Metodo de Ensayo Para Oro

Laboratorio Químico MÉTODO DE DETERMINACIÓN DE ORO POR FUNDICION

Revisión Nº 00 Página 01 / 019

Elaborado por : E. Calidad Fecha : 10-11-05

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Autorizado por : E. Sotelo Fecha : 01-01-06

Código: PPP–PE-001 Revisado por : E. Sotelo Fecha :01-01-06

Alcance Este Método cubre la determinación de Oro en Concentrados de Flotación en el rango de 1.5 a 10 mg/kg

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Documentos de Referencia -

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Manual de Métodos Analíticos de Laboratorio Químico Metalurgia Del oro

Terminología Encuartar: Es la adición de plata que se hace para que producto de la copelación se obtenga un dore que sea soluble, para esto es necesario que este en relación (1 : 3 oro:plata respectivamente. Dore: Botón auro argentífero, producto de la copelación. Fundente: Es una mezcla de sales que se usan durante la fundición, estas sales son Litargirio, bórax, Carbonato de sodio los cuales se mezclan en proporciones diferentes dependiendo de la naturaleza de las impurezas que se trata de eliminar en la escoria. Copela: Son fabricadas de cemento y cenizas de hueso o magnesita, se utilizan para separar el oro y la plata del plomo que ha actuado como colector y además de otras impurezas metálicas que generalmente acompañan al botón auro argentifero. Crisol de Arcilla: Este crisol sirve para fundir el mineral con el fundente.

PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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Precauciones de seguridad -

Tener conocimiento de las características y precauciones con respecto a los reactivos involucrados en esta técnica, revisar sus respectivas MSDS.

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Utilizar equipo de protección personal como lentes de seguridad, guantes de nitrilo, guantes ZETEX plus o aluminizados, mangas aluminizadas, mandil aluminizado, respirador de gases y polvo, protector facial, protector de oídos y zapatos de seguridad.

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Verificar que el sistema de extracción de gases esté en funcionamiento y realizar el ataque químico dentro de la campana extractora. Revisar que el material esté en perfecto estado.

Resumen del Método Este método se basa en la fusión de la muestra con un fundente a alta temperatura, el fundente esta constituido básicamente por los siguientes reactivos: Oxido de Plomo, Carbonato de sodio, Bórax, las principales características son las de disminuir el punto de fusión de los metales y oxidar las impurezas para formar la escoria. Además de Nitrato de Potasio, Harina y Nitrato de plata, etc. Los metales nobles son colectados por el plomo del litargirio, formando el régulo el cual permanece en la parte inferior de la escoria debido a su alto peso específico. Este régulo luego de ser separado de la escoria, es copelado a alta temperatura, en copelas de ceniza de hueso; las cuales absorben el plomo liberando así el oro y la plata El botón de oro y plata es comúnmente llamado doré. Este doré es laminado y disgregado con una solución de Ácido Nítrico para disolver la plata, El oro queda como una charpita en el fondo del crisol, el cual es pesado en una Microbalanza.


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Interferencias -

La principal interferencia es el cobre que disminuye la recuperación del oro durante la fundición ocasionando atrapamientos en la escoria que genera perdidas en la determinación. En la etapa de copelación si el Cobre no ha sido completamente separado en la escoria crea problemas durante la copelación.

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Altas temperaturas durante la copelación provocan perdidas del oro por evaporación.

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El oro grueso en la muestra genera resultados muy variados. Siendo necesario el análisis por triplicado para asegurar la concentración del oro mediante el promedio.

Equipos -

Horno de fundición

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Horno de copelación

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Balanza analítica

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Microbalanza

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Estufa

Reactivos y materiales -

Crisoles Copelas Fundente (Oxido de Plomo (Litargirio), Tetra borato Deca hidratado (Bórax), Carbonato de sodio) Nitrato de Potasio Cloruro de Sodio Ácido Nítrico Hidróxido de Amonio


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Muestreo -

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Para el muestreo se seguirá el procedimiento de muestreo (Ref) En caso de muestras que no son tomadas por el personal de Laboratorio se iniciara su trabajo obviando este procedimiento.

