítica durante el periodo de siembra del cobre, dado que el cátodo doblado toca al ánodo de plomo adyacente. La presencia de cortocircuitos favorece la perdida de corriente, lo que se refleja en una baja eficiencia de corriente y sobreconsumo de energía. También, aumenta la contaminación con plomo del cobre que toca al ánodo por la presencia de los cátodos de acero doblados. Por lo anterior, el cátodo de cobre pierde valor comercial. Por otro lado, el cátodo doblado, en lo posible, debe ser recuperado, lo que requiere de personal e insumos adicionales para estas tareas. Sin embargo, muchos de los cátodos de acero no logran ser recuperados, con la consiguiente pérdida económica. El CuCl+ es atraído por la superficie negativa del cátodo Cátodo de acero inoxidable Nivel del electrolito CuCl+ Cl- Cu++ Cl- Cu++ Cuproso y cloruro en el electrolito Fi - - - - - - - - - Fig. nº 2-12: Movimiento de los iones cloruros hacia el cátodo de acero. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 51 Contaminación del cuerpo del cátodo de cobre. La contaminación del cuerpo y asas del cátodo de cobre puede ser por: a) Reacción electroquímica. Como el cuerpo del cátodo tiene carga eléctrica negativa y en el electrolito, el cobre en presencia de cloruro está a la forma de CuCl + , ésta especie tiende a unirse a cuerpo de cátodo de cobre, formando CuCl (sólido) de color verde negruzca. b) Reacción química. El cobre con carga eléctrica positiva disuelto en el electrolito reacciona con el cloruro también disuelto en el electrolito, pero con carga eléctrica negativa, formando el precipitado de CuCl. c) Por una reacción química heterogénea, es decir, donde intervienen el cátodo de cobre con el cloruro disuelto, el oxígeno y el hidrógeno (generado por la descomposición química del agua), formando el precipitado CuClx2H 2 O. Contamina las asas de las láminas iniciales. La contaminación de las asas de cátodo de cobre se produce por un mecanismo parecido a los anteriores. Sin embargo, es el cloro (gas) el que reacciona con las asas de cobre formando el CuCl. Provoca corrosión del ánodo insoluble. El ion cloruro provoca problemas de corrosión en el ánodo de plomo. El ánodo de plomo se caracteriza por tener una capa protectora de oxido de plomo alfa, el que se denota por PbO 2 -α. Esta capa es protegida por la existencia de un voltaje sobre el ánodo, denominado potencial. Sin embargo, en la interfase ánodo-aire-electrolito, este potencial es menor que en el cuerpo, lo que supone una capa más delgada de PbO 2 , lo que permite que el cloruro en el electrolito ataque esta zona, incrustándose en la estructura de ánodo, provocando el deterioro o corrosión. Por ejemplo, en algunos casos, concentraciones menores a 30 ppm de cloruro permiten una vida útil del ánodo de plomo entre 5 y 6 años, mientras que concentraciones por sobre 40 ppm disminuyen la vida útil entre 4 y 5 años. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 52 Efectos sobre el electrolito. Luego, existen varios métodos para controlar y eliminar el cloruro del proceso, pero sólo hasta un valor crítico, por cuanto el cloruro también tiene un efecto positivo sobre la depositación del cobre. Una concentración adecuada de cloruro en el electrolito (generalmente entre 15 a 25 p.p.m.) actúa como un afinador del deposito o afinador de grano, es decir, favorece la formación de una cátodos más compacto, con granos de cobre más pequeños. Control y eliminación del cloruro desde el electrolito. Existen varios métodos para eliminar, o, por lo menos, para bajar su concentración en el electrolito de una nave de electroobrtención. A continuación se presentan algunas alternativas. a) Mediante dilución. b) Equipos de filtración. c) Mediante el uso de reactivos. d) Mediante aumentos en la densidad de corriente. Desarrollo: a) Mediante dilución. Este método considera bajar la concentración de cloruro disuelto en la solución PLS que alimenta a la planta de extracción por solventes, mediante la adición de agua con bajo contenido de cloruro disuelto, proveniente de una planta de osmosis inversa. Esta agua se caracteriza por su pureza dada la mínima cantidad de sales disueltas en ella. La adición de agua debe considerar la disponibilidad de la misma y la concentración de cobre resultante, de tal manera de no afectar los estándares del proceso. b) Equipos de filtración. Una herramienta poderosa para impedir el paso de cloruro hacia la etapa de electroobtención (EO), es el uso de equipos de filtración del orgánico cargado. En Chuquicamata se utilizan los coalescedores que retienen los arrastres de solución acuosa, evitando que las impurezas allí contenidas se mezclen con la solución spent que viene de electroobtención. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 53 c) Mediante el uso de reactivos. Adición de un oxidante enérgico. Se utiliza agua oxigenada (H 2 O 2 ), para transformar el cloruro disuelto en cloro gaseoso, según la reacción: 2Cl - + H 2 O 2 (liq) + 2H + = Cl 2 (gas) + 2 H 2 O (liq) Permanganato (MnO 4 - ). MnO 4 - + 5Cl - + 8H + = 2.5Cl 2 (gas) + Mn ++ + 4H 2 O(liq) Acido de caro (H 2 SO 5 ). Ozono (O 3 ). El ozono O 3 (gas) reacciona en soluciones ácidas oxidando el cloruro, transformándolo en cloro, Cl 2 (gas). Adición de un agente precipitante. Se utiliza cobre metálico para formar el precipitado CuCl o sulfato argentoso para formar el precipitado AgCl (cloruro de plata). Efecto del fierro disuelto. El fierro en solución puede ser arrastrado desde la etapa de SX al electrolito rico que ingresa a la planta de electroobtención. Sin embargo, dada la actual selectibidad de los extractantes utilizados, su traspaso es limitado. Un gráfico clásico de esta selectividad es el determinado para el LIX 64N (Fig. nº2-13). En él se observa que para el pH de trabajo en una planta de SX (pH = 1.5) el extractante es muy selectivo respecto de atrapar sólo el cobre en solución (Cúprico) por sobre el fierro disuelto (férrico). Las concentraciones de fierro en el electrolito fluctúan entre 0.2 a 1.2 gpl. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 54 En general, la presencia de fierro afecta los parámetros operacionales, pero no la calidad catódica. Uno de los parámetros operacionales afectados por la presencia de fierro es la eficiencia de corriente. Como se puede apreciar en las siguientes gráficas, el fierro disuelto como ion férrico se reduce primeramente sobre el cátodo consumiendo la corriente, antes que el cobre (ver Fig. nº2-14). Sólo una vez que se ha alcanzado el valor de densidad de corriente límite del férrico (corriente que satura la reacción de reducción del férrico, es decir, el férrico no alcanza a consumir la corriente y por lo tanto queda disponible para otros iones, por ejemplo, el cúprico) comienza a reducirse el cúprico, vale decir, comienza la depositación de cobre. Luego, a mayores densidades de corriente, mayor en la eficiencia de corriente (ver Fig. nº2-15). Sin embargo, el aumento de corriente y paralelamente del voltaje, solo debe ser hasta que se alcance el valor de saturación de la reducción del cobre (densidad de corriente límite del cobre), pues valores pH Concentración del metal en gpl 1 2 1 2 3 4 5 Fig. nº2-13: Selectividad del extractante LIX 64N en función del pH. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 55 superiores implican aumentos de voltaje que catalizan otras reacciones que consumirán la corriente disponible. Volt isuma = iférrico + icúprico Rango de densidades de corriente para EW convencional. Fig nº2-14: Efecto del consumo de corriente del férrico por reducción sobre el cátodo Fig. nº2-15: Efecto de la concentración de férrico sobre la eficiencia de corriente. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 56 Sobre el cátodo y ánodo ocurre la siguiente reacción: Cátodo: Fe +3 + e - = Fe +2 Anodo: Fe +2 = Fe +3 + e - En el cátodo, el férrico logra su reducción mediante una acción corrosiva sobre el cobre depositado o bien sobre las orejas de los cátodos tradicionales. Por lo tanto, se prefiere la presencia de ferroso a férrico en solución. Cátodo: 2Fe +3 + Cu = 2Fe +2 + Cu +2 Tanto el ferroso como el férrico deben difundir (acercarse) hasta el electrodo para lograr la reacción de transferencia de electrones. Sin embargo, cada uno lo hace a una velocidad distinta. Por ejemplo, una medida de esta velocidad de acercamiento puede ilustrarse a través de los coeficientes de difusión, D. A 45ºC, los valores medidos son: D Fe +2 = 9.12 x 10 -6 cm 2 /seg. D Fe +3 = 5.78 x 10 -7 cm 2 /seg. Esta diferencia de velocidades explica la superior concentración de férrico sobre el ferroso, dado que el ferroso logra oxidarse con más rapidez. El aumento en la concentración del ion férrico trae consigo un incremento del potencial del electrolito. Este aumento repercute negativamente sobre la calidad del extractante de SX, al momento del contacto con el spent en la etapa de re-extracción. En la practica, el control sobre el ion férrico se realiza mediante la utilización de una torre reductora con chatarra de cobre. También se ejercen controles a través de purgas de electrolito. Por otro lado, la presencia de fierro en el cátodo de cobre puede deberse a un problema de oclusión (atrapamiento) de electrolito y posterior mal lavado. Electroquímicamente no se debe esperar la depositación de fierro sobre el electrodo. Otra fuente de fierro en el cátodo de cobre es el uso de herramientas y sus virutas. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 57 Sin embargo, la presencia de fierro también tiene un efecto positivo. Concentraciones entre 1.0 a 1.5 gpl permiten una acción corrosiva sobre el depósito mejorando su homogeneidad. De ahí que en algunas oportunidades sea hasta deseable la presencia de fierro, el que además permite mantener bajo control a otros contaminantes, como lo es el manganeso. Efecto del azufre. El azufre es una impureza recurrente en electroobtención. Su aparición en los cátodos de cobre depende de: Incorrecta operación de lavado: es recomendable una temperatura del agua de lavado entre 70 y 80ºC para la remoción del electrolito y de una etapa de prelavado y otra de lavado final. Baja temperatura del electrolito: de acuerdo con resultados experimentales, un aumento en la temperatura del electrolito implica una disminución en el contenido de azufre en los cátodos de cobre. Adición de aditivos afinadores del grano: éstos permiten disminuir la oclusión (atrapamiento) de electrolito en el cátodo de cobre. Bajas concentraciones de cobre en el spent. Este efecto es importante sobre la calidad del depósito, pero es menos relevante que el efecto de la temperatura. Se recomienda una concentración de cobre en el spent superior a 38 gpl. Sobretensión catódica. El aumento de la sobretención catódica puede provocar la reducción del ácido libre, H + (pérdida de acidez), sobre el cátodo y con ello la precipitación de sulfatos. Efecto del plomo. El plomo constituye un importante elemento que afecta negativamente la calidad del cátodo de cobre. La presencia de plomo en el cátodo de cobre es por incorporación externa y no por una reacción de depositación. Su origen tiene lugar en el uso de ánodos de plomo en EW. Los mecanismos de contaminación pueden ser los siguientes: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 58 1. Desprendimiento de productos de corrosión del ánodo de plomo, a la forma de polvo granular o de laminillas. Este mecanismo de contaminación de debe a: • Tensionamiento de capas que favorecen la exfoliación. • Formación del óxido α-PbO 2 , en vez del β-PbO 2 . Como se mencionó anteriormente, el α-PbO 2 es un óxido poco adherente a la matriz de plomo, situación que favorece su desprendimiento. • Cambios bruscos de corriente. • Cortes de energía. • Operar con voltaje en el ánodo inferior a 1.66 volt. • Presencia de impurezas como el manganeso y falta de cobalto como aditivo. 2. Por cortocircuitos. El cortocircuito de contaminación se produce por contacto entre el cátodo y el ánodo de plomo. Este mecanismo de contaminación se debe a: • Pérdida de verticalidad de ánodos o de cátodos. • Nodulación excesiva. • Incorrecto uso del marco cortocircuitador. 3. Por corrosión interfacial del ánodo de plomo. Este tiene su origen en: • Presencia de orgánico superficial en EW. • Empleo de esferas antinebulizantes o de lonas para contención de neblina ácida. • Presencia de agentes oxidantes. En general, la presencia de plomo se manifiesta en pequeños puntos de color negro o bien en laminillas depositadas preferentemente en las zonas inferiores del cátodo de cobre. Parte del tratamiento de eliminación considera la abrasión con escobillas metálicas. Efecto del manganeso. El manganeso ha sido identificado como el responsable del deterioro del film protector PbO 2 del ánodo. Esto provoca una corrosión del ánodo y por lo tanto un aumento de la cantidad de borra de plomo existente en la celda electrolítica. El problema se agudiza si en el electrolito existen impurezas “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 59 como nitratos, los que reaccionan con el oxido de plomo generado por la primera acción del manganeso, según las siguientes reacciones. 2PbO 2 + Mn +2 + 2e - = 2PbO + MnO 2 PbO + 2H + + 2NO 3 - = Pb(NO 3 ) 2 + 2H 2 O Por la presencia de manganeso en el electrolito se puede formar el MnO 4 - , según la siguiente reacción: Mn +2 + 4H 2 O = MnO 4 - + 8H + + 5e - El MnO 4 - puede elevar el potencial del electrolito a valores que afecten notablemente las propiedades del orgánico, durante el contacto electrolito pobre con orgánico cargado en la etapa de re-extracción. Bajar nuevamente el potencial del electrolito a niveles adecuados puede ser logrado a través de la incorporación de sulfato ferroso. La reacción que ocurre es la siguiente: MnO 4 - + 5Fe +2 + 8H + = Mn +2 + 5Fe +3 + 4H 2 O O bien, MnO 4 - + 3Fe +2 + 4H + = MnO 2 (sólido) + 3Fe +3 + 2H 2 O Efecto del cobalto. La presencia de sales de cobalto influyen positivamente sobre la calidad del producto anódico PbO2 y mejoran la calidad de depósito catódico. Como anteriormente se señaló, el cobalto reduce el sobrepotencial anódico y cataliza la formación del oxido de plomo β-PbO 2 . La reacción del cobalto sobre el plomo es: PbSO 4 + 2Co +3 + 2H 2 O = PbO 2 + 2Co +2 + 4H + + SO 4 -2 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 60 En general, la acción del cobalto se resume en: • Disminución de la tasa de corrosión del ánodo. • El oxido de plomo catalizado adquiere mejor consistencia, adherencia y estabilidad. • Menor consumo de energía por disminución del sobrepotencial necesario para reacción. La concentración de cobalto en el electrolito puede ir de 120 a 200 ppm. Efecto del nitrato. De acuerdo con los estudios realizados sobre el comportamiento del ion nitrato, este vería fortalecido su negativo efecto sobre el depósito catódico en la presencia de un afinador de grano “Guar” y a temperaturas superiores a 46ºC. El ion nitrato rompería las cadenas moleculares que conforman la proteína “Guar” (Por ejemplo, el Guarfloc, Guargum, etc), generando gránulos, los que se adhieren al depósito de cobre, acentuando la presencia de estrías en el cátodo. Estos gránulos se depositarían preferentemente en zonas del cátodo de alta sobretensión y en zonas de alto relieve que corresponden a sitios de baja sobretensión, de alto y desordenado crecimiento, generándose un depósito global quebradizo. La presencia del ion nitrato en el electrolito se evidencia en forma indirecta, dado que existe plomo disuelto en el electrolito y baja cantidad de borra ánodica en el piso de la celda de electroobtención. En ausencia de nitrato, el plomo es insoluble y sedimenta, mientras que en presencia del ion nitrato, el plomo forma el nitrato plumboso soluble. Sin embargo, el principal efecto del nitrato no es sobre EW, sino sobre el extractante de SX. El nitrato envenena las oximas, produciendo la nitración de éstas, despotenciando la capacidad extractiva. Un método de control del nitrato, NO 3 - , es el uso de un reductor, como lo es el cobre metálico, Cu 0 . El cobre metálico descompone el nitrato de NO 3 - a NO x gaseoso. El uso permanente de una torre reductora puede cobrar vital importancia frente a la presencia de este tipo de impureza. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 61 Efecto de aditivos orgánicos. La incorporación de orgánicos al electrolito, y de éste al cátodo de cobre es exógena (externa). Este puede originarse en la adición de aditivos para el control de neblina ácida o en el arrastre de orgánico desde SX. En los aditivos orgánicos están presentes el carbono y el hidrógeno. Según algunas investigaciones, los compuestos orgánicos afectarían la capa protectora de oxido de plomo de los ánodos. La presencia de estos elementos en el cobre, afectarían su calidad. Por ejemplo, en la Tabla nº1-4 se muestra un efecto. Catodo Hidrogeno Carbono Nº fallas internas en el alambre ER 2.0 - 4.0 5.0 - 7.0 0.5 SX-EW 3.5 - 6.0 18.0 - 26.0 7 Efecto del ambiente. Teniendo en cuenta que el tiempo transcurrido entre la salida del producto catódico desde la planta de electrodepositación hasta la llegada al cliente puede tardar un par de meses y que durante el almacenamiento y transporte, los cátodos están sometidos a condiciones de corrosión atmosférica en el propio ambiente industrial y luego al ambiente marino salino, una vez en puerto y durante el traslado vía marítima, es que debe tenerse presente este importante punto. Pero no solo es el cátodo de cobre quien sufre alteraciones por efecto ambiental. Los zunchos pueden presentar notorios indicios de corrosión. Un control puede ser el mantener bajo lona el producto durante su permanencia en el área industrial o durante su almacenamiento en puerto. El lavado constituye otro mecanismo externo para controlar la depositación de sales no deseadas sobre el cobre. La incorporación de compuestos orgánicos no parece ser una buena alternativa por lo discutido anteriormente. Tabla nº2-4: Efecto de la concentración de hidrógeno y carbono sobre los defectos en alambres. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 62 En la Tabla nº2-5 se muestran los efectos de algunas impurezas presentes en el cobre. No existe coincidencia absoluta sobre el efecto de algunos elementos. Tabla nº 2-5: Efecto de impurezas sobre el cobre manufacturado. Tipo de efecto Impurezas asociadas Favorecen la aparición de grietas en la barra moldeada. Bi, Pb, Fe, S, Te Bi, Pb, As, Se, S, Te, Sb. Pb, Bi, O, S Ayudan en la formación de poros en el alambrón. S, H, O, Pb, Si, Fe H S, H, Fe Aumentan la temperatura de recristalización, disminuyendo los valores del test de elongación de resorte. O, Ag, H, fe, Bi Se, Te, Bi principales S, Pb, Sb, As, Ag secundarios Ag, Bi, Se, Te Disminuyen la conductibidad eléctrica del cobre. As, Sb, Se, Te, Fe, P, Bi As, Sb, Ni Fe, Si, P, Sb, Bi Disminuyen los valores de elongación durante el test de tracción. Fe, Ag S, Pb, Se, Te, Sn, Bi, Sb, Ag, As Pb, S, Bi En la Tabla nº 2-6 se muestra el efecto de las impurezas presentes en el cobre sobre los resultados en el test de elongación. Tabla nº 2-6: Efecto de presencia de impurezas sobre el alambre de cobre. Elemento Tº Recristalización Test de Elongación Ag No tiene efecto significativo (< 9 ppm) Sin efecto (<10 ppm) As Efecto negativo (> 4 ppm) Efectos para > 2-3 ppm Sb No hay efectos < 2 ppm Efecto > 1.5 ppm Pb Efectos para > 5 ppm Marcada influencia a > 1 ppm S Significativos efectos para < 2 ppm. Efecto negativo para > 2 ppm Bi Nocivo, pero sin datos Afecta > 0.10 ppm Se Efecto para < 0.5 ppm Marcado efecto > 0.5 ppm O Amplio rango de efectos para 40 a 200 ppm Para > 250 ppm, no se utiliza para fabricación de alambre fino. Te Marcado efecto para > 1 ppm Sin datos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 63 II ASPECTOS OPERACIONALES – CASO CHUQUICAMATA. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 64 3. OPERACIÓN DE LA NAVE DE ELECTRODEPOSITACION. La Unidad de Electrodepositación constituye el último eslabón en la cadena de obtención de los cátodos de cobre, en Chuquicamata (ver Fig. nº3-1). Fig. nº3-1: Secuencia productiva del mineral oxidado de Codelco Norte. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 65 Un esquema general de la Unidad de Electrodepsositación se muestra en la Fig. nº 3-2. Fig. nº 3-2: Diagrama general de la Unidad de Electrodepositación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 66 En general, en la Unidad de Electrodepositación existe un sector donde se desarrolla en proceso de electrodepositación propiamente tal, denominado “Nave de electrodepositación” (Fig. nº 3-3) y otro sector donde se realiza el manejo del producto obtenido, llamado “sector patio de embarque”. A continuación y de manara muy resumida se describen estos sectores. En el punto 3.2.3.8 se describen en detalle los equipos e instalaciones existentes en la Unidad de Electrodepositación. Nave de electrodepositación. Al interior de la nave (Fig. nº3.3) se desarrolla el proceso de depositación de cobre utilizando dos tecnologías. Una tecnología tradicional que considera el uso de láminas de partida y una tecnología más reciente cuya base es la utilización de cátodos permanentes de acero inoxidable 316 L. La diferencia fundamental entre una y otra es la reutilización del cátodo a siembra. En la tecnología tradicional, el cátodo de partida es una lámina delgada de cobre la que, durante el ciclo catódico, engrosa por electrodepositación de cobre sobre ella, y, al termino del proceso, pasa a formar parte de la producción catódica. En la nueva tecnología, el cátodo es de acero inoxidable. Al término del ciclo catódico se ha electrodepositado el cobre en solución, formando una lámina adherida Fig. nº3-3: Interior Nave de Electrodepositación de Chuquicamata. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 67 a cátodo. La lámina de cobre es desprendida del cátodo y pasa a formar parte de la producción catódica, mientras que el cátodo de acero es incorporado a un nuevo ciclo de depósito. Estas dos tecnologías operan en circuitos independientes. Circuitos con tecnología de lámina de partida: A, B, C y D. Circuitos con tecnología de cátodos permanentes: E y F. También, al interior de la nave se ubica la línea de preparación de laminas de partida y de lavado de cátodos para los circuitos de tecnología tradicional y la línea de despegue y lavado para la tecnología de cátodos permanentes, cada una independiente de la otra. Adicionalmente, existen grúas puentes, extractores de neblina, sistemas de conducción eléctrica, sensores y equipos de control, entre otros, que vienen a complementar los requerimientos de infraestructura necesarios para lograr una eficiente proceso de electrodepositación. A continuación se presenta un layout de la Unidad de Electrodepositación (Fig. nº 3-4). “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 68 Fig. nº 3-4: Layout de la Unidad de Electrodepositación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 69 Sector patio de embarque (Fig. nº 3-5). En el exterior de la nave de electrodepositación de desarrollan las actividades que dicen relación con el manejo y despacho del producto catódico y aquellos de apoyo para mantener los estándares operacionales, como lo son la adición de reactivos, la operación de los intercambiadores de calor y torre reductora, bombeo de soluciones y recirculación entre estanques y a celdas. También se ubican los transfo-rectificadores, alimentados por la subestación eléctrica A. Fig. nº 3-5 : Vista del patio de embarque de la Unidad de Electrodepositación de Chuquicamata. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 70 3.1 Diagrama de flujos del proceso EW. El diagrama de procesos de la Planta de Electrodepositación considera cada una de las etapas que intervienen en la producción de cobre y el flujo de solución y de corriente en los bancos, celdas y electrodos en operación. A continuación se muestra un esquema de flujos de soluciones de la Planta de Electrodepositación de Chuquicamata (Fig. nº 3-6). Fig. nº 3-6: Esquema de flujos de soluciones en la Unidad de ED. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 71 La Fig. nº 3-7 muestra el diagrama de flujos de corriente eléctrica continua de la Planta de Electrodepositación de Chuquicamata. Fig. nº 3-7: Flujo de corriente eléctrica continua a circuitos de la Unidad ED. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 72 3.2 Descripción de las operaciones unitarias. En el presente punto se describen cada una de las etapas que intervienen en la producción directa de cobre electrolítico, de una manera secuencial, partiendo con la incorporación de los electrodos al sistema, la siembre y cosecha, la conformación del paquete y el posterior manejo en patio de embarque, hasta llegar finalmente a su despacho sobre convoy. 3.2.1 Sistema de electrodepositación sobre láminas de partida. En general, la actividad desarrollada en el circuito de cátodos tradicionales A, B, C y D (ver Fig. nº1.3), es similar al ejecutado para los circuitos de láminas permanentes E y F, en lo que dice relación con la cosecha, siembra y posterior manejo del producto catódico. La diferencia principal radica en que en el proceso tradicional, las láminas iniciales de cobre, provenientes de la refinería, cumplen sólo un ciclo catódico al término del cual forman parte de la producción catódica, mientras que en la tecnología de cátodos permanentes, estos son reutilizadas en numerosos ciclos catódicos. Resumidamente, el proceso de electrodepositación con tecnología de láminas iniciales en la Unidad ED del centro de trabajo de Chuquicamata, sigue la secuencia presentada en la Fig. nº 3-8: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 73 Fig. nº 3-8: Secuencia del proceso de electrodepositación sobre láminas iniciales de cobre. Recepción y dimensionado de láminas iniciales. Preparación de láminas iniciales. Siembra de láminas iniciales. Envio de cátodos de cobre a Patio de Embarque. Despacho del producto al puerto de Mejillones para su comercialización. Manejo del producto catódico en patio de embarque. Trayecto de las láminas iniciales Trayecto del cobre electrodepositado Secuencia de las operaciones Cosecha de cátodos de cobre “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 74 A continuación se describe cada una de las operaciones, de manera secuencial. Recepción y dimensionado de cátodos iniciales Las láminas de Cobre generadas en el proceso de electrorefinación sobre cátodos de titanio en el área de refinerías, son recepcionadas en el patio de la nave de electrodepositación. Estas están contenidas en receptáculos metálicos llamados bins (ver Fig. nº3-9). Estas láminas de cobre son de alta pureza en cobre (>99.95%) y sus dimensiones son de 1264 mm de largo, 914 mm de ancho y 0.6 mm de espesor. Como el tamaño requerido para la electrodepositación es de 1000+/- 5 mm de largo, 914 +/- 5 mm de ancho y 1350 +/- 5 mm en la diagonal, se hace necesario corregir estas longitudes. Para tal efecto existe una máquina de dimensionado de cuerpos y asas. Mediante un sistema de copas de succión en vacío, la máquina retira del bins de láminas, una por una, la que deposita sobre la mesa de alimentación (ver Fig. nº3-10). Esta plataforma está formada por rodillos en continua rotación. La lámina ubicada sobre estos rodillos avanza hacia una plataforma de recepción. Durante este trayecto es dimensionada mediante dos Fig. nº 3-9: Bins con láminas de partida. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 75 cuchillos laterales circulares, los que cortan cada lámina transversalmente otorgándole las dimensiones requeridas (ver Fig. 3-11). El par de asas generadas producto del dimensionado del cátodo inicial resbala por gravedad por el tobogán de descarga hacia una caja receptora de asas (Fig, nº3-12). En el trayecto de caída sobre apoyos casi verticales pasan por un par de cuchillos circulares que reducen su largo al necesario para servir de orejas para el cátodo de partida, en confección. Las medidas de las asas son 684 +/- 5 mm de largo, 100 +/- 5 mm de ancho y 690 +/- 5 mm de diagonal. Los despuntes del dimensionado son colectados en un deposito ubicado a nivel de piso (Fig. nº 3-13). Fig. nº3-10: Sistema de traspaso de láminas iniciales a mesa de dimensionado. Fig. nº3-11: Mesa de dimensionado de láminas iniciales de cobre. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 76 Las asas son recuperadas desde el cajón porta asas (Fig. nº3.14) y son trasladadas hasta las canales para la fabricación de las orejas del cátodo. Por otro lado, la lámina inicial ya dimensionada es recepcionada por el trabajador apostado al costado del pallet receptor de láminas dimensionadas. El trabajador las inspecciona cerciorándose de su integridad, presencia de Fig. nº3-12: Cajón receptor de despuntes del dimensionado de las asas. Fig. nº3-13: Asa utilizada para la confección de orejas para las láminas iniciales. Fig. nº 3-14 : Asas para la confección de orejas de la lámina inicial. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 77 quemaduras, grosor, presencia de nódulos y dimensiones, segregando aquellas no cumplen con los estándares (Fig. nº3-15). Debe observarse que esta actividad es independiente al proceso continuo de fabricación del cátodo inicial a celda, vale decir, puede realizarse la dimensionalización de las láminas iniciales sin necesidad que esté activa la línea de preparación de cátodos iniciales. Estampado de las láminas iniciales. Las láminas son cargadas al alimentador de cuerpos. Mediante un sistema de copas de succión en vacío, las láminas son alimentadas a la mesa de alineación (ver Fig. nº3-16). Esta mesa empuja la lámina mediante unos ganchos hacia la estación de rigidización. La estación de rigidizado de cuerpos cuenta con un par de rodillos que en primera instancia sirven para rigidizar las láminas, luego enderezan las láminas, liberando sus tensiones. Posteriormente, cada delgada lámina inicial de cobre Fig. nº3-15: Inspección visual de láminas dimensionadas. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 78 ya dimensionada y alineada, es estampada. El estampado confiere una rigidez a cada cuerpo, disminuyendo la tendencia al pandeo o perdida de verticalidad, debido su delgado espesor (0.6 mm), evitando así futuros cortocircuitos durante el ciclo de depósito (ver Fig. nº3-17). La lámina inicial rigidizada avanza a la unidad de bajada la que la transfiere al transportador principal. Este transportador inicial consiste de cadenas en “V” móviles. Instalación de las barras catódicas. Una vez estampada la lámina inicial de cobre, avanza una línea más, donde se le asigna una barra de cobre. El alimentador de barras provee una a una sobre los soportes de barras (ver Fig.3-18). La barra de sección transversal cuadrada, es depositada sobre un par de fijadores ubicados a nivel del transportador principal y a una distancia de 30 centímetros aproximadamente del inicio de la lámina recostada (ver Fig. nº3-19). Fig. nº3-16: Sistema alimentador de láminas iniciales a mesa de alineación. Fig. nº3-17: Lamina inicial rigidizada mediante estampado cuadriculado. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 79 Cada una de estas barras ha sido extraída del cátodo cosechado mediante un sistema de rodillos, llamados “rodillos extractores de barras” (ver Fig. nº3-20). Los rodillos atrapan la barra del cátodo cosechado, por su extremo, haciéndola pasar entre ambos y ubicándola sobre una plataforma receptora llamada “cassette” (ver Fig. nº3-21). Esta plataforma recibe 16 barras, las que luego son deslizadas automáticamente a un rack metálico, el que posee varios compartimentos receptores. Fig. nº3-18: Alimentador de barras de suspensión de cátodos de partida. Fig. nº3-19: Traspaso de barras desde cadena móvil a transportador principal. Fig. nº3-21: Cubierta receptora de barras extraídas, también llamado “cassette”. Fig. nº3-20: Rodillos extractores de barras. