Extracción por Fusión
Dra. Elizabeth Peña Peña C.
Índice
Extracción: Concepto y fines Fusión completa de la carga, fundidos o soluciones pirometalúrgicas Extracción por fusión: Bases generales de la metalurgia de los sulfuros. Fusión por mata: Matas, composición y propiedades. Sulfuros complejos o polimetálicos Escorias: Fundamentos Ensayo Ensayo al fuego: Generalidades y mezcla fundente funden te Determinación de oro por ensayos ensayos al fuego.
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Extracción: Concepto y fines
Fusión completa de la carga, fundidos o soluciones pirometalúrgicas Extracción por fusión: Bases generales de la metalurgia de los sulfuros. Fusión por mata: Matas, composición y propiedades. Sulfuros complejos o polimetálicos Escorias: Fundamentos Ensayo Ensayo al fuego: Generalidades y mezcla fundente funden te Determinación de oro por ensayos ensayos al fuego.
Extracción Por Por extracción pirometalúrgica es el conjunto de operaciones realizadas a elevadas temperaturas conducentes a liberar al metal de las ligaduras químicas con las que aparece en sus menas y, a su vez, separarlo o segregarlo de los componentes estériles, principalmente silicatos, que lo acompañan.
Extracción Las funciones básicas de la extracción son dos: La descomposición del compuesto metálico. 2. La segregación del metal de los elementos estériles. 1.
Ambas pueden realizarse integradas en una sola operación, como en la fusión de minerales de hierro, o bien de forma sucesiva, segregando primero el compuesto metálico y posteriormente descomponiéndolo a metal, como en el caso de la extracción del cobre.
Extracción
Proceso de recuperación de Cobre en bruto
Extracción
El producto de la extracción es un metal en estado bruto, carente de la pureza o composición comercial, que necesita someterse a un tercer nivel de operaciones de elaboración o afino.
Extracción La descomposición a metal se realiza en el caso de los óxidos, por reducción por carbono y/o gas CO y, en casos especiales, por otros metales más afines por el oxígeno, esta última vía también se aplica en la descomposición de los cloruros de los metales refractarios o para producir metales férreos exentos de carbono; los sulfuros de metales poco afines por el oxígeno, como el cobre o níquel, se descomponen por simple calcinación o tostación.
Extracción
Extracción La segregación del metal, o en su caso del compuesto metálico, se realiza por dos procedimientos: fusión y volatilización.
En el caso de compuestos con temperaturas de fusión inferiores a 1200°C, puede ser suficiente una fusión parcial que lo licue sin fundir la ganga. Cuando se opera a mayores temperaturas la fusión de la carga es completa y la segregación se basa por una parte en la inmiscibilidad en estado líquido del metal, o compuesto metálico fundido, en las escorias y, por otra, en la diferente densidad de ambos fundidos.
Extracción La volatilización tiene su fundamento en el menor punto de ebullición o sublimación de ciertos metales respecto al resto de la carga que permanece bien en estado sólido o líquido a las temperaturas de la operación.
Extracción La fusión parcial o licuación tiene poca importancia industrial, y se aplica en el aprovechamiento de menas ricas de antimonio y bismuto cuyos sulfuros: estibina, Sb2S3, y bismutina, Bi2S3, son fusibles por debajo de los 500°C, por lo que al someter la carga a temperaturas próximas a 1000°C se segregan del residuo en forma de mata o mezcla fundida de sulfuros.
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Extracción: Concepto y fines Fusión completa de la carga, fundidos o soluciones pirometalúrgicas
Extracción por fusión: Bases generales de la metalurgia de los sulfuros. Fusión por mata: Matas, composición y propiedades. Sulfuros complejos o polimetálicos Escorias: Fundamentos Ensayo al fuego: Generalidades y mezcla fundente Determinación de oro por ensayos al fuego.
