recuperacion de metales

7/30/2019 Recuperacion de Metales

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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALAFACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA QUMICAEVALUACIN DE DOS MTODOS DERECUPERACIN Y REFINACIN DE LOS METALESPRECIOSOS A NIVEL LABORATORIO A PARTIR DE LOSDESPERDICIOS CON ALTO CONTENIDO DE OROCAROL ELIZABETH BARRIENTOS ROJASAsesorada por: Inga. Qca. Telma Maricela Cano MoralesGuatemala, octubre de 2003

Page 2UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALAFACULTAD DE INGENIERAEVALUACIN DE DOS MTODOS DERECUPERACIN Y REFINACIN DE LOS METALES PRECIOSOS A NIVELLABORATORIO A PARTIR DE LOS DESPERDICIOS CON ALTOCONTENIDO DE OROTRABAJO DE GRADUACINPRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LAFACULTAD DE INGENIERAPORCAROL ELIZABETH BARRIENTOS ROJAS

ASESORADA POR Inga. Qca. TELMA MARICELA CANO MORALESAL CONFERRSELE EL TTULO DEINGENIERA QUMICAGuatemala, octubre de 2003

Page 3UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALAFACULTAD DE INGENIERANMINA DE JUNTA DIRECTIVADecanoIng. Sydney Alexander Samuels Milson

Vocal IIng. Murphy Olympo Paiz RecinosVocal IILic. Amahn Snchez AlvarezVocal IIIIng. Julio David Galicia CeladaVocal IVBr. Kenneth Issur Estrada RuizVocal VBr. Elisa Yazminda Vides LeivaSecretario

Ing. Pedro Antonio Aguilar PolancoTRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADODecanoIng. Sydney Alexander Samuels MilsonExaminadora Inga. Hilda Piedad Palma de MartiniExaminador Ing. Orlando Posadas ValdezExaminador Ing. Vctor Manuel Monzn Valdez


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SecretarioIng. Pedro Antonio Aguilar Polanco

Page 4HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADORCumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de SanCarlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de graduacin titulado:EVALUACIN DE DOS MTODOS DERECUPERACIN Y REFINACIN DE LOS METALES PRECIOSOS A NIVELLABORATORIO A PARTIR DE LOS DESPERDICIOS CON ALTOCONTENIDO DE OROTema que me fuera asignado por la Direccin de la Escuela de IngenieraQumica con fecha 11 de julio de 2003.Carol Elizabeth Barrientos Rojas

Page 5AGRADECIMIENTOS:A DiosPor darme la vida y permitirme llegar hasta aqu.A mis PadresPor su apoyo y creer en m durante toda mi vida, porque con susesfuerzos me han permitido llegar hasta este momento.A Aldo Juregui

Por su apoyo en todo momento porque a pesar de estar lejos nuncalo ha dejado de hacer.A Ulises MilhosePor su entera colaboracin al donarme de su tiempo, experienciay por prestarme su taller para poder llevar a cabo all parte de lametodologa en la realizacin de este trabajo de graduacin.A Manuel CoyaPor su colaboracin al darme de su tiempo, experiencia y por susconsejos al pensar en un tema para la realizacin de este trabajo degraduacin y la revisin del mismo.A Inga. Cano

Por su colaboracin y hacer posible que pudiera realizar uno demis sueos al asesorar este trabajo de graduacin.A Ing. GarcaPor la revisin de este trabajo de graduacin y los consejos que medi para el mismo.A Ing. CabreraPor su colaboracin al darme su experiencia y a la empresa dondelabora ALMESA por hacer el anlisis de Fluorescencia de RayosX.

Page 6DEDICATORIA:A DIOS, mi Seor y SalvadorA mis padresPedro de Jess Barrientos CruzDelia Rojas de BarrientosCon amor y respetoA mis hermanos


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Mriam IsabelDavid Josu

A mi gran amigo y compaeroAldo Antonio Juregui con mucho amor.A mis amigosMadeleine Equit, Loraine Curtis, Julio Fagiani, David Us con mucho aprecio.