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 80 La barra de cobre es alimentada por una estación móvil que actúa perpendicularmente a la dirección de movimiento del transportador principal (ver Fig. nº3-22). Este carro móvil traslada las barras recuperadas desde los cátodos cosechados y que luego han sido depositadas sobre un cassette metálico (ver Fig. nº3-23). Instalación de las orejas al cátodo de partida. Paralelamente a la instalación de la barra, una estación más adelante el par de canales ha alimentado un par de asas de cobre. Como ya se mencionó, éstas asas provienen del dimensionado de la misma lámina inicial. Sobre la cadena existen buzones que contienen cantidades de asas que el operador ha alimentado manualmente (ver Fig. nº3-24). Un sistema de copas de succión en vacío retira un par de asas y las deja caer dentro de dos canales. Estas están ubicadas solo unos centímetros por sobre el transportador principal. Las asas caen por gravedad hasta que su extremo inferior toca un tope ubicado bajo el nivel de desplazamiento del cuerpo de la lámina inicial estampada, un una distancia equivalente a la mitad del largo de la asa. La correcta posición es indicada por dos sensores. Una vez completada esta operación, el sistema de cadena avanza y la barra fijada por topes de la cadena, atropella y dobla por la mitad el par de asas ubicadas perpendicularmente a su trayecto. El par de asas abraza la barra y dada su Fig. nº3-22: Estación impulsora de barras. Fig. nº3-23: Cassette metálico para almacenamiento de barras. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 81 longitud alcanza con sus extremos la lámina inicial que secunda el trayecto de la barra. Las longitudes definidas son: Cuerpo – barra = 221 +/- 4 mm. Borde superior de la lámina a remache = 38 +/- 3 mm. Borde lateral hasta el borde lateral exterior del asa = 110 +/- 4 mm. Fijación de las orejas del cátodo de partida. El sistema que comprende las asas abrazando por tres de sus lados a la barra de cobre y extendidas solo hasta unos centímetros sobre la lámina inicial, de acuerdo con las distancias indicadas en el punto anterior, avanzan sobre la cadena hasta la estación de remachado. El sistema se detiene justo en la posición en que permite el remachado de los extremos de las asas de cobre al cuerpo de la lámina inicial. El sistema comprende una fijación de los extremos de cada asa, al cuerpo de la lamina y luego el punzonado y remache para completar la fijación o remache (ver Fig. nº3-25 y Fig. nº3-26). Fig. nº3-24: Buzones de asas y copas de succión. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 82 Posición vertical del cátodo de partida. Hasta ahora, se ha completado la fabricación del cátodo para siembra en lo que dice relación con la incorporación de la barra entre sus orejas. Sin embargo, éste en todo momento ha seguido un movimiento horizontal y recostado sobre el transportador principal. Para ser transportado a racks de alimentación a celdas por el carro de descarga, requiere que esté en posición vertical, apoyado sobre sus barras catódicas. Esta posición la logra al ingresar a la mesa elevatriz (Fig. nº 3-28). Esta mesa dispone de un par de ganchos metálicos los que toman los cátodos por sus barras y los elevan en 90º, siguiendo una trayectoria circular. Estos ganchos instalan las barras del cátodo sobre la cadena que alimenta al carro transportador. Fig. nº3-25: Sistema de fijación tipo remachadora, de orejas de cátodos, operando. Fig. nº3-26: Sistema de fijación tipo remachadora, de orejas de cátodos, inactiva. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 83 Racks de alimentación de cátodos iniciales a celdas. Las láminas son llevadas desde la mesa elevatriz al transportador de espaciamiento por medio de un transportador de cadena. Una vez en el transportador de espaciamiento, el carro de descarga levanta y traslada los cátodos de partida al conveyor de almacenamiento (Fig. nº3-29). La partida del vagón es manual, es decir, éste parte cuando el operador le indica la acción mediante el pulsador ubicado en el tablero de control (Fig. nº3-30). Toda las acciones restantes están programadas, vale decir, el destino del carro, el deposito de cátodos de partida sobre el conveyor y el posterior regreso hasta su lugar de partida inicial. El vagón puede transportar en una sola pasada 30 cátodos, tanto de alimentación a convegor de almacenamiento como de cátodos ya cosechados. Fig. nº3-28: Mesa elevatriz de cátodos iniciales. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 84 En el conveyor de alimentación de láminas iniciales a celdas, nótese el diseño de sustentación de cátodos tipo escalera para el acopio de 03 cátodos iniciales por cada una (Fig. nº3-31). En cambio, en el rack de recepción de cátodos cosechados existe un apoyo de sustentación individual (Fig. nº3-32), lo que permite conformar solo una fila de cátodos a nivel. Lo anterior se debe a que el conveyor alimenta al carro de carga y posteriormente al transportador de recepción, situación que requiere de una alimentación equi-espaciada entre electrodo. La capacidad y características de estos equipos son detallados en el punto 3.2.3.7 “Equipos de la Unidad de Electrodepositación”. Fig. nº3-29: Rack de cátodos cosechados (izquierda) y rack de alimentación de láminas iniciales a celdas (derecha). Fig. nº3-30: Caseta de control. Fig n o 3-43: Lavadora de cátodos móvil. Fig. nº 3-32: Apoyo individual y a igual nivel de rack de recepción de cátodos cosechados. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 85 Siembra de cátodos de partida. Mediante la utilización de un puente grúa de capacidad 10 toneladas, se trasladan los cátodos de partida hasta la celda para siembra (Fig. nº3-33). Todos los puentes grúas disponibles al interior de la nave de electrodepositación son manuales, es decir, para su operación requieren de la acción directa de una persona sobre sus controles. El operador del puente grúa posiciona la traversa sobre el conveyor de almacenamiento que dispone de los cátodos de partida para siembra. La traversa cuanta con 30 ganchos tipo “L” (Ver Fig. nº 3-34). Fig. nº 3-33 : Grúa puente izando láminas de partida para siembra. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 86 El operador ajusta la posición de la traversa mediante sucesivos avances y maniobras hasta lograr que las barras de cada uno de los cátodos queden sobre los ganchos. Luego comienza por izar suavemente los cátodos Esta maniobra debe ser lenta de modo de evitar la caída de cátodos al piso debido a un incorrecto asentamiento sobre los ganchos o debido al movimiento de la misma traversa. Para asegurar un correcto asentamiento, el operador del puente realiza un movimiento horizontal corto de la traversa durante el asentamiento de las barras de los cátodos, de manera que estos toquen la vertical de la “L”. Evitar caídas de cátodos es una constante preocupación del operador del puente grúa, dado que esto significa un costo adicional por la perdida de la lámina, la que se dobla por la caída o la que si cae sobre las celdas energizadas puede ocasionar un cortocircuito. Los 30 cátodos izados por el puente grúa son trasladados hasta la celda en siembra. Es aquí donde existe una pequeña diferencia entre la siembra a celdas comerciales y a celdas scavenger. En el caso de las celdas comerciales, el operador del puente grúa ayudado de personal sobre celdas, inserta la corrida de cátodos entre los dos ánodos de plomo contiguos sin requerir de un mojado previo de las láminas de cobre. En cambio, la siembre en celdas scavenger requieren un mojado previo con el fin que la película de agua aísle la lámina de la capa de orgánico durante la inserción en celdas, evitando así su aislación y posteriormente la falta de depósito. Fig. nº 3-34: Ganchos de la traversa tipo “L”. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 87 La inserción es cuidadosa con el fin de evitar pandeo o pérdida de verticalidad de las láminas en siembra. El personal sobre celdas verificará que un extremo de la barra de cada cátodo sembrado asiente correctamente sobre la barra triangular de la celda y el otro extremo de la barra quede asentada sobre el aislador de goma (Fig. nº3-35). Al igual que la maniobra de izaje, el operador del puente grúa realiza sucesivos movimientos cortos con el puente para permitir retirar los ganchos de la traversa desde las barras de los cátodos. Maniobras bruscas pueden ocasionar caídas de cátodos o ánodos al interior de la celda con la consiguiente pérdida de recursos y de tiempo, dado que ello significaría la evacuación de cátodos y ánodos de la celda para la recuperación del electrodo. Una vez instalados las láminas de partida, el puente se desplaza a la celda en cosecha. Los trabajadores ubicados en la celda recién sembrada, utilizan un bastón centrador para corregir desviaciones del correcto asentamiento de las barras de los electrodos sobre la barra triangular y sobre los aisladores (Fig. nº3-36). Adicionalmente, se podrá ejecutar un lavado sobre los contactos de las barras Fig. nº3-35: Trabajador apoyando maniobras del puente grúa durante la siembra de láminas de partida. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 88 en celdas con el fin de remover sulfatos y precipitados que dificultan el contacto eléctrico. 24 horas después de la siembra se ejecuta la actividad de “inspección de grúa liviana”. Esta tiene por objetivo eliminar los defectos que puedan presentar las láminas iniciales de cobre en engrosamiento. Se eliminan los cortocircuitos, se cambian los cátodos contaminados con plomo, se corrige la verticalidad de algunas láminas algo pandeadas, eliminando posibles esferas antinebulizantes pegadas, etc. De esta manera existe un aseguramiento de la calidad de las láminas en siembra y el del posterior producto y se evita la pérdida en la eficiencia de corriente. La actividad de grúa liviana consiste en levantar los cátodos de cobre mediante el apoyo de la grúa puente hasta justo antes de sacarlos completamente de la celda. Los trabajadores sobre las celdas inspeccionan visualmente cada lámina que cuelga, corrigiendo los defectos antes mencionados. Frente a pandeos o falta de verticalidad, utilizan bastones o paletas con las que golpean suavemente los cátodos de tal manera de corregir esta anomalía (ver Fig. nº3- 37). Fig. nº3-36: Trabajador asegurando correcto asentamiento de las barras de los cátodos sembrados. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 89 En una inspección de grúa liviana, además de intervenir sobre los cátodos se aprovecha para lavar los contactos eléctricos. Una vez terminada la inspección, la grúa puente baja nuevamente la lingada de cátodos. Sobre celdas, los operadores ayudan en la maniobra de siembra, estabilizando el movimiento de la traversa. Una vez depositados los cátodos, los operadores alinean o centran los electrodos y se aseguran que queden bien asentados sobre la barra equipotencial triangular o sobre su aislador eléctrico, mediante el palo centrador. Cosecha de cátodos de cobre. Durante los 7 días de siembre, se instalan y cambian diariamente los anillos de 30, 60 o 90 mm (Fig. nº 3-38), con el fin de engrosar las orejas que sostienen el cuerpo de cobre en crecimiento, evitando su caída al interior de la celda. Los anillos son instalados en la descarga de cada celda del circuito tradicional (Fig. nº3-39). Este cambio sigue la secuencia 30-60-90-0, es decir, luego de la siembra se parte con el anillo de 30 mm de altura, el segundo día se cambia por el de 60 mm, el tercer día por el de 90 mm, el cuarto día se retiran los anillos, Fig. nº 3-37: Trabajador realizando una “inspección de grúa liviana”. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 90 el quinto día se instala nuevamente el anillo de 30 mm y se continua la secuencia. Fig. nº 3-39: Anillo de PVC en la descarga de una celda electrolítica. Fig. nº 3-38: Anillos de PVC de 30, 60 y 90 mm. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 91 También, antes de iniciar la cosecha de la celda, la instalación de los anillos de 90 mm en la descarga de las celdas comerciales, permite lavar las orejas de los cátodos con el mismo electrolito. Posteriormente, el puente grúa se instala sobre la celda a cosechar. Utilizando la traversa, toma ½ de los cátodos que contiene la celda (60 cátodos de cobre y 61 ánodos de plomo) y los iza con suavidad, ejecutando movimientos cortos a fin de evitar la caída de cualquier electrodo. En general, esta operación es ayudada por personal ubicado sobre celdas con el fin de proporcionar ayuda a los movimientos mínimos de la traversa, para el correcto posicionamiento de las barras de los electrodos sobre los ganchos tipo “L”. La grúa levanta la lingada de cátodos (30 cátodos) y los mantiene izados por unos minutos a unos 10 cm. Del nivel de las barras de los electrodos en celda. En ese instante, dos operadores de terreno lavan con agua caliente a presión cada una de las caras de cada cátodo cosechado. El lavado es cuidadoso a fin de remover toda la película de electrolito que cubre al cátodo recién cosechado. Otro trabajador se encarga de eliminar esferas antinebulizantes que pudieran quedar pegadas al cobre (Fig. nº 3-40). Fig. nº 3-40: Cosecha de cátodos electrodepositados con tecnología tradicional “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 92 Una vez limpios y libres de materiales extraños, los cátodos de cobre son trasladados al sector de pasillo central. En este lugar, los cátodos que provienen de las celdas scavenger o celdas de sacrificio o celdas de limpieza son sumergidos en el estanque de pre-lavado (Fig. nº 3-41). Fog. nº3-42: Estanque de pre-lavado. Fig. nº 3-41: Lavado de cátodos provenientes de celdas scavenger. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 93 Este estanque contiene agua a temperatura de 70ºC, la que por inyección de vapor se mantiene en agitación (Fig. nº 3-42). El objetivo de este segundo lavado es la remoción del orgánico adherido al cobre. Como se mencionó anteriormente, aún cuando existen los filtros Demister y Degremont en la Planta de Extracción por Solventes, para la remoción de arrastres de orgánico en el electrolito de avance, no se tiene una eficiencia del 100% y por lo tanto algo se transfiere al proceso de electroobtención. En electroobtención se asignan celdas para recibir la alimentación directa de electrolito rico llegado desde SX, el que contiene pequeñas concentraciones de orgánico arrastrado - alrededor de 5 ppm - . Estas celdas se les llama “celdas scavenger” o “celdas de limpieza” y corresponden, en condiciones normales, a los circuitos A y D, secciones A4, A5, A6 y D3, D4, D5 y D6. Nótese que el electrolito rico proveniente de SX ingresa directamente a las celdas scavenger, constituyendo la descarga de éstas más la mezcla de soluciones proveniente de los estanques de recirculación (estanque norte – sur) la alimentación a celdas comerciales. En las celdas scavenger sobrenada algo de orgánico arrastrado, el que contamina el borde superior del depósito catódico y promueve la corrosión de los ánodos de plomo, como se mencionó en el capítulo I, capítulo 2.16. La remoción de este orgánico no es fácil y aveces requiere además del lavado sobre celdas y de aquel hecho en el estanque de pre-lavado y en la cámara de lavado, un tratamiento adicional con diluyente en la etapa de control de calidad física, en el sector de patio de embarque. No corregir esta situación de contaminación implicará disminución en el grado de calidad física del producto a embarque. Luego del lavado de los cátodos cosechados (manualmente sobre celdas y/o en estanque de pre-lavado), éstos son trasladados mediante el puente grúa al conveyor, para su posterior traslado a la máquina lavadora de cátodos, via el vagón de carga. Una situación especial en el recorrido normal vía conveyor hacia la máquina de lavado se da cuando no existe disponibilidad de traslado por el carro de carga ya sea por razones de mantenciones correctivas o preventivas u otra causa no programada como fallas en las maquina lavadora principal. El puente grúa traslada los cátodos cosechados hasta un rack especial llamada “máquina lavadora de cátodos móvil” (o lavadora nº2) (ver Fig. nº3-43), que posee una cadena con movimiento cíclico. El puente deposita los cátodos sobre esta “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 94 cadena. El avance cíclico de la cadena hace que los cátodos asentados avancen a través de la máquina y caigan uno sobre otro al momento de terminar el movimiento horizontal. Los cátodos son recuperados mediante grúa horquilla, previa extracción manual de las barras catódicas hacia cassette acumulador de barras ubicado al costado (ver Fig. nº3-44). Esto permite una continuidad operacional de la cosecha frente a detenciones del carro transportador de cátodos (carro de carga) o del sistema de lavado principal. Recuperación de barras de cobre. Los cátodos cosechados son trasladados por el vagón de carga a través del conveyor hacia la estación de recepción y luego ésta al transportador de recepción (Fig. nº 3-45). Fig n o 3-43: Lavadora de cátodos móvil. Fig. nº 3-44: Cassette receptor de barras conductoras de cátodos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 95 Luego, el transportador de recepción traslada la lingada de cátodos (30 cátodos) hasta la estación de transferencia. Esta estación de traspaso carga dos cátodos a la vez al transportador de lavado. En este punto existe una unidad de extracción de barras. Fig. nº 3-45: Vagón de carga transportando los cátodos cosechados. Fig. nº 3-46: Rodillos recuperadores de barras conductoras. Fig. nº3-47: Sistema acumulador e impulsor de barras conductoras hacia cassette. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 96 Esta estación de recuperación de barras, está provista de un par de rodillos (ver Fig. nº3-46). Las barras del par de cátodos son impulsadas desde el extremo opuesto hacia los rodillos extractores de barras. La barra desliza entre las orejas de los cátodos y avanza entre el par de rodillos, ubicados al costado, hasta un sector temporal de almacenamiento sobre cadenas. Nótese que en esta etapa el mecanismo es tal que permite retirar dos barras a la vez. En este sector de almacenamiento se van acumulando las barras recuperadas hasta completar 16, luego de lo cual el conjunto es deslizado hasta las bandejas del cassette acumulador (ver Fig. nº3-47). Cámara de lavado Una vez retirada la barra al par de cátodos, estos son espaciadas por un sistema de bifurcación metálico (ver Fig. nº3-48), ingresando a la cámara de lavado lo suficientemente separadas para posibilitar el lavado por ambas caras de cada cátodo, mediante la inyección de agua tipo lluvia (ver Fig. nº3-49), sistema que además permite un ahorro en el consumo de este recurso. En la Fig. nº3-50 se aprecia la distancia de separación entre los bordes superiores del par de cátodos. Fig. nº 3-48: Sistema de separación (bifurcador) del par de cátodos que ingresan a la cámara de lavado. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 97 Esta tercera etapa de lavado (en la cámara de lavado) con agua a temperatura de 70ºC, permite la remoción superficial de sales cristalizadas (sulfatos) que pudieran permanecer, aún después del primer lavado sobre celdas o después del segundo lavado hecho en el estanque de pre-lavado, para los cátodos provenientes de las celdas scavenger. Formación del paquete de cobre. Una vez que los cátodos de cobre abandonan la cámara de lavado, avanzan hasta la estación de volteo (Fig. nº 3-51) y formación del paquete de cobre (estación acumuladora). Esta sección posee una plataforma inclinada semicurvada y un brazo móvil con un sistema de tenazas en punta, llamadas “garras acumuladoras”, en su extremo. El sistema del transportador de lavado ha permitido que los cátodos separados al ingresar, pasar y salir de la cámara de lavado, vuelvan a juntarse al llegar a esta sección. Fig. nº 3-49: Agua a la forma de lluvia en la cámara de lavado. Fig. nº 3-50: Cátodos abandonando la cámara de lavado. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 98 El brazo de levante de cátodos gira sobre su eje hasta que las tenazas quedan abiertas a unos diez centímetros de la zona media superior del cuerpo del par de cátodos. En esta situación, las tenazas se cierran atrapando las dos placas de cobre. Luego, el brazo gira nuevamente a su posición de descanso, deslizando así el par de láminas sobre la plataforma semicurvada y depositándolos sobre la mesa acumuladora (Fig. nº 3-52). Este proceso se repite hasta completar 30 cátodos, de tal forma de generar un paquete de cobre con un peso de 2100 a 2300 kilogramos. Traslado, manejo y control de calidad del producto en patio de embarque. El paquete sobre la mesa acumuladora es traspasado a la cadena transportadora y conducido hasta el exterior del galpón de la nave de electrodepositación. Nótese que sobre esta cadena no pueden acumularse más de cinco paquetes completos, para mantener su correcto funcionamiento. Al termino de la cadena (Ver Fig. nº3-53), es recepcionado por una grúa horquilla que lo traslada desde el patio de embarque (zona de atriles), donde es acopiado. Fig. nº 3-51: Estación de volteo. Fig. nº 3-52: Tenazas volteando el par de cátodos sobre la estación acumuladora. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 99 El acopio considera disponer de una sección cosechada por atril, de tal manera de obtener muestras para análisis químico por sección. Un inspector de calidad marca los cátodos a ser retirados por sección. La suma de estos cátodos conforman una muestra representativa de la sección, para análisis químico. Básicamente, el criterio de selección de los cátodos que constituirán el “paquete de muestra” o “muestra” considera: a) Un incremento de 63 cátodos entre el siguiente seleccionado. b) El primer cátodo a seleccionar se obtiene a partir de una programación mensual ya definida. Esta considera el mes y fecha (día) en que se está realizando la operación de muestreo. Respecto del mes, se debe identificar si se trata de un mes par (febrero, abril, junio, agosto, octubre diciembre) o un mes impar (enero, marzo, mayo, julio, septiembre, noviembre). Por ejemplo, supongamos que se muestrea con fecha 08 de enero de 2004; luego, el mes es impar (enero) y el día es 08. Con estos dados se busca en la tabla mensual y se obtiene el número del primer cátodo seleccionado, contando desde el primer cátodo apoyado en el atril. En este caso el primer cátodo seleccionado para conformar el paquete de muestra es el cátodo número 15. Fig. nº 3-53: Paquete de cobre al término de la cadena transportadora. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 100 Desde este cátodo se comienza a contar y se seleccionan todos los incrementos enteros de 63, es decir, el segundo cátodo seleccionado es el numero 63, el tercer cátodo seleccionado es el 126 y así sucesivamente, hasta completar la sección. Adicionalmente a esta selección, se obtiene un paquete de cátodos representativo de la sección que es llamado “paquete de remuestreo” o “re- muestreo”. Este segundo paquete de cátodos representativo de la sección sirve como una muestra para chequeo del paquete de muestreo obtenido primeramente. En términos generales, el numero de paquetes de muestreo y remuestreo que deben obtenerse por circuito es el detallado en la Tabla nº2.1: Tabla nº3-1: Número de muestras y re-muestras asociadas a cada circuito, para calidad física grado “A”. Circuito Cantidad de muestras (M). Cantidadd de re – muestreo (R) A 12 8 B 12 8 C 12 8 D 8 8 E 14 8 F 12 8 Se entiende que en la etapa de muestreo en atril se consideran todos los cátodos con calidad física “A”. Posteriormente, durante la inspección individual (cátodo a cátodo), se separan aquellos de calidad física inferior a “A”, es decir, “R” o “STD”. Estos cátodos tambien deben ser muestreados, requiriéndose las siguientes cantidades: Tabla nº 3-2: Número de muestras y re muestras asociadas a los circuito, para calidad física grado “R” o “STD”. Calidad “R” “STD” Circuitos Tecn. Permanente 20 10 Circuito Tecn. Tradicional 12 8 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 101 Los paquetes de muestras obtenidos son trasladados hasta el “Laboratorio Físico”. Allí, mediante la utilización de un broca HSS de 9/16” se perfora, individualmente y en varios puntos, cada cátodo que conforma el paquete de muestra. La perforación tiene como objetivo generar viruta representativa de cada cátodo para ser enviada a análisis químico al Laboratorio Químico Central. Un 12.5% de la viruta, mezclada de acuerdo a protocolo de preparación, es enviada a LECO para análisis químico, mientras que el 87.5% es fundida para la generación de granallas. La plantilla equiprobabilística de muestreo por perforación ha sido definida en procedimientos de calidad. En las Fig. nº 3-54 y Fig. nº 3-55 se muestran las plantillas de muestreo tradicional (no equiprobabilístico) y equiprobabilístico, respectivamente. Actualmente se utiliza la plantilla de muestreo equiprobabilística siguiente: Fig. nº 3-54: Plantilla de muestreo tradicional, no equiprobabilística. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 102 Los cátodos, una vez acopiados y muestreados, son inspeccionados visualmente por personal capacitado que lo clasifica de acuerdo con lo definido en el manual “Cátodos SX – Especificaciones físicas (gráficas)”, CE-0963.SAA. Cada uno los inspectores toman las medidas necesarias para eliminar la mayor cantidad de no conformidades, mediante lavados adicionales con hidrolavadoras, cepillado de las caras para el desprendimiento de plomo o sulfato superficial, desprendimiento de nódulos mediante martillos, etc. Una vez agotada esta instancia, se clasifica cada cátodo de cobre y se conforma el paquete con una misma calidad física. Las Tablas nº3-3, nº 3-4 y nº 3-5 presentan una pauta resumida de las especificaciones para la clasificación física, de acuerdo a lo definido en el manual de “Cátodos SX – Especificaciones Físicas (gráficas)”, CE-0963.SAA. Tabla nº 3-3: Cátodos tradicionales, Grado A. Item Defecto Rango Medidas correctivas 1 Nódulos Superficiales Máximo 5 mm de alto en 20% del cuerpo o 10% en cada cara, diseminado y/o agrupado. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 38-40 Scavenger y 45-48 comercial. Fig. nº 3-55: plantilla de muestreo equiprobabilística. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 103 2 Nódulo interno Máximo 5 mm de alto en 30% del cuerpo o 15% en cada cara. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 38-40 Scavenger y 45-48 comercial. 3 Cordón superior Máximo 22 mm, en borde lateral o superior, no poroso. Cordón sup.: manejo anillos. Cordón lateral: Centrado de cátodos. T (ºC) = ídem punto anterior. 4 Vértice inferior Perdida menor a 2 pulg. Diagonal. Buen contacto eléctrico barras catódicas y anódicas. 5 Estrías Estrías limpias, franjas ancho max. 5 cm y menor a 2 mm de profundidad, en 1 solo lado. Flujo electrolito: Scavenger: 170 l/min. Comercial: 110 l/min. 6 Falta deposito Se mantiene rígida, sin otro defecto. Buen contacto eléctrico barras catódicas y anódicas. 7 Sulfato Max. Trazas de sulfato en vértices de asas. Colocar anillos (90 o 110 mm). Lavado con agua a T > 60ºC. 8 Marca de aislador Menor a 2 mm de profundidad. Centrado ánodos - cátodos. Evitar sobredeposito catódico. Mant. Aisladores anódicos. Tabla nº 3-4: Cátodos tradicionales, Grado R. Item Defecto Rango Medidas correctivas 1 Nódulos Superficiales Máximo 10 mm de alto en 50% del cuerpo o 25% en cada cara, diseminado y/o agrupado. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 38-40 Scavenger y 45-48 comercial. 2 Nódulo interno Máximo 5 mm de alto en 50% del cuerpo o 25% en cada cara. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 38-40 Scavenger y 45-48 comercial. 3 Cordón superior Máximo 22 mm, en borde lateral o superior. Cordón sup.: manejo anillos. Cordón lateral: Centrado de cátodos. T (ºC) = ídem punto anterior. 4 Vértice inferior Pérdida ambos vértices, menor a 2 pulg. Diagonal. Buen contacto eléctrico barras catódicas y anódicas. 5 Orgánico Menor a 2% del cuerpo con destrucción del depósito. Mantener niveles altos en estanques de alimentación (CC y DD de avance). Uso material absorbente en est. Alimentación. Limpieza de esferas antineblinas en celdas scavenger. 6 Estrias Estrías limpias, franjas ancho max. 10 cm y menor a 2 mm de profundidad. Flujo electrolito: Scavenger: 170 l/min. Comercial: 110 l/min. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 104 7 Falta deposito Deposito en una sola cara. Evitar aislamiento eléctrico de barras catódicas y anódicas. 8 Manchas >2% del cuerpo. Colocar anillos (90 o 110 mm). Lavado con agua a T > 60ºC. 9 Quemado Coloración leve en ambas caras con deposito firme. Disminuir corriente y luego cortar flujo a celdas. Instalar marco cortocircuitador antes de cortar flujo flujos a celdas. 10 Doblado Puntas dobladas, sin opción de ser enderezadas. Mantener verticalidad en laminas iniciales (vértices y cuerpo). Evitar cátodos caídos a piso. 11 Sulfato Exento en cuerpo y máx. 1% en superficie de orejas. Colocar anillos (90 o 110 mm). Lavado con agua a T > 60ºC. 12 Marca de aislador Mayor a 2 mm de profundidad. Centrado ánodos - cátodos. Evitar sobredeposito catódico. Mantenc. Aisladores anódicos. Tabla nº 3-5: Cátodos tradicionales, Grado estándar (STD). Item Defecto Rango Medidas correctivas 1 Plomo Visible e imposible de eliminar manualmente. Lavado de ánodos. Desborre de celdas. No recircular electrolito en celdas que se le haya instalado el marco CC. 2 Nódulos Superficiales Máximo 15 mm de alto en 100% del cuerpo o 50% en cada cara. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 38-40 Scavenger y 45-48 comercial. 3 Nódulos internos Máximo 10 mm de alto en 100% del cuerpo. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 38-40 Scavenger y 45-48 comercial. 4 Cortocircuito . Uno o más asociados a otros defectos. Láminas iniciales verticales. Inspección de grúa liviana. 5 Cordón superior Mayor a 22 mm, en borde lateral o superior. Cordón sup.: manejo anillos. Cordón lateral: Centrado de cátodos. T (ºC) = ídem puntos anteriores. 6 Vértice inferior Pérdida ambos vértices, mayor a 2 pulg. Diagonal. Buen contacto eléctrico barras catódicas y anódicas. 7 Orgánico Mayor a 2% del cuerpo con destrucción del depósito. Mantener niveles altos en estanques de alimentación (CC y DD de avance). Uso material absorbente en est. Alimentación. Limpieza de esferas antineblinas en celdas scavenger. 8 Estrías Estrías limpias, franjas ancho Flujo electrolito: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 105 mas de 10 cm y más de 5 mm de profundidad. Scavenger: 170 l/min. Comercial: 110 l/min. 9 Parche Uno o más, de forma irregular. Eliminar CC durante insp. Grúa liviana. 10 Falta deposito Poco deposito, flexible. Evitar aislamiento eléctrico de barras catódicas y anódicas. 11 Manchas >2% del cuerpo. Colocar anillos altos (90 o 110 mm). Lavado con agua a T > 60ºC. 12 Quemado Coloración intensa en ambas caras con deposito firme. Disminuir corriente y luego cortar flujo a celdas. Instalar marco cortocircuitador antes de cortar flujo a celdas. 