Fusión completa de la carga La fusión completa es la tecnología aplicada en la metalurgia de los óxidos y sulfuros de los metales de mayor interés industrial. En términos generales puede decirse que las fusiones completas se realizan a temperaturas que van desde un límite inferior en torno de los 1250°C, correspondiente a la fusión de los silicatos más fusibles, hasta otro superior en torno a los 1800°C, alcanzable en las fusiones electrotérmicas en horno de arco.
Fusión completa de la carga
Fusión completa de la carga En las fusiones directas a metal, aplicables normalmente a los óxidos, la temperatura viene regida por la de equilibrio de reducción, muy superior en algunos casos a la de fusión del metal, como es el caso del estaño y plomo, y del metal y escoria, como en la producción de ferroaleaciones de manganeso y cromo. En las fusiones por compuesto metálico, como las fusiones por mata, las temperaturas pueden venir regidas por la formación de la escoria.
Fusión completa de la carga La escoria de extracción producidas en la fusión completa de las cargas, también llamadas escorias de primera fusión, recogen en estado fundido las gangas silicatadas de las menas y las cenizas del carbón así como los fundentes cargados para el acondicionamiento de su composición. Sus componentes principales son la sílice: SiO 2, alúmina: Al2O3, y cal: CaO, y secundariamente FeO, y MgO, que en conjunto pueden suponer entre el 85% y el 95% de su peso.
Fusión completa de la carga El resto lo forma el compuesto metálico, óxido, sulfuro, etc., no recuperado, e inclusiones de metal y arrastres de carga, principalmente de carbón, en las escorias de fusión oxidante también se presentan algunos óxidos superiores, principalmente de hierro, como magnetita: Fe3O4, hematites: Fe2O3.
Fundidos o soluciones pirometalúrgicas Las fases líquidas o fundidos que se presentan en pirometalurgia: metales, escorias matas, baños de sales, entre otras, son catalogables, al igual que las estudiadas en hidrometalurgia, como soluciones, es decir, como mezclas líquidas, pero a diferencia de éstas no existe una distinción tan evidente entre el componente que podemos catalogar, como disolvente y los solutos. En ellas las sustancias se presentan divididas al estado atómico o molecular, y sólo en casos especiales, como en los baños electrolíticos de sales, lo hacen en estado iónico.
Fundidos o soluciones pirometalúrgicas Los fundidos metálicos presentan cierta semejanza con las soluciones no iónica de la hidrometalurgia ya que en su composición predomina el metal objeto de beneficio acompañado de otras sustancias en estado elemental y en cantidad variable, desde muy pequeña en los metales afinados, a una bastante significativa en los metales de primera extracción.
Fundidos o soluciones pirometalúrgicas
Estos reciben en la práctica industrial denominaciones específicas, como arrabio (base de hierro), plomo de obra (base plomo), cobre blister (base cobre) o bullion (base metales preciosos oro y/o plata).
Fundidos o soluciones pirometalúrgicas Las soluciones o fases líquidas se presentan en las operaciones de fusión normalmente en número de dos, y más raramente de tres, en equilibrio entre sí o con una o varias sustancias o gaseosas puras. Los sistemas formados por dos o tres fases fundidas se dan en los equilibrios escoria-metal, o escoria-mata-metal, y los formados por una fase fundida y otras sólidas y/o gaseosas en los equilibrios metal-mineral, metal-carbón, y en la conversión de fundidos por oxidación con oxígeno gaseoso.
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Fusión por mata: Matas, composición y propiedades. Sulfuros complejos o polimetálicos Escorias: Fundamentos Ensayo al fuego: Generalidades y mezcla fundente Determinación de oro por ensayos al fuego.
Extracción por fusión Bases generales de la metalurgia de los sulfuros
La metalurgia de los metales que aparecen en sus menas como sulfuros sigue dos líneas de actuación: - La primera , seguida con los concentrados de Pb y Zn, confluye con las del tratamiento de los óxidos tras someter a la mena a una tostación oxidante a muerte. - La segunda , propia del cobre y níquel, sigue un camino específico para estas sustancias, consistente en concentrarlas en una mata, o fundido de sulfuros, que posteriormente se descompone a metal, y es a esta a la que se denomina propiamente fusión de sulfuros.