Procedimiento -

Encender el horno de fundición.

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Programar en la hoja de registro de Datos las muestras a ensayar.

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Preparar el material: Fundente (enumerar las bolsas), Crisoles

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Pesar 10 g de concentrado perfectamente homogeneizado

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Añadir aprox. 1.3 g de nitrato de potasio a cada muestra

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Mezclar bien todo dentro de la bolsa tomándose 1 minuto por bolsa

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Ordenar los crisoles de arcilla de 30 g y distribuir las bolsas de manera ordenada y segura dentro de los crisoles.

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Agregar una ligera capa de Bórax y poner el crisol al Horno de Fundición por 45 - 60 minutos aproximadamente a 850 - 900 ºC

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Retirar el crisol de la mufla y vaciar su contenido en una lingotera

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Una vez frío retirar la escoria con un martillo y hacer un cubo con el régulo que debe de pesar de 25 a 35 g.

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Colocar el régulo en la copela previamente calentada (45 a 60 minutos en el horno).

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Esperar que el régulo se funda y regular la temperatura a 780 - 850 ºC

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Prender el ventilador para la oxidación del plomo

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Esperar 45 - 60 minutos hasta que termine la copelación.

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Apagar el horno, abrir la puerta y esperar que enfríe la copela, luego retirarla.

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Una vez que la copela este fría retirar el botón y limpiar el botón en la base con una pequeña lima


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Con el martillo laminar ligeramente el botón para aumentar la superficie de contacto

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Poner los botoncitos limpios en crisoles de porcelana y echarles aproximadamente a 10 ml de solución de ácido nítrico al 20 % se coloca el crisol en la plancha aproximadamente a 100 ºC. Hasta total reacción de la disgregación de la plata.

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Cuando toda la plata ha disuelto el oro queda como una pequeña partícula de color oscuro y la solución ya no burbujea

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Decantar la solución y lavar el oro con agua destilada 3 veces tratando de hacer que la charpita quede adherida a la pared del crisol.

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Lavar la charpita con unas gotas de Hidróxido de amonio y agua destilada nuevamente

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Secar el crisol en plancha caliente y luego calcinar en mufla a 700 -750 ºC.

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Enfriar y pesar en la Microbalanza

Cálculos g/TM Au = w x 100 Donde w : Peso de la charpita en mg.

12. Precisión y Bias. Número de cifras significativas: 3 Número de Decimales: 2 Unidades: g/TM


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13. Diagrama de Flujo Inicio

Ingreso de muestra a LQ Codificación y Registro de las muestras en la hoja de Datos

Registros de Resultado de los ensayes

Prepara Crisoles y Bolsas de fundente (Concentrado) y

Pesar 10.00 g de muestra por triplicado

KNO3

Añadir reactivos Homogeneizar y ordenar en los crisoles

Poner al Horno a Fundir por 45 minutos (950 – 1000 º )

Retirar y vaciar la mezcla fundida a una lingotera, esperar

Separar el regulo y cubicarlo

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Calentar las copelas por 30 – 60 minutos y colocar los regulos

Esperar 10 minutos a que los regulos se fundan encender el ventilador y esperar 40 – 50 minutos (880 – 890

Apagar el horno Esperar que enfrié por 30 minutos

Retirar las copelas del horno, dejar que enfrié

Retirar el dore de la copela y laminar el boton con un martillo, transferir el boton a un crisol de porcelana Disgregar con Ácido Nítrico

Lavar con Agua y luego con NH4OH y nuevamente con agua luego evaporar el agua en plancha caliente

Calcinar en horno a 600 ºC y pesar

Calcular y reportar en la hoja de Datos asignando allí todos los datos para la traceabilidad Procedimiento Informe de Resultados

FIN PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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14. Control del Proceso -

Material de Referencia: Se cuenta con material de referencia para hacer los chequeos periódicos de los materiales de referencia internos.