13 Doblado Puntas dobladas, impiden formar paquete homogéneo. Mantener verticalidad en laminas iniciales (vértices y cuerpo). Evitar cátodos caídos a piso. 14 Sulfato En todo el cuerpo y/o en bordes. Colocar anillos altos (90 o 110 mm). Lavado con agua a T > 60ºC. 15 Marca de aislador Mayor a 2 mm de profundidad. Centrado ánodos - cátodos. Evitar sobredeposito catódico. Mantenc. Aisladores anódicos. Cada paquete de cátodos de cobre, una vez clasificado visualmente de acuerdo con manual de “Cátodos SX – Especificaciones Físicas (gráficas)”, CE- 0963.SAA, son identificados, enzunchados y trasladados al patio de almacenamiento temporal, a la espera de los resultados del análisis químico de las muestras de cátodos tomadas previamente. Conocidos los resultados químicos de concentración de impurezas en los cátodos de cobre, se les asigna el sello metálico correspondiente a su calidad químico-física. Las composiciones químicas para la asignación de la calidad química al cátodo de cobre están definidas en las normas internacionales de calidad BS EN 1978:1998 y ASTM B 115-00. Estas se muestran en las Tablas nº3-6 y nº3-7, respectivamente. Tabla nº3-6: Norma BS EN 1978:1998, para cátodos de cobre. Grupo del elemento Elemento Máxima concentración del elemento Máxima concentración del grupo total, ppm 1 Selenio Teluro Bismuto ppm 2.0 2.0 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 106 2.0 3.0 2 Cromo Manganeso Antimonio Cadmio Arsénico Fósforo ... ... 4.0 ... 5.0 ... 15.0 3 Plomo 5.0 5.0 4 Azufre 15.0 15.0 5 Estaño Níquel Fierro Silicio Cinc Cobalto ... ... 10.0 ... ... ... 20.0 6 Plata 25.0 25.0 Concentración de todas las impurezas listadas antes 65.0 Tabla nº3-7: Norma ASTM B 115-00. para cátodos de cobre. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 107 Elemento Grado 1 Grado 2 Cobre Selenio 2 10 Teluro 2 5 Bismuto 10 3 Total Grupo 3 Antimonio 4 15 Plomo 5 40 Arsenico 5 15 Fierro 10 25 Niquel 10 20 Estaño 5 10 Asufre 15 25 Plata 25 70 Max. Total listado 65 ... Porcentaje, % 99.95, minimo (incluye Plata) ppm, maxima conc. Además, Codelco ha definido “Especificaciones Internas de Calidad”, más exigentes que las detalladas anteriormente, con el fin de ajustarse plenamente a los requerimientos y especificaciones solicitadas por sus clientes. Es en definitiva, estas concentraciones las que determinan, para esta Unidad de Electrodepositación, la calidad del cobre producido (Tablas nº 3-8, nº 3-9 y nº 3-10). El aseguramiento de la calidad ha permitido registrar la marca de su cobre de calidad grado A (“cCc SX–EW” para los cátodos del circuito tradicional y “CHUQUI-P” para los cátodos provenientes de los circuitos permanentes), lo que económicamente significa un valor adicional por cada tonelada de cobre vendido (Alrededor de US$30). La planta ED ha logrado mantener en el año 2003 sobre un 96% de producción con calidad grado A. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 108 Elemento Uni. Concentración Máxima Selenio ppm 1.0 Teluro ppm 1.0 Bismuto ppm 1.0 Arsénico ppm 2 Antimonio ppm 1 plomo ppm 3 Asufre ppm 9 Fierro ppm 5 Plata ppm 12 ESPECIFICACION QUIMICA CODELCO CATODOS DE COBRE Calidad: Grado " A" (*) Tabla nº 3-8 Elemento Uni. Concentración Máxima Selenio ppm 2.0 Teluro ppm 2.0 Bismuto ppm 2.0 Arsénico ppm 5 Antimonio ppm 4 plomo ppm 5 Asufre ppm 15 Fierro ppm 10 Plata ppm 25 ESPECIFICACION QUIMICA CODELCO CATODOS DE COBRE Calidad: Rechazado (" R" ) Tabla nº 3-9 Elemento Uni. Concentración Máxima Selenio ppm 50 Teluro ppm 10 Bismuto ppm 50 Arsénico ppm 50 Antimonio ppm 100 plomo ppm 100 Asufre ppm 50 Fierro ppm 10 Plata ppm 100 ESPECIFICACION QUIMICA CODELCO CATODOS DE COBRE Calidad: Standard Tabla nº 3-10 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 109 A modo de ejemplo, las concentraciones de impurezas determinadas y su tendencia histórica en los cátodos de cobre provenientes de la Nave de Electrodepositación, pueden observarse en la Tabla nº 3-11. La tabla detalla la concentración promedio por semestre de cada elemento analizado respecto de su calidad y diferenciando los circuitos de origen de la producción catódica. Tabla nº 3-11: Historial de calidad química de cátodos cCc SX-EW. . “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 110 Respecto de sus dimensiones, el “Manual de composiciones químicas, pesos y medidas”, para cobre y subproductos de Codelco Norte, establece lo siguiente (Tabla nº3-12): Cada paquete de cobre, una vez clasificado de acuerdo con su calidad física es enzunchado y dispuesto en el sector de almacenamiento temporal a la espera de los resultados de los análisis químico. Generalmente, estos resultados estarán disponibles al subsiguiente día del muestreo y podrán ser visualizados a través del sistema LIMS. Por ejemplo, una presentación típica de la planilla de resultados de análisis químicos es la mostrada en la Fig. nº 3-56. Marca Largo Ancho Espesor Peso nº catd. Largo Ancho Alto Zunchos Sellos Peso, Kg cCc 1250 933 18 175-185 16 1400 940 400 3 3 2800-3000 cCc SX EW 1000 920 13 80 32 1150 930 420 3 3 2500 cCc SBL 990 980 6 45 50 1000 1000 470 3 3 2200 CHUQUI-P 1000 980 7 50 40 1010 990 300 3 3 2000 AE 970 780 12 96 30 1100 800 600 2 2 2880 AE SX-EW 1000 1000 7 45 50 1100 1100 400 2 2 2200 RT 1000 1000 12 75 30 1000 1000 550 3 3 2400 SX-Tte 1030 1000 12 70 28 1030 1000 330 2 2 2000 ABRA 1000 1000 12 90/100 28-32 1100 1000 500-700 3 3 2400 ENM 960 980 14 115 20 1100 980 400 2 2 2300 Pesos y medidas Paquete Medidas, mm Medidas, mm Catodos Fig n o 3-43: Lavado “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 111 Fig. nº 3-56: Planilla de consulta de orden de trabajo a Laboratorio Químico, de la Dirección de Gestión de Calidad. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 112 Una vez entregados los resultados de análisis químico de impurezas, es instalado un sello metálico en cada zuncho y en cada paquete de cobre. Se utiliza el sello estampado para identificar el grado de calidad físico-química. Los sellos a utilizar, dependiendo del grado e calidad físico-química, son los siguientes: Calidad grado “A”, cátodos circuito permanente : Sellos “Chuqui-P” (Fig. nº 3-57). Calidad grado “A”, cátodos circuito tradicional: Sellos “cCc SX – EW” (Fig. nº 3-58). Calidad grado “B”, cádodos circuitos permanente y tradicional: Sellos en blanco, sin estampado (Fig. nº 3-59). Calidad grado estándar, cátodos circuitos permanente y tradicional: Sellos “STD” (Fig. nº 3-60). A continuación se muestran gráficamente. Fig.nº3-57: Sello de identificación de grado de calidad A, para cátodos ED con tecnología de cátodos permanente. Fig. nº3-58: Sello de identificación de grado de calidad A, para cátodos ED con tecnología de láminas iniciales. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 113 Adicionalmente a la instalación de los sellos metálicos, los paquetes de cobre son pintados según la siguiente referencia (Tabla nº3-13). Calidad física Calidad química Color Sello A A Sin color A A R Azul R A STD Amarillo STD R A Verde R R R Azul R R STD Amarillo STD STD A Verde STD STD R Azul STD STD STD Amarillo STD Tabla nº2.13: Codigos de colores y sellos según calidad físico-química. Fig. nº3-59: Sellos de identificación de grado de calidad “B”, para cátodos ED con tecnología de cátodos permanentes o tecnología de láminas iniciales. Fig. nº3-60: Sello de identificación de grado de calidad estándar, para cátodos ED con tecnología de cátodos permanentes o tecnología de láminas iniciales. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 114 Posteriormente, mediante una grúa horquilla cada paquete es trasladado y depositado a nivel de piso sobre una balanza calibrada. El trabajador asignado, registra el peso en planilla y da la orden para el carguío sobre convoy del par de paquetes. El peso de cada paquete es visualizado en el panel un panel de lectura ubicado al interior de la Sala de Embarque. El encargado, ingresa cada valor, más los datos de calidad físico-química, número de carros a despachar, número de paquetes de cobre, fecha y destino del embarque, a una planilla electrónica, separando en producción del circuito permanente y del tradicional, con lo que se genera un report de “Embarque de cobre” (Fig. nº 3-61) y un “Detalle Aviso de Embarque” (Fig. nº 3-62). El primero tiene como destino al encargado de la operación portuaria en Mejillones, mientras que el segundo va al encargado del despacho final del convoy de la superintendencia de Logística Integral y Embarques, ubicado en el sector de Chuquita (km-6). “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 115 Fig. nº 3-61: Planilla de “Embarque de cobre”. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 116 El carguío de los paquetes al convoy se realiza mediante el apoyo de un puente grúa. La grúa puente dispone de un par de cadenas que cuelgan del gancho de la misma. Los trabajadores instalan el par de cadenas, una al frente y otra al lado opuesto del paquete y dan la señal para el izamiento. El puente grúa traslada el paquete hasta el sector del vagón (ver Fig. nº3-63), en el que existe una estructura especialmente diseñada para su depositación (Fig. nº 3-64). Cada vagón dispone 10 sistemas porta paquetes, los que están diseñados en rieles de ferrocarril levemente inclinados hacia el interior del vagón. Estos porta paquetes están ubicados de tal forma de proporcionar estabilidad al vagón una vez cargados (cinco por cada lado). Completada la carga del vagón, generalmente 18 paquetes de cobre en total, se continua al siguiente. Nótese que cada vagón tiene una capacidad máxima de 47.000 kg. También existen algunos vagones con una capacidad máxima de 53.000 kg. Luego, el convoy Fig. nº 3-62: Planilla de “Detalle Aviso de Embarque”. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 117 egresa de la Unidad de Electrodepositación para arribar al área de despacho final ubicada en el sector de Chuquita, a cargo de la Superintendencia de Logística Integral y Embarques. El encargado del despacho del convoy de la Superintendencia de Logística y Embarques en Chuquita, verifica en terreno el detalle del Aviso de Embarque y realiza una última revisión del estado general de la carga del convoy. Si detecta anomalías (paquetes mal estabilizados, paquetes con manchas de soluciones – estas soluciones pueden provenir de derrames ubicadas en la trayectoria del convoy desde la Unidad de Electrodepositación a la zona de despacho final en Chuquita (km-6) - , u otra situación irregular, avisa a la Unidad de Electrodepositación. Superado estos posibles inconvenientes, el encargado emite la Guía de despacho (Fig. nº 3-65). La emisión es automática y los datos están disponibles en el LIMS. El encargado sólo debe confirmar en el sistema la carga a despachar. Fig. nº 3-63: Carguío de vagones del convoy con paquetes de cátodos de cobre. Fig. nº 3-64: Sistema de soporte de paquetes de cobre sobre vagón de carga. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 118 Fig. nº 3-65: Guía de despacho Codelco Chile. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 119 Impresa la guía de despacho, es traspasada al encargado del convoy, quien inicia su recorrido desde las instalaciones de Codelco Norte hasta el puerto de Angamos de la cuidad de Mejillones. 3.2.2 Sistema de electrodepositación sobre cátodos permanentes. En general, la actividad desarrollada en el circuito de cátodos permanentes E y F (ver Fig. nº1), es similar al ejecutado para los circuitos de láminas tradicionales A, B, C y D, en lo que dice relación con la cosecha y siembra de cátodos y los movimientos que realizan los carros transportadores y las grúas puentes. La diferencia principal radica en que en el proceso tradicional las láminas iniciales de cobre, provenientes de la refinería, cumplen sólo un ciclo catódico al término del cual forman parte de la producción catódica, mientras que en los procesos con tecnología de cátodos permanentes, estos electrodos son reutilizadas en numerosos ciclos catódicos. Los cátodos permanentes utilizados en la Unidad de Electrodepositación son de acero inoxidable 316 low o “316 L”. El termino “L” indica que la aleación es de baja concentración en carbono. La composición química promedio, en porcentaje en peso, es: Carbono: 0.02; Silicio: 0.50; Manganeso: 1.80; Fósforo: 0.024; Azufre: 0.001; Cromo: 16.6; Niquel: 14.4; Molibdeno: 2.05 y Nitrógeno: 0.024. Los aportes de la División a estos cátodos son la instalación de los aisladores laterales, el mojado con cera en su borde inferior y en algunos el tratamiento de pulido superficial. Este último con el fin de aminorar los efectos de la excesiva adherencia del cobre depositado, producto de la corrosión por picado a los que están expuestos por la presencia del cloruro en el electrolito (ver punto 2.16, Efecto de las impurezas en EW, Capítulo “Aspectos Conceptuales”). Resumidamente, el proceso de electrodepositación con tecnología de cátodos permanentes en la Unidad ED del centro de trabajo de Chuquicamata, sigue la secuencia presentada en la Fig. nº 3-66: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 120 A continuación se describe cada una de las operaciones, de manera secuencial. Fig. nº 3-66: Secuencia del proceso de electrodepositación sobre cátodos permanentes. Recuperación y preparación los cátodos permanentes. Siembra de cátodos permanentes. Cosecha de cátodos electrodepositados. Envio de cátodos de cobre a Patio de Embarque. Despacho del producto al puerto de Mejillones para su comercialización. Manejo del producto catódico en patio de embarque. Ciclo cátodos permanentes Trayecto del cobre electrodepositado Secuencia de las operaciones Despegue del cobre ED. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 121 Recuperación y preparación de los cátodos permanentes para electrodepositación. Los cátodos permanentes con el cobre adherido inician su recuperación al ingresar al transportador transversal (Fig. nº3-67) de la máquina despegadora. En esta instancia, el cobre es separado del cátodo permanente por las estaciones de flexión y de cincelado. El cátodo permanente libre del cobre depositado sobre él, sin defectos de verticalidad y con sus aisladores laterales en buenas condiciones, es guiado por la estación de transferencia desde el transportador transversal al transportador de descarga (Fig. nº 3-68). Fig. nº 3-67: Transportador transversal y sus estaciones de flexión, cincelado y descarga. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 122 El transportador de descarga (Fig. nº 3-68) avanza con los cátodos limpios hacia el vagón de descarga, el que posteriormente seguirá con el conjunto de láminas por el conveyor hacia las estaciones de carga de las vigas que alimentan a las celdas en siembra. Durante el recorrido de los cátodos sobre el transportador de descarga son preparados por la unidad de encerado de planchas (Fig. nº 3-69). Esta unidad aplica una capa de cera en la parte inferior del cátodo. El sistema de mojado con cera consiste de un cajón dentro del cual se depositan trozos de cera sólida, la que se disuelve por efecto térmico. El sistema posee una canoa pivoteada dentro de la que existe un nivel de cera liquida. Esta canoa pivoteada sube e impregna el borde inferior de todos los cátodos que se deslizan a intervalos sobre el transportador. La aplicación de la cera permite la aislación eléctrica de la zona inferior del cátodo permanente, impidiendo de esta forma el deposito continuo alrededor de su borde inferior. En estas circunstancia, el cátodo permanente está en condiciones de ingresar al ciclo de electrodepositación. Fig. nº 3-68: Transportador transversal guiando cátodo permanente al transportador de descarga. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 123 En la secuencia de actividades anteriormente expuesta se ha supuesto el despegue de la lámina de cobre inicialmente adherida al cátodo permanente y la conservación de su verticalidad y buen estado superficial. Sin embargo puede ocurrir que la estación de flectado no logre despegar el cobre adherido o que durante la actividad de despegue, la lámina de acero resulte doblada. Bajo esta situación, el operador de controles sólo permite el avance del cátodo sobre la cadena móvil y detiene la acción de la estación de cincelado. Una vez en la estación de despegue secundario y apoyado con un puente grúa equipado con estrobos metálicos, retira la placa de acero con cobre adherido hasta los racks de acumulación. Posteriormente, estos racks son trasladados a patio donde personal ejecuta maniobras manuales para lograr el desprendimiento del cobre adherido. Lo que explica la excesiva adherencia del cobre a la lámina de acero es la presencia de pequeños agujeros en la superficie de esta última (Ver Fig. nº 3-70), Como se mencionó en el capítulo I, “Aspectos Conceptuales”, punto 2.16, el cloruro en solución provoca corrosión por picado o “pitting” en los cátodos permanentes. Bajo esta situación, el cobre se ancla a la plancha de acero, lo que dificulta su posterior despegue. Fig. nº 3-69: Unidad de encerado de planchas permanentes. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 124 Medidas mitigadoras para evitar la excesiva adherencia suelen ser empleadas, como por ejemplo, el recubrimiento con algún diluyente o con un tratamiento de pulido superficial del electrodo de acero. Sin embargo un control adecuado de los arrastres en SX constituye una alternativa preventiva y no correctiva. Otro camino que puede seguir un cátodo permanente al cual no se le logró despegar el cobre adherido y que aún mantiene una forma que permite su movimiento sobre el transportador transversal es avanzar con él hasta la estación de transferencia y desde allí al transportador de rechazo. Luego, el transportador de rechazo recibe las placas madres no despegadas. Posteriormente, mediante grúa horquilla, estas placas son transportadas al patio de despegue manual, donde personal capacitado desprende manualmente el cobre adherido y, si es posible, recupera la lámina de acero. Fig. nº3- 70 : Vista de un cátodo permanente de acero inoxidable, con evidencia de corrosión por pitting. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 125 Siembra de cátodos permanentes. Los cátodos permanentes preparados son transportados por el vagón de descarga, sobre el conveyor (Fig. nº 3-71), hasta las vigas de alimentación a celdas. Paralelamente, trabajadores ubicados sobre celda, limpian los contactos eléctricos mediante lavado con agua a caliente a temperatura de 60 a 70 ºC aproximadamente (Fig. nº 3-72). Fig. nº 3-71: Vagón de descarga transportando cátodos permanentes para siembra. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 126 Los cátodos permanentes depositados en la estación de reposición,, son izados y transportados hasta la celda de EW mediante una traversa que cuelga del puente grúa. Nótese que la traversa iza un tercio de la capacidad de la celda, es decir, 21 cátodos permanentes (en el circuito de láminas permanentes –E y F -, cada celda contiene 63 cátodos y 64 ánodos) (Fig. nº 3-73) Fig. nº 3-72: Limpieza de contactos eléctricos con agua caliente. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 127 Sobre la celda en siembra y justo en el interespacio generado por la remoción de los cátodos previamente cosechados, el tercio es bajado hasta unos 10 centímetros bajo el nivel de las barras de los electrodos en la celda (Fig. nº 3- 74). En ese momento los trabajadores sobre ella inspeccionan los electrodos que cuelgan de tal forma de corregir desviaciones, como la falta de aisladores laterales, perdida excesiva de verticalidad (que provoca cortocircuitos), problemas de soldadura o presencia de restos de cobre o elementos extraños adheridos (cera, grasas, etc.), mediante el retiro del electrodo no conforme y su posterior reposición por uno conforme. La inserción de las láminas permanentes debe ser cuidadosa y suave, de tal manera de evitar el descuelgue y la caída al interior de la celda. Mediante sucesivos movimientos cortos y suaves más la ayuda de los trabajadores sobre celdas que guían la traversa (Fig. nº 3-75), se depositan los electrodos sobre la barra equipotencial, por un lado, y sobre el aislador de goma, por el otro. Desenganchados los electrodos de la traversa, ésta es izada y el puente grúa se traslada hasta la nueva celda a cosechar. Mientras tanto, el personal sobre celdas utilizan bastones o palos centradores para alinear los cátodos y ánodos, corrigiendo además asentamientos de las barras de los electrodos sobre la barra equipotencial (Fig. nº3-76). Fig. nº 2-73: Grúa puente trasladando los cátodos permanentes para siembra. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 128 Fig. nº 3-74: Grúa puente en operación de siembra de cátodos permanentes. Fig. nº3-75: Trabajador apoyando el movimiento de la traversa. Fig. nº3-76: Trabajador asegurando el correcto posicionamiento de los cátodos recién sembrados. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 129 Cosecha de cátodos. Una vez cumplido el ciclo de siembre de 9 a 10 días, la grúa puente instala la traversa sobre los cátodos a cosechar. El movimiento, una vez cerca de las barras de los electrodos, son cortos y suaves a fin de evitar deterioros en ellas o la caída de electrodos al interior de las celdas. El operador de la grúa baja la traversa y engancha los cátodos desde sus barras sostenedoras. Los trabajadores sobre celda ayudan en la maniobra de enganche. Una vez enganchados los cátodos son izados hasta lograr una distancia de 10 centímetros por sobre la celda. En ese instante, los trabajadores retiran las esferas antinebulizantes adheridas mediante la ayuda del palo centrador y lavan con agua caliente (70ºC) los cátodos que cuelgan, eliminado la película superficial de electrolito que los moja (fig. nº3-77). Posteriormente, el tercio es instalado sobre el conveyor, para su traslado por el carro de carga hacia la máquina de despegue. Fig. nº 3-77: Trabajador lavando los cátodos en etapa de cosecha. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 130 Enseguida, la grúa libre de los cátodos recién cosechados, se traslada hasta el rack de reposición para comenzar una nueva siembra. Paralelamente al traslado de los cátodos recién cosechados, los trabajadores sobre celda lavan los contactos eléctricos con agua caliente con el fin de remover sales cristalizadas, electrolito que puede mojar las barras y contactos eléctricos y la presencia de esferas antinebulizantes. Los cátodos cosechados e instalados sobre el conveyor son trasladados por el vagón de carga de cátodos hasta el transportador de recepción (Fig. nº3-78) y desde éste hacia la estación de transferencia. La estación de transferencia traslada una a una las placas madres (o cátodos permanentes) desde el transportador de recepción al transportador de lavado (Fig. nº3-79). Fig. nº3-78: Grúa puente deposita cátodos cosechados sobre vigas de alimentación a máquina despegadora. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 131 Los cátodos, luego de pasar a través de la cámara de lavado, en la que se remueven las impurezas aún adheridas a la superficie de cobre y la cera de la parte inferior de la lámina permanente, llegan a la estación de transferencia (Fig. nº3-80). Fig. nº 3-79: Transferencia de los cátodos desde el transportador de recepción al de lavado. Fig. nª 3-78: Vagón de carga transportando cátodos hacia la estación de lavado y despegue. Fig. nº3-80: Estación de transferencia “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 132 Desde la estación de transferencia, los cátodos son transferidos al transportador transversal y entonces los cátodos dejan de apoyarse sobre su barra y ahora lo hacen sobre su borde inferior. El cátodo en el transportador transversal avanza individualmente apoyado sobre su cadena y sostenido por una estructura metálica que lo mantiene en una posición vertical. Luego, el cátodo ha avanzado una estación más, hasta la llamada estación de flexión (Fig. nº3-81). En la estación de flexión constituye una unidad primaria de despegue, dado que la flexión hacia ambos lados de la placa madre fuerza a los cátodos de cobre a abrirse por la parte superior. Enseguida, el cátodo avanza hasta la estación de cincelado (fig. nº3-82). Esta estación despega totalmente el cobre adherido a la placa madre y las hace caer sobre unos brazos metálicos de la unidad de descenso. El cátodo permanente libre de cobre adherido avanza nuevamente una estación más, comenzando su ciclo de electrodepositación. Paralelamente, las láminas de cobres pasan al transportador de cátodos. Fig. nº 3-81: Estación de flexión. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 133 Los cátodos de cobre son apilados en par por el receptor de cátodos sobre el trasportador tipo cadenas. Dependiendo de los requerimientos del cliente, el sistema es ajustado para corrugar los cátodos ubicados en este transportador. El prensado es provocado mediante una estructura sólida cuya superficie da la forma ondulada a la del cátodo (Fig. nº3-83). Fig. nº3-82: Estación de cincelado. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 134 Una vez prensado o no los cátodos que circulan por el transportador, son traspasados a la estación de apilamiento de cátodos, llamada “mesa de apilamiento” (Fig. nº 3-84). En ella se forma el paquete con el número de piezas definido en las especificaciones en el “Manual de composiciones químicas, pesos y medidas” (ver el punto 3.2.1, del capítulo II “Aspectos operacionales – caso Chuquicamata”, Tabla nº2-14). Fig. nº3-83: Prensado del cátodo de cobre. Fig. nº3-84: Mesa de apilamiento de cátodos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 135 Una vez constituido el paquete de cobre, este avanza sobre el transportador de cátodos hasta la unidad de pesaje (Fig. nº 3-85). Esta unidad consiste de una mesa que se levanta entre la cadena del transportador, de tal manera de levantar y pesar sólo el paquete ubicado sobre ella. Todos los paquetes pesados con algunos cátodos muestreados, son guiados sobre la cadena del transportador hasta la salida de la nave. Traslado, manejo y control de calidad del producto en patio de embarque. Al igual que en el caso del cobre proveniente del circuito de depósito sobre laminas de partida, el cobre en paquetes es conducido al patio de embarque donde es inspeccionado visualmente y se le asignada su grado de calidad. Las composiciones químicas para la asignación del grado de calidad al producto catódico obtenido a partir de láminas permanentes, están definidas en las normas internacionales de calidad BS EN 1978:1998 y ASTM B 115-00. Estas se muestran en las Tablas nº 3-16, nº 3-17 y nº 3-18. Fig. nº3-85: Transportador de cátodos y Unidad de Pesaje. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 136 Tabla nº 3-16: Cátodos permanentes, Grado A. Item Defecto Rango Medidas correctivas 1 Nódulos Superficiales Máximo 5 mm de alto en 20% de la cara de deposito, diseminado. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 45-48 circ. Permanente. 2 Nódulo interno Máximo 5 mm de alto en 30% de la cara de deposito. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 45-48 circ. Permanente. 3 Cordón lateral Máximo 4 mm, sobre deposito en bordes. Cordón lateral: Centrado de cátodos y ánodos. Evitar sobre depósitos. Aisladores laterales con corte recto en lado adyacente del deposito. 4 Falta depósito. Mantiene rigidez, sin otros defectos. Buen contacto eléctrico barras catódicas y anódicas. 5 Marca de aislador Menor a 2 mm de profundidad. Centrado ánodos - cátodos. Evitar sobredeposito catódico. Mant. Aisladores anódicos (Apolo modificado). Tabla nº 3-17: Cátodos permanentes, Grado R. Item Defecto Rango Medidas correctivas 1 Nódulos Superficiales Máximo 10 mm de alto en 20% de la cara de deposito. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 45-48 circ. Permanente. 2 Nódulos internos Máximo 5 mm de alto en 50% de la cara de depósito. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 45-48 circ. Permanente. 3 Cordón lateral. Máximo 8 mm sobre deposito en bordes. Centrado de cátodos y ánodos. Evitar sobre depósitos. Uso de aisladores laterales con corte recto en lado adyacente del depósito. 4 Estrías Estrías limpias, franjas ancho max. 10 cm ambos lados y 2 mm de profundidad. Flujo electrolito: Circ. permanente: 110 l/min. 5 Falta deposito Mantiene rigidez. Evitar aislamiento eléctrico de barras catódicas y anódicas. 6 Quemado Coloración leve en ambas caras con deposito firme. Disminuir corriente y luego cortar flujo a celdas. Instalar marco cortocircuitador antes de cortar flujo flujos a celdas. 7 Sulfato Max. 1% en cara de deposito. Lavado sobre celdas con agua a T > 60ºC. Lavar en cámara de lavado con agua a T(ºC) entre 75 y 80 ºC. 8 Marca de Mayor a 2 mm de profundidad. Centrado ánodos - cátodos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 137 aislador Evitar sobredeposito catódico. Mantenc. Aisladores anódicos (Apolo modificado). Tabla nº 3-18: Cátodos permanentes, Grado estándar (STD). Item Defecto Rango Medidas correctivas 1 Plomo Visible e imposible de eliminar manualmente. Lavado de ánodos. Desborre de celdas. No recircular electrolito en celdas que se le haya instalado el marco CC. 2 Nódulos Superficiales Mayor 10 mm de alto en 20% de la cara de deposito. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 45-48 circ. permanente. 3 Nódulos internos Mayor 5 mm de alto o más del 50% de la cara de deposito. Guarfloc (200 g/t) T (ºC): 45-48 circ. permanente. 4 Cortocircuito. Uno o más asociados a otros defectos. Verticalidad ánodos y cátodos. Correcta instalación aisladores anódicos (Apolo modificado). 5 Cordón lateral. Cordón mayor a 8 mm, sobre depósito. Centrado cátodos y ánodos. Evitar sobre depósito catódico. Uso aisladores laterales con corte recto en lado adyacente del deposito. 6 Estrías Estrías sucias, franjas ancho mas de 10 cm y más de 2 mm de profundidad. Flujo electrolito circ. Permanente = 110 l/min. 7 Parche Uno o más, de forma irregular. Lavado ánodos para evitar oclusión de plomo y favorecer formación de parches. 8 Falta deposito Poco deposito, flexible, cuerpo completo. Evitar aislamiento eléctrico de barras catódicas y anódicas. 9 Efecto doblado Doblez impide conformar paqte. Homogéneo. Verticalidad cátodos Evitar cátodos caídos a piso. 10 Sulfato. Mas de 1% en cara depósito. Lavado sobre celdas con agua a t>60ºC. Agua en cámara de lavado entre 75 y 80 ºC. 11 Marca aislador. Mayor a 5 mm de profundidad. Centrado de ánodos y cátodos. Evitar sobre depósito catódico. Mantención aislada. Anódicos (A.M.) 12 Perforado. Cualquier perforación. Revisión aisladores anódicos (A.M.) 5 Cordón superior Mayor a 22 mm, en borde lateral o superior. Cordón sup.: manejo anillos. Cordón lateral: Centrado de cátodos. T (ºC) = ídem puntos anteriores. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 138 6 Vértice inferior Pérdida ambos vértices, mayor a 2 pulg. Diagonal. Buen contacto eléctrico barras catódicas y anódicas. 7 Orgánico Mayor a 2% del cuerpo con destrucción del depósito. Mantener niveles altos en estanques de alimentación (CC y DD de avance). Uso material absorbente en est. Alimentación. Limpieza de esferas antineblinas en celdas scavenger. 11 Manchas >2% del cuerpo. Colocar anillos altos (90 o 110 mm). Lavado con agua a T > 60ºC. 12 Quemado Coloración intensa en ambas caras con deposito firme. Disminuir corriente y luego cortar flujo a celdas. Instalar marco cortocircuitador antes de cortar flujo a celdas. 