Extracción por fusión Bases generales de la metalurgia de los sulfuros
La fusión por mata puede realizarse de forma escalonada o de forma directa. Es el primer caso, que es actualmente una tecnología en declive, se somete al concentrado a una tostación parcial no sulfatante y posteriormente se le funde para p ara separar la mata. En el segundo caso, que es la tecnología actualmente predominante, el concentrado crudo se funde a mata directamente, es decir, en una sola operación. La tecnología actualmente emergente trata de fundir directamente el concentrado a metal en un escalón único de transformación, integrando en la fusión la descomposición de la mata.
Extracción por fusión Bases generales de la metalurgia de los sulfuros
La fusión por mata de sulfuros de cobre y níquel, está basada en la gran afinidad por el azufre de estos metales, muy superior a la del hierro que es su principal ganga. La fusión directa a mata, también llamada fusión flash, es de naturaleza oxidante ya que el azufre cumple la doble misión de ser el combustible generador del calor de la fusión y, a su vez, de elemento formador de la mata.
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Sulfuros complejos o polimetálicos Escorias: Fundamentos Ensayo Ensayo al fuego: Generalidades y mezcla fundente funden te Determinación de oro por ensayos ensayos al fuego.
Fusión por matas Las matas, según se ha dicho, son mezclas fundidas de sulfuros, principalmente de hierro, cobre, níquel y plata.
El sulfuro ferroso o pirrotita, el cuproso y los sulfuros de níquel, funden congruentemente entre 800°C y 1200°C, y sus matas lo hacen, por efecto eutéctico, a temperaturas aún menores. Otros sulfuros de los metales básicos son menos fusibles y estables y no forman matas o se concentran en pequeñas proporciones en ellas, como es el caso de la pirita y la covelina, que pierden parte de su azufre en forma de vapor antes de fundir y pasan a las matas como FeS y Cu2S.
Fusión por matas
La esfalerita, apenas se incorpora a ellas ya que se descompone en metal y azufre a las temperaturas de la fusión; la galena, debido a su alta tensión de vapor, en parte se recoge en la mata y en parte se volatiliza.
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Extracción: Concepto y fines Fusión completa de la carga, fundidos o soluciones pirometalúrgicas Extracción por fusión: Bases generales de la metalurgia de los sulfuros. Fusión por mata: Matas, composición y propiedades. Sulfuros complejos o polimetálicos
Escorias: Fundamentos Ensayo al fuego: Generalidades y mezcla fundente Determinación de oro por ensayos al fuego.
Sulfuros complejos o polimetálicos Un importante volumen de recursos de Cu, Pb y Zn se presentan en la naturaleza como sulfuros complejos o polimetálicos con ganga pirítica que normalmente se someten a una concentración diferencial o separada para cada metal lo que origina una menor recuperación de cada metal y una impurificación relativamente alta en los concentrados.
Sulfuros complejos o polimetálicos
Los concentrados globales no son directamente tratables por la pirometalurgia convencional, se requiere una metodología específica que tenga en cuenta las diferentes propiedades y comportamiento termoquímico de los diversos metales.
Sulfuros complejos o polimetálicos
La fusión por mata de los concentrados de sulfuros complejos tras su tostación parcial, realizada a temperatura del orden de 1250°C, permite la recuperación del cobre, oro y plata como mata, pero el zinc y el plomo en parte se volatilizan, como óxido y sulfuro, y en parte se escorifican como óxidos y ferritas.
Sulfuros complejos o polimetálicos La tostación a muerte de los sulfuros complejos es difícil por la retención de azufre por el cobre y plata por lo que la posterior fusión reductora del concentrado tostado vaporizaría el zinc y parte del plomo y formaría un régulo de mata que conllevaría un proceso posterior de tratamiento.
