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REFINACION QUIMICA DEL OROUno de los procesos mas antiguos para separar el oro de la plata y los metales base, usualmente asociados con el, fue por la partición con ácido nítrico. Como el ácido nítrico no puede atacar completamente cualquier aleación de oro, a no ser que el contenido de oro no exced...

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REFINACION QUIMICA DEL ORO Uno de los procesos mas antiguos para separar el oro de la plata y los metales base, usualmente asociados con el, fue por la partición con ácido nítrico. Como el ácido nítrico no puede atacar completamente cualquier aleación de oro, a no ser que el contenido de oro no exceda el 30%, en este caso la plata (o cobre) debe ser deliberadamente aleada con el bullion de oro para permitir que se “parta” completamente. El oro es atacado, la plata y el cobre respectivamente forman nitratos solubles. Las reacciones son acompañadas por al evolución de gases de oxido nítrico NO, el cual se combina con el oxigeno del aire para producir gases marrones densos de NO2 y N2O4. Si la reacción del oro a la plata mas los metales base esta en un exceso de 1:2 ½ , e dore queda sin reaccionar, y una relación inferior de 1 de oro a 2 ½ de plata mas metales base, es posible producir un residuo marrón claro de oro fácilmente manipulable. También cabe mencionar que para el tratamiento de las amalgamas conteniendo metales preciosos, lo primero que se hace es refoguear en retortas convenientemente diseñadas a fin de recuperar o atrapar el mercurio contenido, evitando de esta manera la contaminación ambiental. De una manera general, en la figura 12, se ilustra la secuencia para el tratamiento de amalgamas que contienen el oro y la plata; igualmente, en la figura 13 se muestra el mecanismo de funcionamiento de una retorta.

Proceso de Incuartación En la separación de oro y plata se pueden presentar tres casos diferentes: -

Que el contenido de oro de la aleación este por encima de las 285 milésimas.

-

Que el contenido de oro este comprendido entre 250 y 285 milésimas.

-

Que el contenido de oro este por debajo de las 250 milésimas.

Siendo primordial que para la disolución de los metales que acompañan al oro; el titulo de oro a afinar (dore) este comprendido entre las 250 y las 285 milésimas. Si el oro se encuentra en proporción mayor al limite indicado, la dificultad en la disolución de las impurezas se acrecentara a mediad que se aleje de el., hasta hacerse prácticamente inerte a la acción del ácido nítrico. Por otro lado en el caso contrario, si la proporción de oro no alcanza los límites Ing. Vladimir Arias Arce

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indicados el metal quedara reducido a un polvo muy fino pudiendo dar ligar a una perdida considerable, si no se toman las debidas precauciones. Entonces el proceso de incuartacion consiste en obtener una aleación con contenido de oro entre los límites de 250 a 285 milésimas, ello se realiza mediante la adición de plata y/o cobre da calidad garantizada. Ejemplo de un proceso de incuartacion: Peso del metal a fundir y/o refinar 800gramos. Contenido de plata 32% Contenido de oro 68% Cobre o plata requerido : 800 x 0,68 x 3 = 1632 gr. Cantidad neta requerida: 1632 – 800 x 0,32 = 1376 gramos. DISOLUCION CON ACIDO NITRICO El material a refinar , con encuarte (si es necesario) o SIEN el debe ser granallado o laminado convenientemente a fin de proveerlo de la mayor área superficial posible para facilitar el ataque químico.

El ataque se realiza hasta conseguir la total disolución de cobre y la plata; esta reacción produce desprendimiento de vapores nitrosos, cuyo cese indica la culminación de la reacción por agotamiento del ácido nítrico o por saturación de la solución con iones metálicos . El resudo marrón oscuro que permanece en el fondo del recipiente es el precipitado de oro o cemento de oro. Este cemento de oro, dependiendo de su pureza, directamente puede ser lavado, secado fundido o de lo contrario es disuelto con agua regia para lograr la completa purificaron. Cabe anotar que el ácido nítrico, además del oro, no logra disolver el platino el rodio, ni el iridio. La disolución o disgregación de metales preciosos se lleva a cabo en lugares convenientemente dotados de un sistema de evacuación de los vapores Ing. Vladimir Arias Arce

