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UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRION FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y METALURGICA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA

TEMA REFINACION DEL ORO

CURSO METALURGIA DEL ORO

DOCENTE Dr. Maximo Cisneros Tejeira

ALUMNO DOMINGUEZ SALGUERO MIGUEL ANGEL

HUACHO – PERÚ

2018

REFINACION DEL ORO

I.

INTRODUCCION El oro y la plata, posiblemente, fueron los principales metales que conoció el hombre, ya que se encuentra en la naturaleza, generalmente al estado “puro” o aleados con otros metales nobles. Son resistentes a la oxidación natural, poseyendo una gran belleza que atrajo poderosamente la atención del hombre primitivo.

Con el transcurrir del tiempo y el avance tecnológico ha sido inminente el desarrollo metalúrgico en el procesamiento y transformación de los metales precisosos. Con el desarrollo de aleaciones con características físicas y quimicas especificas, el oro que inicialmente fue usado netamente como objeto decorativo, ahora es usado en la joyería, acuñación de monedas, componentes electrónicos, recubrimientos especiales, procesos catalitivos y en la medicina.

La consecución de las bondades de las diversas aleaciones y compuestos de oro es lograda por la combinación de los metales libres de impurezas o contaminantes, para lo cual, obviamente, el oro deberá encontrarse en un estado de alta pureza; siendo el caso que nos ocupa, separar los metales preciosos a partir del bullion o dore que los contiene.

II.

GENERALIDADES Antiguamente, la separación de los metales preciosos (oro, plata) de sus impurezas, fue realizada por fundición bajo condiciones oxidantes. Las impurezas pasaban a formar parte de las escorias, las cuales se retiraban periódicamente. La separación del oro y de la plata fue difícil por pirometalurgia; pero, una separación parcial podrá obtenerse por introducción de azufre en el metal fundido, convirtiendo la plata a sulfuro sin reaccionar con el oro. Esto fue solamente una simple separación; sin embargo, los metalurgistas aprendieron que por fusión con Sb2S3, el antimonio se aleara con el oro y el azufre reaccionara con la plata. Para obtener los metales puros, la aleación antimonio-oro era calentada a fin de remover el antimonio por volatilización y el sulfuro de plata era reducido por fusión con plomo y una pequeña cantidad de hierro.

Posteriormente, o en la actualidad, la fundición del producto obtenido mediante diversos mecanismos de concentración, que generalmente contiene considerable cantidad de plata y otros elementos, es realizada bajo condiciones oxidantes, a fin de escorificar la gran parte de los elementos base y obtener el metal dore conteniendo el oro y plata.

La purificación del oro puede efectuarse mediante el proceso electrolito Wohlwill, donde el oro impuro moldeado como anodo, se somente a un medio acuoso clorurado y la acción de un potencial eléctrico constante, donde se solubiliza, se reduce y finalmente precipita sobre el catodo.

La presencia de mas del 5% de plata en el anodo, causara la pasivación de este, cubriéndolo de una capa de cloruro de plata, que al ser removido arrastrara cosngio considerable cantidad de oro. La dificultad en este proceso es superada mediante una superposición de corriente alterna sobre la corriente directa. En este proceso, el cobre disuelto, parcialmente precipitara como cloruro, el platino y el paladio se disuelven e impurifican el electrolito. Este debe ser tratado a fin de remover los metales del grupo del platino.

Para la separación de los metales mencionados también se emplean métodos químicos que generalmente consite en el uso del acido nítrico y opcionalmente se usa el acido sulfúrico y/o agua regia. El tratamiento con acido nítrico removera la plata a partir del dore conteniendo no mas del 30% de oro. El acido sulfúrico caleinte puede ser usado para aleaciones conteniendo alrededor de 25% de oro. El producto de estos tratamientos puede contener como mínimo 960 milésimas de oro, la cual es satisfactorio para una posterior refinación electrolítica.

Otros métodos químicos involucran la precipitación del oro a partir de solución cianurada, obteniéndose un polvo fino con pureza de alrededor de 99.95%. igualmente, en la precipitación de la plata a partir de solución se obtiene productos de pureza cercana al 99%.