Sulfuros complejos o polimetálicos La metalurgia de las menas complejas base zinc, que contienen plomo se realiza industrialmente por fusión reductora en horno de cuba soplado “Imperial Smelting”, que trata concentrados sometidos a tostación sinterizante; su funcionamiento es mixto como horno de fusión reductora y volatilización.
Horno de cuba
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Escorias: Fundamentos
Ensayo al fuego: Generalidades y mezcla fundente Determinación de oro por ensayos al fuego.
Escorias La función de las escorias no es sólo residual o colector de las gangas sino que también cumplen misiones químicas importantes en las operaciones de fusión: facilitar el contacto y reducción por el carbón de los óxidos, y eliminar impurezas del metal. Para el cumplimiento de estas funciones físicas y químicas debe reunir un conjunto de propiedades tales como: - Fusibilidad - Fluidez - Ligereza - Actividad química
Escorias La fusibilidad debe estar en consonancia con la temperatura de la operación; la fluidez y densidad con los requerimientos de la segregación de las fases fundidas, y la difusión de materia en las reacciones entre fases, y la reactividad con su interacción química con el metal.
El acondicionamiento de las escorias se efectúa mediante fundentes y escorificantes.
Escorias son en sentido estricto, correctores de fusibilidad pero en la práctica se utilizan también para ajustar la composición y las propiedades físicas de la escoria. Los fundentes ,
cuando sean necesarios, regulan el ratio escoria/metal que debe situarse dentro de un margen de valores idóneos ya que demasiado bajo da lugar a una marcha irregular mientras que demasiado alto da un consumo energético elevado. Los escorificantes,
La corrección por fusibilidad se basa en los efectos ácido-base y eutéctico.
Escorias En el efecto ácido-base se fijan los óxidos o bases libres rebajando la temperatura de fusión desde el entorno de 18002000°C hasta 1400-1600°C. En el efecto eutéctico o de multiplicidad de silicatos, permite adicionalmente reducir las temperaturas de fusión del orden de 150 a 200°C. La fluidez depende de la estructura molecular de las escorias fundidas y, en particular, de su contenido y extensión de redes y cadenas tetraédricas de (SiO4)4-, por lo que decrece muy sensiblemente con la aportación de bases fuertes como CaO, FeO y MgO que las destruyen.
Escorias La densidad depende del contenido de óxidos de metales pesados, mayor en las escorias básicas que en las ácidas, mientras que los óxidos alcalinos la reduce notablemente. La composición de las gangas es normalmente de naturaleza ácida, predominando la sílice y los ortosilicatos, lo que conlleva que los fundentes de mayor aplicación industrial sean la caliza y la dolomía. Los minerales con gangas básicas y los concentrados tostados de minerales piríticos, ricos en FeO, necesitan corregirse con fundentes ácidos o aluminosos pudiendo utilizarse a tal efecto sílice o bauxita con alto contenido de sílice.
Escorias Los fundentes alcalinos como el carbonato sódico no se usan en las operaciones de extracción por su costo y riesgo de afectación del revestimiento de los hornos; la formación en las fusiones reductoras de vapores metálicos alcalinos condensables en las partes frías del horno puede también originar problemas. Los escorificantes, por ejemplo silicatos ferromagnesianos como la dunita o serpentina, se utilizan en siderurgia en la fusión reductora de óxidos muy ricos como los pellets. Estos silicatos de magnesio no generan CO 2 al fundirse, como los carbonatos y, en combinación con FeO, originan escorias de buena fluidez.
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Extracción: Concepto y fines Fusión completa de la carga, fundidos o soluciones pirometalúrgicas Extracción por fusión: Bases generales de la metalurgia de los sulfuros. Fusión por mata: Matas, composición y propiedades. Sulfuros complejos o polimetálicos Escorias: Fundamentos Ensayo al fuego: Generalidades y mezcla fundente
Determinación de oro por ensayos al fuego.