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Materiales de Referencia Internos: Los estándares son preparados pasando 5 Kg de la muestra representativa por malla 150; el passing es homogeneizado correctamente en un homogeneizador por espacio de 8 Horas luego se tomara 5 muestras las cuales son analizada por dos analistas para verificar la homogeneidad total de la muestra. Si hay demasiada variabilidad entre resultados, se volverá a poner en el molino de bolas de cerámica hasta obtener una variabilidad aceptable (desviación estándar de 0.30), luego se tomara 6 muestras y se enviaran a 2 Laboratorio externos. Se sacara el promedio y a ese valor se le considerara el valor verdadero con una incertidumbre de 3 veces la desviación estándar.

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Descarte de datos outliers. Debido a la variabilidad producida por el oro grueso del mineral de Tintaya se debe de realizar una depuración de los datos demasiados altos reemplazándolos por el promedio obtenido de acuerdo a la desviación estándar que se obtenga el cual se debe ser menor 0.65.

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Si se tiene datos demasiado bajos se debe de repetir el ensayo.


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ANEXO 1 FUNDAMENTOS APLICABLES A LA DETERMINACIÓN DE ORO VÍA SECA Acción de los reactivos Carbonato de Sodio Anhidro Se combina con la sílice del mineral formando silicato de sodio, con desprendimiento de CO2 de acuerdo con la ecuación siguiente. Na2CO3 + SiO2 ==> Na2SiO3 + CO2 Bicarbonato de sodio Se comporta como el carbonato de sodio anhidro, puesto que por la acción del calor se desdobla de acuerdo a la siguiente ecuación. 2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + SiO2 + CO2 La acción del Bicarbonato de sodio produce grandes cantidades de gases por cuya razón la mezcla fundente tiende a subirse, proyectando partículas de la masa fundida sobre las paredes del crisol o fuera de él. Debe operarse con cuidado a fin de evitar estas proyecciones que significan perdidas. Se evitan agregando sal común en la fundición de la misma. Bórax Deca hidratado El bórax fundido disuelve un gran numero de óxidos metálicos como por ejemplo el FeO , Al2O3, Cr2O7, etc. Además disuelve grandes cantidades de sílice. Se explica el poder de disolución si se examina la formula del bórax constituida por dos moléculas de meta borato y una de anhídrido bórico. Na2B4O7 ==> 2NaBO2 + B2O3


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Litargirio Es el reactivo más importante en la fundición. Una parte del litargirio se reduce a plomo metálico mediante el almidón o cualquier otro reductor. Este plomo desempeña el papel de colector de oro y plata contenida en el mineral. El resto del litargirio actúa en parte oxidando las impurezas metálicas o bien pasa a formar la escoria al estado de silicato de plomo o bien es posible que llegue a formar plumbatos con los óxidos metálicos. Sílice La sílice actúa como un escorificador del fierro principalmente. SiO2 + FeO = FeSiO3 Reacciona además con el PbO; Na2CO3; etc. SiO2 + Pb = PbSiO3 SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 Cloruro de Sodio Se usa como cubierta de fundición por ser muy fluido y no decomponerse al estado de fusión. Nitrato de potasio Se usa como oxidante en los minerales piritosos se prefiere este al nitrato sódico por ser no higroscópico. Plata metálica Se usa plata metálica pura laminada para encuartar en los análisis de oro a fin de obtener así una aleación de oro y plata con un exceso de este ultimo metal. Para poder separar bien el oro de la plata que contenga el mineral. Es necesario recordar que la plata es un metal que acompaña siempre al oro en los minerales, en mayor o menor proporción.


