Práctica Nº 2
1.
Título: Refinación de oro
2. Objetivos: •
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Calcular el % de oro en una aleación de n metales. Determinar la ley de un mineral respecto al contenido de oro y también de plata.
3. Fundamento Teórico: Análisis de oro y plata por la técnica de ensayo a fuego.
El método de ensayo a fuego consiste en producir una fusión de la muestra usando reactivos fundentes adecuados para obtener dos fases líquidas: una escoria constituida principalmente por silicatos complejos y una fase metálica constituida por plomo, el cual colecta los metales nobles de interés (Au y Ag). Los dos líquidos se separan en dos fases debido a su respectiva inmiscibilidad y gran diferencia de densidad, éstos solidifican al enfriar. El plomo sólido (con los metales nobles colectados) es separado de la escoria como un régulo. Este régulo de plomo obtenido es oxidado en caliente en copela de magnesita y absorbido por ella, quedando en su superficie el botón de oro y plata, elementos que se determinan posteriormente por método gravimétrico (por peso) o mediante espectroscopia de Absorción Atómica. El doré.
El Doré es una aleación de Au y Ag. El objetivo del proceso de fundición o fusión de precipitados de Oro y Plata es obtener metal Doré en presencia de fundentes formadores de escoria a temperaturas que excedan el punto de fusión de todos los componentes de la carga típicamente entre 1200 y 1300 ºC. El tiempo que se demora en fundir completamente la carga no solo depende de la calidad de la escoria que se forma sino también de la composición química de la aleación OroPlata. El punto de fusión del Oro es de 1064 °C, mientras que la Plata funde a 962°C. La Figura 1 muestra el diagrama binario Ag-Au y se puede apreciar que el punto de fusión de la aleación se incrementa si aumenta el contenido de Oro.
Figura 1. Diagrama Binario Ag-Au
Refinación del oro.
El oro obtenido por cualquier procedimiento, puede contener varios metales que lo impurifican, entre estos figuran, el cobre, arsénico, antimonio, bismuto, plomo, zinc, selenio, etc., sin contar la plata que siempre está aleada con oro. En realidad, hay que hacer dos operaciones para obtener el oro fino: la primera, llamada también “purificación del oro bruto” tiene por objeto la eliminación de todos los metales menos la plata, y la segunda, el refino propiamente dicho, que consiste en la separación de estos dos metales. Todas estas impurezas se eliminan mediante una operación preliminar de fundición agregando fundentes como el bórax, el nitro, permanganato de potasio, o mediante la acción del aire o de los óxidos metálicos, los cuales tienen por objeto la oxidación de las impurezas. Una vez eliminados los otros metales mediante los procedimientos de purificación, queda una aleación oro-plata que debe someterse a uno de los procesos de refinación para obtener el oro en su máxima ley de pureza (99.9% Au). Para ello hay varios procedimientos: •
Refinación por el ácido nítrico:
Como el ácido nítrico tiene la propiedad de disolver la plata y no ejerce acción alguna sobre el oro, basta atacar la aleación con este reactivo para conseguir el objeto deseado. Hay que hacer, sin embargo, una advertencia importante, pues
precisa que la aleación no pase del 36.7 de oro, para lo cual si contiene una cantidad mayor de oro, se le diluye en plata aleada en ácido nítrico. Para la operación se usan vasos de porcelana. Una vez disuelta la mayor parte de la plata, de acuerdo a la reacción química: 3 Ag
+4
HNO 3
=3
AgNO 3
+2
H 2 O + NO
Al cabo de algunas horas se deja reposar la disolución, luego se decanta el nitrato de lata con un sifón y los residuos se someten nuevamente a la acción del ácido nítrico de igual o mayor concentración que el usado primeramente. Todos los líquidos de nitrato de plata se juntan y se precipita la plata al estado de cloruro por medio del cloruro de sodio, según la reacción:
AgNO 3
+
=
NaCl
AgCl
+
NaNO3
Después de lavar el precipitado y reducirlo por el zinc en presencia del agua acidulada con ácido sulfúrico, se lava la plata, se exprime, se seca y se funde. 2 AgCl
+
Zn
=
2 Ag
+
ZnCl 2
El oro que queda como residuo igualmente se lava, se exprime, se seca y se funde en lingotes. •
Refinación por el ácido sulfúrico.