Ensayo al fuego La mezcla fundente (flujo)
Para establecer la composición más adecuada de la mezcla fundente que se debe utilizar, se requiere conocer las características mineralógicas (composición) de la muestra y una composición o entendimiento de principios elementales de piroquímica.
Ensayo al fuego La mezcla fundente (flujo)
Una analista experimentando puede valerse de observación visual con lupa de poco aumento y de un poco de ácido para definir características principales del mineral ante la dificultad que representa tener estudio previo de cada mineral antes de su análisis. Estas características fundamentales a determinar antes de definir la carga fundente son el color, el carácter ácido o básico de la muestra y su capacidad reductora u oxidante.
Ensayo al fuego La mezcla fundente (flujo)
Un fundente es una sustancia que se combina a alta temperatura con otra o la pone en solución a una temperatura menor que la requerida cuando éstas se encuentran aisladas. Un mineral con ganga ácida, requiere un fundente básico mientras que un mineral con ganga básica, requiere un fundente ácido. La escoria, producto de las reacciones piroquímicas, debe consistir principalmente en borosilicatos, existiendo una mezcla de metasilicatos y metaboratos.
Ensayo al fuego La mezcla fundente (flujo)
La selección y la proporción de los componentes del flujo son los factores más importantes para efectuar una fusión exitosa. El conocimiento de las propiedades químicas de los reactivos y de la naturaleza del mineral son aspectos fundamentales. Los principales reactivos para ensayos a fuego son: litargirio, carbonato de sodio, sílice, bórax, harina y nitrato de potasio. En menor escala se hace uso de fluoruro de calcio como agente fundente en la metalurgia
de aluminio.
Ensayo al fuego Litargirio
El óxido de plomo, el más importante de los reactivos, es un fundente básico que actúa también como oxidante y desulfurante, funde a 883°C, tiene que ser seco y estar libre de aluminio, porque este último oxida fácilmente a la plata y la lleva a la escoria, lo cual origina pérdida de este metal. Además, el litargirio debe estar exento, de plata, hay pues que determinar el contenido de plata del mismo. Tiene una fuerte afinidad por la sílice de ahí que si una mezcla tiene una deficiencia de sílice no corregida, corroe las paredes del crisol.
Ensayo al fuego
Preparación de muestra para ensayo al fuego.
Ensayo al fuego Litargirio
El óxido de plomo, ya fundido pasa a ser un fundente básico. Actúa como oxidante y desulfurante. 2PbO + C = CO2 + 2Pb (oxidante) 4PbO + CuS = 4Pb + CuO + SO 3 (desulfurante y oxidante) 4PbO + PbS = 4Pb + PbO + SO 3 (desulfurante y oxidante) 4PbO + ZnS = 4Pb + ZnO + SO 3 (desulfurante y oxidante)
Ensayo al fuego Litargirio
La reducción de litargirio a plomo metálico, mediante la harina o cualquier otro reductor, proporciona el plomo metálico fundido que actúa como colector del oro y la plata contenidos en la muestra. El resto de litargirio actúa parcialmente como oxidante de las impurezas metálicas formando plumbatos con los óxidos correspondientes o también pasa a formar parte de la escoria como silicatos de plomo.
Ensayos al fuego Carbonato de sodio anhidro (Na 2CO3 )
Poderoso fundente básico, funde a 814°C, forma silicatos y aluminatos alcalinos al reaccionar en la mezcla fundida. Puede considerarse como un agente oxidante y desulfurante. Se combina con la sílice de los minerales formando silicatos de sodio y desprendimiento de dióxido de carbono (CO 2) de acuerdo a las siguientes reacciones: Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 Na2CO3 + Na2SiO3 = Na2SiO4 + CO2
Ensayo al fuego Carbonato de sodio anhidro (Na 2CO3 )
La razón por la que puede ser considerado como un reactivo de oxidación y de desulfuración es porque en presencia de aire y litargirio se forman algunos sulfatos: FeS2 + 7PbO + 2Na2CO3 = FeO + 7Pb + 2Na2SO4 + CO2
Ensayo al fuego
Muestra de mineral fundida en un Crisol.