2.1. Definiciones fundamentales Amalgama.- aleación de mercurio con oro y otro metal. Bullion.- este termino proviene de la palabra francesa “bouillon”, siendo transferido al ingles como boilding (de hervir), termino usado en la fundición de metales. Oro Bullión Comerciable.- Es el oro que ensaya 995.0 milesimas o mas partes de oro moldeado en barras que pesan aproximandamente 400 onz troy, también incluye barras de moneda fundida que ensayan leyes alrededor de 900.0 partes por mil. Gold Filled y Gold rolled.- Se llama asi a los alambres y laminas de un metal base (generalmente cobre) revestidos de una capa de oro. La cantidad y calidad del oro gold filled se indica en cada pieza. Ejem.: Gold filled 1/5 18K, indica que la superficie del metal base ha sido recubierto con una aleación de oro de 18 quilates, y que el peso aportado es del 5% del peso total del metal o pieza. Plata Bullion Comerciable.- es la plata que ensaya 996.0 milesimas o mas. Generalmente es moldeada en barras que pesan 1000 onz troy. Oro fino.- Es el oro que ensaya 999.5 o más partes. También llamado como oro de 24 quilates. Oro electrolítica.- Es el oro refinado electrolíticamente, con una ley minima de 999,8 partes. Plata electrolítica.- Es la plata refinada por electrolisis, posee una ley minima de 999,5 partes. Bullion refinable.- se refiera a cualquier aleación de oro o plata que no se ubica en la categoría de oro o plata comerciable, y por consiguiente

comprende los materiales que ensayan menos de 995 y 996 de oro y plata, respectivamente. Plata dore.- es el metal donde predomina la plata, con escasos valores de oro en partes por millón. Bullion crudo. Llamado también BULLION GRUESO, donde el contenido de oro o plata esta por debajo del 20%, siendo la diferencia impurezas de cobre, zinc, plomo, etc. Bullion base cobre.- es el mateiral donde predomina el cobre y que contiene oro y plata, o ambos en pequeñas cantidades, los cuales se recuperan a partir de los iodos anódicos. Oro aluvial.- es el oro libre encontrado junto al material desgastado por el agua; en ocasiones es de color pardo oscuro cuando esta recubierto por oxido de manganeso.

2.2. Fuentes de extracción de oro Las fuentes a partir de las cuales se extrae el oro, se puede dividir en tres clases: las vetas y filones, los placeres fluviales y la obtención del oro y la plata como sub-producto. Las vetas y filones, que se encuentran en las rocas antiguas y volcánicas de edad terciaria, donde el oro se encuentra en forma nativa asociado al cuarzo, pirita, arsenopirita, plata nativa, oxidos y a sulfuros metalicos. Los placeres formados por areniscas y gravas no consolidadas o semiconsolidadas, contienen muy pequeñas cantidades de oro nativo y otros metales pesados. La mayor parte son depósitos fluviales y

glaciales ocurren a lo largo de los valles o causes de los ríos, terrazas de ríos preexistentes. En ambos casos, el oro puede concentrarse mediante flotación y/o concentración gravimétrica, como se menciona en la figura 1. 2.3.Materiales y productos de oro y plata La refinación es realizada por compañías o refinerias, las cuales tratan el bullion a gran escala en forma económica. La pureza obtenida depende principalmente de las características y procedencia del bullión. El origen o procedencia del bullion de oro y plata es diverso; siendo los principales los que a continuación se mencionan: -

Concentrados de flotación de alta ley

-

Concentrados gravimétricos

-

Precipitados Merril Crowe

-

Precipitados electroliticos

-

Costras de zinc del proceso Parkes

-

Barros anódicos de la refinación electrolítica de cobre y plomo

-

Amalgamas de oro – plata.

-

Restos de acuñación

-

Otros metales secundarios

2.4.Principales características físicas del oro y plata. Los metales preciosos tales como el oro y la plata, por la diversidad de usos en forma elemental y en aleaciones, se amerita conocer sus propiedades de interés, las cuales facilitaran los cálculos de peso en liga, temperatura de fusión, entre otros; Estas propiedades se mencionan en la tabla 1.