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tóxicos y estufas de calentamiento con control térmico. La figura 15 representa un flujograma con las principales operaciones que se realizan en la separación del oro y la plata usando ácido nítrico. Las reacciones fundamentales que ocurren con la plata el cobre son: 3Ag + 4HNO3 ------- 2H2O + 3 AgNO3 + NO

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3Cu + 8HNO3 ------- 4H2O + 3Cu(NO3) 2 + 2NO

(2)

DISOLUCION CON AGUA REGIA El uso de agua regia esta estrictamente limitado al bullion de muy alto grado, donde la plata no ascienda a más de 5 -8% o cuando el bullion contenga suficiente cobre para exponerlo al ataque a pesar del exceso de plata. La objeción a la plata en cantidades grandes, es por la tendencia a formar capas de cloruro de plata sobre la superficie metálica inhibiendo la continuidad del proceso.

La disolución del oro se realiza con agua regia, preparado por la combinación de un volumen de ácido nítrico concentrado y cuatro volúmenes de ácido clorhídrico concentrado. Las reacciones de oxidación y reducción que se dan al formar el agua regia, son: Reacción de oxidación: 3HCI + 3OH ------ Cl + Cl2 + 3H2O + 2e

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Reacción de reducción: HNO3 + H2O + 2e ------- NO + 3OH

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Reacción global: Ing. Vladimir Arias Arce

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HNO3 + 3HCl -------- NO3 + 2H2O + Cl2

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La reacción de disolución del oro se produce por la acción del agente oxidante formado, NOCI. Las reacciones de oxidación y reducción que tienen nos permiten determinar la reacción global. Oxidación: Au ----- Au + 3e Reducción: 3NOCl + HCl + 3e ------- HCl4 + 3NO

(7)

Reacción global: Au + 3nocl + HCl -------- HAuCl4 + 3 NO

(8)

El oxido nítrico es un gas inestable incoloro que prontamente se combina con el oxigeno atmosférico, formando vapores de dióxido de nitrógeno, NO2 de color pardo rojizo también llamado peroxido de nitrógeno. 3NO + 11/2 O2 ------------- 3NO2 La reacción global es la siguiente: 3HNO3 + 9HCI + Au -------- HauCl4 + 2HNO3 + 5HCl + 2H2O + NO Osea: HNO3 + 4HCl + Au ---------- HuCl4 + 2H2O + NO Otros productos de reacción que ocurren con los metales son: Au +3Cl ---------- AuCl3 soluble Ag + Cl ----------- AgCl insoluble Cu + 2Cl ---------- CuCl2 soluble Después que el metal ha sido disuelto, es necesaria la liberación de cualquier exceso de ácido nítrico, que se consigue hirviendo con un exceso de ácido Ing. Vladimir Arias Arce

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clorhídrico, si no es eficientemente realizado, se experimentara ciertas molestias en la precipitación del oro. El cemento de oro se trata con agua regia hasta su total disolución, ocurriendo esta de acuerdo a la siguiente reacción química: 3HNO3 + 4HCl + Au ---------- HauCl4 + 3H2O + 3NO2 Usando esta estequiometria de reacción, en el siguiente ejemplo se calcula los volúmenes teóricos de ácido nítrico y ácido clorhídrico , requerido para disolver 1000 gramos de oro. Peso del compuesto de oro: 1000 gramos Contenido metálico de oro: 960 de mil Acido nítrico al 53% : 1000 x 0,96 x 0,724 (factor) = 695 ml. Acido Clorhídrico, 32% : 1000 x 0,96 x 0,638 x 3 = 1840 ml. PROCESOS DE PRECIPITACION Después que la reacción química ha culminado, los licores son dejados sedimentar durante varias horas, y la solución sobrenadante es sifoneada, quedando como sedimento el cloruro de plata. El oro en solución en la forma de cloruro aurico es precipitado selectivamente separándolo de las impurezas de que puede estar acompañad; para ello puede utilizarse uno de los siguientes métodos, eligiendo el mas favorable en términos económicos y técnicos. Las sustancias con que se puede precipitar el oro de la solución cloruro aurico, son las siguientes: -