13 Doblado Puntas dobladas, impiden formar paquete homogéneo. Mantener verticalidad en laminas iniciales (vértices y cuerpo). Evitar cátodos caídos a piso. 14 Sulfato En todo el cuerpo y/o en bordes. Colocar anillos altos (90 o 110 mm). Lavado con agua a T > 60ºC. 15 Marca de aislador Mayor a 2 mm de profundidad. Centrado ánodos - cátodos. Evitar sobredeposito catódico. Mantenc. Aisladores anódicos. Sin embargo, en la practica, la Unidad de EW de Chuquicamata ha definido el grado de calidad sobre la base de especificaciones químicas más estrictas con el fin de asegurar la calidad exigida por sus clientes. Las especificaciones químicas corresponden a las misma ya enunciadas en el punto 3.2.1 “Sistema de electrodepositación sobre láminas de partida”. Tambien el manejo del producto en patio de embarque y su despacho hasta el puerto de Angamos de la Cuidad de Mejillones sigue el mismo tratamiento detallado en el mismo punto 3.2.1 sobre “Traslado, manejo y control de calidad del producto en patio de embarque”. 3.2.3 Operaciones complementarias. Además de las actividades directas de producción de cobre en los circuitos de tecnología de láminas de partida o de cátodos permanentes, existen actividades que son indispensables para lograr un control adecuado de los “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 139 parámetros operacionales, mantener la calidad del producto, alargar la vida útil de los electrodos y maximizar la eficiencia de la corriente eléctrica. A continuación se describen las principales: 3.2.3.1 Preparación y dosificación de aditivos. Antes de realizar cualquier actividad con sustancias o productos químicas, debe conocerse la Hoja de Seguridad (HDS) del Producto. Esta hoja detalla las características del producto, sus efectos sobre las personas o ambiente y la forma de neutralizar su acción. En el caso de la Nave de Electrodepositación, se utilizan tres tipos de aditivos: 1. Guargum (Fig. nº 3-87) 2. Sulfato de cobalto. (Fig. nº3-88) 3. Sulfato ferroso. (Fig. nº 3-89) “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 140 Fig. nº 3-88: Bolsa con Sulfato de Cobalto. Fig. nº3-89: Bolsa con Sulfato Ferroso. Fig. nº 3-87: Bolsa con afinador de grano Guar Gum 66 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 141 La cantidad del afinador de grano se calcula a partir de la cantidad de cobre que se depositará el día siguiente. La dosificación de afinador de grano es de 200 gramos por tonelada de cobre depositado. En general, el afinador de grano promoverá la formación de granos finos de cobre depositado, disminuyendo el atrapamiento de impurezas y aumentando la calidad catódica del depósito. La cantidad de afinador de grano es adiciona al buzón del dosificador (Fig. 3-91). Del dosificador es traspasado al estanque de preparación, donde se mezcla con agua y vapor. La cantidad de sulfato de cobalto o sulfato ferroso se calcula a partir de la concentración de la sal en el electrolito de avance. En general, la concentración de sulfato de cobalto debe estar entre los 125 a 175 partes por millón (ppm). Como se señaló en el punto 2.16 de este manual, el sulfato de cobalto se utiliza para reducir la velocidad de corrosión de los ánodos, evitando de esta manera un elevado costo de inventario de ánodos y la contaminación catódica con plomo metálico. La concentración de sulfato férrico debe considerar una concentración total de fierro en el electrolito entre 0.9 a 1.5 gramos por litro. La preparación de estos aditivos exige mantener una agitación constante de 45 minutos para asegurar la total disolución de la sal y homogeneidad de mezclado. La adición de estos reactivos se realiza en dos plataformas independientes. La Fig. nº3.90 muestra la plataforma de adición de sulfato de cobalto, mientras Fig. nº3-91: Plataforma de adición de Sulfato Ferroso y afinador de grano. Fig. nº 3-90: Plataforma de adición de Sulfato de Cobalto. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 142 que la Fig. nº 3.91 muestra la plataforma de adición de sulfato férrico cristalizado y afinador de grano. En el punto 2.14 “Agentes Aditivos” y en capítulo 2.16 “Efecto de las Impurezas en Electroobtención” del capitulo “Introducción a la Electroobtención”, se describen en detalle los efectos metalúrgicos de los tres aditivos ya señalados. Por último, en el capítulo 6, punto 6.6 ”Manejo operacional y disposición de sustancias peligrosas” y 6.7 “Manejo operacional y disposición de residuos domésticos e industriales no peligrosos” se describe en detalle las características toxicológicas de estos productos, clasificación sobre la base de su peligrosidad, su manejo operacional y disposición. 3.2.3.2 Desborre de Celda. Esta actividad consiste en retirar los residuos de corrosión de los ánodos de plomo (laminillas o polvo de plomo, según el tipo de corrosión, de acuerdo con el capítulo I, punto 2.16: “Efecto de las Impurezas”) decantados en el fondo de la celda de electrólisis con el objeto de evitar contaminación de los cátodos de cobre con plomo metálico. Con la ayuda de puente grúa se instala el marco cortocircuitador en las celdas a desborrar. La instalación del marco cortocircuitador deberá ser preferentemente en la dirección ánodo a cátodo, dado que ir en dirección contraria implicará una contaminación adicional de la celda desborrada previamente (celda cortocircuitada). El avance en dirección contraria a la antes señalada implicará que la celda desborrada en cortocircuito será ahora la celda en aislación eléctrica. Ambos casos se esquematizan en la Fig. nº 3-92. Caso 1: Si el marco se mueve en la dirección ánodo a cátodo, la celda nº 3, aislada en primera instancia, será en el siguiente avance del marco cortocircuitador, la cortocircuitada y en desborre, mientras que la celda nº 4 será la nueva celda aislada. Así, a medida que avanza el desplazamiento del marco cortocircuitador en esta dirección, la celda a desborrar ha sido un movimiento antes la celda que ha estado en aislación eléctrica y ha sufrido algún efecto corrosivo sobre sus electrodos no energizados sumergidos en solución electrolítica. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 143 Caso 2: Si el marco cortocircuitador se mueve en dirección contraria a la dirección ánodo a cátodo, la celda aislada nº 3 no será cortocircuitada y desborrada en el próximo avance (sino que será la nº 1), aunque estuvo aislada el tiempo de desborre de la celda nº 2 y por lo tanto generó algo de corrosión producto de la desenergización del ánodo de plomo, adicionalmente a algo de disolución de cobre electrodepositado. Nota: A= ánodo, C= cátodo. A C A C A C Conexión del tranfo/rectif. (+) Celda cortocircuitada Celda aislada Marco Cortocircuitador Conexión al tranfo/rectif. (-) Celda nº 1 Celda nº 2 Celda n º 3 A C Celda n º 4 Fig. nº3-92: Esquema de dirección de cortocircuitado de celdas de electrolisis para ejecución de la actividad de desborre. Dirección de movimiento del marco cortocircuitador de ánodo a cátodo. Dirección de movimiento del marco cortocircuitador de cátodo a ánodo. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 144 Antes de instalar el marco cortocircuitador, se bajará la intensidad de corriente a unos 1000 (A) aproximadamente y sólo luego se depositará suavemente el marco sobre la celda a desborrar. La bajada de intensidad de corriente la realiza el Jefe de Turno o Supervisor (personas autorizadas) vía telefono a los operadores de la subestación eléctrica A (Sub-A), quienes regulan el valor de potencial de referencia del sistema. De forma automática, el sistema transfo-rectificadores se acomoda a al nuevo valor de set point, ajustando la corriente y el voltaje de salida. Igual procedimiento se sigue al solicitar cualquier ajuste de intensidad de corriente. El asentamiento del marco cortocircuitador debe ser primero apoyando un extremo sobre la barra de los cátodos de la celda activa y luego el extremo opuesto sobre las barras catódicas de la celda aislada. Se comienza por cerrar las válvulas de alimentación de electrolito a celdas. Luego se procede a retirar los cátodos mediante el apoyo del puente grúa. Estos cátodos son trasladados al estanque de lavado y luego se trasladan al rack de alimentación a celdas. Luego de esta maniobra se retiran los ánodos. Como el número de cátodos es menor al número de ánodos en una unidad por celda, debe cambiarse la traversa porta cátodos por la porta ánodos. Al igual que los cátodos, los ánodos son trasladados a celdas para su lavado y posteriormente depositados sobre un rack disponible. Posteriormente se retiran las esferas antinebulizantes y se evacúa, mediante bombeo, la solución electrolítica contenida en la celda (Fig. nº3-93) a una adyacente, cuidando de no succionar borra anódica. Fig. nº 3-93: Celda electrolítica evacuando solución. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 145 Los trabajadores ingresan al interior de la celda y recuperan la borra depositada en el piso de la celda (Fig. nº3-94), vertiéndola en tambores plásticos de 200 litros, provistos interiormente de bolsa plástica y debidamente rotulados. Este producto de corrosión anódico es considerado un desecho peligroso por lo que el personal debe protegerse adecuadamente para su manipulación. Esto implica el uso obligado del equipo de protección mínimo obligatorio más botas de goma con punta metálica, guantes de goma, buzo de papel y respirador con filtros para vapores ácidos y metales de plomo. Posteriormente, completado alrededor del 75% de la capacidad del tambor receptor de la borra plomada de 200 litros, es trasladado a la Zona de Ordenamiento Temporal de Residuos Peligrosos. El manejo operacional de sustancias peligrosas y su disposición final es tratado en detalle el capítulo 6 “Aspectos Ambientales”, punto 6.6 “manejo operacional y disposición de sustancias peligrosas”. de este Manual La borra en tambores es trasladada al área definida para su recepción. La celda libre de borra y lavada en su interior y también los contactos eléctricos, Fig. nº 3-94: Personal retirando la borra plomada desde el interior de la celda electrolítica. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 146 se completa con el electrolito y las esferas antinebulizantes. Luego se retornan los electrodos cuidando que queden bien posesionados. Luego se retira el marco cortocircuitador, previa bajada de corriente a 1000 A y se instala sobre pedazos de madera. La actividad de desborre permite además cambiar electrodos fuera de norma, limpiar los contactos eléctricos, reparar daños o filtraciones en la celda electrolítica, reponer aisladores anódicos, etc. 3.2.3.3 Lavado de ánodos. Como de explicó en detalle en la sección 2.16 “Efecto de las impurezas en electroobtención”, la presencia de cloruro en EW por arrastres desde SX provocan corrosión en los electrodos de plomo. Se suma a anterior, la formación como capa protectora el α-PbO2 en vez del β-PbO2, el tensionamiento de las capas de oxido de plomo que recubren la matriz de plomo del ánodo producto del laminado inicial y aquellas condiciones operacionales detalladas en el punto 2.16 relativas al efecto del plomo, para el aumento del producto de corrosión del ánodo de plomo a la forma de borra plomada. En general, la velocidad de corrosión de los ánodos de la Unidad de Electrodepositación de Chuquicamata es de alrededor de 4.4 kg/año o equivalentemente a 0.2 mm/año de perdida de espesor del ánodo, para una densidad de corriente promedio de 180 A/m 2 , es decir, un ánodo de espesor inicial 6 mm, al cabo de 5 años tiene un espesor de 3.88 mm. Esta corrosión en el ánodo además de generar el desprendimiento de laminillas o polvo fino de plomo que se deposita en el fondo de la celda de electrolisis, contamina el depósito catódico con la consiguiente pérdida de calidad. Como medida preventiva al negativo efecto del producto de corrosión anódico, se ejecuta la actividad de lavado de ánodos. El lavado de los ánodos permite eliminar la capa superficial de oxido de plomo corroído, evitando así la contaminación del cátodo de cobre, producto del desprendimiento desde la superficie anódica. Además, se disminuye la cantidad de borra plomada en el fondo de cada celda en operación. Consecuentemente se aumenta el lapso requerido para el desborre de celdas con la consiguiente disminución en la perturbación de la siembra catódica. Por otro lado, el retiro de ánodos de la celda permite su inspección visual, con lo que se pueden reponer aisladores deteriorados o faltantes y reemplazar ánodos con defectos (ánodos corroídos, defectos en la soldadura barra – cuerpo, ánodos pandeados). “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 147 Adicionalmente, la actividad de lavado de ánodos permite retirar los cátodos en siembra para un lavado superficial, con lo que se remueven impurezas ocluidas y permite una inspección del estado general de la celda, momentáneamente sin electrodos (presencia de filtraciones por disminución del nivel de electrolito). La actividad de lavado de ánodos consiste básicamente en hacer llegar agua a presión a cada cara de los ánodos con el fin de remover las laminillas de plomo existentes en su superficie. Para ello se utilizan mangueras especialmente acondicionadas para este efecto (ver Fig. nº 3-95). La operación de lavado de ánodos comienza por el cierre de la válvula de alimentación de electrolito rico a celdas a intervenir. Continúa con la instalación de lona sobre las celdas que se encuentran en la trayectoria de las lingadas a retirar, con el fin de evitar contaminación con electrolito que gotea de la lingada transportada, y luego la instalación del marco cortocircuitador, el que puede abarcar de una a cuatro celdas. Con ayuda del puente grúa se retira los “par – impar” o los “tercio” – según se trabaje en el circuito de láminas tradicionales o de láminas permanente, respectivamente - de cátodos desde la celda y se trasladan al TK de lavado. Durante 20 segundos son sumergidos en Fig. nº 3-95: Actividad de lavado de ánodos insolubles. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 148 agua caliente y agitada para luego ser trasladados al rack de alimentación a celdas o conveyer, según disponibilidad. Posteriormente los ánodos son trasladados vía el puente grúa y sostenidos sobre una celda vacía y dispuesta para ser utilizada como receptáculo de lavado. Esta celda recepciona el plomo que se desprende durante la operación de lavado. Previamente sobre esta celda se instalan greating o rejillas que permiten un acercamiento adecuado del trabajador y favorecen un inspección visual, además de las maniobras de cambio o restitución de aisladores en aquellos ánodos que lo requieran. Para el caso de las celdas scavenger se aprovechará esta instancia para cambiar esferas contaminadas con orgánico por esferas limpias o para reponer las tres capas requeridas. En el caso de las celdas comerciales, esta instancia también es aprovechada para el aseguramiento de las tres capas de esferas sobre el electrolito de la celda. 3.2.3.4 Torre reductora. Esta actividad tiene por objetivo la recuperación del ion ferroso (Fe +2 ) por reducción del férrico (Fe +3 ) con la consiguiente disminución del potencial de oxidación del electrolito. Con ello se impide la degradación del extractante orgánico utilizado en la Planta industrial de Extracción por Solventes. Para cumplir lo anterior, se agrega chatarra de cobre el interior de una estanque, llamada "Torre reductora" (Fig. nº3-96). Fig. nº 3-96: Torre reductora “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 149 El potencial de oxidación del electrolito es una función, entre otras cosas, de la concentración de los iones manganeso en solución o de la presencia de iones férrico. La disminución en la concentración de estos elementos oxidantes (pues tienden a reducirse) se evita adicionando en forma regular, chatarra de cobre al interior de la torre reductora o bien mediante purgas de electrolito. Las reacciones son: Reducción del ion férrico a ion ferroso, utilizando cobre metálico: 2Fe +3 + Cu = 2Fe +2 + Cu +2 Oxidación del manganeso en el electrolito: Mn +2 + 4H 2 O = MnO 4 - + 8H + + 5e - Mn +2 + 2H 2 O = MnO2 (s) + 4H + + 2e - Reducción del ion permanganato a ion manganeso, con cobre metálico y por la presencia de ion ferroso. 2MnO 4 - + 5Cu + 16H + = 2Mn +2 + 5Cu +2 + 8H 2 O MnO 4 - + 5Fe +2 + 8H + = Mn +2 + 5Fe +3 + 4H 2 O La torre reductora no es más que un estanque que es alimentado por su costado inferior con solución spent, proveída a través de una tubería que puede bifurcar la solución mediante la abertura de una válvula. La solución spent ingresa a la torre y rebalsa, pasando a través del lecho de cobre y luego retornando a la corriente principal a través de una tubería que se acopla a la principal. La chatarra considerada para esta actividad corresponde a los restos de láminas generadas en la actividad de corte de cuerpos en la máquina dimensionadora. El consumo aproximado mensual de chatarra de cobre (Restos del dimensionado de láminas iniciales, o láminas iniciales deterioradas o restos de las orejas de los cátodos cosechados) es de 20 a 30 ton por mes, con lo que se consigue bajar el potencial del spent y dejarlo entre 400 y 600 mV/(ENH), valores mínimo y máximo requeridos en SX. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 150 La actividad de carguío de la torre reductora implica una adecuada coordinación de la alimentación y control de la adición de chatarra, libre de grasas o elementos extraños. Como el carguío de la torre es por su parte superior, una vez cerradas las válvulas que la alimentan de spent desde el TK de recirculación nº1 (ver Fig. nº3-97), se requiere la coordinación para el izaje de la chatarra y su vaciado y disposición uniforme al interior de la torre. Una adecuada distribución uniforme de la chatarra permite aumentar las velocidades de reacción, por el aumento del área específica de contacto, entre el spent y el cobre. Sólo una vez finalizado el carguío de la torre, se abren las válvulas que permiten la alimentación con spent. TK nº1 Recirculación Intercambiadores de calor Solución spent Torre reductora TK de spent Unidad de SX Chatarra de cobre Fig. nº3-97: Circuito de recorrido de la solución spent hacia y desde la torre reductora. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 151 3.2.3.5 Lavado de celdas scavenger y de esferas antinebulizantes contaminadas con orgánico. Las esferas contaminadas con orgánico arrastrado desde la SX y que se sobrenadan en las celdas scavenger, deben ser cambiadas por esferas libre de orgánico, con el fin de evitar la pérdida de calidad catódica y los efectos corrosivos del orgánico sobre los electrodos sumergidos, de acuerdo con lo señalado en el punto 2.16 “Efecto de las impurezas en electroobtención” de este manual. La actividad de lavado de esferas consiste en el retiro de ésta desde las celdas y su traslado hasta el patio de embarque. Allí una empresa externa, utiliza diluyente y agitación para realizar una limpieza química, removiendo la capa superficial de orgánico pegado. Luego de la aplicación de diluyente, las esferas son enjuagadas con agua caliente. Con ello se consigue su la remoción del orgánico adherido y su retorno a celdas (Fig. nº 3-98). Los residuos generados (mezcla orgánica – agua – algo de sólidos) son devueltos al sumidero de la Planta Industrial de SX. Fig. nº 3-98: Reposición de esferas antinebulizantes libres de reactivo orgánico. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 152 Adicionalmente al retiro de las esferas contaminadas con orgánico de las celdas scavenger, se realiza la actividad de limpieza de las mismas. Esta actividad consiste en la remoción del orgánico que sobrenada en el electrolito de las celdas. 3.2.3.6 Controles operacionales. En la Unidad de Electrodepositación se realizan controles operacionales que tienen por objetivo la verificación del funcionamiento del proceso, de tal manera de detectar y corregir, en el menor tiempo posible, desviaciones respecto de su estándar operacional. De esta forma se toman las medidas preventivas y correctivas necesarias para mantener estable la planta frente a cambio en las condiciones operacionales. Para esto, se cuenta con una “Planilla control diario del proceso Planta EW” CR- 09207, en la que se lleva el registro del control de las variables de proceso más importantes. En la Fig. nº3-99 se muestra esta planilla. Básicamente, las variables y su frecuencia de control son: Concentraciones y potenciales de solución: Concentración de cobre (Cu +2 ), ácido libre (H + ) y voltaje (mV) de entrada a las Celdas scavenger. Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del electrolito de salida de las celdas scavenger. Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del electrolito de entrada al circuito A. Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del electrolito de salida del circuito A. Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del electrolito de salida del circuito C. Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del electrolito de salida del circuito D. Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del electrolito de entrada al circuito E. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 153 Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del electrolito de salida del circuito E. Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del electrolito de salida del circuito F. Concentración de cobre (Cu +2 ) y potencial (mV) del spent de retorno. Potencial del spent de entrada a la torre reductora. Estas mediciones son registradas cada 8 horas en la Planilla de Control diario. Flujos de soluciones: Flujo de spent. Flujo de avance. Flujo de electrolito en circuitos A, C, D, E, y F. Estos controles deben registrarse cada 2 horas en la Planilla de Control Diario. Control de Volúmenes. Cada dos horas se registran los siguientes volúmenes: Volumen de estanque BB (spent). Nivel de llenado del BB, en porcentaje, Volumen del estanque CC (Avance). Nivel de llenado del CC, en porcentaje, Total de volumen en BB y CC. Volumen en estanque de agua inacaliri. Volumen en estanque de ácido sulfúrico. Temperatura. Cada ocho horas se registra la temperatura del fujo de entrada y salida de solución de: Común secciones A-1, A-2 y A-3. Sección A-4. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 154 Circuito C. Común secciones D-4, D-5 y D-6. Circuito E. Circuito F. Movimientos de corriente eléctrica. Frente a cambios en la intensidad de corriente, se registra su valor y hora en que aconteció, para cada circuito de celdas. Control de corriente y voltaje por circuito. Cada 1 hora se registra el valor de la intensidad de corriente y el voltaje por celda. Inventario de soluciones. Se registra el volumen de solución existente en los circuitos, más aquella de los TK de recirculación nº1 y nº2, TK BB de solución spent y TK CC de solución avance. Con los valores individuales, se obtiene el volumen total. Concentraciones de aditivos. Cada 8 horas de registran las concentraciones de cloruro en: Electrolito de avance. Solución spent. Solución entrera al circuito A. Solución de salida del circuito A. Solución enterada al circuito E. Solución de salida del circuito E. Cada 2 horas se registra la concentración de cloruro en el agua de alimentación a ED. Tambien se registra el análisis de cloruro en el electrolito descargado de S1, en el los TK de recirculación nº1 y nº2. Cantidades, niveles y volúmenes. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 155 Por turno: Se registran las cantidad de sulfato de cobalto, sulfato ferroso y afinador de grano preparado por turno. Se registran las lecturas de flujo de agua impulsada por la bomba FIT 870 y FIT 871. En este caso se registra la lectura inicial y la lectura final de flujo y el volumen equivalente del turno. Se registran las lecturas de inicial y final de flujos solución purgada y el equivalente en volumen, del turno. Se registran las lecturas inicial y final de los flujos de agua de reposición y el equivalente en volumen, del turno. Se registan las lecturas inicial y final de flujos de acido sulfúrico y su equivalente en volumen, del turno. Tambien se registra la diferencia de altura en el estanque de ácido una vez que se ha rellenado y el peso equivalente al volumen de relleno. Se registra la altura inicial y final del TK nº2 y se obtiene la diferencia. Equivalentementes se registra el volumen asociado a ambas alturas y a la diferencia de las mismas. Semanalmente: Se obtiene un consolidado de los registros diarios en las siguientes ítemes: Nivel de TK spend BB. Nivel del TK CC. Volumen de agua usada en a preparación total de aditivos. Volumen de agua de proceso. Volumen de solución purgada. Volumen total ocupado. Variación del volumen diario, respecto del promedio semanal. Cantidad de sulfato de cobalto adicionado. Cantidad de afinador de grano preparado. Cantidad de sulfato ferroso preparado. Volumen de ácido sulfúrico agregado al circuito. La responsabilidad del Operador Mayor o encargado de la Sala de Control es llevar el registro oportuno de los controles diarios. El Operador Mayor permanece atento a las desviaciones entre los valores de las variables operacionales controladas respecto de las definidas como estándares para la “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 156 operación de la planta. Frente a estas diferencias, da aviso en forma inmediata al Jefe de Guardia o Supervisor para la toma de acciones correctivas. Algunos de los parámetros operacionales de la Unidad de electrodepositación se muestran en la Tabla nº2-19. Tabla nº3-19: Parámetros operacionales de la Unidad de Electrodepositación. PARAMETRO UNIDAD VALOR Concentración de cobre solución Spent gpl 38 a 40 Concentración de ácido gpl 175 a 185 Temperatura solución entrada secciones scavenger ºC 37 a 40 Temperatura solución entrada secciones comerciales ºC 41 a 44 Temperatura solución entrada circuitos permanentes ºC 41 a 44 Potencial electrolito entrada a circuito permanente mV = < 600 Densidad de corriente a circuitos tradicionales A/m2 150 a 200 Densidad de corriente a circuitos permanentes A/m2 150 a 220 Dosis afinador de grano g / ton Cu depositado = 200 Concentración de cobalto en el electrolito ppm 125 a 175 Concentración de fierro total en el electrolito gpl 0.9 a 1.5 Concentración de manganeso en el electrolito ppm = < 90 Concentración de nitrato en el electrolito ppm = < 90 Concentración de cloruro en el electrolito ppm = < 30 Ciclo catódico circuito permanente E días 7.4 Ciclo catódico circuito permanente F días 7.9 Ciclo catódico circuito tradicional A, B, C y D días 7.3 Espaciamiento entre centros de cátodos circuito permanente mm 108 Espaciamiento entre centros de cátodos circuito tradicional mm 104 Peso nominal cátodos circuito permanente (por cara) kg. 40 Peso nominal de cátodos circuito tradicional kg 70 Area de deposito por cátodo circuito permanente m2 1.9 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 157 Area de deposito por cátodo circuito tradicional m2 2.0 Cátodos por celda circuito permanente nº 63 Cátodos por celda circuito tradicional nº 60 Anodos por celda circuito permanente nº 64 Anodos por celda circuito tradicional nº 61 Flujo de entrada a celdas m3 / h ≈10 Corte en circuito permanente (máximo) gpl 2.8 Corte en circuito tradicional (máximo) gpl 2.8 Corte en circuito scavenger (máximo) gpl 2.8 Amperaje nominal en circuito A, B, C y D A 24000 Amperaje nominal en circuito E A 28500 Amperaje nominal en circuito F A 34000 Eficiencia de corriente nominal % ≥ 90 Peso nominal de cobre depositado circuito A ton / día 92 Peso nominal de cobre depositado circuito B ton / día 92 Peso nominal de cobre depositado circuito C ton / día 92 Peso nominal de cobre depositado circuito D ton / día 66 Peso nominal de cobre depositado circuito E ton / día 97 Peso nominal de cobre depositado circuito F ton / día 73 Voltaje por celda V 1.9 a 1.95 Voltaje nominal por circuito V 375 Consumo de energía kw/h/tm 1750 a 1850 Tamaño celdas circuito permanente m x m x m 6.81x1.26x1. 47 Tamaño celdas circuito tradicional m x m x m 6.81x1.12x1. 40 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 158 Fig. nº 3-99 A: Planilla Control Diario del Proceso Planta E.W. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 159 Fig. nº3-99 B : Planilla Control Diario del Proceso Planta E.W. (reverso) “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 160 3.2.3.7 Corriente máxima y corriente mínima. Los valores de la intensidad de corriente continúa fluctúan entre un valor máximo y un mínimo, llamados “corriente máxima y corriente mínima”, respectivamente. La corriente máxima puede definirse frente a dos condiciones operacionales: a. Es aquella que operacionalmente puede entregar en tranfo-rectificador que alimenta al circuito. Rectificador-transformador circuito A = 24.000 Amperes. Rectificador-transformador circuito B = 24.000 Amperes. Rectificador-transformador circuito C = 24.000 Amperes. Rectificador-transformador circuito D = 24.000 Amperes. Rectificador-transformador circuito E = 28.500 Amperes. Rectificador-transformador circuito F = 34.000 Amperes. b. Es aquella que queda definida por el flujo de electrolito y su concentración de tal manera de no generar un corte de concentración superior a 2.8 gramos por litro. Cortes mayores (disminuciones en la concentración del electrolito) favorecen la nodulación y la contaminación con azufre del cátodo. La corriente mínima tambien se puede definir frente a situaciones operacionales: a. Es aquel valor mínimo de corriente que impide el desprendimiento de la capa de oxido de plomo tipo beta desde la superficie del ànodo. En otras palabras, impide la corrosión del ánodo y con ello la contaminación catódica del cobre en electrodepositación. b. Es aquella necesaria para impedir la disolución del cátodo de cobre, aún en periodo de siembra. En general, un valor mínimo que tiende a utilizarse corresponde a 1.000 amperes, cuando los transfo-rectificadores operan en condiciones normales. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 161 Frente a cortes de energía eléctrica se requiere la habilitación inmediata de una corriente de respaldo de 500 A. 3.2.3.8 Equipos de la Unidad de Electrodepositación La Unidad de electrodepositación ha definido algunos equipos como críticos, dado que su paralización implica la perdida de continuidad operacional. También existen otros equipos importantes. Equipos críticos. • Maquina preparadora de cátodos iniciales. • Maquina lavadora. • Máquina dimensionadora de cuerpos y asas. • Máquina despegadora. • Rectificadores - transformadores. • Grúas puente. • Grúas horquillas. Equipos importantes. • Celdas electrolíticas. • Balanzas. • Convoy. A continuación se describe cada uno de los equipos. Descripción de los equipos críticos. • Máquina preparadora de cátodos iniciales. Esta máquina (Fig. nº3-100) tiene por objetivo confeccionar los cátodos iniciales a partir de los cuerpos y asas, proporcionados por la máquina dimensionadora y las barras catódicas, provenientes, generalmente, desde la máquina lavadora de cátodos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 162 La máquina preparadora de cátodos iniciales consiste de las siguientes unidades: Rodillos transportadores de pellets. Alimentador de cuerpos. Mediante copas de succión conectada a eyectores de vacío, toma de una lámina por vez desde el pellets y alimenta a la mesa de alineación. Mesa de alineamiento. La lámina de cobre es alineada contra una guía, justo antes de ser traspasada mediante rodillos con ganchos a la unidad de rigidizado. Rigidizadora de cuerpos. Esta consiste de ocho rodillos que laminan y enderezan el cuerpo de cobre y la alimentan al estampado en cuadriculado. Fig. nº 3-100: Máquina preparadora de láminas “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 163 Unidad de bajada. Esta unidad baja el cuerpo de cobre desde el rigidizador hasta el transportador principal. Transportador principal. Este tiene tres correas en Y y dos pares de cadenas, montadas vía roldanas y enganches a un marco. Las correas en V soportan y transportan el cuerpo junto con un par de cadenas interiores. Las cadenas de cuerpos están equipadas con ganchos para su correcta posición. Las cadenas externas (cadena de barra) tiene portadores para la suspención de barras. La correa en V de desplaza más rápido que la cadena para permitir que la lámina sea tomada y alineada. Alimentador de barra. Las barras son alimentadas una a una por el alimentador de barras a los soportes de barras, siendo posteriormente tomadas por la cadena transportadora de barras. Alimentador de asas. Este toma dos orejas cada vez. Las orejas son alzadas con coplas de succión conectadas a dos eyectores neumáticos en vacío desde un depósito de orejas y los deja caer dentro de un par de canales, que las conduce a la cadena que transporta la barra y el cuerpo. En el depósito de asas hay dos sensores que indican la correcta posición de la oreja. Unidad de remachado. Esta unidad consta de 6 cilindros hidráulicos (tres por cada oreja), que trabajan secuencialmente: 1-2 en suspención. 