Evaluation
of different reagents applied in gold precipitation
Javier Ignacio
Briones García.[1],
Norma del Rocío Toledo Castillo.[2],
& Teresita Jackelin Mejía Reinoso.[3]
Recibido:
11-02-2020 / Revisado: 18-03-2020 /Aceptado: 04-04-2020/ Publicado: 08-05-2=
020
Abstract.
DOI: https://doi.org/10.33262/concienciadigita=
l.v3i2.1.1234
In the present research work, 4
different reagents used in the precipitation of gold from solutions are
evaluated, two of them used in a classical way such as sodium bisulfite and
ferrous sulfate, against two rare species such as sugar and starch. In the
experimental part, alluvial gold was mixed with sandy river material to ass=
ess
the efficiency of the reagents, the leaching of the gold was carried out wi=
th
aqua regia, this being a particularly strong oxidizing agent formed by the
mixture of nitric acid and hydrochloric acid In a 3: 1 volume ratio
respectively, statistical programming software was applied in the data
analysis, with sugar being the highest precipitating agent.
Resumen.
En
el presente trabajo de investigación se evalúa 4 diferentes reactivos
utilizados en la precipitación del oro desde soluciones, dos de ellos
utilizados de forma clásica como son el bisulfito de sodio y el sulfato
ferroso, frente a dos especies poco comunes como el azúcar y el almidón. En=
la
parte experimental se mezcló oro
de aluvión con material arenoso de río para valorar la eficiencia de los re=
activos,
la lixiviación del oro se llevó a cabo con agua regia siendo este un agente
oxidante particularmente fuerte formado por la mezcla de ácido nítrico y ác=
ido
clorhídrico en una proporción de volumen 3:1 respectivamente, en el análisi=
s de
datos se aplicó un software de programación estadístico, siendo el azúcar e=
l mayor
agente precipitante.
Palabras
claves: Precipitaci=
ón.
Oro. Bisulfito de sodio. Sulfato ferroso. Azúcar. Almidón.
Intro=
ducción.
El
oro ha sido durante mucho tiempo tema de investigación científica, solo
alrededor del 0.1% de todo el oro contenido en la corteza terrestre está
disponible, al menos teóricamente, para la minería, pero estas partículas
naturales son raras, en su forma natural es monoisotópico y en condiciones
normales es inerte a lo orgánico, tiene una red cúbica centrada y no sufre transformaciones alotrópicas=
, se
caracteriza por un bajo valor de resistencia a la tracción s - del orden de=
13
- 13.3 kp / mm - y un alto valor de alargamiento - del orden del 50% - en
estado recocido. El límite elástico también es muy bajo, es de 0,35 kp / mm=
(Boshin et al
El
método más antiguo para extraer metales raros, basado en la alta densidad d=
el
oro, es lavar las arenas que las contiene. "La minería ... el lavado de
oro requiere solo medios mecánicos, y por lo tanto no es de extrañar que el=
oro
fuera conocido incluso por los salvajes en los tiempos históricos más
antiguos" (D.I. Mendeleev.). Pero la existencia de la hidrometalurgia
permite extraer el oro en forma de disoluciones, siendo la lixiviación uno =
de
los métodos más utilizados, el cianuro es un ejemplo claro de ello, aunque =
en
los últimos años se han tratado de encontrar otras alternativas.