Ensayo al fuego Sílice (SiO2 )
Fundente fuertemente ácido funde a 1775°C y al reaccionar con los óxidos metálicos durante el proceso de fusión para a formar silicatos. Se agrega a la mezcla fundente para suplir la falta de sílice del mineral y obtener una fusión más fluida. También se le utiliza para proteger al crisol del ataque por el PbO y el bórax. Cuando está presente una cantidad adecuada de litargirio, reaccionan y funden a 726°C, temperatura alcanzable fácilmente en el horno de fusión.
Ensayo al fuego
Horno para ensayos al fuego.
Ensayo al fuego Sílice (SiO2 )
Principalmente actúa como escorificador del hierro. SiO2 + FeO = FeSiO3
Además reacciona con los otros fundentes básicos tales como Na2CO3, PbO, entre otros. SiO2 + PbO = PbSiO3 SiO2 + NaCO3 = Na2SiO3 + CO2
Ensayo al fuego Bórax (Na2B4O7 )
Fundente fuertemente ácido capaz de disolver prácticamente a todos los óxidos metálicos como por ejemplo: FeO, Al2O3, entre otros. También reduce la temperatura de fusión de las escorias. Un exceso de bórax sin embargo, es perjudicial para la fusión, impidiendo la formación de una escoria homogénea y separación subsecuente del régulo de plomo. El bórax se empieza a descomponer a los 500°C y funde a los 741°C.
Ensayo al fuego Bórax (Na2B4O7 )
Se explica el poder de disolución si se observa la fórmula del bórax, constituida por dos moléculas de metaborato y una anhídrido bórico. Na2B 4O7 = 2NaBO2 + B2O3
Ensayo al fuego Bórax (Na2B4O7 )
Durante la fusión, la disolución de los óxidos metálicos por el bórax, progresa a través de dos etapas: 1. El bórax funde para formar una masa vítrea transparente incolora, que consiste en una mezcla de metaborato y anhídrido bórico. Na2B 4O7 + Calor = Na2B2O4 + B2O3 2. El anhídrido bórico reacciona con el óxido metálico para formar el borato del metal. ZnO + B2O3 = ZnB2O4
Ensayo al fuego Agentes reductores
Proporciona la cantidad de carbón necesaria para reducir el litargirio a la cantidad de plomo metálico necesaria. Otros reductores azufre, almidón, entre otros. La harina cuyo componente es el almidón (C 6H10O5)n es un fundente reductor teniendo la capacidad de reducir alrededor de 12g de plomo metálico por cada 1g de harina reaccionando con litargirio. C6H10O5 + 12PbO = 12Pb + 6CO2 + 5H2O
Ensayo al fuego Agentes reductores
En general cualquiera que sea la fuente de carbono, reduce el litargirio a plomo metálico, con la evolución de monóxido de carbono. - A alta temperatura
PbO + C = Pb + CO - A baja temperatura
2PbO + C = 2Pb + CO2
Ensayo al fuego Nitrato de potasio
El nitrato de potasio, comúnmente llamado nitro, funde a 339°C y se descompone a 400°C proporcionando una fuente de oxígeno para oxidar los sulfuros provenientes de minerales sulfurados altamente reducidos. Su poder oxidante lo capacita para oxidar alrededor de 5.5g de plomo metálico a PbO por cada gramo de nitro adicionado. En presencia de sílice, se mejora su efecto oxidante. Se usa para neutralizar el efecto de un exceso de sustancias reductoras en la muestra.