Acido sulfuroso, (H2SO3) Acido oxálico, (C2H2O4) Acido hipofosforoso, (H3PO2) Acido Formica, (CH2O2) Anhídrido sulfuroso, (SO2) Bisulfito de sodio, (NaHSO3) Cloruro Ferroso, (FeCl2) Nitrito de sodio, (NaNO2) Peroxido de hidrógeno, (H2O2)

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Sulfato Ferroso, (FeSO4) Tricloruro de titanio, (TiCl3)

Precipitación con bisulfito de Sodio La técnica descrita aquí es uno de los métodos más satisfactorios para la precipitación de oro a partir de la solución con agua regia. En este proceso se obvia la etapa engorrosa de eliminación del exceso de nítrico mediante vaporización sucesiva. La destrucción del exceso de ácido nítrico se realiza por adición de urea de acuerdo a la siguiente reacción: 6HNO3 + 5CO(NH2) ------ 8N2 + 5CO2 + 13H2O También por disociación y sustitución se logra elevar el Ph (pH alrededor de 4) de la solución, ello es expresado por las siguientes reacciones: CO(NH2) + H2O ------- 2 NH3 + CO2 CO(NH2)2 + 2HCl + H2O ----- 2NH4Cl + CO2 Finalmente la precipitación del oro se logra por la adición de bisulfito de sodio en una proporción superior a la resultante del calculo estequiometrico. Oxidación: NaHSO3 + H2O ----- NaHSO4 + 2H + 2e Reducción: HAuCl4 + 3e ----- Au + 3Cl- + HCl Reacción global: Ing. Vladimir Arias Arce

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2HAuCl4 + 3NaHSO3 + 3H2O ---- Au + 8HCl + 3NaHSO4 Requiriéndose 0,79 gr. De bisulfito de sodio para precipitar un gramo de oro. La evolución de gases en esta etapa es producto de la descomposición del bisulfito de sodio, NaHSO4: 2NaHSO4 ------ Na2SO4 + H2O + SO3 Se debe recalcar, que para conseguir una rápida y completa disolución del oro impuro, este debe tener una ley mínima de 960 milésimas en oro. Puede tratarse con leyes menores si se ha comprobado que la mayor parte de impurezas son solubles.

Procedimiento a seguir: 1. Luego de la disolución del oro en el agua regia (3 partes de ácido clorhídrico, 1 parte de ácido nítrico y 8 partes de agua), la solución se filtra para separar algunos materiales insolubles. 2. Se calienta para lograr la evaporación y total remoción del ácido nítrico libre. Esta operación debe efectuarse dos veces adicionando en cada una 10 ml de ácido clorhídrico para descomponer y volatizar los nitratos. 3. Luego, el licor se diluye con solución de HCl al 10% de tal manera que no contenga más de 1 gr de HCl por litro de solución.

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4. La solución clarificada se calienta a 80 - 90C, luego se adiciona lentamente, aproximadamente 20 ml de solución saturada de ácido sulfuroso. 5. Se continúa el calentamiento a fin de lograr que el precipitado se coagule. 6. Después se adiciona 5 ml más d ácido sulfuroso, se continua calentamiento para asegurar la completa precipitación del oro.

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7. La solución se enfría y filtra el precipitado debe ser lavado completamente con solución de ácido clorhídrico al 10% y luego con agua caliente. 8. El filtro conteniendo el precipitado de oro se seca, calcina pesa y funde. PRECAUCION La solución cloruro áurica no debe ser expuesta a la luz solar, ya que por su fotosensitividad el oro puede ser reducido y separado indebidamente en el filtrado inicial.