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Crisoles Para fundir el mineral con la mezcla de reactivos es necesario que ya hemos hablado se usan crisoles de arcilla siendo los más aconsejables para análisis de oro los crisoles Nro. 8 y para los análisis de plata los crisoles Nro 6. Copelas Las copelas son fabricadas de ceniza de hueso y magnesita. Se utilizan para separar el oro y la plata del plomo que ha actuado como colector además de las otras impurezas metálicas que generalmente acompañan al botón auro argentífero. Fases del proceso El proceso de análisis de oro se efectúa en varias fases bien definidas que se explicaran separadamente A. Preparación de la mezcla Para preparar la mezcla del mineral y el fundente necesarios para una buena fundición es indispensable conocer el material que se va a fundir Clasificación de los minerales Minerales cuarcíferos: Pertenecen a este grupo los minerales que poseen predominantemente la sílice y el cuarzo. Para este tipo de mineral se usa (para 20 gr.) Fundente Litargirio 80 gr. Bórax 0 Carbonato de sodio 30 gr Almidón 2 g Minerales Ferruginosos: Pertenecen a este grupo todos aquellos minerales en los que predomina el fierro, tanto oxidado como en forma de Piritas. Si se encuentra formando Piritas se calcina previamente para expulsar el azufre. Se usa como fundente de fundición para 20 g de mineral. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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Litargirio 80 a 150 g Sílice 30 g. Carbonato de sodio. 20 g. Almidón 2 g Bórax 25 g Cubierta de Fundición. Cloruro de sodio. 15 g Bórax 15g Si el Mineral contiene mucho cuarzo, se disminuye la sílice en el Fundente. Minerales Cupríferos: A este, grupo pertenecen todos los minerales que contienen cobre, ya sea oxidado o en forma de piritas. Si contiene piritas o bien sustancias volátiles se calcina fuertemente. Si las leyes de cobre son inferiores a 12 % se puede usar el fundente indicado para los minerales cuarcíferos ferruginosos según que predomine el cuarzo o el fierro respectivamente Los minerales que contienen porcentajes de cobre entre 12 % y 30 % se funden con el el siguiente Fundente. Litargirio 200 g. Sílice 30 g Carbonato de sodio 20 g Almidón 2 g Bórax 25 g. Cubierta de fundición Cloruro de Sodio 15 g Bórax 15 g Antes de poner esta cubierta estándar que es usada en las diversas fundiciones. Se recomienda en el caso de tratarse de minerales que tengas estos altos porcentajes de cobre cubrir la mezcla del mineral y del fundente con la siguiente mezcla. Bicarbonato de sodio 6 partes Bórax 3 partes Sílice 2 partes PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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Esta mezcla actúa como un buen escorificador de cobre, eliminándose así gran parte de este metal en la escoria. Este metal como lo veremos mas adelante, molesta mucho en el proceso de copelación. Con esta mezcla escorificadora se cubre con un espesor de mas o menos una pulgada y a continuación se agrega la cubierta de fundición estándar. Si el mineral contiene mas de 30 % de cobre se escorifica el botón de plomo auro argentifero que se obtiene al final de la fundición, como lo indicaremos oportunamente. Se puede evitar esta escorificacion del botón de plomo tomando menos cantidad de mineral, digamos 10 g. A menor cantidad se usara el mismo fundente indicado Minerales complejos: A este grupo pertenecen los minerales que contienen compuestos de arsénico, galena, óxidos o carbonatos de calcio y magnesio, bismuto, teluro, zinc, manganeso, etc. Sometiendo la muestra a una calcinación fuerte, se elimina el arsénico, antimonio azufre etc. El resto de las impurezas fijas se transforman en sus óxidos respectivos. El fundente tiene que estar de acuerdo con la naturaleza de las impurezas que se trata de eliminar en la escoria para ello se ha indicado el papel que desempeña cada uno de ellos en la fundición. Generalmente basta con variar las cantidades de litargirio y de bórax ya que estas sustancias disuelven el mayor numero de óxidos metálicos Cuando los minerales contienen galena no se calcinan, debido a su bajo punto de fusión sino se agrega nitrato de potasio para oxidar. La calcinación fuerte de que hemos hablado se efectúa sobre una fuente de greda en la cual se coloca el peso conveniente 20 g de muestra para analizar y se somete a la llama fuerte de un mechero o soplete primus. Teniendo cuidado de remover cada cierto tiempo la masa a fin de que la calcinación sea mas completa. Para evitar que la muestra se adhiera a la fuente de greda. Se cubre con tiza para lo cual basta con rayar completamente su fondo. Se ha terminado la operación cuando ya no se desprende el olor característico de SO2. Para sacar la muestra se usa una brocha impregnada de Bicarbonato de sodio.