Page 7INDICE GENERALNDICE DE ILUSTRACIONESV

LISTA DE SMBOLOSIXGLOSARIOXIRESUMENXIIIOBJETIVOSXVHIPTESISXVIINTRODUCCINXVII1. MARCO TERICO1.1La metalurgia11.1.1 Metalurgia extractiva11.1.2 Mtodos de manufactura del metal21.1.3 Cristales41.2Metales preciosos61.2.1 El oro61.2.2 La plata91.2.3 El platino101.2.4 El paladio111.2.5 El rodio111.2.6 Otros metales no preciosos utilizados en joyera111.3Mermas en el proceso121.3.1 Mermas en fundicin


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2.5.4Manejo del experimento

462.5.5 Procedimiento482.5.5.1 Mtodo de encuarte482.5.5.2 Mtodo con agua regia512.5.5.3 Diagramas de flujo582.5.5.3.1 Mtodo de encuarte58

2.5.5.3.2 Mtodo con agua regia602.5.6 Evaluacin estadstica622.5.6.1 Media aritmtica622.5.6.2 Anlisis de varianza623. RESULTADOS674. DISCUSIN DE RESULTADOS

75CONCLUSIONES81RECOMENDACIONES83REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS85BIBLIOGRAFA87APNDICES89

ANEXO97

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Page 11VNDICE DE ILUSTRACIONESFIGURAS

1. Cbico centrado en las caras42. Cbico centrado en el cubo53. Hexagonal compacto54. Fotografa de la materia prima para el mtodo de encuarte


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7030. Comparacin de la pureza a 14 K

7031. Comparacin de la pureza obtenida en la plata como subproducto de lamezcla proveniente de la refinera de la chatarra de oro por ambos mtodos 7132. Quilataje promedio obtenido de la refinera por ambos mtodos7133. Niveles de impurezas presentes en las muestras de oro recuperado por elmtodo de encuarte7234. Niveles de impurezas presentes en las muestras de oro recuperado por elmtodo con agua regia72

35. Promedio de las impurezas existentes en el oro recuperado por ambos mtodos 7336. Impurezas existentes en la plata recuperada como subproducto de la refinacindel oro por ambos mtodos7337. Carta de Aleacin de Metales, S.A.97

Page 13VIITABLASI. Aleaciones8II. Contenidos tpicos de oro para varios desechos19III. Media aritmtica del quilataje final obtenido62IV. Porcentaje de rendimiento63V. Totales64VI. Anlisis de varianza64

VII. Resultados del mtodo de encuarte67VIII. Resultados del mtodo con agua regia67IX. Resultados de la plata obtenida68X. Porcentaje de los metales presentes en cada muestra68XI. Promedio y desviacin estndar de las impurezas presentes69XII. Evaluacin econmica

69XIII. Datos originales del mtodo de encuarte89XIV. Datos originales del mtodo con agua regia89XV. Datos originales de la plata89


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XVI. Datos calculados91

XVII. Datos calculados de las impurezas92XVIII. Anlisis de Fluorescencia de Rayos X98

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LISTA DE SMBOLOSKQuilatajeCGrados Celsiusggramoscccentmetros cbicos%porcentaje

$dlaressumatoriamedia aritmticaCoeficiente de confianzanmero 3.14r

radiohaltura

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Page 17XIGLOSARIO

AfinacinPurificar los metales, separando la mezcla o escoria en el crisol ola copela.Agua regiaMezcla de cido ntrico con cido clorhdrico y tiene la propiedadde disolver al oro.Caparrosa


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preciosos de alto valor econmico que principalmente tienen las joyeras.Estos mtodos son los de Encuarte y Agua Regia. Ambos son mtodos

analticos (gravimtricos) que se basan en la separacin por la precipitacin de uno delos componentes en la aleacin, y esto permite que la separacin sea visible teniendo asmayor eficiencia en el mtodo. Adems son los ms adecuados para una refinacin apequea como gran escala.Se recuper oro y como subproducto plata, a los cuales se les analizcuantitativamente el grado de pureza alcanzado por el mtodo de Fluorescencia conRayos X, obtenindose para el mtodo de encuarte un promedio de 22.96 K y de 23.17K para el mtodo de agua regia.Se comprob estadsticamente por medio del anlisis de varianza de dos factores,que tanto el mtodo como el quilataje de la muestra influyen en la cantidad de orometlico obtenido, as como en la pureza del mismo, sin embargo, estos factores no

interactan entre s.Segn estos resultados se concluy que el mejor mtodo para recuperar orometlico es el mtodo de refinacin con agua regia y para la plata el mtodo de encuarte.