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FUNDICION DE CONCENTRADOS LOS HORNOS PARA FUSION DE METALES Pueden clasificarse convenientemente en cuatro grupos principales, según el grado de contacto que tenga lugar entre la carga y combustible o sus productos de combustibles. a) Hornos en los cuales la carga se encuentra en contacto íntimo con el combustible y los productos de combustión. El horno más importante en este grupo es el de cubilote. b) Hornos en los que la carga esta aislada del combustible pero en contacto con los productos de la combustión. Este tipo de hornos es el horno hogar abierto para la fabricación de acero. c)Hornos en que la carga se encuentra aislada tanto del combustible como de los productos de la combustión. El principal es el horno que se emplea un crisol que puede calentarse ya sea por coque, gas o petróleo. d) Hornos eléctricos. Pueden ser de tipo de acero o de inducción.

TIPOS DE HORNOS USADOS EN FUNDICION: El cubilote de fundición. Los hornos de reversos. Hornos rotatorios. Hornos de crisol. Hornos de crisol de tipo sosa. Hornos basculantes. Hornos de aire. Hornos eléctricos. Pueden ser de acero o de inducción.

El horno basculante tiene el mando de accionamiento del sistema de basculamiento puede situarse, en función de las exigencias del usuario, bien en el armario de control general, como en el mismo bastidor cerca relativamente del punto de colada. En los hornos de gran capacidad de crisol, con el fin de facilitar las labores de desescoriado, afine de grano etc. sobre el metal fundido, el conjunto va equipado con una escalera-plataforma de acceso a la parte superior del horno. Ing. Vladimir Arias Arce

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La línea del eje de basculamiento pasa por el pico de colada. Por este motivo la operación de vaciado o colada del crisol resulta absolutamente segura.

PUNTO DE FUSION DE LOS METALES Los metales se funden a diferentes temperaturas. La tabla siguiente muestra los puntos de fusión de los metales más comunes. METALES Estaño Plomo Cinc Aluminio Bronce Latón Oro Plata Platino Paladio Cobre Acero de alto carbono Acero inoxidable Níquel Tungsteno

PUNTO DE FUSION 240°C (450°F) 340°C (650°F) 420°C (787°F) 620°-650°C (1150°-1200°F) 880°-920°C (1620°-1680°F) 930°-980°C (1700°-1800°F) 1063 ºC 961°C (1760°F) 1769ºC 1552ºC 1050°C (1980°F) 1370°C (2500°F) 1430°C (2600°F) 1450°C (2640°F) 3396°C (6170°F)

HERRAMIENTAS AUXILIARES PARA LA FUNDICION Durante la ejecución de los diversos trabajos de fundición es necesario utilizar distintos tipos de herramientas manuales para formar los moldes: Palas, picos y horquillas, agujas de ventilar, paletas de alisar, alisadores, espátulas, puntas o extractores de moldeo, mordaza o presillas, pisones. Defectos de los lingotes Los defectos que comúnmente se encuentran en los lingotes (Dore, Bullion) se pueden clasificar en dos grupos principales: a) los que ocurren interiormente b) los que se manifiestan sobre o muy cerca de la superficie. Otras fallas son el resultado de una mala operación y pueden ser eliminadas completamente corrigiendo errores en los procesos operativos y con una adecuada carga de fundentes.

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Crisoles de grafito Teniendo como elemento principal el carbón. El grafito tiene una estructura de átomos planar con arreglo hexagonal unidos por enlaces covalentes. Las uniones entre capas son débiles, presenta dilatación térmica perpendicularmente, por ello presenta propiedades lubricantes. El carbono elemental se sublima a los 3526ºC y logra deteriorarse a menores temperaturas cuando esta en condiciones de atmósfera oxidante. La industria del hierro y del acero son los principales consumidores de carbón, como refractario o como conductor, se consumen grandes cantidades de grafito en forma de electrodos en los hornos de arco y como revestimiento en los hornos de fusión. Los crisoles de grafito, además de de su uso para el manipuleo del hierro y sus aleaciones, tiene preferencial aplicación en la fundición de materiales No férreos. La composición en promedio es de: 30 - 40% de grafito, 10 - 20% de brea, 40 -50% de carburo de silicio y de 10 - 20% de arcilla refractaria. Ventajas de los crisoles de grafito. Las ventajas de los crisoles de grafito en la producción de metales son: Muy estables bajo condiciones reductoras. Buena resistencia al choque térmico. El cobre, aluminio y metales preciosos muestran desprendimiento, favoreciendo la colada. El grafito no presenta flujo plástico ni crep a temperaturas moderadas de trabajo. Baja resistencia mecánica a temperatura ambiente y buenísima a altas temperaturas. Posibilidad de ser fritado o vitrificado para reducir la porosidad, mediante minerales silicatados así como el trióxido de molibdeno.