Interacción de los metales con ácidos
Casi todos los metales son oxidados por ácidos. En=
la
mayoría de los casos, las películas protectoras de óxido que exhiben una na=
turaleza
básica o anfótera son fácilmente solubles en ácidos. Además, el proceso red=
ox
de la interacción de un metal con un ácido está determinado tanto por la
actividad del metal como por la naturaleza y concentración del ácido=
(Tretyakov et al. 1993)<=
/span>. Los ácidos clorhídrico y sulfúrico diluidos, oxi=
dan
solo aquellos metales que están en una serie de tensiones al hidrógeno, ya =
que
el papel del agente oxidante en estos ácidos es desempeñado por los iones de
hidrógeno H +, que se reducen a hidrógeno libre (Pustovalova L.M=
. y
Nikanoroba I.E. 2005)
Los átomos de metal tienen pocos electrones en la =
capa
externa, en la cantidad de 1, 2 o 3. Los metales exhiben propiedades
electropositivas y tienen baja electronegatividad, menos de dos. Para la in=
teracción
de los ácidos con el metal, se deben cumplir ciertas condiciones (en contra=
ste
con las reacciones de los ácidos con bases y óxidos básicos, que ocurren ca=
si
siempre). Primero, el metal debe ser suficientemente activo (reactivo) con
respecto a los ácidos. Por ejemplo, el oro, la plata, el cobre, el mercurio=
y
algunos otros metales, con la liberación de hidrógeno no reaccionan con los
ácidos. Los metales como el sodio, el calcio y el zinc, por el contrario,
reaccionan muy activamente con la liberación de hidrógeno gaseoso y una gran
cantidad de calor. Según la reactividad con respecto a los ácidos, todos los
metales están dispuestos en una serie de actividad metálica. A la izquierda
están los metales más activos, a la derecha están inactivos. Cuanto más a la
izquierda hay un metal en una serie de actividades, más intensamente intera=
ctúa
con los ácidos. En segundo lugar, el ácido debe ser lo suficientemente fuer=
te
como para reaccionar con el metal. Por la fuerza de un ácido se entiende su
capacidad para dar iones de hidrógeno H +. Por ejemplo, los ácid=
os
vegetales (málico, cítrico, oxálico, etc.) son ácidos débiles y reaccionan =
muy
lentamente con metales como zinc, cromo, hierro, níquel, estaño, plomo (aun=
que
pueden reaccionar con bases y óxidos metálicos) (Karapetyants M.Kh. y Draki=
n S.I.
2000).
Agua
regia
Es
un agente oxidante particularmente fuerte formado por la mezcla de ácido
nítrico y ácido clorhídrico con concentraciones del 65% y 35% respectivamen=
te,
en una proporción de una a tres partes por volumen (Kreshkov A.P. y
Yaroslavtsev A.A. 1960). La unión de HCl y HNO3 produce una mezc=
la
compleja de productos altamente activos, incluidos los asociados, dióxido de
nitrógeno, cloro y cloruro de nitrosilo, esta se prepara inmediatamente ant=
es
de su uso: durante el almacenamiento, se descompone fácilmente y es poco
estable formando productos gaseosos, la formación de dióxido de nitrógeno y
cloruro de nitrosilo da el color del agua regia siendo este un líquido amar=
illo
con olor a cloro y óxidos de nitrógeno.
La
efectividad del agua regia como agente oxidante se asocia en gran medida con
una disminución en el potencial de oxidación del metal debido a la formació=
n de
compuestos complejos de cloro. La formación de este complejo oxidante en un
entorno fuertemente ácido permite disolver incluso metales de baja actividad
como el oro, el platino y el paladio, incluso a temperatura ambiente
(Mihaylenko Y. I. 1970)
El
mecanismo de formación del agua regia se puede representar de la siguiente
manera.
· =
El
ácido nítrico HNO3 oxida al ácido clorhídrico HCl, siendo un pro=
ceso
reversible el cual procede de acuerdo con la ecuación (1).
HNO3 + 3HCl ßà NOCl + Cl
· =
Se
habla del agua regia como un agente oxidante muy fuerte debido al cloruro de
nitrosilo (NOCl), que se descompone con la liberación de cloro atómico:
2NOCl ßà
2NO + Cl2 (2)
Debido
a esta liberación se disuelve la mayoría de los metales, incluido el oro, p=
or
lo que los alquimistas lo llamaron agua regia, ya que el oro era considerad=
o el
"rey de los metales".
No
disuelve rodio (Rh), tántalo (Ta), iridio (Ir) y titanio (Ti).
Durante
la interacción del oro con el agua regia, el cloruro de nitrosilo se descom=
pone
en óxido nítrico y cloro atómico, el cual oxida los átomos y iones de oro. =
Au + NOCl ßàAuCl + NO (3)
Después
ocurre una nueva reacción redox, formando cloruro de oro:
AuCl + Cl2=
ßà AuCl3 (4)
El
cloruro de oro resultante se une inmediatamente con otra molécula de HCl,
formando tetracloroácido, que se lo conoce comúnmente como "oro de
cloro":
Au=
Cl3 +
HCl ßàH(AuCl4) (5)
Este
complejo ácido se cristaliza con cuatro moléculas de agua en forma de H(AuC=
l4).