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Page 21XVOBJETIVOS

GeneralEvaluar dos mtodos de recuperacin y refinacin de metales preciosos a nivellaboratorio a partir de desperdicios con alto contenido de oro.Especficos1. Evaluar la recuperacin de los metales preciosos por el mtodo de agua regia.2. Evaluar la recuperacin de los metales preciosos por el mtodo de encuarte.3. Determinar mediante tcnica analtica instrumental el porcentaje de oroobtenido y su quilataje.4. Determinar mediante tcnica analtica instrumental el porcentaje de plataobtenido y su pureza.5. Realizar una evaluacin estadstica de los resultados obtenidos.

Page 22XVIHIPTESISHiptesis de trabajoEs posible evaluar dos mtodos de recuperacin y refinacin para la obtencin demetales preciosos a partir de chatarra de joyera.Hiptesis estadsticaNula:Ho: no existe diferencia significativa en la pureza del oro metlico ni enla cantidad obtenida entre los dos diferentes mtodos.Ho

: no existe diferencia significativa en la pureza del oro metlico ni enla cantidad obtenida debido al quilataje de la muestra.Ho

: los mtodos utilizados y el quilataje de las muestras no interactan.


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Alterna:Ha: si existe diferencia significativa en la pureza del oro metlico y en la

cantidad obtenida entre los dos diferentes mtodos.Ha

: si existe diferencia significativa en la pureza del oro metlico y en lacantidad obtenida debido al quilataje de la muestra.Ha

: los mtodos utilizados y el quilataje de las muestras s interactan.

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INTRODUCCINEl presente trabajo tiene como objeto evaluar los resultados obtenidos cuando setrata desperdicio de alto contenido de oro por dos mtodos analticos de recuperacin yrefinacin a nivel laboratorio.Para ello, se utiliz como materia prima, chatarra de oro italiano de 10 y 14quilates para establecer las variables significativas. El oro se recuper y refin por dosmtodos analticos diferentes para comparar el rendimiento en ambos procesos y asdeterminar cual es el ms eficiente. La plata, al obtenerse como un subproducto de larefinera del oro, solo se recuper y refin por un mtodo para comprobarlo.Para refinar el oro, muchas grandes refineras en otros pases, utilizan diferentesmtodos, por lo que en este trabajo se evalu la constante de equilibrio y el grado de

completicidad para escoger el reactivo precipitante que de una mayor eficiencia almtodo y sea ms rentable econmicamente para quien lo utiliza.Ambos mtodos utilizados permiten recuperar el oro, sin embargo, por el mtodocon agua regia se obtiene una mejor refinacin del oro, por lo anterior, este mtodo sepuede utilizar para recuperar y refinar el oro, y para recuperar la plata como subproductoel mtodo de encuarte. De esta forma se pueden refinar y recuperar los metalespreciosos tanto a nivel laboratorio como a nivel industrial.

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Page 25XIX1. MARCO TERICO1.1 La MetalurgiaLa metalurgia se puede describir como el arte y la ciencia de obtener los metalesy de adaptarlos para que satisfagan las necesidades humanas. Es til para la estructura yconducta del metal. Esta comprensin puede ayudar a explicar los problemas yresultados que entran en el estudio.Aunque los tomos metlicos abundan en la superficie terrestre, la mayor partede ellos se encuentran combinados con tomos no metlicos; tales como oxgeno, en

sustancias similares a la piedra o arcilla. El primer paso para hacer los metalesutilizables consiste en liberar a los tomos metlicos de sus combinaciones. Esta es laprovincia de la metalurgia extractiva.Un objeto til de metal debe tener una forma determinada. En esta fase de lametalurgia, conocida como metalurgia mecnica, se utilizan muchos y muy diferentesprocesos de manufactura.1.1.1 Metalurgia extractiva


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de simetra. En un torno se monta el disco cortado de la chapa y, mientras girarpidamente sobre su eje, unas herramientas de acero le dan forma mediante

presin. La embuticin profunda es un procedimiento ms econmico para laproduccin de grandes cantidades de dichas piezas. El acuado es la impresinde un diseo en una superficie metlica; es el trabajo tpico de la fabricacin demonedas y medallas y se realiza con una matriz y un punzn en forma similar alestampado.3

Page 28XXII1.1.3 CristalesLos metales existen como cristales y por lo tanto poseen una estructura cristalina.Cbico centrado en las caras:Se le llama as porque es una estructura cbica simple que contiene seis tomosadicionales, uno en cada cara del cubo. Cada tomo puede formar 12 enlaces deaproximandamente la misma longitud. Los metales que cristalizan de esta forma son:estroncio, escandio, lantano, cerio, torio, talio, uranio, rodio, indio, paladio, plomo,cobre, aluminio, calcio, oro, platino, plata, nquel y hierro (a alta temperatura)Figura 1. Cbico centrado en las carasFuente: Joseph Nordmann, Anlisis cualitativo y qumica inorgnica, Pp. 254Cbico centrado en el cubo