Este reactivo no ataca al oro aunque esté concentrado y caliente, razón por la cual se usa también para la separación del oro y de la plata. La disolución de la plata tiene lugar de acuerdo a le siguiente ecuación: 2 Ag
+2
H 2 SO4
=
Ag 2 SO4
+
SO2
+2
H 2O
Se emplea vasos de porcelana y de platino cuando se trata de refinar pequeñas cantidades. Lo más corriente es el uso de calderas de hierro fundido con poco contenido de carbono, en razón de que es menos atacable por el ácido que la fundición gris que contiene más carbono.
La cantidad de metales comunes presente en la solución debe ser estrictamente controlada, pues sus sulfatos, especialmente el cobre y el de plomo son poco solubles en el ácido sulfúrico concentrado; en consecuencia, impregnarían la aleación, impidiendo su disolución. La proporción del oro en la aleación no está sujeta a una limitación tan rigurosa como el caso del ácido nítrico, pues fluctúa entre el 25 y el 40%.El contenido mínimo de oro con este reactivo es del 1 por 1000, no siendo económicamente favorable por debajo de este límite, mientras que con el ácido sulfúrico la operación sigue siendo rentable con una ley de oro de 0,5 por 1000. Una pequeña proporción de plomo que no exceda del 5% se dice que ayuda en la solución del cobre y no interfiere en la operación. •
Refinación por el cloro.
Este procedimiento está fundado en la acción del cloro sobre la plata de la aleación Au-Ag, que se convierte en cloruro y puede separarse del oro en ese estado. La operación se lleva a cabo en dos crisoles, uno exterior de grafito y otro de arcilla refractaria, que se coloca dentro de aquel. El grafito no puede emplearse por su acción reductora sobre el cloruro de plata, solamente se utiliza en este caso concreto para prevenir un desastre en caso de rotura del crisol de arcilla. Ambos crisoles se calientan en un horno de tiro, revistiendo exteriormente con bórax para evitar la impregnación del crisol por el cloruro de plata. Una vez la aleación está fundida, se hace llegar al fondo del crisol una corriente de cloro, mediante un tubo de arilla refractaria que atraviesa la tapadera. El cloro se combina con todos los metales presentes, como el arsénico, antimonio, plomo, zinc, etc., excepto quizás con algunos que pertenecen al grupo del platino, formando los cloruros correspondientes, de los cuales, algunos se volatizan y escapan del horno, por lo que en esta primera fase de la operación se realiza una purificación de la aleación. Seguidamente, se clorura la plata, el punto final de la operación es marcado por una mancha rojiza producida por el cloruro de oro sobre una varilla de arcilla que se sostiene en los vapores obscuros que se desprenden del crisol. Se deja enfriar al crisol hasta que el oro se solidifique, y se vierte el cloruro de plata, que por tener un punto de fusión de 480 ºC todavía se mantiene en estado líquido, y el residuo constituido por el oro (punto de fusión 1045 ºC), se vacía en lingotes. El oro obtenido generalmente es de 996milésimas.
Para refinar el oro de una manera completa, es imprescindible repetir la operación hasta eliminar casi toda la plata que queda aleada con el oro. •
Refinación del oro por electrólisis.
Este es un procedimiento que se emplea para la refinación del oro, cuando contiene platino, paladio, iridio, plata, cobre, plomo, etc., y está basado en los principios que siguen: “si se electroliza una solución neutra de cloruro áurico, en la que el oro que se trata de refinar se dispone como ánodo, se observa que el cloro que se desprende en el ánodo no ataca al oro”. Por otra parte, “si la operación se efectúa en presencia del ácido clorhídrico de una determinada concentración, se comprueba que los vapores de cloro producidos disuelven el oro”. 4. Materiales y equipos:
4.1. Reactivos: -
Ácido nítrico diluido (6:1) Ácido nítrico concentrado (1:1)
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Bórax (Na2B4O7)
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Agua destilada
4.2. Materiales e instrumentos: -
Crisoles
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Martillo Soplete Cocina eléctrica
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4.3. Equipos: -
Balanza analítica Microscopio
5. Procedimiento:
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Se cuentan con 2 muestras: la perla de doré que tenemos (muestra 1) el cual se ha logrado conseguir por los procedimientos de la práctica anterior, y
a partir de otro mineral que contiene n metales el cual se proporcionó para determinar la cantidad de oro que contiene (muestra 2). •
Procedemos a pesar las 2 muestras dadas.