4H2O. Sus cristales son de color amarillo claro; la solución acu=
osa
también es de color amarillo. Si se calienta cuidadosamente con ácido
clorhídrico, se descompone con la liberación de HCl y cristales de color ma=
rrón
rojizo de cloruro de oro (III) AuCl3. Todos los compuestos de or=
o se
descomponen fácilmente cuando se calientan para liberar oro metálico (Dimova
M.C. y Malinina R. D. 1989).
La
ecuación de reacción total del oro con el agua regia es:
Au + 4HCl + HNO3=
ßà H[AuCl4] + NO + 2Н2О <=
/span>(6)
Incluso
Geber, un alquimista árabe de la Edad Media, demostró que el cloro es el pr=
incipal
elemento en el agua regia. El que queda en el aire o durante el almacenamie=
nto
a largo plazo se evapora y deja de actuar sobre el oro. La velocidad de
disolución del oro en agua regia es de aproximadamente 10 μm / min
(Metelskaya G.C. et al. 1980).
Metodología.
En
el presente trabajo de investigación se evaluó la efectividad de 2 reactivos
precipitantes utilizados de forma clásica en la recuperación del oro frente=
a
dos especies poco comunes (azúcar y almidón).
Para cada reactivo se
generaron 5 repeticiones determinando un promedio general de cementación, en
los ensayos se utilizó 30 gramos de material arenoso de río, añadiendo un g=
ramo
de una muestra previamente pesada de oro de aluvión con una granulometría e=
n el
orden de 20 a 200 micras. El análisis de los resultados se logra en el prog=
rama
Rstudio.
Preparación de la
muestra.
La limpieza de la mue=
stra
se llevó a cabo mediante ebullición en ácido nítrico, filtrando posteriorme=
nte
el material, después de la limpieza, se agrega ácido clorhídrico HCl en una
proporción de volumen 3:1 con diferencia al ácido nítrico. En este caso, el=
oro
se disuelve solo en ácido clorhídrico. Ni el nitrógeno ni el oxígeno están
incluidos en el ácido clorhídrico, luego se calienta la mezcla y agrega
gradualmente el ácido nítrico y una vez finalizada la disolución, debe
mantenerse la disolución calentada durante aproximadamente media hora. El á=
cido
nítrico actúa solo como un agente oxidante, catalizando la entrada de oro e=
n la
reacción.
Lo principal es no
exagerar con ácido nítrico, ya que, al precipitar el oro de una solución, s=
erá
necesario deshacerse de él de manera más consistente.
La lixiviación del or=
o
Esta se logra con el =
agua
regia, se filtra la solución a través de papel de filtro dejando reposar
durante 20-30 minutos. La mayoría de los componentes volátiles se evaporará=
n y
la evaporación llevará menos tiempo, luego, se debe agregar ácido sulfúrico=
en
un volumen del 5% al de la muestra y se procede con la evaporación de agua
regia.
La solución debe
evaporarse cuidadosamente, calentando lentamente, pero sin hervir. Cuando se
vuelve almibarado, se agrega más ácido clorhídrico y se continúa evaporando,
luego, nuevamente agregamos HCl a la consistencia inicial, y la mezcla
resultante se diluye con agua en una proporción de 1:1. Dejamos la solución
durante 24 horas en un lugar fresco. Los residuos se depositarán en el fond=
o.
Se filtra cuidadosamente la solución para eliminar los sedimentos y la
turbidez.
Precipitación por med=
io
del bisulfito de sodio
La solución que conte=
nía
oro se alcalinizó con urea hasta un ph mayor a 10, luego se agregó 0.79 gra=
mos
de bisulfito de sodio por cada gramo de oro disuelto y se calentó en baño m=
aría
por una hora, los residuos son lavados con agua destilada, para ser filtrado
con papel filtro para ser calcinados.