Est estructura no es tan compacta, cada tomo tiene a su alrededor ocho tomosequidistantes y otros seis 15% ms retirados, con los cuales tambin puede formarenlaces. Los metales que cristalizan en esta forma son: rubidio, cesio, zirconio, tantalio,tungsteno, uranio, cromo, litio, molibdeno, potasio, sodio, vanadio y hierro (atemperatura ambiente).4

Page 29XXIIIFigura 2. Cbico centrado en el cuboFuente: Joseph Nordmann, Anlisis cualitativo y qumica inorgnica, Pp. 255Hexagonal compactoSe puede ver la celda unidad y cuatro tomos extra. Debe notarse que laconcentracin atmica es mayor a lo largo del plano basal que en otras direcciones. Lacompresibilidad es mnima y la conductividad mxima en los planos basales. Losmetales que tienen estructura hexagonal son: vanadio, titanio, hafnio, renio, rutenio,osmio, praseodimio, neodimio, erbio, berilio, cadmio, cobalto, magnesio, titanio, zinc.Figura 3. Hexagonal compactoFuente: Joseph Nordmann, Anlisis cualitativo y qumica inorgnica, Pp. 254No es una coincidencia que fcilmente los metales que se trabajan tienen lamisma estructura cristalina: la forma del cristal es un factor que determina la

maleabilidad.5

Page 30XXIV1.2Metales preciosos


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14 K verde 58 357

83513.658014 K rosa 58 103282713.4580 14 K blanco 5842 Pd92713.7

42010 Kamarillo42 1241578611.6420 10K amarillo 42 7483

87611.6420 10 K verde 42 5880411.742010 K rosa 42 104881011.6420 10 K blanco 42

58 Pd92711.8Fuente: Tim McCreight, The Complete Metalsmith, Pp. 1418

Page 33XXVII1.2.2 La plataMetal precioso que se puede alear con todos los metales de bajo punto de fusin,como el zinc, estao, iridio, etc. Realmente la aleacin mas comn es la de plata/cobre .

Est aleacin de cobre y plata fina es llamada platasterling1si las proporcionesconsisten en 925 partes de plata fina y 75 partes de cobre por mil partes. Otros metalespueden ser usados, esta cantidad de cobre se ha encontrado que da a la plata la durezanecesaria sin reducir su ductilidad ni su maleabilidad mucho. Adems, el cobre permitea la plata ser coloreado de manera controlada, un proceso que a menudo enriquece lacalidad de la superficie de los objetos de plata. Hay muchos otras aleaciones de plata,
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0847_Q.pdf#33http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0847_Q.pdf#33http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0847_Q.pdf#33


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otra suciedad de joyas0.1 - 4%

Metal electrnico seleccionado, pines conectores, etc. 1%Tablas electrnicas y similares0.0070.03 %Fuente: Roland Loewen, The Santa Fe Symposium on JewerlyManufacturing Technology 1989, Pp 333.19

Page 44XXXVIII1.5 Mtodos de refinacin del oro1.5.1 Refinacin por el mtodo de encuarte

Este es uno de los procesos ms asequibles e interesantes para el pequeo ymediano taller. Permite la separacin del oro, sin grandes complicaciones, y requiere derelativamente pocos medios.Este sistema se basa en el hecho de que los metales comunes y la plata queacompaan al oro en las aleaciones de 6 quilates, son fcilmente atacables,disolvindose en cido ntrico puro o diluido. Si el contenido de plata es muy elevado,el cido ntrico puede ser sustituido por cido sulfrico concentrado. El oro queda comoresiduo, bajo forma de barro oscuro.Una de las condiciones indispensables para el buen xito de la separacin es quetodos los metales que se encuentran aleados con el oro sean solubles en cido ntrico oen sulfrico.