3-4 de los punzones. 5-6 de la remachadora. Meza elevatriz. Tiene como objetivo llevar el cátodo inicial desde una posición horizontal en el transportador principal a una posición vertical sobre el transportador de espaciamiento. Transportador de cadena. Lleva los cátodos iniciales desde la mesa elevatriz al transportador de espaciamiento. Transportador de espaciamiento. Puede almacenar hasta 180 cátodos iniciales. El espaciamiento correcto se lleva a cabo mediante un descifrador y un contador de pulsos electrónico. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 164 Carro de descarga. Levanta la carga de seis celdas a la vez, desde el transportador de espaciamiento al conveyor de almacenamiento con capacidad de 2160 cátodos. El carro puede descargarse en dos pasillos de transferencia diferentes. • Máquina lavadora de cátodos. El objetivo de ésta máquina (ver Fig. nº 3-101) es eliminar el sulfato de cobre adherido a la superficie o a las asas de los cátodos cosechados. La máquina lavadora de cátodos consiste de las siguientes unidades: Carro de carga. Este recoge la carga de una celda y a través del convegor la lleva hasta el transportador de recepción. Dispositivo de transferencia. Este dispositivo levanta dos cátodos desde el transportador de recepción al transportador de lavado. Fig. nº3-101 : Máquina lavadora de cátodos (a la izquierda) y cabina de control (a la derecha). “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 165 Extractor de barras. Es un cilindro hidraulico que empuja y las transporta hacia un cassette. El extractor de barras incluye una unidad limpiadora. Transportador de lavado. Esta unidad transporta los cátodos desde el dispositivo de transferencia a través de la cámara de lavado y luego al finalizador inferior. Cámara de lavado con estanque de sedimentación. Con el objetivo de lograr un buen lavado y el mínimo consumo de agua, se dispone de una cámara de lavado con tres etapas. La cámara cuenta con surtidores de agua atomizada. Finalizador y plataforma de descenso. El finalizador consiste de un brazo equipado con un dispositivo hidráulico de tenazas. Cada vez que los cátodos son liberados por el transportador de lavado, el brazo de tenazas se moverá. Las tenazas toman de dos cátodos y los giran a una posición de 90° sobre la mesa de descenso. La mesa se baja posteriormente a una distancia correspondiente al espesor de los cátodos cuando se han reunido 30 y los deja sobre el transportador de descarga. Transportador de descarga. Esta unidad transporta los paquetes de cátodos desde el finalizador inferior al pesómetro, unidad de enzunchado, apilador y transportador de almacenamiento. Transportador de almacenamiento. Esta unidad puede contener hasta cinco paquetes y desde aquí son retirados por montacargas hacia el patio de embarque. • Máquina dimensionadora de cuerpos y asas. Fig. nº 3-102 : Máquina dimensionadora de cuerpos y asas. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 166 Esta máquina (ver Fig. nº 3-102) tiene como objetivo cortar los cuerpos y asas a partir de hojas iniciales de cobre electrorefinado, proveniente de refinería. La máquina dimensionadora de cuerpos y asas está compuesta por los siguientes conjuntos principales: Transportador de bins. Transportador de pallets. Mesa elevatriz de bins. Mesa elevatriz de pallets. Sistema de alimentación. Mesa de alimentación. Cortador de cuerpos. Transportador de cuerpos. Transportador de descarga. Transportador y cortador de asas. Carro porta cajas de asas. Grupo hidráulico. Tablero general de fuerza y comando eléctricos. Pupitre eléctrico. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 167 • Máquina despegadora. El objetivo de la máquina despegadora (Fig. nº 3-103) es separar los cátodos de cobre de las planchas madres de acero, dejando estas últimas en condiciones de ser reutilizadas. La máquina despegadora cuenta con las siguientes unidades. Estaciones receptoras. Reciben los cátodos sin lavar, desde la grúa puente de la nave. Puede almacenar hasta 42 cátodos. Posteriormente, el vagón de carga transfiere la carga al transportador de recepción. Sistema de lavado y de recubrimiento de cera para los cátodos. El objetivo de esta unidad es lavar completamente los cátodos y sacar la cera utilizada para cubrir la parte inferior de la placa madre de acero para su recuperación y reutilización. Vagón de carga. Va montado en la parte superior de las vigas de transporte y es el encargado de transportar las placas madres aún no separadas desde las estaciones de cargas al transportador de recepción y lavado. Transportador de recepción. Recibe una carga máxima de 42 placas madres con cátodos, desde el vagón de descarga. La longitud total del transportador de aproximadamente 6.5 metros, el que está provisto de cadenas, guías de cadenas, piñones y ejes de transmisión incorporadas. Fig. nº 3-103 : Máquina despegadora. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 168 Dispositivo de transferencia. Su objetivo es transferir las placas madres una a una desde el transportador de recepción al transportador de lavado. Transportador de lavado. Recibe los cátodos sin lavar y adheridos a la placa madre, desde el dispositivo de transferencia. Tiene una longitud de 6.5 metros. Bandeja de goteo. Recupera las gotas de solución ácida de las placas madres, como también el agua de lavado que escapa de la cámara de lavado. Cámara de lavado. Remueve la cera de la parte inferior de la placa madre y recibe la solución ácida y las impurezas de la superficie de los cátodos. Demister. Evacúa el agua pulverizada e ingresa vapor a la cámara de lavado. Transportador transversal. Lleva las placas madres desde el transportador de recepción a las diferentes unidades de la máquina. Las placas se apoyan en su borde inferior durante el traslado. Topes espaciadores de placas. Aseguran que las placas madres se detengan en la posición correcta en las diferentes estaciones durante el movimiento transversal. Dispositivo de flexión. Trabaja como una unidad primaria de despegue, realizando un pre-despegue de los cátodos de cobre, flexionando la placa madre por ambos lados, forzando a los cátodos a abrirse por la parte superior de la placa. Dispositivo cincelador. Trabaja como una unidad secundaria de despegue, ejerciendo presión sobre los cátodos de cobre para que se desprendan y caigan sobre los brazos del dispositivo de descenso. Receptor de cátodos. Permite llevar los dos cátodos de la posición vertical a la horizontal, para luego transportarlos al transportador de cátodos. Transportador de cátodos. Sobre este son colocados dos cátodos por el receptor de cátodos, a ambos lados. En uno, el cátodo es colocado directamente sobre el transportador de cadenas y en el otro, sobre el soporte. Prensa corrugada. Provoca una corrugación de los cátodos. Consiste en una estructura sólida con un cilindro oleohidráulico que opera la prensa, la que está montada en la parte interna del transportador de cátodos. Apilador de cátodos. Recibe el par de cátodos desde el transportador de cátodos, formando la primera pila en el dispositivo de descarga. La cantidad de cátodos es recibida por la mesa de apilamiento. Mesa apiladora. Esta mesa recibe los cátodos de dos en dos, desde el apilador, formando una pila. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 169 Unidad de pesaje. Las celdas de carga para la unidad de pesaje están montadas sobre una mesa de levante, para pesar las pilas separadamente. Unidad de etiquetado y marcado. Se usa para etiquetar las pilas de cátodos con la información del producto (fecha, peso, número de sección). Prensa de muestreo. Toma automáticamente el cátodo de encima de la pila y luego toma muestras antes de devolverlo a la misma fila desde donde lo tomó. Unidades automática de despegue. Consta de una prensa de 5 toneladas la cual se acciona durante la operación del despegue de los cátodos. Transportador de rechazo. Recibe las placas madres, no despegadas y rechazadas sobre el transportador transversal por medio del dispositivo de transferencia y los espacios sobre las cadenas. Transportador de descarga. Recibe las placas despegadas una a una desde el transportador transversal dejando espacios uniformes para llevarlas al vagón de transferencia. Unidad para el encerado de las placas. Esta unidad aplica una capa de cera en la parte inferior de la placa madre, antes de ser transferida al vagón de descarga. Vagón de descarga. Coloca sobre la viga de transporte un conjunto de placas madres despegadas y preparadas desde el transportador de descarga, sobre las diferentes estaciones de carga de las vigas de descarga. • Transformadores - Rectificadores. Fig. nº 3-104 : Transfo-rectificador. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 170 Los transformadores rectificadores (Fig. nº3-104) trabajan de dos formas. El sistema transformador reduce el voltaje suministrado por las subestaciones eléctricas aumentando la intensidad de corriente a celdas electrolíticas, mientras que el sistema rectificador solo permite la circulación de corriente eléctrica en una sola dirección, con lo que se obtiene alimentación de corriente contínua a celdas. En la Unidad de Electrodepositación se tienen las siguientes capacidades de alimentación de corriente continua a los bancos de celdas. Rectificador-transformador circuito A = 24.000 Amperes. Rectificador-transformador circuito B = 24.000 Amperes. Rectificador-transformador circuito C = 24.000 Amperes. Rectificador-transformador circuito D = 24.000 Amperes. Rectificador-transformador circuito E = 28.500 Amperes. Rectificador-transformador circuito F = 34.000 Amperes. Descripción de los equipos importantes. • Celdas electrolíticas. Fig. nº3-105: Celda electrolítica. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 171 La celda electrolítica (Fig. nº 3-105) es el reactor físico donde ocurre el proceso de electrodepositación. En el caso de la Unidad de electrodepositación se tienen: Circuito A, con 06 secciones, cada una con 25 celdas = 150 celdas. Circuito B, con 06 secciones, cada una con 25 celdas = 150 celdas. Circuito C, con 06 secciones, cada una con 25 celdas = 150 celdas. Circuito D, con 06 secciones, cada una con 18 celdas = 108 celdas. Total circuitos tradicionales = 558 celdas. Circuito E, con 06 secciones, cada una con 21 celdas = 126 celdas. Circuito F, con 06 secciones, cada una con 17 celdas = 102 celdas. Total circuito permanente = 228 celdas. Total celdas en ED = 786 Las celdas tienen una tamaño aproximado de 6.81 x 1.12 x 1.40 metros de largo, ancho y alto respectivamente y están construidas de concreto, con pared común, llamadas “modelo I”, piso de madera revestido en resina y con recubrimiento interno de PVC de una sola pieza (paraliner). El paraliner está protegido en los costados con láminas de PVC y en el piso con láminas corrugadas de PVC. Las celdas son cargadas por uno de sus extremos con electrolito fuerte, el que luego de recorrerla la abandona por rebalse en su extremo opuesto. Esta solución que rebalsa se denomina electrolito fuerte gastado. En la unidad de ED existen dos tipos de celdas que se clasifican de acuerdo con su objetivo. Celdas scavenger. Estas celdas tienen como objetivo servir como barrera al avance del electrolito contaminado con arrastres de orgánico a las celdas comerciales. Como estas celdas cumplen una función de limpieza se les “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 172 denomina también, celdas de sacrificio y los cátodos de cobre sembrados en ellas son de regular calidad dada la presencia de orgánico. Celdas comerciales. En estas celdas cumplen con el objetivo de producir cobre de alta pureza, libre de contaminación orgánica, dado que los arrastres han sido contenidos por las celdas scavenger. • Grúas puente. Fig. nº3-106: Puente grúa. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 173 Al interior de la nave de electroobtención existen tres grúas puentes. En el patio de embarque existe un grúa puente más. Adicionalmente existen grúas para movimientos menores. Grúas al interior de la nave (Fig. nº 3-106). Tres grúas eléctricas: una grúa puente marca P&H y dos marca Demag de capacidad 10 toneladas. La grúa P&H funciona sólo en la calle norte. Por otro lado, las grúas puente Demag, permiten una mayor versatilidad y pueden ser transferidas desde una calle a otra, indistintamente. Sus funciones se desarrollan básicamente en la operación de cosecha, siembra, inspección de grúa liviana, lavado de ánodos y desborre de celdas, entre las principales. Una grúa tipo polipasto de 5 ton de capacidad que se ubica sobre las máquinas. Su función es levantar materiales o equipos y trasladarlos dentro del radio de acción de las máquinas. Grúas exteriores a la nave. Una grúa semi-portico de 8 toneladas de capacidad, ubicada en el patio de embarque, cuya función es el traslado y carga de cátodos al convoy. Grúas itinerantes. Grúas horquillas: estas grúas están incorporadas a los montacargas y se utilizan para el transporte, ordenamiento y traslado de láminas, cátodos, ánodos, bins, rack y elementos menores (hasta 3 toneladas de peso). Estas grúas se mueven al interior de la nave de ED y en el patio de embarque y sus alrededores. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 174 • Estanques. En la Unidad de ED existen dos estanques principales, llamados Estanque de recirculación nº1 (Fig. nº3-107) y Estanque de recirculación nº2 (Fig. nº3-108). Estos estanques cumnplen la función de mezclar las soluciones de electrolito fuerte y gastado, con lo que se logra una solución de concentración intermedia en cobre y ácido, apropiada para usarse como alimentación a las celdas comerciales. Para esta operación, el estanque de mezclado está dividido en 4 partes, dos de las cuales son para spent y dos para recirculación. Adicionalmente existen: Estanque BB de spent o electrolito gastado. Este estanque posee una capacidad de almacenamiento de 4000 m3 de electrolito gastado (spent). Estanque CC de avance (electrolito cargado). Este estanque posee una capacidad de almacenamiento de 4000 m3 de electrolito cargado, proveniente de la Planta de SX. Estanque DD de avance, parte A. Este estanque posee una capacidad de 2000 m3 de almacenamiento de electrolito cargado, proveniente del estanque CC de avance. Estanque DD de avance, parte B. Fig. nº3-107: Estanque de recirculación nº1. Fig. nº3-108: Estanque de recirculación nº2. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 175 Este estanque posee una capacidad de 2000 m3 de almacenamiento de electrolito cargado, proveniente del estanque DD de avance. • Bombas. Las bombas (Fig. nº3-109) son las unidades electromecánicas que impulsan las soluciones desde un lugar a otro a través de tuberías de diferente material. Las bombas con que cuenta la Unidad de ED son: _ Bombas para alimentación del circuito scavenger, desde el estanque DD. Estas son bombas centrífugas horizontales cuya capacidad normal es de 700 m3/h y 900 m3/h como capacidad máxima. _ Bombas para alimentación de solución spent desde el estanque de recirculación al estanque DD de spent. Estas son bombas centrífugas horizontales cuya capacidad normal es de 700 m3/h y 900 m3/h como capacidad máxima. _ Bombas para alimentación de solución spent desde estanque DD a la Planta de SX. Su capacidad es igual a las descritas anteriormente. Fig. nº 3-109 : Bombas electromecánicas, en operación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 176 _ Bombas para alimentar a las celdas comerciales, desde el estanque de recirculación. Estas son bombas centrífugas horizontales cuya capacidad normal es de 491 m3/h y 565 m3/h como capacidad máxima. _ Bombas de sumidero. Son del tipo centrifugo verticales. La capacidad normal es de 15 m3/h. _ Bombas para alimentación de spent desde TK de circulación oeste a TK de circulacion este. Estas son bombas centrífugas horizontales cuya capacidad normal es de 300 m3/h y 500 m3/h como capacidad máxima. _ Bombas de alimentación a celdas de cátodos permanentes desde TK de circulación. Estas son bombas centrífugas horizontales cuya capacidad normal es de 700 m3/h y 900 m3/h como capacidad máxima. • Intercambiadores de calor. Los intercambiadores de calor (Fig. nº 3-110) permiten la transferencia de calor por conducción entre la solución spent proveniente de ED (de mayor temperatura) a la solución avance (de menor temperatura) proveniente de SX. Los intercambiadores de calor son placas metálicas altamente conductoras del calor (fig. nº3-111) y permiten el paso de las soluciones a traves de conductos individuales, sin mezclarse. Cada solución ingresa al intercambiador por un Fig. nº3-110: Vista de un intercambiador de calor. Fig. nº3-111: Vista de Placas metálicas del intercambiador altamente conductoras del calor. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 177 costado de su extremo superior, pasa a través de los conductos y sale por la parte inferior, pero por el extremo inferior opuesto. En la Unidad de ED existen cuatro intercambiadores de calor. • Torre reductora (Fig. nº3-112). Esta constituye otra de los equipos instalados y que tiene por objetivo la disminución del potencial de oxidación de la solución spent, mediante la utilización de chatarra de cobre provenientes del dimensionado de láminas iniciales, laminas iniciales deterioradas o recortes de orejas de cátodos en patio de embarque (Fig. nº3-113). • Circuito hidráulico. El circuito hidráulico de la Unidad de ED corresponde a todo el sistema de tuberías (un ejemplo es el mostrado en la Fig. nº3-114) y conductos que permiten la circulación de los diferentes tipos de soluciones electrolíticas. Fig. nº 3-112: Torre reductora. Fig. nº 3-113 : Vista interior de la torre reductora, cargada con chatarra de cobre. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 178 Estos conductos son de acero inoxidable, PVC y polietileno, todos resistentes a los efectos corrosivos de las soluciones ácidas. Fig. nº 3-114: Vista de tuberías hidráulicas conductora de solución electrolítica entre los estanques de recirculación nº1 y nº2. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 179 3.3 Sistemas de comunicación, control y captura de datos. La Unidad de Electrodepositación cuenta con un tipo de sistema para su control, el cual está enlazado al sistema de control principal ubicado en la Sala de Control de SX. Por lo anterior, se puede desplegar en pantalla y en tiempo real el valor de las variables controladas automáticamente, tanto de la Unidad de SX o de EW, en cualquiera de las dos salas de control. En la Fig. nº3-115, puede apreciarse el enlace del Sistema de control de la Unidad ED en el Sistema de Control Global de SX-ED. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 180 Operación de Detección y Alarma. Sensores de llama Detectores de humo Detector Sistema de Control Distribuido SX I/A Foxboro. Sistema de Detención Secuenciada Freelance - 2000 Sistema Contra incendio Cerberus CZ-10 Operación de Extinción del Incendio Sistema de Control Distribuido EO I/A Foxboro. Operación de Detención de la Planta de SX: Para bombas, cerrar válvulas. Tiempo 105 seg. Operación de Control de Planta SX PI-System Modo automático: Cuenta regresiva T1/T2 Modo Manual Pulsador Agua + Concentrado de Espuma T1/T2 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 181 Sistema de control distribuido (DCS). Este sistema marca Foxboro, modelo I/A, es el principal, cuyo objetivo es el rescate de mediciones en terreno de variables de proceso, como: Temperatura. Flujos de spent, avance y soluciones intermedias. Niveles de soluciones en estanques. Presión. El DCS además realiza el control sobre las variables medidas, es decir, controla los flujos y niveles mediante el accionamiento de válvulas en línea y realiza el control de las r.p.m. mediante mediciones del voltaje aplicado al motor del agitador. El control lo ejecuta ajustándose a un "set point" o valor de referencia previamente definido. Para la supervisión y presentación en pantalla, existen dos estaciones operacionales independientes, las que para efectos de operación por el encargado de la sala de control, no tienen diferencias. El DCS, para operar, tiene asociado instrumentación de última generación. Por ejemplo: Para mediciones de flujo, en las líneas de alimentación a secciones de ED tradicional y sobre cátodos permanentes, de alimentación a TK de recirculación, se cuenta con: Sensores magnéticos (1) . Placas orificio (2). Sensores sónicos (3) , que trabajan en base a diferenciales de tránsito de tiempo). Fig. nº 3-115 : Esquema del enlace entre los distintos sistemas de control de las Unidades de SX y ED. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 182 La Fig. nº 3-116 muestra la línea en que se ubican estos sensores para mediciones de flujos. TK DD Avance 04 Intercambiadores de calor Secciones A y B Secciones B, C, D, E y F. TK recirculación 1 / 2 TK BB Spent (1) (1) (2) (2) (3) (3) (3) (3) Fig. nº3-116: Líneas de ubicación de sensores de flujo. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 183 Para la medición de niveles en TK de recirculación n o 1 (norte – sur) y n o 2 (norte – sur), BB y DD, se cuenta con sensores sónicos. Para la medición de temperatura de los principales flujos de alimentación a secciones, salida de flujos de intercambiadores de calor y en TK N o 1 (norte - sur) y N o 2 (norte – sur), sensores tipo RTD (resistencia variable de temperatura). Para la medición de presión en estanque de agua caliente, se utiliza medidor de presión tipo diafragma. A continuación se muestras algunos de estos sensores (Fig. nº 2-117 a la Fig. nº 2-120). Fig. 3-117: Placa Orificio “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 184 Fig. nº3-118: Ubicación de la Placa Orificio en tubería Fig. nº3-119: Sensor de temperatura RTD “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 185 3.4 Sala de control. En la sala de control de la Unidad de Electroobtención existen dos monitores que despliegan en tiempo real, el estado del sistema de control de la planta. El sistema está enlazado con el de control de la Unidad de Extracción por Solventes. Por lo tanto, el operador de sala de control puede observar las respuestas del sistema de Electrodepositación y el de Extracción por Solvente, indistintamente de la sala de control en la que ubique. El hardware del sistema para la Unidad de Electrodepositación considera los siguientes monitores. - 02 monitores de Control de Procesos I/A (Sistema de control distribuido). Desde la sala de control se pueden controlar principalmente las bombas de la planta, respecto de su partida, detención, aumento de potencia o r.p.m., y con ello los niveles de estanques, origen y destino de flujos de spent o avance, agua, adición de ácido. Adicionalmente, existen estaciones de trabajo independientes y que también tienen asociados controles electrónicos y eléctricos. Por ejemplo: • Puentes grúas, 02 unidades marca Demag y 01 unidad marca P&H. Fig. nº 3-120: Sensor de nivel por presión diferencial y su transmisor. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 186 • Máquinas dimensionadora y cortadora de asas. • Máquina preparado de láminas iniciales. • Máquina lavadora de cátodos tradicionales. • Máquina lavadora y despegadora de cátodos. En los monitores de Sistema de Control Distribuido I/A Foxboro, de la sala de control, pueden desplegarse vistas de secciones de la planta. Por ejemplo: • Circuitos A, C, D, E y F. • Estanques de recirculación nuevo y antiguo. • Intercambiadores de calor. • Distribución general de bancos. • Pesaje. Además, éstas pantallas muestras los flujos de entrada y salida de Avance, spent, EGS, electrolito gastado, agua, electrolito recirculado, electrolito transferido y ácido. A continuación se muestran las pantallas más importantes que debe supervisar el encargado de la Sala de Control (Fig. nº3-121 a la Fig. nº3-130). “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 187 Fig. nº 3-121: Intercambiadores de calor. Fig. nº 3-122: Bancos de electroobtención Presentación en pantalla de circuito a Coalescedores. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 188 Fig. nº3-123: Circuito A. Fig. nº3-124: Circuito C. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 189 Fig. nº3-125: Circuito D. Fig. nº3-126: Circuito E. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 190 Fig. nº3-127: Circuito F. Fig. nº3-128: Estanque de recirculación antiguo. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 191 Fig. nº3-129: Estanque de recirculación nuevo. Fig. nº3-130: Pesaje. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 192 3.5 Cálculos operacionales. Los cálculos se basan en la Ley de Faraday, cuya ecuación se describio en el capitulo 2.8 “Leyes de Faraday”.. La expresión general es la siguiente. Donde: w = peso del metal depositado o disuelto, expresado en gramos. I = intensidad de corriente eléctrica aplicada, expresada en amperes, A. t = tiempo durante el cual se aplicó I, en segundos. PM = Peso molecular del metal o sustancia que se está depositando o disolviendo, en gramos/mol. n = estado de valencia del metal depositado o disuelto, adimensional. F = 96500 (coulomb / segundo). η = eficiencia de la corriente. Si se consideran los valores para la depositación del cobre: PM = 63.546 (gramos / mol) F = 96500 (coulomb / segundos) n = 2 t = 86400 (segundos / día) Luego: η * * * * F n PM t I w = η * 96500 * 2 546 . 63 * 86400 * I w = “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 193 Esta expresión nos permite calcular el peso, en gramos, de cobre depositado en un día. La misma expresión expresada en Toneladas / día de cobre depositado es: A continuación se muestra un ejemplo, considerando el circuito E: Nº de celdas = 126 η = 93% I = 26000 (A) a. Calculo de la masa de cobre depositada. Se utiliza la ultima expresión, agregando a esta el nª de celdas de la sección por la que pasan los 26.000 Amperes de corriente. Reemplazando los valores: b. Cálculo de la densidad de corriente. η * * 4475 . 28 I w = 1000000 * * 4475 . 28 * * 0000284475 . 0 η η I I w = = 1000000 º * * * 4475 . 28 circuitoE celdas n I w η = ) / ( 7 . 86 1000000 126 * % 93 * 26000 * 4475 . 28 dia ton w = = “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 194 La densidad de corriente se definió en el punto 2.2 “Definiciones”. Donde: i = densidad de corriente, en Amperes/metro al cuadrado. I = Intensidad de corriente, en Amperes. A = área de deposito, en metro al cuadrado. Por ejemplo, para el circuito E se tienen como datos: A = 1.9 (m 2 /cátodo) I = 26000 (A) n = 63 (cátodos / celda) Luego, para una celda del circuito E que contiene 63 cátodos, la densidad de corriente es: Reemplazando valores: c. Cálculo del ciclo de depósito. La expresión general de la Ley de Faraday está dada por: A I i = ) * ( celda la en catodos de numero cátodo área I i = ) / ( 217 ) 63 * 9 . 1 ( 26000 2 m A i = = “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 195 Despejando el tiempo, se tiene: Si se reemplaza los valores de las constantes PM = 63.546 (g/mol) , F = 96500 (c/seg) y n=2, la expresión queda: En esta ecuación, w está expresada en gramos, I en amperes y η en porcentaje. Por ejemplo, para el circuito E, los datos son: Peso objetivo = 80 (kg./cátodo) = w = 80000 (gramos/cátodo) Nº de cátodos = 63 I = 26000 (A/celda) = 412.7(A/cátodo) η= 93% η * * * * F n PM t I w = η * * * * PM I F n w t = η η * * 3037 * 546 . 63 * 96500 * 2 * I w I w t = = dias segundos t 3 . 7 9 . 633019 % 93 * 7 . 412 80000 * 3037 = = = “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 196 d. Cálculo de la eficiencia de corriente. De acuerdo con los valores para el circuito E, sección EA3: I = 26000 (A) = 412.7 (Amperes/cátodo) Nº de cátodos por celda = 63 Masa real depositada por cátodo (2 caras) = 81.6 kg. Ciclo catódico = 7.5 dias. La eficiencia de corriente está dada por: La masa teórica supone un 100% de eficiencia de la corriente y se calcula de acuerdo con la expresión dada en el punto a. Reemplazando valores: Para convertir esta masa en kilos por día se multiplica por 1000. Luego: En 7.5 dias, el peso del cátodo, considerando las dos caras es: % 100 * depositada teorica masa depositada real masa = η circuitoE celdas n I w º * * * 0000284475 . 0 η = ) / ( 01174 . 0 % 100 * 7 . 412 * 0000284475 . 0 día ton w = = ) / ( 74 . 11 día kg w = “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 197 Por lo tanto la eficiencia de corriente es: En la siguiente Fig. nº 2-131 se muestran los valores nominales de operación que pueden ser calculados siguiendo la misma metodología de aplicación de la Ley de Faraday. ) ( 05 . 88 5 . 7 * ) / ( 74 . 11 kg dias día kg w = = % 7 . 92 % 100 * 05 . 88 6 . 81 % 100 * = = = depositada teorica masa depositada real masa η Fig. nº3-131: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 198 4. PROBLEMAS OPERACIONALES MÁS FRECUENTES Y MEDIDAS MITIGADORAS. 4.1 Temperatura del electrolito. Básicamente, el problema de temperatura dice relación con su disminución. Esto puede traer consigo numerosas e importantes consecuencias negativas sobre la producción. En la nave de EW se ha comprobado que disminuciones de temperatura por bajo de la definida favorece el deposito de azufre sobre los cátodos, además de los defectos detallados en los puntos 2.13 “Nucleación y crecimiento del depósito catódico” y 2.16 “Efecto de las impurezas en electroobtención”. Las medidas operacionales que se pueden implementar para controlar la disminución de la temperatura son: 1. Mantener en operación los tres intercambiadores de calor. 2. Contactar vapor de agua con el electrolito, justo en la descarga de cada celda. 3. Subir la intensidad de la corriente aplicada, de tal manera de aumentar la temperatura de las barras conductoras, calor que se transmite al electrolito. Este aumento de corriente debe ir acompañado de un control de modo que el corte en concentración de cobre (entrada – salida) no supere los 2.8 gpl. Mayores cortes requieren aumentar el flujo de alimentación a celda o disminuir la intensidad de corriente. 4.2 Peso del cátodo. El peso de los cátodos ha sido definido en 80 kg. para los provenientes del circuito permanente y de 70 kg. para los del circuito tradicional. Estos pesos pueden varias por varias razones: 1. Fallas en las grúas puentes. Estas fallas redundan en el incumplimiento del programa de cosecha y consecuentemente en un aumento en el peso de los cátodos, cuando han cumplido su ciclo catódico. Resuelta la falla, se da prioridad de cosecha a estos cátodos. 