Ensayo al fuego Nitrato de potasio
El agregado de nitro a muestras con elevado contenido de sulfuros o arseniuros produce oxidación a sulfatos o arseniatos y evitaría la calcinación de ella. 2KNO3 = 2KNO2 + O2 4KNO3 + SiO2 = K2O + SiO3 +2N2 También es usado para convertir sulfuros metálicos a óxidos. 4FeS2 + 10KNO3 = 4FeO + 5K2SO4 + 3SO2 + 5N2
Ensayo al fuego Fluoruro de calcio (CaF 2 )
El fluoruro de calcio, como el bórax, aumente la fluidez de la escoria. Es particularmente útil para descomponer fostatos y silicatos refractarios de aluminio. Este reactivo puede ser utilizado como un sustituto parcial del bórax, con la ventaja adicional de facilitar la separación del régulo de plomo desde la escoria.
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Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
El clásico método de fusión en crisol es el procedimiento más exitoso para la concentración y colección de los metales nobles. Una de las principales razones para el continuo uso de esta técnica es la cantidad relativamente grande de muestra que se utiliza en su ejecución (generalmente entre 30 y 50g), desde la cual se concentran cantidades trazas de metales preciosos.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
La mayoría de las técnicas instrumentales sólo permiten la utilización de pequeñas cantidades de muestra lo que resulta inadecuada. Otra razón es que la técnica de ensayo a fuego es relativamente confiable y libre de interferencias. La muestra molida finamente que contiene oro y/o plata entre otros elementos químicos, es sometida a fusión en un crisol, con una carga fundente o flujo que contiene litargirio, bajo condiciones reductoras, lo cual promueve la separación de los metales preciosos desde la ganga, con una colección simultánea de éstos, como una aleación de plomo.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
En esta fusión se producen dos fases, una escoria líquida y una fase metálica líquida de tamaño controlado. La alta solubilidad de los metales nobles en plomo fundido, unida a la gran diferencia de densidad, peso específico e inmiscibilidad con la escoria, permite su separación de ella en forma de plomo como un régulo. El litargirio es reducido químicamente por un reductor, como la harina a diminutos glóbulos los cuales caen como llovizna a través de la masa fundida, y en su recorrido colectan las partículas de oro y plata y permanecen en el fondo del crisol.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
El color de la escoria solidificada indica qué constituyentes tiene el material fundido, color verde a casi negro, proviene del hierro o cobre; amarillo-plomo o gris, magnesio y/o zinc; rojo cobré; púrpura-manganeso; cobalto-azul. Posteriormente, por fusión oxidante, se elimina el plomo como litargirio, mediante absorción selectiva en una copela. Los metales preciosos aislados forman un botón en la superficie y están disponibles para ser medidos normalmente por gravimetría o mediante Espectroscopia de Absorción Atómica.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
El proceso de copelación tiene por objeto la oxidación del plomo y de las otras impurezas metálicas existentes, que mezcladas con mayor o menor cantidad de PbO, el 98.5% de PbO es absorbido; el resto se volatiliza: queda como residuo un botoncito brillante, formado por metales oxidables, como lo son el oro, la plata y el platino.
Determinación de oro por ensayos al fuego
Proceso de copelación.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Para obtener resultados exactos hay que tener en cuenta lo siguiente: - Al copelar la aleación con el plomo siempre se pierde algo de metal noble, tanto más cuanto más plomo se emplea y cuanto más alta sea la temperatura a que se calienta.