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B. Fundición Este proceso es el de mayor importancia. A continuación se describen las reacciones que se desarrollan durante la fundición de los minerales que se les ha agregado el Fundente correspondiente. Reacciones de Reducción Los sulfuros reducen el litargirio a plomo metálico. Las diferentes reacciones de reducción experimentan ciertas variaciones según sea el fundente empleado. El almidón reduce también al litargirio a plomo metálico. 24 PbO + C12H22O11 = 12 CO2 + 24 Pb + 11 H2O Mediante las reacciones de reducción que se efectúan en la fundición, muchas de las impurezas metálicas se reducen a metal y pasan a impurificar el botón de plomo auro argentífero al estado elemental como se observa en la siguiente ecuación: Cu + PbO = Cu + Pb.+ ½ O2 Pero el óxido de cobre en contacto con el plomo fundido se reduce a cobre metal Cu O + Pb = PbO + Cu. Reacciones de oxidación Es indispensable la oxidación de las impurezas para que forme la escoria con los reactivos del fundente y estas no pasen al regulo La oxidación puede verificarse en la fundición misma, añadiendo nitrato potasico o bien calcinando fuertemente el mineral como se dijo anteriormente En la oxidación mediante el Nitrato de potasio se tiene: 7 Pb + 6 KNO3 = 7PbO + 3 K2O + 3N2 + 4O2 5C + 4 KNO3 = 2K2O + 5 CO2 + 2 N2 2FeS2 + 6KNO3 = Fe2O3 + SO3 + 3 K2SO4 + 3N2 SO3 + Na2CO3 = Na2SO4 + CO2 PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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La oxidación mediante la calcinación sobre llama fuerte, como ya se explico anteriormente, es el método mas usado, tanto en los análisis de oro como en los de plata. Por efectos de esta fuerte calcinación no solamente se oxidan las impurezas metálicas con un perfecto control de la reacción sino que al mismo tiempo se eliminan las impurezas volátiles como Azufre, arsénico, antimonio, etc. Para eliminar el Zinc no basta con calcinar con el soplete es necesario terminar la calcinación dentro de la mufla en que reina temperatura alta. Así se evitan las dificultades que este elemento ofrece a los procesos de fundición y de copelación. Otro método de oxidación y eliminación de las impurezas metálicas especialmente apropiado cuando se trata de eliminar el cobre, elemento que molesta mucho en el proceso de copelación, a tal extremo que se hace a veces imposible copelar, deteniéndose el proceso, por cuya razón el trabajo efectuado hasta ese punto es totalmente perdido, es la escorificación. Esta operación se efectúa después de haber fundido el mineral sobre el botón de plomo auro argentífero muy impurificado por cobre. Se coloca este botón sobre una escorificadora que tiene la forma semejante a un platillo, fabricada de arcilla que esta suficientemente caliente dentro de la mufla. Sobre la escorificadora bien caliente se agrega bórax y en este instante se coloca el botón. Se mantiene un rato cerrada la puerta de la mufla abriéndola al poco rato para que se inicie el proceso. La operación ha terminado cuando se observa un circulo brillante y la masa liquida se muestra tranquila. Este circulo es llamado “ojo de buey” por la semejanza que ofrece con este órgano. Se retira entonces lentamente la escorificadora operando con mucho cuidado usando tenazas largas y se vacía sobre el molde de una lingotera. Una vez fría se rompe la escoria y se retira el botón de plomo, que ha eliminado todo el cobre en la escoria. Esta escoria suele presentarse de un hermoso color verde. Como se ha visto, por las reacciones que hemos anotado; el proceso de fundición tiene por objeto concentrar el oro y la plata en un botón de plomo. Este último metal actúa como un colector de esos metales preciosos. Además este proceso elimina las impurezas que acompañan a estos metales en los minerales en forma de compuestos oxidados en la escoria. Esta escoria esta formada además por boratos, silicatos y plumbitos de metales alcalinos, alcalino térreos y otros. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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Podemos resumir este proceso de fundición en la siguiente forma esquemática. Mineral Aurífero o Argentífero + Fundente Regulo de Plomo Oro Plata e impurezas metálicas + Escoria