Precipitación por med=
io
de sulfato ferroso
Sobre la solución de =
AuCl3
obtenida de la forma ya descrita anteriormente y contenida en un vaso
precipitado, se le agrega la disolución de caparrosa preparada con 5gr de
sulfato ferroso disuelto en 40ml de agua destilada y acidificada al 10% de =
ácido
sulfúrico, se deja reposar por 30 min y se filtra, el filtro se lava con ác=
ido
clorhídrico, agua destilada, agua amoniacal y nuevamente con agua destilada=
, se
seca el filtro en una estufa a 70 °C, se calcina y se pesa la muestra.
Precipitación
por medio del Azúcar
Utilizando
la solución donde se encuentra disuelto el oro, es necesario alcalinizar a =
un
pH de 11-12, esto se logra con carbonato de calcio carbonizado, para esto se
calcina el bicarbonato de sodio y se prepara una alta concentración con agua
destilada, se filtra y se agrega 7 gramos de sacarosa por cada gramo de oro=
se
lleva a ebullir y después de un tiempo el oro precipita y se calcina.
Precipitación
por medio del Almidón
Para
realizar la precipitación con almidón se prepara una solución al 1% =
en una solución de NaCl al 0.=
3%, y
por cada 5ml de dicha solución se agrega 1 ml de saliva, para que la enzima
amilasa salival pueda transformarla en dextrina a una temperatura de 38°C, =
por
un tiempo alrededor de 20 min o hasta que la prueba del yodo salga negativa=
.
Para
precipitar el oro se agrega 1 ml a nuestra solución del agua regia y se lle=
va a
ebullición se deja reposar por 48 horas se filtra y se calcina.
Resultados.
El
oro obtenido luego de su precipitación para todas las repeticiones con cada
reactivo empleado, se le aplicó el proceso de calcinado obteniendo así el p=
eso
total de oro para cada muestra, los cuales se representan en la tabla 1.
Al determinar el prom=
edio
general de oro precipitado por los reactivos permitió observar el rendimien=
to y
efectividad de estos, siendo el azúcar el reactivo más efectivo al precipit=
ar
la mayor cantidad de oro.
Tabla 1 – Resultado de oro precipitado de
los ensayos con los diferentes reactivos
|
Muestra |
Oro agregado (gr) |
Oro precipitado con Bisulfito de Sodio (gr) |
Oro precipitado con Sulfato Ferroso (gr) |
Oro precipitado con Azúcar (gr) |
Oro precipitado con Almidón (gr) |
|
1 |
1 |
0.958 |
0.958 |
0.956 |
0.702 |
|
2 |
1 |
0.943 |
0.964 |
0.984 |
0.683 |
|
3 |
1 |
0.932 |
0.976 |
0.967 |
0.703 |
|
4 |
1 |
0.956 |
0.956 |
0.964 |
0.674 |
|
5 |
1 |
0.963 |
0.974 |
0.985 |
0.686 |
|
|
Promedio<= o:p> |
=
0.9504 |
=
0.9656 |
=
0.9712 |
=
0.6896 |
Fuente: Elaborado por los autores
Los datos que arroja =
la
tabla 1 fueron introducidos en un software de programación estadístico llam=
ado
Rstudio, realizando en este un análisis de varianza.
Para analizar las
relaciones entre las repeticiones realizadas para cada reactivo se realizó =
un
diagrama de dispersión el cual se muestra en el gráfico 1, este nos indica =
que
cada reactivo posee una correlación moderada entre sus repeticiones, así co=
mo
que los reactivos bisulfito de sodio, sulfato ferroso y azúcar presentan
rendimiento elevado con promedios semejantes en precipitación frente al alm=
idón.
Figura 1. Oro recuperado con diferentes reactivos
Fuente: Elaborado por los autores
En el programa Rstudio se ingresaron los comandos
respectivos para la realización del análisis de la varianza ANOVA con la
variable independiente “Oro recuperado” frente a la variable categórica
“Reactivo” dando los siguientes resultados:
Terms:
=
Reactivo Residuals
Sum of Squares
0.2802328 0.0022604
Deg. of Freedom 3
16
Residual standard error: 0.01188592
El programa muestra la suma de los cuadrados y los
grados de libertad para los datos ingresados, para determinar el nivel de
significancia se ingresó un nuevo comando dando los siguientes resultados:<=
/span> Df Sum
Sq Mean Sq F value Pr(>F)
Reactivo
3 0.28023 0.09341 661.2
<2e-16 ***
Residuals
16 0.00226 0.00014
---
=
Signif.
codes: 0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’=
0.05
‘.’