- Además la copela absorbe siempre pequeñas cantidades de metal noble, tanto más grande cuanto menor es la cantidad de plomo empleado. Esta última pérdida es sin embargo, mucho menor que la originada por un exceso de plomo , por lo tanto, en toda copelación de oro evitar un exceso innecesario de plomo.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Una buena copela absorbe una cantidad de plomo igual a su peso, pero para una mayor seguridad se toma una copela algo más pesada que la cantidad de plomo a absorber. Copela lunge n°4 pesa 56g, n°5 pesa 63g, n°7 pesa 75g y la n°10 pesa 108g. Se recomienda copelar régulos con un máximo de 85% respecto al peso de la copela.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Las impurezas metálicas que acompañan al botón de plomo auro-argentífero puede ser oxidadas directamente por el oxígeno del aire, para cuyo objeto, al iniciarse la copelación, se entreabre un poco la puerta del horno, o bien son oxidadas por intermedio del PbO como puede verse en la siguiente ecuación: 4As + 3O2 = 2As2O3 (en el primer caso) Cu + PbO = CuO + Pb (en el segundo caso)
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Algunos impurezas como el Cu, Fe, Cd, entre otros, son eliminados totalmente por absorción en la copela, siempre que se encuentren en cantidades que no impiden la realización del proceso 2de copelación. En cambio otras, como el Bi, As, Zn, entre otros, se eliminan en parte por absorción en la copela y en parte por volatilización al estado de óxido. Según sean las impurezas metálicas varían algunas propiedades físicas del botón de plomo auro-argentífero, que pueden ser reconocidas de inmediato, como ser: dureza, maleabilidad, entre otras.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Al cubicar el botón de plomo a fin de eliminar la escoria adherida, se puede observar: a) Botón quebradizo: indica que contiene zinc, arsénico, azufre, PbO, o bien que contienen más de 30% de oro plata. b) Botón duro: indica que contiene cobre, en cantidad apreciable, hierro, etc.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
El botón auro-argentífero para determinación gravimétrica, se separa de la copela con un alicate, y sobre el yunque se le da unos golpecitos a fin de laminarlo y ofrecer así una mayor superficie para el ataque con HNO 3. Se vacía este botón laminado lo mejor posible a un crisolito de porcelana de 20 ml de capacidad. Se carga HNO 3 diluido más o menos 10 a 15 ml y se calienta en plancha de ataque a 80°C, se disuelve la plata. La reacción que ocurre es: (Au + Ag) + 2HNO3 = AgNO3 + Au + H2O + NO2
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Cuando haya terminado el desprendimiento de burbujas, se agregan unas gotas de HNO3 concentrado por alrededor de unas 5 minutos para asegurarnos de la completa eliminación de la plata en forma de nitrato de plata. Se lava por decantación 2 a 3 veces con agua destilada, luego unas gotas de amoniaco, finalmente con 4 a 5 veces con agua destilada, se seca lentamente en la misma plancha de ataque y enseguida se calcina fuertemente a 600 – 700°C por 5 minutos, se enfría y pesa en balanza microanalítica.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Si durante la partición no se observa reacción química o desprendimiento de burbujas significa que la aleación de la que está formando el botón tiene una relación Ag:Au menor que 3:1, la que la hace inatacable al ácido utilizado en la partición. En tal caso se procede a “incuartar” el botón de Ag-Au.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
La incuartación tiene por objeto aumentar la cantidad de plata existente en la aleación para que llegue a estar por lo menos en la relación 3:1 respecto al oro. Para ello se deposita el botón inatacable sobre un trozo de plomo laminado de 1.5 por lado y se agrega una cantidad de plata equivalente a 3 veces el peso del botón mismo y aproximadamente 10g de plomo para análisis.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Se plega cuidadosamente el plomo laminado con su contenido al interior y se lleva a una copela procediéndose a su copelación. El botón resultante podrá ser tratado para su partición sin problema. Para evitar la incuartación, sobre todo cuando se trata de análisis de gran número de muestras en los cuales la cantidad de plata contenida es insuficiente para formar la aleación con oro en la relación adecuada (mínimo 3:1) se agrega plata a la carga del crisol.
Determinación de oro por ensayos al fuego Fundamentos de la metodología
Esto es válido sólo para aquellas muestras en las cuales no se va a determinar plata en la misma fusión. La forma de efectuar esta adición a la carga fundente es añadiendo Ag como solución de AgNO3.