El bórax en mezcla con el litargirio tienen la propiedad de combinarse con los óxidos metálicos y formar escorias fusibles. C. Copelación 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, son absorbidas por la copela. El 98.5 % del PbO es absorbido por la copela el resto se volatiliza. Queda como residuo el botoncito brillante, formado por metales no oxidables, como son el oro, la plata y el platino. Las impurezas metálicas que acompañan al botón de plomo auroargentífero pueden ser oxidados directamente por el oxigeno del aire, para cuyo objeto al iniciarse la copelación, se entreabre un poco la puerta de la mufla o bien son oxidadas por intermedio de PbO como puede verse en la siguiente ecuación 2As + 3 O = As2O3 Cu + PbO = CuO + Pb PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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Algunas impurezas como Cu, Fe, Cd etc. Son eliminados totalmente por absorción en la copela. Siempre que se encuentran en cantidades que no impidan la realización del proceso de copelación. En cambio otras como el Bi, As, Zn etc. Se eliminan en parte por absorción en la copela y en parte por volatilización al estado de oxido. Según sean las impurezas metálicas varían algunas propiedades reconocidas como son dureza y maleabilidad. Al cubicar el regulo para eliminar la escoria adherida se puede observar: - Régulo duro indica que hay abundante cantidad de fierro y cobre - Régulo quebradizo indica que hay abundante cantidad de Ag y Au en proporción mayor al 30 % o que la muestra contiene As Sb o S. o PbO por fusión a baja temperatura. Resumiendo este proceso podemos expresarlo. Botón de Plomo + oro + plata + Impurezas Metálicas + O2

Oro + Plata + PbO + Óxidos Metálicos Que son absorbidos en la copela Pérdidas en copelación Las perdidas por copelación se deben a: pérdidas por volatilización debido a temperaturas demasiado elevadas, al arrastre de partículas por PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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las sustancias volátiles y por perdidas en absorción y retención de las escorias debido a las impurezas metálicas que contiene el regulo. Las primeras se reducen a un mínimo despreciable controlando la temperatura de copelación 800 a 1000 ºC En cuanto a las segundas, se evitan eliminando las impurezas metálicas en la fundición o antes de ella, mediante los métodos que hemos indicado anteriormente al clasificar los minerales (Calcinación fuerte, fundentes especiales, escorificación, oxidación con nitrato de potasio) Es por esto necesario el uso de material de referencia durante el proceso de fundición para poder determinar realmente la perdida en el proceso de fundición. Influencia de las impurezas en la copelación. Cantidades apreciables de arsénico, cadmio, fierro manganeso, etc. En el botón de plomo auro argentífero aumentan las perdidas de Oro y plata por cuanto sus óxidos no son absorbidos totalmente y forman escorias sobre la copela. El antimonio se combina con el plomo dando un antimoniato de plomo que queda como escoria en la copela. El Zinc metálico en la copelación decrepita arrastrando partículas de plomo. Es imposible copelar en presencia de este elemento. El cobre es oxidado a oxido cuproso el cual después en contacto con el plomo fundido se reduce a cobre metálico. Por esta razón se hace muy difícil su eliminación. Es típico observar una coloración gris oscura casi negra en las copelas que se ha estado copelando un regulo de plomo que ha contenido muchas cantidades de cobre como impureza. D. Disgregación del botón auro – argetifero El botón se desprende de la copela con un alicate y en un yunque se le da algunos golpecitos a fin de laminarlo y aumentar su superficie para el ataque. Se vacía el botón laminado a un crisol de porcelana se le agrega 10 ml de ácido sulfúrico concentrado o ácido nítrico diluido. La reacción que ocurre es: 2(Ag + Au) + H2SO4 = 2 Au + Ag2 SO4 + H2 (Ag + Au)(s) + HNO3(l) = Au(s) + Ag NO3(l) + H(g) PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN.

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Se lava con agua por decantación con un gota de hidróxido de amotino concentrado (para disolver la plata que se pueda haber quedado). Luego se lava 3 veces con agua destilada y se lleva plancha para que seque, luego a la mufla para su calcinación. Se pesa en una balanza de precisión 0.001 mg


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Metodo de Ensayo Para Oro

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