Los datos indican que la prueba si es significativ=
a y
que las medias de las repeticiones para cada reactivo son diferentes, para
determinar estadísticamente la diferencia de la cantidad de oro recuperado =
se
aplica la prueba de Tukey.
Tukey multiple comparisons of means
95%
family-wise confidence level
Fit: aov(formula =3D `Oro recuperado (gr)` ~
Reactivo)
$Reactivo
diff lwr upr p adj
=
Azucar-Almidon 0.2816 0.260092817 0.3031071825 0.0000000
Bisulfito de Sodio-Almidon 0.2608
0.239292817 0.2823071825 0.0000000
Sulfato Ferroso-Almidon 0.2760
0.254492817 0.2975071825 0.0000000
Bisulfito de Sodio-Azucar -0.0208 -0.042307183 0.0007071825 0.0=
598138
Sulfato Ferroso-Azucar -0.0056 -0.027107183 0.0159071825
0.8774619
Sulf. Ferr.-Bisulf. de Sodio 0.0152 -0.006307183 0.0367071825 0.2210=
647
Los resultados muestran las diferencias de las med=
ias
para cada reactivo con su intervalo respectivo y los valores para cada
contraste, al comparar las medias del almidón frente a las medias de los de=
más
reactivos se observa que existe una gran diferencia en el porcentaje de oro
recuperado, mientras que los demás reactivos presentan similares porcentaje=
s de
recuperación, en la figura 2 se muestra un diagrama de cajas donde se obser=
va un
resumen de lo descrito.
Figura 2. Comparación de oro recuperado con diferentes
reactivos.
Fuente: Elaborado por los autores
Conclusiones.
· =
La hidromet=
alúrgica
es un proceso de extracción de metales mediante reacciones químicas en
soluciones acuosas. Como materias primas, se pueden usar minerales,
concentrados químicos, desechos de otras industrias o procesos
hidrometalúrgicos. Este método es útil cuando la materia prima contenga una
baja concentración de metal y no pueda procesarse por métodos tradicionales.
Las características positivas de la hidrometalurgia incluyen la posibilidad=
de
separación de metales de propiedades similares y una opción de procesamiento
más simplificada.
· =
En la actua=
lidad
existen diferentes reactivos usados de forma clásica en la recuperación de =
oro
de soluciones, pero nuevos trabajos de investigación presentan una amplia
variedad de nuevos agentes precipitantes mas accesibles como es el caso del
azúcar y el almidón.
· =
En las prue=
bas
realizadas se observa que el azúcar presenta un gran rendimiento en la
precipitación del oro, pero para esto la solución debe de tener un pH de 11=
-12.
· =
El almidón =
puede
llevar a ser agente precipitante del oro disuelto si se sintetiza adecuadam=
ente
en forma de dextrina con enzimas específicas.
Referencias
bibliográficas.
Andrews E. (2012). Diseño del pro=
ceso
para recuperar Oro y Plata desde depósitos de Relaves de Minera MERIDIAN (t=
esis
de pregrado). Chile.
ÁVILA, V. (2010). Prueba del Oro.
Universidad Galileo. FISICC-IDEA. Agosto. CURSO: Química Analítica Cuantita=
tiva
(Cuba). Determinación Analítica del Oro y Plata. Facultad deIngeniería
Metalúrgica y de Materiales. Cuba.
Bailey, P. R. (1987). Application of activated carbon to
gold recovery. The Extractive Metallurgy of South Africa. Ed. Stanley G. G.=
S.
Afr. Inst. Of Min. & Metall. Monograph series M7, pp. 379 - 611.