2. Por aislación o cortocircuitos. Esta situación redunda en la falta de depósito catódico, obteniendose cátodos con un peso inferior al estandar “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 199 y en algunos casos extremos, casi sin depósito sobre la lámina permanente o con láminas de partida sin engrosamiento. Esta situación se controla mediante la inspección de grúa liviana. Esta inspección permite la eliminación de cotocircuitos anodo-cátodo y de aislación de contactos eléctricos de las barras, entre otras. Sin embargo, esta inspección constituye una medida correctiva, lo que se traduce en: • Perdida de producción catódica, durante el tiempo se siembra y la inspección de grúa liviana. • Disminución de la eficiencia de la corriente. • Consumo de energía sin productividad catódica. • Aumento de las láminas de cobre rechazadas. • Utilización de recurso humano, máquinas (grúas puente, grúas horquillas, etc). Una medida preventiva es lograr un adecuado suministro de láminas de partida o cátodos permanentes en optimas condiciones operacionales. La máquina preparadora de láminas iniciales debe proveer cátodos de partida con un buen rigidizado y remachado. A su vez, en el caso de los cátodos permanentes, estos deben estar libres de restos de depósitos de cobre, verticales, con los aisladores en buen estado, etc. 4.3 Defecto físico del producto. Los defectos del producto catódico dice relación con la presencia de nodulación, cortocircuitos, presencia de plomo, presencia de orgánico, sulfato cristalizado sobre la superficie catódica, cátodos sin depósito, etc. Las medidas preventivas han sido desarrolladas en el punto 3.2.2 “Sistema de electrodepositación sobre láminas permanentes”, sección “Traslado, manejo y control de calidad del producto en patio de embarque”. De manera resumida, estas dicen relación con: Correcta operación de las maquinas despegadoras y preparadora de laminas iniciales: se previenen cortocircuitos, presencia de nódulos, parches, contaminación con plomo. Remoción de orgánico sobrenadante desde las celdas scavenger y del lavado de las esferas antinebulizantes lo que permite prevenir la contaminación con orgánico o de la falta de deposito por aislación. Adicionalmente, puede operarse con un nivel en el pulmón de electrolito de avance superior a un “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 200 85%, lo que aumenta el tiempo de residencia de la solución en su interior dando tiempo para la separación de fases del orgánico arrastrado, para su remoción. Centrado y lavado de los contactos eléctricos para corregir el aislamiento e impedir la falta de depósito. Control sobre la dosificación de aditivos afinadores de grano, para evitar la nodulación. Control sobre la temperatura para evitar la contaminación con azufre. Control sobre los flujos de alimentación. Lavado de ánodos y desborre de celdas para evitar la contaminación catódica con plomo. Mantener la corriente en valores estables para evitar el deterioro de los electrodos, contaminación con plomo producto del desprendimiento de la capa de óxido de plomo o evitar la presencia de cortocircuitos por perdida de verticalidad de las láminas tensionadas. Etc. Estas no conformidades del producto, una vez originadas, pueden o no ser corregidas. Presencia de nódulos, cortocircuitos, parches, presencia de elementos extraños (esferas antinebulizantes, aisladores incrustados), pueden, en algunos casos ser removidos de la superficie catódica mediante el empleo de martillos y cinceles. Sin embargo, en mucho de los casos, el defecto no puede ser corregido y el cátodo debe ser bajado de calidad. Presencia de orgánico sobre la superficie catódica. Esta puede ser removida con agua caliente y vapor, escobillas metálicas o mediante el empleo de un solvente (diluyente). Presencia de plomo superficial. Esto puede ser eventualmente eliminado mediante el lavado con agua caliente a presión o la utilización de escobillas metálicas. Falta de depósito. Esta situación no puede ser corregida y aquellas láminas en esta situación son rechazadas. Estas láminas también pueden ser utilizadas en la torre reductora para reducir el potencial del electrolito. Presencia de sulfato cristalizado sobre la superficie catódica. Se puede corregir mediante lavado con agua caliente a presión o mediante abrasión. Laminas dobladas. Se corrige mediante presión con herramientas adecuadas o a utilización de rodillos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 201 4.4 Flujo a celdas. Una disminución del flujo a celda repercute en una disminución de concentración de cobre en el electrolito. Si el corte supera los 2.8 gpl, el cobre depositado se ve afectado y en situaciones extremas, también se ve afectado el ánodo. Frente a esta situación se debe bajar el valor de la intensidad de la corriente aplicada. En el extremo, este valor no debe ser inferior al valor de la corriente mínima (1000 A). 4.5 Concentración de cloruro y fierro total. Como se especifica en los parámetros operacionales, la concentración de cloruro en el avance no debe ser superior a 30 ppm. Concentraciones superiores afectan la calidad física de las placas de acero. Por otro lado, la concentración de fierro total en el electrolito también debe mantenerse entre 0.9 a 1.5 gpl. Concentraciones superiores deben evitarse mediante la purga de solución Spent a lixiviación. El volumen de solución perdido es recuperado mediante la incorporación paulatina de agua de baja dureza (agua libre de cloruro y otras sales). “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 202 5. ASPECTOS GENERALES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL A continuación se revisan los aspectos de seguridad para la Unidad de Electrodepositación. Se da inicio con una visión general de las normas y reglamentos Divisionales, luego con algunas reglas generales de seguridad industrial que debe atender el personal que labora en estos recintos de la División Codelco Norte. Posteriormente, se definen algunos medios de administración para controlar los riesgos y por último se analiza la forma correcta de analizar los accidentes de acuerdo con el Modelo de Control de Pérdidas. 5.1 Normas y reglamentos Divisionales. Codelco Norte a través de la Gerencia de Riesgo Calidad y Ambiente, ha difundido Normas y Reglamentos aprobados por las instituciones gubernamentales y que deben, obligatoriamente, cumplir sus trabajadores y aquellas personas que le presten servicios. Entre estos se cuentan: NECC: Norma estandar código de colores. NEL: Norma estandar legal. NEO: Norma estandar operacional. R: Reglamentos internos específicos de minería. NCC Norma Codelco Chile. Estas normas y reglamentos contienen los aspectos de seguridad, prevención y control de riesgos que deben cumplir los trabajadores en todos los ámbitos de sus actividades, de sus equipos e interacción con el medio ambiente. Como estas normas y reglamentos abarcan todos los ambitos de seguridad, prevención y control del riesgo de Codelco norte, debe buscarse en ellas, las especificamente aplicables a las Unidades en que se desempeña cada trabajador. Naturalmente existen normas y reglamentos de aplicación generalizada a los trabajadores y su entorno. A modo de ejemplo, se pueden citar algunas de las que son aplicables a la Unidad de Electrodepositación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 203 De la norma NECC. NECC-02: Norma / estandar aplicación de colores de control de riesgos, demarcacion de pisos, muros, areas de trabajo, señalizacion del sistema vial, etc. NECC-06 norma / estandar de tarjeta de advertencia de riesgos/peligros tarjetas de advertencias de bloqueo de equipo e instalaciones eléctricas e hidráulicas, etc.). De los Reglamentos R. R-013: Medidas de Seguridad en las Operaciones de las Superintendencias Plantas de Oxidos y Sulfuros de Baja Ley, Subgerencia Mina Sur Oxidos. R-018: Medidas de Seguridad en Operaciones con Grúas Puente. De las NCC. NCC – 22: norma sobre plantas de extracción de cobre por solvente y electro obtencion. Así, existen un gran número de normas y reglamentos que deben ser conocidas y cumplidas de manera obligatoria por todos los trabajadores. Todo esto, con el fin de prevenir y controlar el riesgo y cumplir con las leyes vigentes. 5.2 Reglas generales de seguridad. En general, existen reglas básicas de seguridad dirigidas a las personas que desarrollan actividades en las áreas industriales. Algunas de estas reglas dicen relación con los siguientes puntos. Regla nº1: Cumplimiento de la normativa interna de la División. Regla nº2: Uso obligatorio del equipo de protección personal básico. Regla nº3: Uso de equipo de protección especial. Regla nº4: Evitar el uso de vestimenta suelta. Regla nº5: Uso correcto del agua y aire a presión. Regla nº6: Evitar el uso en terreno de elementos de joyería personal. Regla nº7: Evitar portar el cabello largo. Regla nº8: Evitar el porte de herramientas corto-punzantes. Regla nº9: Operatividad de pasillos, entradas y salidas de emergencia. Regla nº10: Disposición y clasificación de la basura. Regla nº11: Uso y almacenaje de solventes. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 204 Regla nº12: Disposición y almacenaje de cilindros con gases. Regla nº13: Acción frente a salpicaduras de sustancias corrosivas. Regla nº14: La comunicación y el bloqueo. Regla nº15: Restricción de la generación de fuego o chispas. Regla nº16: Uso de pasamanos y transito por pasillos y escaleras. Regla nº17: Ingreso de vehículos a la Unidad de Electrodepositación. Regla nº18: Uso de cinturones de seguridad para trabajos en altura. A continuación se discute brevemente cada regla. Regla n°1: Todos los trabajadores deben respetar y obedecer los reglamentos y normativas establecidas por Codelco Norte y las leyes nacionales. La Política Integral de Protección de los Recursos es la piedra angular en que se fundamentan las operaciones de la División Codelco Norte y en ella se enfatiza el cumplimiento del marco regulatorio legal (cumplimiento de las normas y reglamentos detalladas en el punto 5.1 y todas las demás leyes nacionales aplicables). Regla n°2: Los trabajadores deben portar obligatoriamente sus elementos de protección personal como casco de seguridad, lentes de protección, guantes, tenidas antiácidas y zapatos de seguridad, como mínimo recomendado. Regla n°3: El respirador, la protección auditiva, uso de caretas faciales, entre otros, constituyen elementos de protección personal específicos por cuanto son exigibles sólo en ciertas áreas. Es muy importante el uso del respirador. Cada trabajador debe portar y usar el respirador en las zonas que lo exigen. En las plantas industriales de SX y EW existe una gran generación de vapores ácidos y tóxicos que producen daños a la salud y que pueden desembocar en enfermedades graves que pueden provocar la muerte. Por ejemplo en extracción por solventes se generan muchos vapores y gases producto de la volatilización del solvente. En electrodepositación, la generación “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 205 de neblina ácida no sólo afecta las vías respiratorias sino también provoca fuertes dermatitis en pieles sensibles y/o problemas intestinales. La protección auditiva debe llevarse todo el tiempo, en aquellos lugares en que es exigible. El reglamento n° 594 "Condiciones sanitarias mínimas en los lugares de trabajo", reglamenta y establece los niveles aceptables de decibeles a que un trabajador puede estar sometido en un determinado tiempo, de manera continua. Así por ejemplo, para 8 horas continuas de trabajo a nivel del mar son aceptables sólo 85 DB. En altura este valor decrece. Para el caso de la Unidad de Electrodepositación, corresponde utilizar permanentemente los elementos de protección auditiva. Cuando se trabaje con agentes corrosivos, agua a alta presión u otra sustancia, todo trabajador debe portar caretas faciales u otros elementos que le impida que le salpique este tipo de líquidos. También los trabajos con galleteras y máquinas soldadoras requieren protección facial. Regla n°4: La ropa de trabajo no debe portarse suelta. Existen muchos accidentes que han sufrido trabajadores, a causa de vestimenta suelta atrapada por maquinas o piezas móviles. Regla n°5: El uso del agua a alta presión o aire comprimido a alta presión es utilizado por algunos trabajadores para limpiar sus elementos de protección personal. Esto no debe ser practicado dado que un flujo muy fuerte que contenga pequeñas partículas puede provocar la incrustación de estas en la piel o en los ojos. Existen accidentes reportados en que trabajadores han sufrido lesiones muy graves a causa del uso de aire a presión, aún cuando se hizo uso sobre vestimenta de protección personal. Por lo anterior muchos aconsejan reducir el uso de aire comprimido para limpiar las áreas de trabajo, restringir la presión a un valor no superior a 30 psi y siempre utilizando las boquillas de salida de aire. Regla n°6: Los anillos en los dedos, pulseras sueltas, cadenas en el cuello constituyen un peligro para los trabajos en las áreas industriales, sobre todo en aquellas en que existen piezas o maquinaria en movimiento y que puede atrapar estos elementos y con ello al trabajador que las porta. Un ejemplo de accidente por la existencia de anillos en los dedos lo constituye las quemaduras por “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 206 cortocircuitos cuando un trabajador sin guantes toca un ánodo y un cátodo, cuando intenta alinearlos, en el área de Electrodepositación. Regla n°7: El pelo largo también constituye un riesgo para un atrapamiento por engranajes o partes móviles En general, en manuales de operación de plantas, se recomienda que la longitud máxima sea no más allá de hombro y de ser necesario debe tomarse. Regla n°8: Muchos trabajadores portan herramientas filosas o punzantes. Estas constituyen un serio riesgo si no están debidamente protegidas. Frente a caídas inesperadas, el portar un destornillador en algún bolsillo puede transformarse en un arma punzante muy peligrosa. Regla n°9: Todos los trabajadores deben preocuparse de la existencia y permanencia de salidas de emergencia operativas, de la existencia de señalización clara y visible. Los trabajadores deben evitar obstruir las áreas de circulación y de emergencia. Regla n°10: La disposición clasificada de basura es un habito que debe practicar todo trabajador. Algunos de estos elementos son trapos, madera, cartón, latas de refresco, etc. Esto además de ser un hábito propio de cada trabajador, constituye un compromiso de toda la organización de la División Codelco Norte definida en su Politica de Gestión Integral de Calidad, Seguridad y Ambiente. Ejemplos y tipos de residuos específicos generados en la Unidad de Electrodepsositación se detallan en los puntos 6.6 y 6.7 de este manual. Por ningún motivo debe almacenarse despuntes de cobre en los receptáculos destinados a basura; éste constituye el producto de la División. Regla n°11: Para la limpieza de maquinaría sólo se deben utilizar solventes que sean autorizados, dada su seguridad y sólo deben realizarla aquellas personas capacitadas en el manejo de estas sustancias y debidamente autorizadas. Estos solventes deben ser almacenados en recipientes de seguridad claramente “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 207 identificados y alejados de edificios públicos o de oficinas, de acuerdo con lo establecido en las normas NEO y R, entre otras. Regla n°12: Los cilindros de gases deben ser fijados y depositados en una posición derecha. Aquellos cilindros vacíos deben ser almacenados en un lugar diferente a aquel que contiene cilindro llenos. Estos lugares deben estar señalizados y cada cilindro de gas debe presentar claramente una identificación de su contenido. Regla n°13: Frente a salpicaduras de algún químico corrosivo, reactivos extractantes o de soluciones con ácido como electrolito proveniente de electrodepositación, de debe lavar con abundante agua durante 10 a 15 minutos, informando del hecho inmediatamente al Jefe de guardia o supervisor. Debe notarse que no solo los elementos ácidos son corrosivos, sino también las sustancias alcalinas como el hidróxido de sodio (NaOH). Los elementos disponibles para el primer tratamiento son las duchas de emergencia y los lava ojos. Regla n°14: Todo trabajador antes de intervenir una máquina o equipo debe estar instruido, capacitado, autorizado y conocer la reglamentación y normativa que regula la actividad. Frente a un dispositivo de bloqueo, nadie puede quitarlo e intentar partir un equipo o máquina sin tener la autorización de la persona que la bloqueo. Adicionalmente conviene comprobar que no existe personal que pueda quedar en peligro por el inicio del funcionamiento del equipo desbloqueo. La comunicación responsable y confiable juega un papel vital en estas circunstancias y todos los trabajadores deben fomentarla. En este sentido no basta con gestos para la toma de decisiones, sino debe existir una comunicación clara y que no de pie a ambigüedades. Se han reportado accidentes en que un trabajador hace gestos de aprobación de su trabajo y el otro lo entiende como una aprobación de inicio del movimiento de la máquina. El reglamento R-06 establece el control de fuentes de energías peligrosas con sistemas de bloqueo con candado y tarjetas de advertencia en equipos e instalaciones, debiendo cada trabajador que ejecuta este tipo de actividades, regirse por lo dispuesto en este reglamento. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 208 Regla n°15: Queda estrictamente prohibido fumar, encender fuego o generar por algún medio chispas en sectores en que está prohibido. Esto es especialmente importante de atender cuando se está cerca de diluyentes en la Planta de Extracción por Solventes. Regla n°16: Dada la presencia de agua sobre el piso de desplazamiento, todo trabajador debe hacer uso de los pasa manos para desplazarse por escaleras y pasillos. Lo anterior puede evitar caer de igual y distintos niveles. Regla n°17: En la Unidad de Electrodepsositación se restringe el ingreso de vehículos, dado el alto riesgo de colisión con grúas horquilllas cargadas. Además, es en la Unidad de Electrodepositación donde se genera el producto final a comercializar, por lo se hace evidente el control sobre el ingreso y salida de personal. Regla n°18: Si por algún motivo se requiere trabajar en altura, todo trabajador debe portar y operar con cinturón de seguridad. Esto está regulado en las normas NEO – 07. En general, todas estas medidas de seguridad, prevención y control de accidentes, daños a equipos, máquinas y ambiente deben ser adoptadas por los trabajadores para su propio beneficio y de su entorno de trabajo. La seguridad la hace cada trabajador y de ella depende el bienestar de su familia. 5.3 Inventario crítico y procedimientos. Una herramienta administrativa efectiva para controlar las pérdidas (accidentes, daños a la propiedad o al ambiente), producto de la ejecución de trabajo, lo constituye el inventario crítico de procesos. En el inventario crítico de procesos se definen las tareas, equipos y áreas con mayor potencial de pérdidas para el proceso productivo, y que algunos llaman “Pocos críticos”. En “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 209 otras palabras, un inventario crítico es un registro ordenado y priorizado de acuerdo con el potencial de pérdidas en tareas, equipos o áreas y cuyo objetivo es determinar la frecuencia de inspecciones y observaciones. Las actividades descritas en el Inventario Crítico de Procesos, originan la confección de procedimientos de trabajo o de instructivos, según se defina en dicho inventario. El procedimiento de trabajo es la técnica que analiza las tareas de una manera sistemática (punto por punto, en forma secuencial), desde el punto de vista de la seguridad, calidad y de la eficiencia de utilización del tiempo y de los recursos materiales y humanos disponibles. Por lo tanto, un procedimiento permite: Instruir para la ejecución de un trabajo. Generar comunicación. Investigar incidentes. Entrenamiento de los trabajadores. Observar detenidamente una tarea. Inspeccionar los equipos y áreas de trabajo. Evitar pérdidas. Junto con los procedimientos de trabajo, existen otras herramientas que permiten evitar las pérdidas. Estas son las: Inspecciones. Observaciones. Las inspecciones pueden ser planeadas o no planeadas y son realizadas a los equipos, áreas y ambiente. Una inspección también puede ser hecha al equipo de protección personal que porta un trabajador. Las observaciones pueden ser de dos tipos: planeadas o no planeadas. Las observaciones son realizadas sobre las acciones de las personas con el objetivo de verificar si éstas se ajustan a los Reglamentos o procedimientos establecidos. Una buena observación permite: “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 210 Verificar la aplicación correcta de los procedimientos de trabajo. Identificar con precisión las acciones que pueden provocar incidentes, tanto a las personas como a los equipos, instalaciones, generar ineficiencias y derroches de recursos. Determninar las necesidades específicas de entrenamiento. Aprender más acerca de los hábitos de trabajo de las personas. Verificar la efectividad de los entrenamientos. Impartir correcciones adecuadas y constructivas en el lugar de la observación. Destacar los compromisos específicos para el reconocimiento. Como una consecuencia inmediata de las observaciones se origina la Capacitación e instrucción. A través de la capacitación se pretende: Mayor eficiencia. Disminuir los incidentes. Mejorar el trabajo en equipo. Promover la creatividad. Cumplir con los requisitos legales. 5.4 Causalidad de Pérdidas. A pesar de todas las medidas anteriores y dado que existe la posibilidad del error humano y de la falla de materiales, es que se producen los incidentes y consecuentemente, las pérdidas. En otras palabras, el riesgo no se elimina, sólo se controla. Nótese que la pérdida es un concepto amplio y que no sólo implica un lesión a las personas, sino también a las máquinas, equipos, ambiente. Por ejemplo, una pérdida puede ser la el derrame de una solución o puede ser el tiempo adicional empleado para comenzar una maniobra con alguna maquinaria. De acuerdo con el modelo de causalidad, para que ocurra un incidente que de origen a una pérdida, deben existir causas que lo gatillaron. A su vez, estas causas se originan por fallas en el sistema administrativo de control. En otras “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 211 palabras, una falla en el control administrativo impulsa una pérdida. Esta situación se grafica en el llamado “efecto dominó”. Cuando cae la primera pieza (falla en el control administrativo”, cae la segunda (se origina una causa básica), luego cae la tercera (se origina una causa inmediata), despues cae la cuarta ficha (se produce el incidente), finalizando con la caída de la quinta ficha (se genera una pérdida como consecuencia del incidente). La Fig. nº5-1 representa esta situación. Por lo tanto, para evitar las pérdidas se deben evitar los incidentes. Para evitar los incidentes, se debe evitar las causas que lo originan (directas y básicas). Para evitar la aparición de causas directas y básicas, debe existir un adecuado control sobre la admninistración, por cuanto es esta la que define las directrices y condiciones sobre las que interactuan las personas, equipos y ambiente. Los incidentes son hechos no deseados y que provocan o pueden provocar una interrupción del proceso productivo. Dentro de los incidentes (que es un concepto global) se definen los accidentes, daños a la propiedad y las cuasi- pérdidas (Fig. nº 5-2). PERDIDA INCIDENTE CAUSAS DIRECTAS CAUSAS BASICAS CONTROL ADMINISTRATIVO Fig. nº5-1: Efecto Domino. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 212 Accidentes La ley 16744 sobre "Accidentes del trabajo y enfermedades profesionales", en su artículo 5°, se define accidente del trabajo como "Toda lesión que una persona sufre a causa o con ocasión de su trabajo y que le produzca incapacidad o muerte". De esta definición se desprenden tres requisitos para que un accidente sea considerado como accidente del trabajo. Debe existir una lesión. Esta lesión debe ser a causa o con ocasión del trabajo. “A causa” significa que la lesión fue producto de realizar tareas propias del trabajo. “Con ocasión” se entiende a las lesiones que ocurren por actividades que son complementarias y que se requieren para lograr hacer el trabajo básico. Por ejemplo, una caída a nivel con lesión en el sector de sala de cambio, durante la implementación con el equipo de protección personal, al inicio del turno. La lesión debe causar incapacidad o muerte. La incapacidad está referida a la imposibilidad de poder continuar realizando las actividades normales después de sufrir la lesión. ACCIDENTES DAÑOS A LA PROPIEDAD CUASI PERDIDA INCIDENTES Fig. nº 5-2 : Tipos de incidentes “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 213 La clasificación de accidentes del trabajo puede dividirse en dos tipos, dependiendo del lugar en que se origine: suele llamarse “accidentes del trabajo” a aquel que considera las lesiones ocurridas dentro del sector de trabajo, es decir, corresponde a un accidente en el recinto de trabajo y accidentes de trayecto (que también es un accidente del trabajo, pues cae en la definición “... o con ocasión... “) que considera aquel ocurrido entre la casa habitación y el sector de ejecución del trabajo. Los accidentes del trabajo suelen dividirse por algunas empresas (Fig. nº 5-3), en dos grupos: accidentes sin tiempo perdido (accidentes S.T.P.) y accidentes con tiempo perdido (accidentes C.T.P.). En los accidentes S.T.P., el trabajador puede reponerse y continuar realizando normalmente sus actividades en el mismo turno, dado que se trata de lesiones leves. Cuando ocurre un accidente C.T.P., la lesión es tal magnitud que impide al trabajador seguir desarrollando normalmente sus actividades y requiere de una mayor atención y tiempo de recuperación. ACCIDENTES DEL TRABAJO ACCIDENTES DE TRAYECTO ACCIDENTES EN EL RECINTO DE TRABAJO ACCIDENTES SIN TIEMPO PERDIDO (S.T.P.) ACCIDENTES CON TIEMPO PERDIDO (C.T.P.) Fig. nº 5-3: Clasificación de los accidentes por algunas empresas. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 214 El accidente de trayecto es aquel ocurrido en el trayecto directo, de ida o regreso, entre la habitación y el lugar de trabajo. Así por ejemplo, un trabajador que salga de su casa para tomar el bus y en ese recorrido sufra una lesión, se considera como accidente de trayecto. No es accidente del trayecto (ni del trabajo) si el trabajador se desvía de esta trayectoria directa. Un ejemplo de accidente que no se considera de trayecto es el desviarse a un restaurante para participar en una convivencia, luego de bajarse del bus que lo traslada hasta su paradero de llegada. Las empresas, de acuerdo con la ley 16744, deben estar asociadas a un organismo administrador de la ley 16.744 (Mutual de Seguridad, Asociación Chilena de Seguridad, etc.) para la administración del seguro de accidentes del trabajo y enfermedades profesionales. Cada empresa paga a estos organismos administradores, un porcentaje de las remuneraciones imponibles mensuales para el financiamiento del seguro, de acuerdo con lo estipulado en el art. 15 de la ley 16.744. Sin embargo, la Ley en su artículo 72 permite que las empresas que cumplan con los requisitos puntualizados más adelante tengan derecho a que se les confiera la calidad de administradoras delegadas del seguro, respecto de sus propios trabajadores, en cuyo caso deben otorgar las prestaciones del seguro de accidentes del trabajo y enfermedades profesionales, salvo lo relativo a las pensiones. Este es el caso de Codelco Chile. En otras palabras, es Codelco Chile quien administra el seguro de accidentes del trabajo y enfermedades profesionales de sus trabajadores y quien debe pagar las indemnizaciones por accidentes del trabajo y enfermedades profesionales (cuando procedan), según el Atr. 70 del D.S. 101. Las pensiones son pagadas por el organismo administrador que delegó la administración del seguro. Los requisitos para tener derecho a la administración delegada del seguro de la ley 16744, son los detallados en el art. 72 de la misma Ley y que a continuación se puntualizan: _ Ocupar habitualmente dos mil o más trabajadores. _ Tener un capital y reservas superior a siete mil sueldos vitales anuales, escala A) del departamento de Santiago. _ Poseer servicios médicos adecuados, con personal especializado en rehabilitación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 215 _ Realizar actividades permanentes y efectivas de prevención de accidentes y enfermedades profesionales. _ Constituir garantías suficientes de fiel cumplimiento de las obligaciones que asumen, ante los organismos previsionales, que hubieren delegado la administración, y _ Contar con el o los Comité Paritarios de Seguridad. Los organismos que supervigilan los servicios de las empresas con derecho a administración delegada son el Servicio Nacional de Salud (SNS) y la Superintendencia de Seguridad Social. El financiamiento (Fig. nº 5-4) del seguro que realiza cada empresa es función del tipo de actividad y de sus riesgos. En general, lo riesgoso de las actividades se refleja en el número de accidentes que sufran sus trabajadores. Sin embargo, esta cotización mensual puede ser aumentada o rebajada dependiendo del incremento o disminución de los riesgos (normalmente expresado en el número de los accidentes C.T.P.). Este monto de dinero a pagar mensualmente permite otorgar al trabajador accidentado: Fig. nº5-4: Pago de cotización obligatoria más adicional por empresas sin adm. Delegada. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 216 Prestaciones médicas al trabajador: Atención médica, quirúrgica y dental; hospitalización; medicamentos y productos farmacéuticos; prótesis y aparatos ortopédicos y su reparación; rehabilitación física; re-educación profesional. Prestaciones económicas: Subsidios, Indemnizaciones, Pensiones. Fig. nº4: Ejemplo de prestaciones médicas al trabajador. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 217 Por lo tanto, de acuerdo con la ley 16.744 art. 15, letras a) y b), el financiamiento del seguro de accidentes del trabajo y enfermedades profesionales, tiene dos componentes: La cotización básica general (Art. 15, letra a)) es el 0.90% de las remuneraciones imponibles que se cancelan a los trabajadores de la empresa. La cotización adicional diferenciada se cancela en función de la actividad y riesgo de la empresa. Este porcentaje varía entre 0.00 a 3.40% de las remuneraciones imponibles que paga la empresa a sus trabajadores. Estos dos porcentajes constituyen la fuente principal de financiamiento de la Ley 16744, siendo de cargo del empleador. Por ejemplo, si una empresa tiene 100 trabajadores y entre todos suman como sueldo base imponible $50.000.000.- ( $500.000.- imponible por cada trabajador), el valor que debe pagar la empresa es: Cotización básica = $50.000.000 * 0.90% = 450.000.- Si la empresa tiene muchos accidentes, es decir, es una empresa riesgosa para la ley, puede llegar a cotizar el 3.40%. Cotización adicional diferenciada = $50.000.000 * 3.40% = 1.700.000.- Si la empresa no sufre accidentes y es clasificada como una empresa no riesgosa, la cotización adicional diferenciada puede ser de 0.00%, lo que implica un ahorro sustantivo de recursos. En nuestro ejemplo, esta empresa ahorraría $1.700.000.