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Fundicion del concentrado Amalgamado El oro se recupera por amalgamación va de frente a la fundición. Si contiene algún elemento que se haya colocado en la amalgama, se escorifica con la ayuda de l salitre. Escorificar es deshacerse de las espumas que provoca el azufre de algunos sulfuros metálicos en la ebullición y se escorifica o desespuma utilizando una cuchara especial de mago largo hecha de Fe, una vez que la ebullición haya alcanzado casi el borde del crisol por efecto del salitre que se esparce en la superficie de lo fundido. Los fundentes de oro (procedentes de la amalgama) son : Carga o Pella ............................ 100 partes Bórax ................................... ….,.. 50 partes Carbonato de Sodio ................... 10 partes. Arena de Sílice ........................... 15 partes Salitre ............................................ 2 partes.

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FUNDICION DE PRECIPITADOS El oro proveniente de la precipitación de la solución auricianuro, es necesario previamente tratar el precipitado para eliminar el exceso de zinc y de otros metales que se hayan precipitado conjuntamente con el oro. Este producto generalmente tiene la siguiente composición: Au 34-37% Fe( Fe203 ) 1-3% Ag 3-5% Ni ( NiO2 ) 0.5-1% Zn 7-10% SO 5-8% Pb 12-20 SiO2 7-20% Cu 2-3% El objetivo de la función; es la eliminación de la mayor proporción de las impurezas mediante un proceso de Oxidación para obtener una aleación de Oro-plata llamada bullón de 98% Au-Ag . Dependiendo de la cantidad de los otros metales presentes en el precipitado; se efectúa la función solamente con fundentes o soplando aire u oxigeno, o una combinación de ambos. Cuando el contenido de zinc es muy alto, la volatilización de este en la función acarrea perdidas significativas, por lo que debe procederse a un tratamiento previo con ácido sulfúrico al 10-20%; los humos son tóxicos y deben evacuarse al exterior, se deja que se asienten los sólidos, se lava con agua caliente y se separa por decantación, luego se secan, calcina y funden. Cuando hay presencia de arsénico, es necesario un tostado previo a 500-550 ºC dado que el carbón, el Zn y el As, se queman fácil, desprendiéndo densas humaredas de óxidos de zinc. El residuo consiste principalmente de óxidos de plomo y zinc con oro y plata y sílice. Los métodos que pueden emplearse son : 1) Previo tratamiento con el Acido, 2) Fusión directa del precipitado y 3) Fundición con previa tostación. Ing. Vladimir Arias Arce

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Pero antes es necesario tener presente las siguientes experiencias. El primero en oxidarse en la fusión es el zinc por lo que es menester que el bórax fundente sea mayor que la cantidad de la sílice y el zinc contenido en la carga aurífera, para fundir completamente el oxido y el silicato de zinc. El azufre que se oxida o fundo en segundo lugar es desespumado con el escorificador con el auxilio del salitre. Este resultado contiene además, molibdeno, arsénico, teluro, antimonio, vanadio, selenio que se recupera de la escoria de la espuma. El tercer lugar se oxida el plomo que va de frente a la escoria. El cobre es el último que va a la escoria coloreando de rojo o verde, según su grado de oxidación. Si está presente el cobre y el plomo juntos es difícil escorificar en el crisol de grafito, porque el c...