W1=0.0126 g. W2=0.6766 g. La muestra 1 (la perlita) fue cuarteada previamente con la siguiente cantidad de plata: Wcuarteo1=0.0115 g.
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Luego procedemos a cuartear la muestra 2, con 1.8606 g., de plata, para lo cual llevamos tanto la muestra como la cantidad de plata en una pequeña vasija de cerámica, al cual le adicionamos también bórax, luego calentamos en una cocina eléctrica al mismo tiempo que se le calentaba directamente con la ayuda de un soplete para lograr con mayor rapidez que los metales fundan y que se produzca la aleación.
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Luego a las 2 muestras se le adiciona ácido nítrico primeramente diluido (6:1), y luego con una concentración mayor (1:1), esto es para lograr la separación de la plata y el oro, así de esta manera formamos nitrato de plata y que el oro precipite. Lavamos ambas muestras con agua destilada, aquí se observa que las muestras tienen la apariencia de tierra. En el caso de contener hierro, luego del lavado se lo hubiese atacado con HCl y se lavaba nuevamente. Luego se procede a secar y pesar ambas muestras (oro obtenido)
6. Resultados:
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Una vez secadas se pesaron las muestras, obteniendo los siguientes pesos de oro:
Woro1 = 0.001094 g. Woro2 = 0.588179 g.
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Con estos pesos podemos determinar la ley del mineral del cual se extrajo la muestra 1 (la perlita). Entonces tenemos a partir de los 20 g. de mineral que se tomó para hacer el análisis, a partir de una regla de tres simple tenemos que la ley del mineral es:
0.001094 g. de oro X
20 g. de mineral 106 g. de mineral (1 TM)
Entonces el mineral tiene la siguiente ley: X = 54.7 g. de oro / TM de mineral •
A continuación determinamos la cantidad de plata con la que cuenta el mineral, para lo cual tenemos que restarle la plata con la que fue cuarteado, además de considerar el porcentaje de plata que absorbe la copela que en este caso es de 0.0003:
(0.0126 – 0.0115) g. Au-Ag 0.0003 X
20 g. de mineral 106 g. de mineral (1 TM)
De donde tenemos que en 1 tonelada de mineral hay 70 g. de Au-Ag en el mineral; por lo tanto hay por diferencia 15.3 g. de Ag / TM de mineral. •
Ahora con los pesos obtenidos de la segunda muestra podemos calcular el % de oro que se encontraba en el doré:
0.6766 g. de doré 0.588279 g. de Au
100% X
Con lo cual tenemos que el doré contenía 86.94% de oro o que es de 20.86 kilates, (100% oro = 24 kilates) 7. Conclusiones:
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Para separar la plata se puede usa primeramente una solución diluida de ácido nítrico, si en caso es necesario se puede hacer un segundo ataque con una concentración mayor.
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Al atacar con el ácido, si no hay burbujeo (que se da por lo que se está eliminando hidrógeno) esto indica que la plata ya se disolvió o también que ya no hay ácido.
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En la escoria que se obtiene la coloración oscura indica la presencia de hierro, la verdosa la presencia de cobre y si en caso es transparente hay presencia de plata. En el caso e que la muestra contenga hierro se usa ácido clorhídrico para poder separarlo. Al calcular el porcentaje de plata, hay que tener en cuenta el porcentaje de este mineral que es absorbido por la copela.
8. Bibliografía:
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http://pdf.rincondelvago.com/metalurgia_6.html
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http://www.orfebres.cl/images/libro%20proyec/Plata%20del%20Peru.pdf
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Reyes Iván – Metalurgia del oro y control ambiental 1993.