-. Ahora imaginemos que la empresa es tan grande como Codelco Norte y que posee una administración delegada del seguro. Tambien supongamos que tenemos unos 6.000 trabajadores, con un sueldo imponible promedio de Cotización = Cotización Básica General + Cotización Adicional Diferenciada. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 218 $1.000.000.- entre trabajadores y supervisión. El calculo de cotizaciones o monto del financiamiento del seguro se calcula como: Monto imponible = $1.000.000.- * 6000 = $3.000.000.000.- Cotización básica = $3.000.000.000 * 0.90% = 27.000.000.- Cotización adicional diferenciada = $3.000.000.000 * 3.40% = 102.700.000.- Total a destinar por mes para financiar el seguro = $129.700.000.- Por lo tanto, si esta gran empresa es clasificada como una empresa riesgosa, dado el número de accidentes C.T.P., esta debe destinar mensualmente por concepto de prestaciones del seguro $129.700.000.- (Un ciento veintinueve millones setecientos mil pesos). Este es uno de los elementos de importancia que tiene para una empresa el evitar que sus trabajadores sufran accidentes. Pero más importante, es el efecto sobre el mismo trabajador y sobre su familia. Un accidente limita enormemente las posibilidades de mejorar la condición laboral y de bienestar familiar de un trabajador en el tiempo, dada las limitaciones físicas e intelectuales que le puede ocasionar. Un tercer factor gravitante en la preocupación de las empresas por disminuir el numero de accidentes son los requisitos que le imponen sus clientes a través de la certificación de sus productos, de la posibilidad de incorporarse a nuevos mercados y del valor que finalmente logran los productos en el mercado mundial. Daños a la propiedad. Los daños a la propiedad también se consideran como incidentes, a pesar que no forman parte de los indicadores que se consideran para el cálculo de los montos a cotizar a los organismos administradores del seguro de la ley 16744. Los daños a la propiedad van desde la abolladura de un vehículo o el quebrar una ampolleta, hasta la destrucción de una importante máquina del proceso. Cuasi-pérdidas. Las cuasi-pérdidas o "casi" pérdidas, son consideradas aquellos hechos en que no hubo daño a las personas, maquinas, equipos o ambiente, pero que pudieron ocasionar un alto potencial de pérdida. Un ejemplo, puede ser el siguiente: en una inspección se detecta un extintor con fecha de carga vencida y cuya última “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 219 revisión data de dos años. Este hecho no representó un daño, pero en caso de requerirse frente a una emergencia de fuego, el extintor no estaría operativo, pudiendo generarse, por esta condición, una gran perdida material, humana o un daño al ambiente. Una visión cuantitativa de la proporción de incidentes frente a los accidentes, la proporciona el triángulo de Bird (Fig. nº 5-5). El triángulo de Bird indica que cada 600 cuasi incidentes se tienen 30 incidentes con daño a la propiedad, 10 accidentes sin tiempo perdido y 01 accidente con tiempo perdido o fatal. Algunos expertos en prevención de riesgos miran el triángulo en forma invertida (Fig. nº 5-6): 600 cuasi incidentes empujan la aparición de un accidente fatal o con tiempo perdido. 1 10 30 600 Cuasi incidentes Accidente fatal o CTP. Fig. nº5-6: Efecto embudo 1 10 30 600 CTP STP Daño a la propiedad Cuasi incidente Fig. nº5-5: Triángulo de Bird “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 220 5.5 Investigación de incidentes. La investigación de incidentes operacionales está normada en las NEO-28. Antes de comenzar con la investigación de cualquier incidente, se debe conocer la secuencia de etapas que permiten determinar las causas básicas del incidente. I Fase: preparación para la investigación de incidentes. Esta fase debe ser definida en un comienzo, pues establece las pautas para lograr una eficiente investigación de los futuros incidentes que puedan generarse. En esta fase se debe: Definir objetivos. Desarrollar procedimientos. Capacitar investigadores. Identificar a los líderes de los equipos de investigación. Ocurrido el incidente, se debe pasar a una segunda fase: II Fase: Implementación. Esta fase comprende: Ejecutar notificaciones. Conservar pruebas. Entrevistar testigos. Reunir pruebas de personas, partes, posición o papeles. Organizar los datos. III fase: Investigación. Revisar documentación. Recrear escena. Realizar pruebas. Efectuar cálculos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 221 IV fase: análisis del incidente. Esta fase es una de las más importante pues permite llegar a determinar las causas básicas o de raíz que originaron el incidente. El conocimiento de estas causas raíz impiden la reiteración de los incidentes. La fase de análisis comprende: Identificar factores críticos. Los factores críticos se definen como los hechos, condiciones o conductas que, si se hubieran eliminado, habrían evitado o disminuido la gravedad del incidente. Determinar causa directa o inmediata. Dentro de las causas directas o inmediatas se encuentran las acciones subestándar y las condiciones subestándar (Fig. nº 5-7). La Fig. nº 5-8 muestra algunos ejemplos. ACTOS SUBESTÁNDAR CONDICIONES SUBESTÁNDAR CAUSAS DIRECTAS O INMEDIATAS Fig. nº 5-7: Clasificación de causas directas o inmediatas. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 222 Fig. nº5-8: Ejemplo de Causas Directas o Inmediatas ACTOS SUBESTÁNDAR CONDICIONES SUBESTÁNDAR. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 223 Determinar causa raíz o básica. Una vez determinada la causa directa se debe encontrar la causa raíz o básica (Fig. nº 5-9). Esta causa raíz se divide en factores personales y en factores laborales. Para determinar los factores personales generalmente el investigador del incidente (Fig. nº 5-10) debe hacerse tres preguntas: El trabajador sabe? El trabajador puede? El trabajador quiere? Para determinar los factores del trabajo, el investigador de incidentes debe determinar: Los procedimientos y métodos son inadecuados Hubo falla de máquinas o mal funcionamiento. Hubo uso inadecuado de elementos en los procesos de transformación o transporte. Hubo desgaste de elementos a causa del uso. Etc. FACTORES PERSONALES. Se pregunta: El trabajador... FACTORES DEL TRABAJO. CAUSAS BASICA O RAIZ Fig. nº5-9: Clasificación de las causas básicas o raíz. ¿Sabe? ¿Quiere? ¿Puede? “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 224 Determinadas las causas, se calcula el Valor Esperado de la Pérdida (V.E.P.). El VEP es la resultado de multiplicar la gravedad por la probabilidad de ocurrencia del incidente. Las NEO-28 presentan un ejemplo del calculo de tal valor (Fig. nº 5-11) Fig. nº5-10: Determinación de los factores del trabajo. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 225 Fig. nº 5-11: Criterio para evaluar el V.E.P. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 226 V fase: Control administrativo. En esta fase se deberán definir: Medidas correctivas. Estas corresponden a las acciones requeridas para corregir las causas inmediatas y las causas básicas encontradas. Se deben incluir en las acciones correctivas aquellas que fortalezcan el control administrativo y de dirección, como por ejemplo: _ Existencia y calidad de planes de seguridad. _ Existencia y calidad de estándares. _ Desempeño operativo y de dirección respecto de estándares definidos. Responsables. Se debe identificar la o las personas (y no al cargo) que asumen la responsabilidad por la implantación de las medidas correctivas. Plazo máximo. Corresponde al plazo máximo en que estarán implementadas las medidas correctivas. Este plazo debe ser acordado por las parte involucradas. Seguimiento. El seguimiento tiene el propósito de establecer los avances en la implementación de las medidas correctivas y verificar el cumplimiento total de dichas, dentro del plazo máximo. Medición y evaluación. La medición tiene como objetivo establecer un valor cuantitativo sobre las causas y sistema de administración por la implementación total de las medidas correctiva. A partir de tal medición se evalúa la eficiencia de la implementación total de las medidas correctivas, con lo que pueden aparecer nuevas medidas o un fortalecimiento de las inicialmente adoptadas. VI fase: Identificación. En esta fase se debe dejar claramente establecido la identificación de: El investigador. Es la persona encargada de dirigir el proceso de investigación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 227 Quien revisa. Es el supervisor jerárquico del responsable de dirigir la investigación. Quien revisa debe dar especial incapié en que las acciones correctivas estén en sintonía con el análisis causal. Quien aprueba. Es la persona que a prueba la ejecución de las acciones correctivas y lo que implica desde el punto de vista económico o técnico. En la Fig. nº5-12 se muestra esquemáticamente la secuencia de análisis y desarrollo de la investigación del incidente. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 228 Fig nº5-12: SECUENCIA DE ANALISIS DE LAS CAUSAS DEL INCIDENTE CAUSAS DIRECTAS O INMEDIATAS CAUSAS RAIZ O BÁSICAS ACTOS SUBESTÁNDAR CONDICIONES SUBESTÁNDAR FACTORES PERSONALES: El trabajador: Sabe ¿. Quiere? , Puede? FACTORES DEL TRABAJO. IDENTIFICAR LOS FACTORES CRITICOS ESTABLECER NECESIDADES DEL SISTEMA DE ADMINISTRACION DEFINIR LAS MEDIDAS CORRECTIVAS Determinar las medidas correctivas Asignar responsabilidades y plazos. Seguimiento y verificación. Medición y comunicación. Evaluación de eficiencia. INCIDENTE “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 229 En resumen, para realizar un buen análisis de incidente se debe seguir una secuencia de pasos, de tal manera de establecer cual es la deficiencia en el control administrativo. El formulario de reporte de incidentes es el mostrado en la Fig. nº5-13. Fig. nº5-13 (A): Formulario de Informe de Incidentes. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 230 Fig. nº 5-13 (B): Formulario de Investigación de Incidentes (reverso). “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 231 Frente a un accidente de trabajo a las personas y que sea de una magnitud tal que permita su traslado al servicio de atención médica, el trabajador necesariamente debe ir acompañado por su supervisión directa, quien además deberá completar el formulario “Orden de atención médica de accidente” (Fig. nº5-14). Si la atención médica obedece a una situación ajena a lo considerado como accidente del trabajo o enfermedad profesional, para asistir al servicio médico durante su turno de trabajo, el trabajador requiere ser autorizado por su supervisor directo quien completará en siguiente formulario de “Orden de Atención Médica” (Fig. nº5-15). Fig. nº 5-14 : Formulario de “Orden de Atención Médica de Accidente”. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 232 5.6 Plan P.O.D.E.R. Qué significa Plan P.O.D.E.R. P = Plan O = Organizacional D = De E = Emergencia R = Rescate PLAN ORGANIZACIONAL DE EMERGENCIA Y RESCATE Este plan tiene dos objetivos: Administrar y organizar la respuesta de la División Codelco Norte frente a emergencias y catástrofes. Servir de plan maestro en normativas para que las distintas gerencias de Codelco Norte implementen los Planes Locales de Emergencia. Fig. nº5-15: Formulario de “Orden de Atención Médica”. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 233 Luego, el plan PODER tiene como objetivos específicos: • Proteger y resguardar la seguridad y salud de los trabajadores frente a emergencias. • Proteger el medio ambiente y atenuar impactos sobre él. • Proteger y resguardar los equipos, instalaciones, procesos e información. • Colaborar con las comunidades vecinas frente a emergencias o catástrofes. Quienes pueden activar el Plan PODER ? El plan PODER puede ser activado por cualquier persona, sea de la División o colaborador, frente a una emergencia o gravedad que supere la capacidad de control de los testigos o encargados del área. El testigo de la emergencia debe observar la diferencia entre alarma y emergencia. La alarma constituye sólo una probabilidad, mientras que la emergencia es un hecho consumado. Aplicación del plan P.O.D.E.R. en la Unidad de Electrodepositación. El plan PODER y el nivel de aplicación dependerá del tipo de emergencia. Nivel 1. Corresponden a aquellas emergencias que son controlables por la misma área y mediante la utilización de sus recursos, aplicando su Plan Local de Emergencia. Por ejemplo: accidentes leves, derrames leves de soluciones ácidas, fallas de bombas, etc., pueden ser controlados por la Unidad de Electrodepositación y su brigada local de emergencia. En este nivel no se aplica el procedimiento de evacuación parcial o total del área. Nivel 2. Corresponden a emergencias graves que pueden ser controladas por la brigada Local de emergencias de la Unidad de Electrodepositación más el apoyo de las Unidades Operativas del Plan PODER. Puede, además, requerirse de la ayuda de “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 234 otras áreas. En este nivel se aplica el procedimiento de evacuación total o parcial del área afectada. Nivel 3. Corresponden a emergencias muy graves que no pueden ser controladas por la Unidad de Electrodepositación. En este nivel se requiere la intervención operativa y organizacional del Plan PODER y eventualmente la ayuda de organismos externos, si los recursos Divisionales se hacen insuficientes. En este nivel se aplica el procedimiento de evacuación parcial o total de los recintos industriales. Nivel 4. Corresponden a emergencias catastróficas que sobrepasan los recursos Divisionales y que requieren necesariamente de la intervención de los organismos nacionales o regionales de emergencia para ser controlados. En este nivel se aplica el procedimiento de evacuación masiva de las instalaciones industriales. 5.7 Plan local de Emergencia. El Plan Local de Emergencia se aplica frente a emergencias de nivel 1 y nivel 2, definidas en el Plan P.O.D.E.R. Por lo tanto, el Plan Local de Emergencia forma parte del plan P.O.D.E.R. Cada área de trabajo cuenta con un Plan Local de Emergencia, el cual tiene por objetivo servir de guía para enfrentar emergencias de carácter leve o de nivel 1 o nivel 2. Además, el Plan Local de Emergencia sirve como medio de capacitación del personal, define procedimientos de emergencia e identifica recursos para su ejecución. Básicamente, el Plan Local de Emergencia de la Unidad de Electrodepositación considera: Clasificación de las emergencias. Plan de evacuación. Procedimientos por riesgos geofísicos y naturales. Procedimientos de incendios. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 235 Procedimientos de derrames. Procedimientos de primeros auxilios básicos. Distribución de recursos. Planos de distribución de recursos y vías de evacuación. A continuación se desarrollan algunos de los puntos más importantes del Plan local de Emergencia. El detalle se encuentra especificado en el Plan local de Emergencia de la Unidad de Electrodepositación. Clasificación de las emergencias. Definiciones. Emergencia es una situación imprevista y no deseada que afecta a las personas, equipos e instalaciones, procesos, materiales y ambiente. Emergencia Divisional es toda situación imprevista y no deseada que altera negativamente la cadena productiva. Emergencia local es aquella situación imprevista y no deseada en se encuentra localizada en un lugar específico y que afecta o altera negativamente un área puntual, sin interrumpir otros procesos. Riesgos en la Unidad de ED (electrodepositación). Se define como riesgo, al potencial de pérdida. Los riesgos a los que está expuesta la Unidad de electroobtención, se dividen en: Riegos tecnológicos: por ejemplo, riegos de impacto ambiental, riesgos operacionales, riesgos de incendio y riesgos de transito. Riesgos naturales: por ejemplo, riesgos geofísicos, riesgos climáticos. Daños de terceros: por ejemplo, acciones de terceros que interrupan los procesos productivos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 236 Protocolo de comunicaciones (Fig. nº 5-16). Frente a eventos de contingencia, cada trabajador de la Unidad de Electrodepositación (Testigo) debe informar inmediatamente al Jefe de Guardia o al encargado de la sala de control. El Jefe de guardia o encargado de la sala de control evalúa la información del testigo y dependiendo de su nivel informa inmediatamente al centro de PERSONA QUE DETECTA UNA EMERGENCIA SALA DE CONTROL O JEFE DE GUARDIA Fig. nº 5-16 : Protocolo de comunicaciones. SUPERVISOR O JEFE DE UNIDAD A.P.R. Emergencia Nivel 1 (Leve): Brigada Local de Emergencia. No aplica evacuación del personal. Nivel 2 (grave): Brigada Local + Unidad operativa P.O.D.E.R. Evacuación parcial o total del área afectada. Nivel 3 (Muy grave): P.O.D.E.R. + posible apoyo externo. Evacuación total o parcial recinto industrial. Nivel 4 (Catástrofe): P.O.D.E.R. + Comité regional de emergencia. Evacuación masiva del recinto industrial. En ausencia del supervisor “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 237 comunicaciones de emergencias (327-327) y al supervisor. El supervisor del área debe informar a su asesor de prevención y a la brigada de emergencia local del área de electrodepositación. De ser necesario, dado el nivel de la emergencia, el supervisor puede ordenar la evacuación del personal del área en conflicto. Las brigadas de emergencia que se pueden accionar son las detallasdas en la Fig. nº 5-17: Los centros de comunicación frente a emergencia, para la Unidad de Electrodepositación, se centralizan en: • Sala de control de la Unidad de Electrodepositación. Si la emergencia afecta a la sala de control, el centro de comunicaciones se instalará en: • Oficina del Jefe de Mantención Mecánica. Si la emergencia afecta a la oficina del Jefe de Mantención, el centro de comunicaciones se instalará en: • Sala de Control de la Planta de SX. En general, la secuencia global de información que se debe seguir frente a una emergencia y su avance es la esquematizada en la Fig. nº5-18. Fig. nº 5-17: Brigadas de emergencia.y canal de comunicación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 238 Cuando el nivel de emergencia no logra ser mitigado por la brigada local de emergencia de electrodepositación y por las acciones que pueda generar el supervisor del área, éste último debe comunicar inmediatamente la emergencia a la Central de Comunicaciones de Emergencia, cuyo número telefónico es el prsentado en la Fig. nº 5-19: PERSONA QUE DETECTA UNA EMERGENCIA Fig. nº 5-18 : Flujograma de comunicaciones Divisional frente a emergencias. 327 - 327 Fig. nº 5-19: Fono de la Central de Comunicaciones de Emergencia “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 239 En este caso, las atribuciuones de la Unidad de Electrodepositación son traspasadas al Director de la Divisional de Emergencias. Plan de evacuación. Una evacuación del área de Electrodepositación dependerá del nivel de emergencia. Sin embargo, una vez definida, esta es obligatoria para todo el personal. Luego, los pasos básicos que se deben seguir para la evacuación son: Detección del peligro. Alarmas. Preparación para evacuar. Salida obligada de todo el personal (Codelco, colaboradores, visitas, etc.). El personal evacuado debe evitar acciones subestándar y mantener la calma. Además deberá portar sus EPP y antes de abandonar el área deberá apagar y desenergizar sus equipos y máquinarias. En la Planta de Electrodepositación están claramente identificadas las salidas de emergencia y vías de evacuación, las que tienen por destino las zonas de seguridad. Las zonas de seguridad son áreas de riesgo controlado. Las vías de evacuación y zona de seguridad definida para la Planta de Electrodepositación se muestran en la Fig. nº5-20. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 240 Fig. nº 5-20 : Zona de seguridad y vías de evacuación de la Unidad de Electrodepositación. Zona de seguridad. Vías de evacuación. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 241 La ubicación de los recursos que dispone la Unidad de Electrodepositación para hacer frente a emergencias se esquematizan en la Fig. Nº 5-21. Fig. nº 5-21: Ubicación de extintores, camillas, duchas y grifos en ED. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 242 5.8 Control de incendios. Generación del fuego. Para que se produzca un fuego es necesario que se combinen los siguientes elementos: Combustible. Oxígeno. Calor. A la combinación de estos tres elementos de le denomina “Triángulo del fuego” (Fig. nº 5-22). Dependiendo del tipo de combustible, la clase de fuego puede ser: Clase A: El combustible es un derivado de la madera. Clase B: El combustible es un derivado del petróleo. Clase C. El combustible es un elemento eléctrico. Clase D: El combustible es un metal. Fuego Fig. nº 5-22: Triángulo del fuego. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 243 Fuentes de generación de incendio en la Unidad de Electrodepositación. Dependiendo del tipo de combustible, se tiene las clases de fuego detalladas en las Tablas nº 5-1, nº 5-2 y nº 5-3. Tabla nº 5-1: Clase A. Derivados de la madera. Estanques dobles AA, BB, CC, DD Escaleras , plataformas e instalaciones de madera. Instalaciones de colaboradores de apoyo. Patio mantención grúa puente. Cuñas de ctdos., esferas antinebulizantes. Interior nave EW, circuitos A, B, C, D, E y F. Esferas antinebulizantes y lonas térmicas. Sala de control, oficinas y bodega. Papeles, cartones, archivadores, etc. Subterráneo nave, circuito F. Carpeta plástica por labores de soldadura. Techumbre nave. Calaminas plásticas. Bodega costado sala eléctrica nº5. Plásticos PVC, maderas. Tabla nº 5-2: Clase B. Derivados del petróleo. Bodega costado sala eléctrica nº5. Aceite lubricante y grasas. Area máquinas entre circuitos A y B y entre circuitos E y F. Aceite lubricante y grasas. Sala hidráulica costado sala eléctrica nº5. Aceite lubricante y grasas. Cilindros hidráulicos. Area transformadores y rectificadores. Aceite de enfriamiento. Patio de embarque Estanque de petróleo diesel y diluyente. Petróleo diesel de montacargas. Estanque de cabeza electrolito fuerte (DD2) Riesgos de ignición residuos escaid 100. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 244 Tabla nº 5-3: Clase C: Elementos eléctricos. Interior nave EW Sistema motriz grúas puente, gabinetes, cablería, conexiones. Sistemas extractores de aire. Bombas del sistema hidráulico, máquina lavadora de cátodos. Equipos eléctricos (tableros, gabinetes). Sistema de alumbrado. Recalentamiento de barras por cortocircuitos. Caída de marco cortocircuitador sobre celdas. Sala de control Consola, computador, tableros, cablería, conexiones. Area máquinas. Consolas de operación, motores, cablería, conexiones. Grúa puente. Puente transferencia grúas puente. Gabinetes, motores, cablería, conexiones. Pozo recuperación solución planta piloto. Motores, bombas, gabinete, cablería y conexiones. Patio de embarque. Sistemas electricos de grúa puente, sistema de alumbrado, sistemas de sala de pesaje. Area bombas de recirculación. Gabinetes, MCC, motores, bombas, cablería, conexiones. Area bombas transferencia. Gabinetes, MCC, motores, bombas, cablería, conexiones. Torre reductora. Tablero, motor, huinche, bandejas, conexiones, cablería. Oficinas planta Material computacional, tableros, cablería y conexiones. Sala eléctrica nº1, 2, 4 y 5. Gabinetes, MCC, bandejas, cablería y conexiones. Contenedores de rectificadores, circuito A, B, C E y F. Gabinetes, transformadores, bandejas, cablería y conexiones. Filtros armónica, circuitos A, D, E y circuitos C y B. Gabinetes, filtros, bandejas, cablería y conexiones. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 245 Detección de incendio. La Unidad de Electrodepositacións cuenta con sistemas automáticos de detección de fuegos, más las alarmas acústicas de terreno y visuales instaladas en la Sala de Control. Sin embargo, hay sectores en que no existen sensores automáticos; en estos sectores, la emergencia es detectada visualmente por el personal de la Unidad de ED. _ Detección visual de emergencia. Areas sin sensores de detección automática de incendio y, por lo tanto, quien detecte la emergencia será una persona o testigo. Areas operacionales. Planta de EW, circuitos A, B, C y D. Area patio de embarque. Bombas de recirculación – transferencia. Area torre reductora. Area estanques de cabeza. Area estanques de ácido sulfúrico. Sala eléctrica refinería 3 - 13.8 kV (sub. A) Areas eléctricas. Contenedor rectificador circuitos A, D5 y D6. Contenedor rectificador circuitos B, D1 y D2. Contenedor rectificador circuitos C, D3 y D4. Contenedor rectificador circuito E. Contenedor rectificador circuito F. Area filtros armónicos circuitos A, D y E. Area filtros armónicos circuitos C y B. En este caso, el testigo debe: Primero: Observar detenidamente la emergencia. Segundo: Evaluar lo que está observando, sin exponerse a riesgos innecesarios. Tercero: Comunicar la emergencia a través del teléfono blanco al Operador Mayor (Sala de Control). “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 246 Para dar aviso de alarma frente a generación de incendio, el testigo puede activar las alarmas de incendio, en forma manual, las que se encuentran ubicadas en: • 02 Botoneras de alarma en área rectificadores, circuito E. • 01 Botonera de alarma al interior de la nave, lado norte, circuito E. • 01 Botonera de alarma al interior de la nave, lado norte, circuito F. • 01 Botonera de alarma al interior de la nave, lado sur, circuito A. • Botonera de alarma en sala eléctrica 1, 2, 3, 4 y 5 _ Detección automática de emergencia. La detección automática de incendio se realiza a través de sensores de humo ubicados en: • Sensor en Sala de Control de la Unidad de EW. • Sensor en sala eléctrica nº1, 2, 3, 4 y 5. En términos generales, ♦ La detección automática es hecha a través de sensores de detección de humo ubicados en terreno. Estos sensores lineales de temperatura activan el sistema automático de extinción de incendio, el que genera una cuenta regresiva de 15 segundos antes de iniciar la extinción del incendio mediante la incorporación de CO 2 . El aborto del sistema solo es posible pulsando la botonera de en terreno. ♦ La detección visual es realizada en terreno, por trabajadores de la Unidad de Electrodepositación. Recursos. La Unidad de EW cuenta con los siguientes recursos para el control de incendios y emergencia, en variadas cantidades: Extintores manuales PQS (Fuego clase A, B y C). Extintores manuales de CO 2 (Fuego clase C) Ducha de emergencia. Camilla de rescate. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 247 Se recuerda que nunca debe usarse agua o espuma contra incendios eléctricos o equipos energizados, dado el riesgo de choque eléctrico. Se debe desenergizar el equipo y sector y luego utilizar preferentemente CO2 para la extinción. El PQS debe constituir una segunda alternativa. La distribución geográfica de los recursos disponibles para hacer frente a la presencia de fuego se muestra en la Fig. nº 19. Acciones frente a diferentes tipos de incendios en la Unidad de Electrodepositación. Incendios Incipientes. Estos pueden ser controlados por cualquier persona mediante la utilización de extintores específicos para la clase de fuego y de extintores PQS (para fuegos clase A, B y C) de apoyo. Una vez controlado el fuego, el Jefe de Turno en conjunto con la brigada local de emergencia deben evaluar las consecuencias del siniestro y de su control. En la Fig. nº 5-23 se presenta en flujo de acción frente a un incendio. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 248 Incendios propagados Frente a incendios declarados, el Jefe de Turno y la brigada local de emergencia deben coordinar las acciones a tomar dependiendo de la magnitud del siniestro, el estado de los sistemas de extinción y de la clase de fuego. Si el fuego propagado es clase A (el combustible es un derivado de la madera), en general se aplica agua en forma directa para su extinción. También pueden aplicarse técnicas indirectas o combinadas para la sofocación del fuego. Si el fuego propagado es clase B (el combustible es un derivado del petróleo), la acción del agua por si sola es insuficiente. En general se debe utilizar agua acompañada de espuma. A pesar que en EW las cantidades de líquidos inflamables presentes son pequeñas, en este tipo de incendios se requerirá de una mayor cantidad de personal de apoyo que en el caso de fuegos clase A y debe considerarse el apoyo de unidades externas al área de EW como la Brigada Divisional de Emergencia. Testigo - Detección del fuego Control del fuego mediante extintores (testigo, apoyo personal, apoyo brigada local de emergencia) Evaluación de siniestro y sus consecuencias Información al Jefe de turno Fig. nº 5-23 : Flujo de acción frente a la presencia de incendios incipientes. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 249 Si el fuego propagado es clase C (el combustible es un conductor eléctrico), obligadamente antes de actuar, se debe cortar la energía eléctrica. En general la sofocación de incendios clase C debe hacerse con extintores a base de CO2, los que no dejan residuos. Sin embargo, en algunos casos pueden intervenir extintores PQS, sobre todo cuando se trata de transformadores. El uso del agua como medio de extinción directa del fuego clase C no está permitido, dado que se corre el riesgo de choque eléctrico. La generación de incendios clase C, pueden dar origen a incendios clase A o B, frente a los que se actuará de acuerdo con los puntos anteriormente expuestos. Fuego NO Controlado. Paralelamente a la acción de la Brigada Local de emergencia, se coordina la intervención de la Brigada Divisional. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 250 6. ASPECTOS AMBIENTALES GENERALES. 6.1 Política ambiental. La Fig. nº 6-1 muestra la Política de Gestión Integral de Calidad, Seguridad y Ambiente de División Codelco Norte. Fig. nº 6-1: Política de Gestión Integral de Calidad, Seguridad y Ambiente. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 251 Sobre la base de la política de Gestión Integran de Calidad, Seguridad y Ambiante, nacen los compromisos Ambientales Divisionales. 6.2 Compromisos Ambientales derivados de la Política Integral. El compromiso con la protección del ambiante es uno de los siete impulsos estratégicos definidos por Codelco, para consolidar su posición de liderazgo en el mercado internacional del cobre. Es así como en la implementación de la Política de Gestión Integral, la Gerencia General de Codelco Norte procura disponer de los recursos necesarios para alcanzar los siguientes compromisos en temas ambientales: ♦ Mejorar la calidad de vida de los trabajadores, colaboradores, asegurando que sus actividades, productos y servicios cumplan con la normativa ambiental y otros requisitos voluntarios suscritos por la organización. ♦ Implementar un sistema de Gestión Ambiental preventivo y en mejoramiento continuo, basado en la norma ISO 14001 y consistente con una certificación corporativa en Abril de 2003. ♦ Identificar y controlar los aspectos ambientales significativos y sus impactos, estableciendo metas de corto y largo plazo, especialmente en los cinco siguiente puntos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 252 ♦ Desarrollar programas de capacitación y de investigación ambientales, aplicables a la actividad divisional. ♦ Cooperar con las autoridades en el desarrollo del marco regulatorio aplicable a la organización. ♦ Preferir a proveedores y contratistas que posean altos estándares de desempeño ambiental. ♦ Poner en práctica procedimientos de contingencia ambiental para enfrentar incidentes inesperados. ♦ Incorporar consideraciones ambientales en la toma de decisiones estratégicas y operativas. ♦ Mantener una comunicación proactiva con los trabajadores, con las autoridades y con la comunidad en general. ♦ Realizar una vez al año, la revisión de estos compromisos ambientales. 