Tabla N° 01 PROPIEDADES FISICAS DEL ORO Y LA PLATA PROPIEDADES Símbolo quimico Color Peso atomico Numero atomico Estado de oxidación Densidad especifica Temp de Fusión. °C Temp de Ebullición °C Temp de vaporiz °C Calor de fusión, cal/g Dureza Radio atomico, A Radio Ionico Potencial normal, volt Resistencia elect. Min electronegatividad

ORO Au Amarillo 197 79 3,1 19,3 1063 2530 2808 16,3 2,5 1,46 1,37 1,498 2,25 2.4

PLATA Ag Blanco 108 47 1 10,5 961 1955 2212 24,3 2,7 1,44 1,26 0,799 1,62 1,9

2.5.Solubilidad de las impurezas En primer lugar diremos que el oro es resistente al ataque de los acidos comunes, como el acido clorhídrico, el acido nítrico, y el acido sulfúrico. Es fácilmente soluble en agua regia, en mezclas acidas conteniendo cloruros, en soluciones cianuradas, en acido selénico y por la acción biológica de microorganismos. Reacciona a temperatura ambiente con el tiosulfato, tiourea, con el yodo, con el bromo y el selenio. El oro fácilmente forma aleaciones con el mercurio, formando una amalgama. Esta amalgama es liquida cuando el mercurio es el metal predominante, y es solida cuando el oro se encuentra en mayor cantidad. Esta propiedad de amalgamación es aprovechada para colectar el oro de las gravas y minerales auríferos, utilizando dispositivos que permiten el contacto entre el oro y el mercurio.

La disolución de los compuestos que acompañan al oro, y de los elementos con los cuales forman aleaciones de características físicas y mecánicas indeseables, se logra generalmente por la acción de los siguientes reactivos: acido clorhídrico, acido nítrico, ácido sulfúrico, hidróxido de amonio y el agua regia.

III.

PRIMEROS PROCESOS DE REFINACION DE ORO USADOS A ESCALA COMERCIAL 3.1.PROCESO CON ACIDO NITRICO Una de las separaciones más antiguas de oro desde la plata y metales base usualmente asociados con él, fue efectuado por partición con acido 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%, la plata puede ser deliberadamente aleada con el bullion de oro para permitir que se “parta” completamente. Las ecuaciones fundamentales con una aleación de oro, plata y cobre son las siguientes: 6Ag + 8HNO3 = 4H2O + 6AgNO3 + 2NO 3Cu + 8HNO3 = 4H2O + 3Cu(NO3)2 + 2NO El oro no es atacado, la plata y cobre forman nitratos de plata y cobre solubles respectivamente. Las reacciones son acompañadas por la 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.

La plata es recuperable desde los licores madre por métodos muy simples, siendo el mas común precipiarlo a partir de la solución como cloruro de plata por la adicion de una sal común: AgNO3 + NaCl = NaNO3 + AgCl El cloruro de plata puede ser reducido a plata metalica por medio de fragmentos de fierro o zinc y el residuo metalico puede ser lavado para eliminar los cloruros de metal base, luego se filtra, se seca y se funde a bullion de plata: Fe + 2AgCl(insoluble) = FeCl2(soluble) + Ag La solución madre puede ser tratados con fragmentos de fierro para producir un residuo de cobre conteniendo trazas mas puras de metales precios, pero esta reducción es difícil en presencia de nitrito y el precipitado de cobre esta propenso a ser contaminado con nitratos básicos, particularmente si la solución es hervida. Cu(NO3)2 + Fe = Fe(NO3)2 + Cu El proceso de partición con acido nítrico es particularmente útil para el pequeño minero, quien tiene acceso al acido nítrico y donde el gasto no es de mayor consecuencia. Si su bullion de oro es rico (sobre 30%), puede alearlo con plata el cual luego recuperarlo a partir del proceso y usarla una y otra vez nuevamente. 

A continuación se presenta una lista general de razones, del por que el proceso ha sido dejado de lado en una escala comercial.

a. Altos costos de acido b. Gases nitrosos c. Materiales de construcción

d. Impurezas de bullion e. Incuartación preliminar con plata

3.2.PROCESO CON ACIDO SULFURICO En el tratamiento de concentrados de minerales con altos contenidos de metal base, como en el caso de altos contenidos de cobre, al fundirlos atrapan a los metales preciosos. El cobre, producto de la fundición se somete a la partición con un electrolito compuesto de sulfato de cobre y acido sulfúrico a fin de extraerlo electrolíticamente puro quedando el oro y los metales mas nobles en forma de barros anódicos. Los metales menos nobles se disolverán y ensuciaran el electrolito. La tensión utilizada en la electrolisis varia con la densidad de corriente, que a su vez depende de la resistividad de la solución y de la concentración de la acidez libre. Entonces, los metales preciosos que originalmente se hallaban en los anodos, en el transcurso de la electrolisis caen al fondo de las celdas, los que son reitados periódicamente para su respectivo tratamiento dependiendo de su composición. Estos iodos anódicos con alto contenido de oro (que a veces excede el 90%) pueden ser lixiviados con acido nítrico, acido sulfúrico concentrado, o directamente fundidos (con una carga adecuada de fundentes) para su posterior comercialización o refinación electrolítica. 2Ag + 2H2SO4 = Ag2SO4 + 2H2O + SO2 Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2