Este procedimiento no debe emplearse cuando se encuentran presentes metalesdel grupo del platino pero, en ausencia de stos, ofrece indudables ventajas.Es una de las posibilidades que quedan al alcance de cualquier principiante. Eloro que se pretende afinar no abandona su estado slido en ningn momento.Las nicas prdidas posibles son las debidas a descuidos al decantar el cido olas aguas de lavado y pueden evitarse filtrndolos antes de desecharlos.La separacin por encuarte queda limitada al tratamiento de chatarras con altocontenido de oro.A travs del sistema de encuarte se obtienen purezas de 994 a 996 milsimas.20

Page 45XXXIX1.5.1.1 EncuartePara que el sistema resulte eficaz, es indispensable que el quilataje del oro aafinar quede comprendido entre 6-6.8 quilates. Dicho de otra forma, el contenido de orodebe ser la cuarta parte, en peso, del total de la aleacin; el resto corresponde a metalescomunes y plata.Si el contenido de oro es superior a 6.8 quilates, la aleacin no ser totalmenteatacada. A un quilataje mayor corresponder un ataque menos efectivo.En caso contrario, si el quilataje es menor a 6 quilates, el oro quedar reducido aun polvo muy fino que requerir de una mayor atencin al decantar el cido o el agua delos enjuagues.Clculos para reducirlo a 6 quilates: Primero determinamos cuanto oro fino contiene el oro que poseemosPeso (quilataje en milsimas) = oro fino contenido en la aleacin(1)1000 Una aleacin de 6 quilates est formada por 1 parte de oro fino y tres partes de


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Page 51XLVEs buena prctica agregar un poco de cido sulfrico al recipiente de ladisolucin antes de filtrar. Cuando hay plomo en el desperdicio (como aconteceocasionalmente) esta forma es muy difcil de filtrar porque es una materia gelatinosa.(Esto es tambin cierto para el estao).El sulfato de plomo es algo ms fcil de filtrar, entonces la adicin de cidosulfrico puede ayudar a la filtracin.El cido sulfrico se debe diluir con 4 partes de agua (cido en el agua). Cercade una taza de esto se agrega a la solucin de digestin con el cuidado de que se vea algopequeo blanco antes de filtrar.La presencia del plomo en el oro metlico es una cuestin grave. Ms del0.005% de plomo produce oro quebradizo. La adicin de cido sulfrico es sugerida porcomo una parte del agua regia original.El nitrato de plomo, durante la reaccin del agua regia es posible que estepresente , es bastante soluble en el agua pero menos en el cido ntrico. El sulfato deplomo sin embargo es bastante insoluble. La solubilidad de sulfato de plomo (PbSO4) es0.003 gramos de Pb por litro de agua y hasta 0.088 gramos de plomo (Pb) por litro deHCl que depende de su concentracin y 0.029 gramos de plomo por litro de HNO 3dependiendo tambin de su concentracin. En soluciones diluidas se disuelve menos.La plata en el desperdicio de oro presenta una actividad diferente a causa de suinsolubilidad.Ag + NOCl = AgCl + NO(8)El cloruro de plata es una materia muy insoluble y si est presenta en cantidadesquizs ms del 8-12 %, forma una superficie de cloruro de plata en el oro y detienebastante efectivamente la disolucin.27

Page 52XLVIAunque el cloruro de plata es muy insoluble en agua es algo ms soluble en el

cido clorhdrico y en soluciones de sales de cloruro. La solubilidad en el agua a 25Ccomo 0.00172 gramos de AgCl por litro de agua. La solubilidad en el cido clorhdricoes de 0.035 a 0.56 gramos de AgCl por litro dependiendo de la concentracin del cido.Es tambin variable con la temperatura. Un rango similar de solubilidad es dado en lasdistintas soluciones de sales de cloruro.Dos capas de papel de filtro se usan para ayudar a la filtracin y evitar la ruptura.El vaco se produce por medio de una bomba (aspirador) de agua disponible a lossuministradores qumicos de laboratorio. De plstico, no se deben usar bombas de metal,con los humos de cido del agua regia que se filtran rpidamente se reduce la habilidadde bombeo de una bomba de metal. Por la misma razn las bombas mecnicas al vacono se recomiendan a menos que proporcionen trampas eficientes de vapor del cido que

se mantienen regularmente.El filtrado es generalmente limpio y claro. Sin embargo, algunos slidos pasan atravs del primer filtrado, entonces se debe parar mientras se espera y el sedimentolquido regresa para ser refiltrado. Generalmente el lquido entonces ser claro y limpio.Si plomo o estao estn presentes el filtrado ser lento. El estao es uncontaminante improbable a menos que sea una aleacin de estao, tal como bronces osoldaduras suaves que forman parte del desperdicio. El plomo es un contaminante msprobable si centros de plomo formaban parte del desperdicio.


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