6.3 Programas ambientales sectoriales (P.A.S.). Cada Gerencia tiene asignado programas ambientales específicos que debe cumplir y que se enmarcan en el Sistema de Gestión Ambiental, base de la certificación ISO 14001. En el caso de la Gerencia de Hidrometalurgia y sus Unidades, son: Unidad de Electrodepositación. • Asegurar y mantener cumplimiento de norma de condiciones ambientales para emisiones de aerosoles ácidos. • Mejoramiento de la Gestión de Residuos en la nave de EW y patio de embarque. • Rediseño del Plan Operacional de Emergencia y Rescate (PODER). • Capacitación de la supervisión en el protocolo de comunicaciones (PODER). • Programa de manejo y vulnerabilidad del agua. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 253 Unidad SX. • Mejoramiento de la gestión de residuos. • Rediseño del Plan Operacional de Emergencia y Rescate (PODER). • Capacitación de la Supervisión en el protocolo de comunicaciones (PODER). • Programa del manejo y vulnerabilidad del recurso agua. Unidad Chancado. • Asegurar y mantener cumplimiento de Norma de Condiciones ambientales en las áreas laborales. • Asegurar y mantener cumplimiento de normas de condiciones ambientales para emisiones de aerosoles ácidos. • Mejoramiento de la Gestión de Residuos. • Rediseño del Plan Operacional de Emergencia y Rescate (PODER). • Capacitación de la supervisión en el protocolo de comunicaciones (PODER). Unidad Lixiviación. • Mejoramiento de la Gestión de Residuos. • Rediseño del Plan Operocioncal de Emergencia y Rescate(PODER). • Capacitación de la supervisión en el protocolo de comunicaciones. (PODER) • Controlar los procesos de lixiviación en Ripios. • Garantizar la estabilidad actual y futura de los botaderos de ripios. Unidad Metalurgia. • Control y Optimización del Consumo del Agua. • Control y Optimización del Consumo de Energía Eléctrica. • Manejo de Sustancias Peligrosas. • Mejoramiento Sistemas de Captación de Aerosoles. • Mejoramiento de la Gestión de Residuos Industriales. • Estandarización de Almacenamiento de Sustancias Peligrosas en Laboratorio Metalúrgico Unidad Sulfuros de Baja Ley. • Asegurar y mantener cumplimiento de norma de condiciones ambientales para emisiones de aerosoles ácidos. • Mejoramiento de la Gestión de Residuos. • Rediseño del Plan Operacional de Emergencia y Rescate (PODER). • Capacitación de la supervisión en el protocolo de comunicaciones (PODER). • Programa de manejo y vulnerabilidad de¡ recurso agua. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 254 • Determinación de emisiones de aerosoles orgánicos y acciones pertinentes. • Asegurar y mantener cumplimiento de norma de condiciones ambientales para comedores al interior de áreas industriales. • Responder rápidamente ante eventuales derrames. Unidad Mantención. • Mejoramiento de la gestión de residuos industriales • Rediseño del Plan Operacional de Emergencia y Rescate (PODER). • Capacitación de la supervisión en el protocolo de comunicaciones (PODER). • Manejo de Sustancias Químicas y Aceites Minerales. • Trabajos de oxicorte y soldaduras al Arco. Unidad de Gestión. • Rediseño del Plan Operacional de Emergencia y Rescate (PODER). • Capacitación de la supervisión en el protocolo de comunicaciones (PODER). • Control de Documentos de SGA de la GHS. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 255 6.4 Entradas y salidas de materiales y sustancias de ED. En el proceso de Electrodepositación se utilizan y generan elementos físicos y sustancias químicas peligrosos y no peligrosas. Algunas de estas entradas (input) y salidas (output) se representan en la Fig. nº 6-2: 1. Electrolito de avance. 2. Energía electrica. 3. Placas de acero inoxidable 316L 4. Láminas iniciales de cobre. 5. Anodos de plomo insolubles. 6. Agua Inacaliri. 7. Agua potable. 8. Acido sulfúrico industrial. 9. Aire industrial. 10. Aditivos (sulfato de cobalto, sulfato de fierro, afinador de grano) 11. Vapor de agua. 12. Cera. 13. Aisladores plásticos y caucho. 14. Esferas antinebulizantes. 15. Equipo de protección personal. 16. Zunchos metálicos. 17. Herramientas. 18. Equipos mecánicos, electricos o electrónicos. 19. Información. 20. Insumos de oficina. 21. Insumos domesticos. 22. Insumos de reparación de edificación y mantención de edificio. 23. Insumos de mantención PROCESO DE ELECTRO DEPOSITACION 1. Electrolito pobre o spent. 2. Calor. 3. Catodos permanentes deteriorados. 4. Cátodos de cobre. 5. Borra de plomo. 6. Derrame de soluciones ácidas. 7. Purga de soluciones. 8. Envases de reactivos. 9. Equipo de protección contaminado o deteriorado. 10. Chatarra anódica. 11. Chatarra de cobre. 12. Despuntes de fierros o zunchos metálicos. 13. Esferas plásticas contaminadas o deterioradas. 14. Aisladores anódicos deteriorados. 15. Neblina ácida y gases (Cloro) 16. Información. 17. Residuos de oficina. 18. Residuos domesticos. 19. Residuos de construcción y mantención de edificios. 20. Ruido. 21. Partes o equipos mecánicos, electricos o electrónicos deteriorados. 22. Residuos de insumos de mantención mecánica ENTRADAS SALIDAS Fig. nº 6-2: Entradas y Salidas del Proceso ED. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 256 La R-025 regula el uso, manejo, almacenamiento y transporte de sustancias peligrosas. En ella de define como sustancia química peligrosa aquella que por su naturaleza produce o puede provocar daños momentáneos o permanentes a la salud humana, animal, vegetal y a los elementos materiales como instalaciones, máquinas, edificios, equipos, etc. Tambien las normas NECC-11 señala los Sistemas de Identificación e Información de Riesgos de Materiales (Químicos y Radiactivos), mientras que las NECC-14 especifica los Rótulos o Placas de Advertencia de Riesgos de Sustancias Peligrosas en el Transporte de Sustancias Peligrosas. En general, las sustancia peligrosas poseen algunas de las siguiente características: Descomposición por el fuego. Efecto asfixiante. Generación de productos (líquidos, sólidos o gaseosos) tóxicos por descomposición o por reacción química Reacciones químicas con generación de calor. Producen intoxicación. Susceptibles a inflamarse. Susceptibles de estallido. Efecto corrosivo. En electrodepositación, constituyen materiales y sustancias peligrosas, desde el punto de vista ambiental, las siguientes: Soluciones ácidas: electrolito avance, spent, agua de lavado de orgánico. Borras plomadas. Petróleo. Acido sulfúrico. Aceite lubricante. Aceite hidráulico. Esferas antinebulizantes y aisladores laterales contaminados con orgánico. Trapos, guaipes, EPP y materiales menores contaminados con grasas u orgánico. Cartridge de impresora y tubos fluorrescentes. Solventes (Escaid 100, kerosene) Etc. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 257 Algunas de las soluciones listadas están ubicadas o almacenadas en sectores específicos (Tabla nº 6-4). Tabla nº 6-4: Ubicación de sustancias peligrosas. Material Ubicación Acido sulfúrico. 2 estanques. Electrolito fuerte. 2 estanques DD2 y CC Electrolito agotado. 1 estanque DD1 Soluciones. 1 estanque BB Petróleo diesel. 1 estanque patio embarque. Aceite lubricante. 1 tambor maquina lavadora cátodos. Recirculación Solución. 1 estanque área bombas recirculación. Electrolito. Circuito A, secciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 Electrolito. Circuito B, secciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 Electrolito. Circuito C, secciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 Electrolito. Circuito D, secciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 Electrolito. Circuito E, secciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 Electrolito. Circuito F, secciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 Electrolito. Celdas comerciales y planta Piloto. Electrolito. Planta piloto, secciones 1, 2 y 3. Recirc. Soluciones. 1 Estanque planta piloto. 6.5 Adquisición e Ingreso de sustancias peligrosas a la División. Codelco Norte, con el fin de controlar la adquisición y el ingreso de productos químicos (incluye sustancias peligrosas) a implementado una secuencia de pasos administrativos denominado IP (Instrucción de Procedimientos). El IP-061 es una instrucción escrita en formato de procedimiento administrativo, que tiene por objetivo lograr el control de sobre la adquisión y el ingreso de productos químicos a la División, ya sea por adquisición propia o de terceros. Además define sustancia peligrosa y lista las normas locales, nacionales e internacionales sobre las que se basa. Tambien hace mención a la obligatoriedad de contar en el lugar de almacenamiento de las sustancias químicas, de sus Hojas de Seguridad (HDS). Estas HDS deben ser fácilmente accesibles y deben estar escritas en idioma Español. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 258 Básicamente, la secuencia de pasos a seguir para el ingreso de sustancias peligrosas a la División, es el mostrado en la Fig. nº6-3. Fig. nº6-3 IP 061: PROCEDIMIENTO ADMINISTRATIVO DE ADQUISICIÓN, INGRESO Y MANEJO DE PRODUCTOS QUÍMICOS. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 259 De acuerdo con el IP – 61, la adquisición de un producto químico, por parte de la División, requiere solicitar autorización al Area Normalizadora, completando y presentándole la solicitud mostrada en la Fig. nº 6-4. Fig. nº 6-4: Solicitud de autorización para compra de productos químicos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 260 Además se requiere informar mensualmente al Area Normalizadora, los stock y ubicación de productos químicos almacenados en bodega. Un ejemplo se muestra en la Fig. nº6-5. Fig. nº6-5: Informe de stock y ubicación se sustancias químicas. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 261 6.6 Manejo operacional y disposición de sustancias peligrosas. El manejo operacional de sustancias y de los residuos peligrosos generados considera entre otros: • Manejo adecuado en terreno de las sustancias y residuos peligrosos. • Disposición en terreno de los residuos peligrosos. • Traslado y disposición en vertederos autorizados. • Acciones frente a derrames de sustancias y residuos peligrosos. A continuación se detalla cada punto. • Manejo adecuado en terreno de las sustancias y residuos peligrosos. Manejo de soluciones aciduladas. Un ítem crítico es la circulación de electrolito y ácido sulfúrico por los distintos circuitos de EW, dado los niveles de flujos y su carácter corrosivo y deshidratante. Los encargados de terreno deben constatar el buen funcionamiento de los equipos que intervienen, la inexistencia de roturas o filtraciones en las líneas de circulación de las soluciones. Un cuidado adicional es evitar derrames durante el llenado de los estanques por rebalse. Manejo de Borras plomadas. La borra plomada se genera en las actividades de desborre de celdas y en el lavado de ánodos. Su manejo en terreno comprende: Recuperación: esta debe ser recuperada con palas desde el piso de las celdas de electrodepositación a recipientes con bolsa plástica interior. Una vez completado un 75% del recipiente se sella la bolsa con abrazadera metálica y se cierra el recipiente. Cada recipiente debe ir adecuadamente rotulado, identificando su contenido. Traslado a CAR: los pallets con los recipientes identificados, sellados y libres de borra en su exterior, son trasladados mediante grúa horquilla hasta el CAR (centro de acopio de residuos). Traslada a zona de ordenamiento temporal de residuos peligrosos de la División: antes de iniciar el traslado se debe completar el registro R- “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 262 041.DGA, Registro de Declaración y Seguimiento. Los tambores sellados, identificados, en buen estado y libres de contaminación exterior de borra son trasladados hasta el centro de ordenamiento temporal de residuos peligrosos. Además se completa, para control interno de la Unidad de EW, el documento R.001.GHS (ver Fig. nº6-6). Nótese que el único sector habilitado para el lavado de recipientes o carpetas contaminadas por fugas de borra plomada, es dentro de las celdas de EW destinadas para este efecto. Fig. nº 6-6: Registro R.001.GHS “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 263 Manejo de aditivos. Como se mencionó en el punto 1.2.3.1 “Preparación y dosificación de aditivos” de este manual, en la Unidad de ED se utilizan los siguientes reactivos. • Sulfato ferroso. • Sulfato de cobalto. • Guargum. El manejo de estos reactivos puede encontrarse en la hoja de seguridad de cada uno y en los procedimientos IP-61, R-020, R-025, Plan Local de Emergencias y CI-09203. En general, el manejo de los aditivos debe ser el siguiente: Sulfato ferroso. • Es una sustancia clasificada como peligrosa. • Puede causar irritación, tos y su ingestión puede provocar problemas al hígado y al baso. • No es cancerígeno. • Es tóxico para las especies acuáticas. • Puede liberar gases tóxicos a altas temperaturas. Por lo tanto, la manipulación debe hacerse utilizando respiradores con filtros adecuados, uso de guantes y lentes de seguridad. La adición a los estanques de preparación es directa desde su bolsa. Sulfato de cobalto. • Es una sustancia que puede provocar irritación a la piel y ojos. • Su ingesta puede provocar daños a los riñones, pulmones y tiroides. • Posiblemente es cancerígeno. • Es tóxico para las especies acuáticas. • Puede liberar gases tóxicos durante su combustión. • Debe evitarse el contacto con agentes oxidantes fuertes. Por lo tanto, la manipulación debe hacerse utilizando respiradores con filtros adecuados, uso de guantes y lentes de seguridad. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 264 Manejo de la neblina ácida. La neblina ácida se genera a partir de la descomposicioón del agua sobre la superficie del ánodo en sus elementos básicos: oxígeno e hidrógeno. La descomposición del agua origina microborbujas de oxígeno, de acuerdo con la ecuación presentada en el punto 2.7 “Reacción redox en electroobtención”, de este manual. El posterior rompimiento de la borbuja cuando llega a la superficie de la solución electrolítica contenida en las celdas, genera un aerosol cuya composición es la misma que el electrolito. En otras palabras, la neblina ácida son microgotas de electrolito. El control operacional de la neblina ácida dice relación con el adecuado suministro de capas de esferas antinebulizantes, con el fin que éstas actúen como barreras a la expulsión del aerosol. En este caso se deberá seguir el procedimiento “Reposición de esferas antineblina en la Planta EW”, INS.002.PEW. El uso de los extractores es otra de las medidas operacionales para hacer frente a la emanación de neblina y evitar la congestión en aerosol al interior de la Nave de Electrodepositación. Disposición en terreno de los residuos peligrosos. El manejo de residuos peligrosos está normado en las NECC-11, NECC-14, R-13, R-25, NCC-22, IP-61, entre otros. En general, los líquidos peligrosos como solventes, soluciones de electrolito, agua contaminada con estos líquidos, permanecen en el circuito de ED y entre SX y ED, siendo las canaletas el camino de evacuación o circulación hasta los sumideros de procesos. Sólo las purgas de electrolito, en mayor medida, y la generación de vapores o neblina, en menor grado, son los canales de salida de soluciones desde los circuitos de EW hacia un destino distinto de la Unidad de SX. Respecto de los sólidos contaminados o bien peligrosos, como: - Envases. - Equipo de protección personal. - Tierra contaminada. - Materiales absorbentes. - Materiales contaminados con grasas o líquidos hidráulicos, - Materiales contaminados con borra plomada. - Borra plomada. - Aisladores anódicos. - Aditivos (Sulfato ferroso y de cobalto), etc. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 265 Los sólidos deben ser almacenados en recipientes plásticos de 200 litros de color azul debidamente rotulados y provistos de bolsa plástica en su interior. Traslado y disposición en vertederos autorizados. Para la disposición de residuos existen cinco zonas autorizados por el servicio de Salud, en la División Codelco Norte, distrito Chuquicamata. Estos son: ♦ Patio de neumáticos. ♦ Patio de chatarra. ♦ Vertedero de residuos domésticos e industriales no peligrosos. ♦ Zona de ordenamiento temporal de residuos peligrosos. ♦ Botadero 57 de Mina Chuquicamata y Mantención Mina. En la Tabla nº 12 se presenta un resumen de los sitios de almacenamiento de residuos en Chuquicamata. Tabla nº 12: Areas de almacenamiento de residuos. Sitio Ubicación Tipo de Residuo Horario de atención Coordinador Codelco Patio de chatarra. Patio salvataje – sector sur, instalaciones de polvorines Km-6. Fierro y estructuras metálicas. Lunes a sábado 08:00 a 18:00 hrs. Serv. De abastecimientos. Sr. Mario Cavada M. F:322702 Vertedero residuos domésticos e industriales no peligrosos Camino a puerta nª4, costado sur poniente Km-6 Maderas, cartones, residuos domésticos, escombros. Lunes a sábado 08:00 a 16:00 hrs. Depto. De Bienestar. Sr. Carlos Rojo G. F:325732 Zona ordenamiento temporal residuos peligrosos Interior vertedero residuos domésticos, puerta nª4, Km-6 Residuos peligrosos. Lunes a sábado 08:00 a 16:00 hrs. Dirección de gestión ambiental. Sra. Ana María Gálvez H. F:325160 Patio de neumáticos Botadero 1-57 mina Chuquicamata. Neumáticos gigantes y otros. Lunes a sábado 08:00 a 20:00 hrs. Subgerencia Mina Chuquicamata y Mant. Mina. Sr. Manuel Ortiz S. F: 323294; Sr. Franklin Osorio. F: 323968 Botadero 57 mina Chuquicamata – mantención Mina. Botadero 1-57, mina Chuquicamata. Materiales tronadura. Filtros de aceites, aire, gomas, borras aceitosas. Lunes a sábado 08:00 a 12:00 hrs y 13:00 a 18:00. Subgerencia Mina Chuquicamata y Mant. Mina. Sr. Manuel Ortiz S. F: 323294; Sr. Franklin Osorio. F: 323968 “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 266 Acciones frente a derrames de sustancias y residuos peligrosos. Los derrames pueden tener su origen en rupturas o fallas estructurales de estanques o de cañerías. Las fuentes pueden ubicarse en los circuitos de electrodepositación o en las celdas de la planta piloto y en estanques y sus líneas de almacenamiento de petróleo diesel, lubricantes o soluciones de electrolito. Antes de iniciar ninguna acción frente a derrames de sustancias peligrosas, el personal debe estar debidamente protegido con equipo de seguridad adecuado y conocer la hoja de seguridad (HDS) del producto. Derrames mayores. a. Aquellos que sobrepasen los pretiles o canaletas destinadas a su control. b. Aquellos que afecten a caminos o suelos no protegidos. c. Aquellos en que la sustancia derramada, independiente de su cantidad, requiere el uso de equipos y recursos no disponibles en el área. d. Aquellos que requieren entrenamiento especial del personal o de la brigada local de emergencia. e. Aquella en que la sustancia este especificada por su peligrosidad. El testigo se debe comunicar inmediatamente al fono 327-327 y a su jefe directo o al encargado operacional del área. El testigo debe informar: - Lugar del derrame (ubicación y posible ruta). - Sustancia derramada. - Cantidad estimada de sustancia derramada. - Personal afectado si existiese. En un principio actuará la brigada local de emergencia, con el fin de reducir las pérdidas y las posibles reacciones con otros elementos presentes en el área en conflicto, a la espera del apoyo de la Brigada Divisional de Emergencia. Derrames menores. Frente a otros derrames no mencionados (menores), se deben aplicar contenciones, generalmente tierra, para evitar la propagación y eliminar la fuente de derrame. Posteriormente debe limpiarse el sector y disponer los residuos generados de acuerdo con los procedimientos específicos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 267 Frente a cualquier derrame, el coordinador ambiental del área de ED, debe completar un registro demominado “Registro de Incidentes Ambientales” R.015.DGA (ver Fig. nº 6-7). Frente a otro tipo de incidente menor, lo puede hacer cualquier persona informante. Fig. nº 6-7: Formulario R.015.DGA “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 268 Acciones específicas frente a derrame de ácido sulfúrico o soluciones ácidas (Detalladas en el documento PRO.001.GHS). El ácido sulfúrico es un líquido no inflamable por si sólo, pero en contacto con agua reacciona violentamente generando gases tóxicos. Luego, debe evitarse el contacto directo con agua. Su neutralizante es el carbonato sódico. La soluciones ácidas (soluciones de electrolitos) son corrosivas y deshidratantes. Pueden ser diluidas con agua. Antes de actuar, el personal debe estar debidamente capacitado y portar los elementos de protección personal necesarios. Básicamente, frente a derrames menores, se procederá a: • Corte de energía en el sector afectado. • Cubrir el derrame con carbonato de sodio. • Recuperar y trasladar el residuo en depósitos a sector autorizado. • Lavado con abundante agua del sector contaminado. • Confección del informe de incidentes. Básicamente, frente a derrames mayores, se procederá a: • Disponer de extintores PQS y CO 2 . • Controlar el origen de la fuga. • Contención del avance mediante diques de tierra o mezclas de tierra con carbonato de sodio. • La generación de gases o vapores pueden controlarse mediante neblina de agua. • Recuperar y trasladar el residuo en depósitos a sector autorizado. • Lavado con abundante agua del sector contaminado. • Confección del informe de incidentes. Acciones específicas frente a derrames de petróleo. El petróleo es un líquido combustible que reacciona con temperaturas y fuego y genera gases inflamables. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 269 Antes de actuar, el personal debe estar debidamente capacitado y portar los elementos de protección personal necesarios. Básicamente, frente a derrames menores, se procederá a: • Cubrir el derrame con tierra. • Recuperar y trasladar el residuo en depósitos a sector autorizado. • Lavado con abundante agua del sector contaminado. • Confección del informe de incidentes. Básicamente, frente a derrames mayores, se procederá a: • Disponer de extintores PQS y CO 2 . • Controlar el origen de la fuga. • Contención del avance mediante diques de tierra o mezclas de tierra con carbonato de sodio. • La generación de gases o vapores pueden controlarse mediante neblina de agua. • Recuperar y trasladar el residuo en depósitos a sector autorizado. • Lavado con abundante agua del sector contaminado. • Confección del informe de incidentes. Acciones específicas frente a derrames de borra plomada. Frente a derrames de borra plomada por filtraciones y rompimiento de los embases que la contienen: • Por ningún motivo debe tocarse el material derramado o sus embases sin el EPP adecuado. • Aislar la zona y ubicarse contrario a la dispersión del residuo por efecto del viento. • Cubrir con lona o plastico el derrame evitando su dispersión por acción del viento. • Recuperar con palas en material derramado más la tierra contaminada y confinarlo en recipientes plásticos. Está prohibido el lavado del derrame. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 270 • Los EPP contaminados disponerlos dentro de bolsas plásticas en contenedores o recipientes sellados y debidamente identificados. El lavado de herramientas sólo es posible siguiendo el tratamiento de lavado de borra en celdas de EW, previamente autorizado. • Confección del informe de incidentes. Acciones específicas frente a derrames de aditivos. Sulfato ferroso y sulfato de cobalto. Frente a derrames, se debe: • Disponer de extintores PQS y CO 2 . • No tocar el producto derramado, sin el debido EPP. • Aislar la zona y ubicarse contrario a la dispersión del residuo por efecto del viento. • Evitar la dispersión del polvo mediante lonas o cubriendo con tierra. • Recuperar mediante palas antichispas. • Se debe evitar el uso de agua ya que puede generar escurrimioento hacia drenajes naturales o cursos de agua. En el caso del sulfato ferroso, si se hace necesario, neutralizar mediante solución diluida de soda caústica. • En caso de incendio, sofocar con PQS, agua o CO 2 . • Disponer en bolsas plásticas y en recipientes plásticos debidamente identificados. • Trasladar los recipientes hasta el CAR. • Completar informe de incidentes. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 271 6.7 Manejo operacional y disposición de residuos domésticos e industriales no peligrosos. El manejo de residuos implica que la Unidad de Electrodepositación debe separar aquellos considerados domésticos de aquellos industriales no peligrosos, antes de enviarlos al vertedero de residuos domésticos e industriales no peligrosos. Una vez clasificados y contenidos en los recipientes adecuados, deben ser trasladados al vertedero. Si se trata de residuos domésticos, estos son transportados al vertedero, por terceros. Los residuos industriales no peligrosos deben ser trasladados por el originador, en este caso por el área de EW. En los vertederos de residuos domésticos e industriales se deben disponer en sectores definidos. Existe un sector para los residuos domésticos y otro sector para los residuos industriales no peligrosos. El control del ingreso de residuos al vertedero es hecho a través del registro de declaración de residuos industriales sólidos y seguimiento R-041.DGA (ver Fig. nº 6-8). A continuación se presenta una lista de algunos residuos y su clasificación. Residuo domestico Residuo industrial no peligroso Latas de bebida Accesorios de equipos o máquinas. Ampolletas Cables y desechos eléctricos. Botellas Cajas de madera Cordeles Mangueras. Papel y cartones Maxisacos sin contenido peligroso Plásticos Muebles Residuos casa de cambio Restos de pintura Residuos de comidas mezclados Tambores plásticos sin contenido peligroso. Residuos de oficina (revistas, vidrios) Tuberías de PVC sin contenido peligroso. Material de aseo Zunchos plásticos. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 272 Fig. nº 6-8: Formulario R.014.DGA “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 273 6.8 Uso racional de recursos. Uso racional del agua y vapor en la operación de la Planta EW. El uso eficiente del recurso hídrico y de la energía eléctrica constituye uno de los compromisos definidos por la División, en el marco de la Política de Gestión Integral. Agua como elemento de enfriamiento. El agua es utilizada como elemento de enfriamiento de maquinas. Luego, cada vez que se finaliza con la operación, se debe cerrar la válvula de alimentación de agua correspondiente. Además, el agua utilizada en los sistemas de enfriamiento es canalizada y recuperada en el pozo de refino y por lo tanto reutilizada en el proceso. Agua como elemento de lavado. El agua como elemento de lavado de cátodos y ánodos, ya sea en máquinas de lavado o sobre celdas, es suministrada desde un estanque de 4000 litros. Aquí se mezclan el agua y el vapor, evitando riesgos por el uso manual de flujos a alta temperatura. El uso del agua como medio de lavado debe ser el justo y necesario, cerrando la válvula correspondiente una vez terminada la actividad. Todo el personal de la unidad de electrodepositación estará atento a las fugas y filtraciones de este valioso elemento y darán aviso inmediato a su jefe directo para la toma inmediata de acción. Uso racional de la energía eléctrica en la Unidad de ED. Uno de los aspectos significativos del uso de la energía eléctrica dice relación con la eficiencia de la corriente. Como se señaló en el capitulo de “Antecedentes conceptuales”, existen actividades que permite minimizar las pérdidas energéticas. Una de ellas es la eliminación de cortocircuitos, la que puede realizarse durante la inspección de grúa liviana, durante el alineamiento “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 274 de cátodos y ánodos en celdas, la remoción de sales cristalizadas (sulfatos) mediante el correcto lavado de contactos eléctricos. Además, ahorros adicionales no menos importantes pueden realizarse mediante el uso adecuado de artefactos eléctricos de uso doméstico, encendido de alumbrado en oficinas, etc. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 275 7. ASPECTOS DE HOUSEKEEPING El housekeeping es el termino utilizado para referirse al orden y aseo del lugar de trabajo. Su traducción del inglés es “gobernado en el hogar”. El housekeeping es un aspecto que viene a complementar todas las actividades que se desarrollan en el proceso productivo. Un buen orden y aseo influyen directamente sobre los siguientes puntos, entre otros: Aspectos de prevención de riesgos. Imagen. Motivación. Rendimiento. A continuación se desarrollan cada unos de los cuatro puntos. Aspectos de prevención de riesgos. El housekeeping tiene un gran impacto sobre la prevención de accidentes, en lo que dice relación con los accidentes producto del desorden, incorrecta ubicación de las herramientas, cables dispuestos sobre superficies de transito, materiales obstruyendo salidas de emergencia o material para el control de incendios. Los materiales desordenados y ubicados en lugares no autorizados pueden constituir las causas subestándar para la generación de un incidente y de su consecuente pérdida. También el desorden puede generar acciones subestándar, debido a errores de información. Es por ello que el orden y aseo forman parte integral de los protocolos de la Unidad de Electrodepositación. Imagen. El encontrar un lugar ordenado y limpio representa una inmejorable imagen preliminar de calidad del trabajo, para alguien ajeno a las instalaciones. Quien mantiene un orden y limpieza en el sector de trabajo inspira una sensación de calidad, prolijidad y esmero en el desarrollo de su actividad. No es lo mismo para alguien externo encontrarse en una oficina con documentación desparramada por todos los escritorios, que en otra donde se mantiene una estantería con todos los documentos ordenados y debidamente archivados. De manera similar ocurre en cualquier instalación o lugar de trabajo. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 276 Motivación. Una motivación suficientemente grande para procurar un buen housekeeping en el lugar de trabajo se relaciona con la prevención de riesgos: su bienestar y el de su familia. Como ya se comentó, un desorden de materiales promueve la aparición de condiciones subestándar (causas inmediatas), las que impulsan la generación de un incidente. Rendimiento. Mantener el área de trabajo ordenada y limpia repercute favorablemente en los menores tiempos requeridos para encontrar o recuperar un material o documento. Frente a emergencias, el tiempo de respuesta es un factor de preponderante. Sin embargo, el rendimiento no solo está asociado al tiempo. Un lugar ordenado y limpio aumenta el agrado de permanecer en él, lo que trae como consecuencia un aumenta la motivación, mejorando el rendimiento. “Programa de Formación para las Areas de SX y EW en Formato Multimedia”. Propiedad de Codelco Norte. Prohibida su reproducción. 277 8. BIBLIOGRAFÍA. • Domic M. Esteban, Hidrometalurgia: Fundamentos, procesos y aplicaciones, Tema A, Cap. 1, Cap.2, Cap. 4, Cap. 5, Cap.18, Cap. 16; Tema B, cap., 2001. • Pincheira A., Reghezza A., Vergara J., Alvear D. Planta SX - EW de Chuquicamata un desarrollo permanente. Pags 40; 47' Convención del Instituto de Ingenieros de Mina de Chile; Chuquicamata-Chile, 1996. • Farías L., Reghezza A., Garrido H. 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