El sulfato de plata es insoluble en agua fría, por lo que se hace necesario enfriar la solución y separarlo. Posteriormente, la plata contenida se reduce con hierro, según la siguiente reacción: Ag2SO4 + Fe = FeSO4 + 2Ag También puede ser reducido con cobre según la ecuación: Ag2SO4 + Cu = CuSO4 + 2Ag

3.3.PROCESO CON AGUA REGIA El uso de agua regia esta estrictamente limitado al bullion de muy alto grado, donde la plata no asciende a mas de 5 – 8% o cuando el bullion contenga suficiente cobre para exponerlo al ataque a pesar del exceo de plata. La objeción a la plata en cantidades grandes, es por la tendencia a formar capas de cloruro de plata sobre la superficie metalica inhibiendo la continuidad del proceso. La disolución del oro se realiza con agua regia, preparado por la combinación de un volumen de acido nítrico concentrado y cuatro volúmenes de acido clorhídrico concentrado. Las reacciones de oxidación y reducción que se dan al formar el agua regia, son: Reacción de oxidación: 

3 HCl + 3 OH  Cl + Cl + 3 H2O + 2e-

Reacción de reducción: 

HNO3 + H2O + 2e  NO + 3OH

Reacción global: HNO3 + 3HCl  NOCl + 2H2O + Cl2

La reacción de disolución del oro se produce por la acción del agente oxidante formado, NOCl. Las reacciones de oxidación y reducción que tienen lugar nos permiten determinar la reacción global. Oxidación. Au  Au+3 + 3eReducción 3NOCl + HCl + 3e  HCl4-3 + 3NO Reacción global: Au + 3 NOCl + HCl  HAuCl4 + 3NO El oxido nítrico es un gas inestable incoloro que prontamente se combinan con el oxigeno atmosférico, formando vapores de dióxido de nitrógeno, NO2, de color pardo rojizo, también llamado peróxido de nitrógeno. 3 NO + 12 O2  3NO2 La reacción global es de la siguiente: 3HNO3 + 9HCl + Au  HAuCl4 + 2HNO3 + 5HCl + 2H2O + NO Después que el metal ha sido disuelto, es necesario la liberación de cualquier exceso de acido nítrico, que se consigue hirviendo con un exceso de acido 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 está de acuerdo con la siguiente reacción química: 3HNO3 + 4HCl + Au  HAuCl4 + 3H2O + 3NO2

IV.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 4.1.Bibliografía. -

F. Missari, 2010: "Metalurgia del Oro", Ed. San Marcos (Perú). F.J. Alguacil, 1994: "El Refino del Oro", Rev. CSIC (España).

-

G. Gonzalo, 2004: "Efectos del Plomo y el Origen del Crecimiento Ramificado en la Recuperación de Plata con Polvo de Zinc en el Proceso Merrl-Crowe", UASLP (México).

H.D. Gorvenia, 2006:

"Proyecto del Circuito de Flotación Flash de la Recuperación de Oro Grueso", UNI (Perú).

J. Arrau, 2006: "Manual General de

Minería y Metalurgia", Ed. Portal Minero (España).

J. Vargas,

1990: "Metalurgia del Oro y la Plata", Ed. San Marcos (Perú). J.A. Barr, 1910: "Testing for Metallurgical Processes", Publishing Co. (USA).

J.A. Estrada, 2012: "Diseño de Procesos para

Recuperar Oro y Plata desde el Depósito de Relaves de Minera Meridian", PUCV (Chile).

J.A. García et al., 1992: "Desarrollo de

un sistema de electrorecuperación de oro y plata desde soluciones diluidas de cianuración de minerales", UCCH (Chile).

J.H.

Coronado et al., 2012: "Roasting of Refractory Gold and Silver Concentrate", Rev. Metalúrgica (México).

J.R. Parga et al., 1995:

"Avance en los Métodos de Recuperación de Oro y Plata de Minerales Refractarios", CSIC (España). 4.2.Electrónica: -

https://es.scribd.com/document/288738192/refinacion-del-oro-pdf

-

https://www.academia.edu/26493183/TECNICAS-DEREFINACION-DE-ORO-Y-PLATA.docx

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https://es.scribd.com/document/257722766/Refinacion-Oro