Ballester,
A., Verdeja, L. y Sancho, J. (2000). Meta=
lurgia
Extractiva Volumen I Fundamentos. Madrid, España: Síntesis. pp.333-381,427-=
468.
Boshin, S., et al. (2002). tecnol=
ogía
de aleación de metales nobles. Moscú, Rusia: Shkola.
Cáceres, A. (1996). Introducción =
a la
hidrometalurgia. Universidad de Atacama. Copiapó, Chile. pp.
3-25,37-43,59-60,77.
Carhuamanca, W. y Cristóbal, B.
(2013). Recuperación del Oro mediante la Pre-Aireación en Concentrados de O=
ro
Pirítico en la Empresa Analytica Mineral Services S.A.C. Facultad de Ingeni=
ería
Química. Universidad Nacional del Centro del Perú.
Dimova, M.C. y Malinina, R. D.
(1989). Metalurgia. Moscú, Rusia: Fenix.
Dorey, R., Van, D. y Kiel, J. (19=
88).
Overview =
of
heap leaching Technology.In introduction to Evaluation, Design and Operatio=
n of
Precious Metal Heap Leaching Projects, Littleton, Colorado: Society of Mini=
ng
Engineers.
Espinoza, L. (2017). Estudio De
Investigación Para La Recuperación De Oro Y Plata De Los Relaves De La Plan=
ta
Veta Dorada S.A.C. Facultad de Ingeniería de Procesos. Universidad Nacional=
de
San Agustín. Arequipa.
Karapetyants, M.H. y Drakin, S.I.
(2000). Química general e inorgánica. (4ª ed). Moscú, Rusia: Química.
Mas, M., Aguirre, F. y Amaya, G.
(2005). Evaluación de los Procesos de Lixiviación por Agitación Convenciona=
l y
Carbón en Pulpa en la Hidrometalurgia del Oro. La Serena. Facultad de Cienc=
ias
Físicas, Matemáticas y Naturales. San Luis. Argentina.
Marsden,
J. y House, I. (1993). The chemistry of gold extraction. Londres, Great Britain: Ellis Horwood Ed.
Martínez M. y José Antonio. (2015=
).
Informe Técnico: Manejo de pilas de Lixiviación de Oro en minera YANACOCHA
S.R.L. Lima.
Metelskaya, G., et al. (1980). Qu=
ímica
inorgánica. Moscú, Rusia: Química.
Mihaylenko, Y. I. (1970). Curso de
química general e inorgánica. Moscú, Rusia: Shkola.
OLIVEROS, H. (2011). Metodología =
para
recuperar metales preciosos: oro, plata y grupo del platino, presentes en
desechos electrónicos. Trabajo de Postgrado. Magister en Ingeniería de Mate=
riales
y Procesos. Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Minas. Medellín. =
108
p.
Pustovalova, L. M. y Nikanorova, =
I.
E. (2005). Química inorgánica. Moscú, Rusia: Fenix.
Tretyakov, Yu.D. y Oleinikov, N.N. (1993). Química del procesamiento de materiales. Moscú, Rusia: Educación. <= o:p>
PARA
CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Briones García, J. I., Toledo
Castillo, N. del R., & Mejía Reinoso, T. J. (2020). Evaluación de
diferentes reactivos aplicados en la precipitación del oro . ConcienciaD=
igital,
3(2.1), 199-209. https://doi=
.org/10.33262/concienciadigital.v3i2.1.1234
El
artículo que se publica es de exclusiva responsabilidad de los autores y no
necesariamente reflejan el pensamiento de la Revista Conciencia Digital.
El artículo queda en propiedad de=
la
revista y, por tanto, su publicación parcial y/o total en otro medio tiene =
que
ser autorizado por el director de la Revista
Conciencia Digital.
[1]Escuela
Superior Politécnica de Chimborazo, Sede Morona Santiago. Macas, Ecuador. j=
avier.briones@espoch.edu.ec
[2]
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Sede Morona Santiago. Ma=
cas,
Ecuador. toledo@espoch.edu.ec
[3]
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Maestría en química
aplicada, Estudiante de posgrado. Macas, Ecuador. jmejiareinoso@yahoo.com
= Vol. 3, N°2.1, p. 199-209, mayo, 2020