REFINACION ELECTROLITICA

DEL ORO Y LA PLATA

Cuando se analiza los actuales volúmenes exportados de los minerales y se los compara con hace diez años, por ejemplo, se observa que el oro y el molibdeno han incrementado sus cantidades vendidas de manera significativa, 386% y 297% respectivamente, seguidos por el cobre (125%) y el estaño (114%).

INTRODUCCION

Es un proceso para separar un compuesto en los elementos que lo conforman, usando para ello la electricidad.

ELECTROLISIS

El proceso consiste en lo siguiente:

• Se funde o se disuelve el electrólito en un determinado disolvente, con el fin de que dicha sustancia se separe en iones (ionización).

• Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergida en la disolución. El electrodo conectado al polo negativo se conoce como cátodo, y el conectado al positivo como ánodo.

• Cada electrodo mantiene atraídos a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos al ánodo, mientras que los iones positivos, o cationes, se desplazan hacia el cátodo.

REFINACIÓN ELECTROLÍTICA

La electro refinación es un proceso de purificación del metal que se lleva a

cabo en celdas electrolíticas y consiste en la aplicación de corriente eléctrica, para disolver el

metal impuro.

De esta manera es obtenido en metal más

puro posible, con un 99,99% de pureza, lo que

permite su utilización como conductor eléctrico.

Este proceso de refinación le da un valor agregado al mineral, ya que se utiliza tecnología adecuada para

posteriormente poder comercializar el metal refinado, y entonces las distintas empresas que

compren estos minerales refinados le darán el uso

que estimen conveniente.

1.- LA ELECTRÓLISIS:

Este proceso de electro refinación se basa en las características y beneficios que ofrece el fenómeno químico de la electrólisis, que permite refinar el metal anódico (ánodo) mediante la aplicación de la corriente eléctrica, obteniéndose cátodos de metal de alta pureza.

La electro refinación se realiza en celdas electrolíticas, donde se colocan en forma alternada un ánodo y un cátodo.

EL PROCESO:

2.- COSECHA DE CÁTODOS:

El objetivo aquí es obtener cuidadosamente los cátodos y asegurar su calidad para el despacho. Una vez terminado el proceso de refinación del metal por electrólisis. Los cátodos seleccionados son pesados y embalados para su posterior despacho.

REFINACIÓN DEL ORO POR ELECTROLISIS

Refinación del oro.

El oro obtenido por cualquier procedimiento, puede contener varios metales que lo impurifican, entre estos figuran, el cobre, arsénico, antimonio, bismuto, plomo, zinc, selenio, etc., sin contar la plata que siempre está aleada con oro.

Todas estas impurezas se eliminan mediante una operación preliminar de fundición.

Una vez eliminados los otros metales mediante los procedimientos de purificación, queda una aleación oro-plata que debe someterse a uno de los procesos de refinación para obtener el oro en su máxima ley de pureza (99.9% Au).

Por otra parte, la refinación electrolítica (ER), constituye un paso obligado de refinación para proceder a la comercialización final de numerosos metales.

Su característica principal radica en que el metal llega como ánodo (soluble) y se disuelve electrolíticamente, mientras en el cátodo se deposita el metal refinado en forma simultánea.

Las impurezas quedan disueltas en el electrolito, y también precipitan en los residuos o barros anódicos.  Antes de la operación es importante que te asegures de que no hay plomo, selenio, teluro, arsénico, antimonio y bismuto porque son perjudiciales.

La solución o electrolito está constituido por cloruro de oro.

La solución puede contener 28 gramos de oro por litro.

El ánodo lo conforma el oro solamente purificado (método conocido, no refinado) de un décimo de pulgada en espesor.

El cátodo lo constituye una lámina de oro puro.

El voltaje de uso es de 1.7 voltios.

En 24 horas el oro se disolverá a una densidad de corriente de 30 amperios por pie cuadrado.

El oro se recoge en el cátodo y algo de oro con el lodo quedará en el ánodo.

Se limpia continuamente la superficie del ánodo para exponer más superficie y también se limpia el cátodo con dispositivos mecánicos con escobilla.

El oro acumulado se reúne y se funde dando una ley de 99.9 fino.

La electrólisis de oro (Au) consiste en la reducción del ORO:

Au(3+) + 3e = Au

Desde la solución hacia el metal y la oxidación del agua a oxígeno y ácido

H2O = O2 + H(+) + e

La reducción sucede en el cátodo , que puede ser de acero u oro y la oxidación en el ánodo de plomo.

Debido a que el potencial de reducción del Au es mayor a la del plomo, no es posible reducir el Au de manera directa.

Hecho lo anterior, se puede obtener Au como AuCl(-) por medio de:

AuCl(-1, solución) + H (solución) = Au(cátodo) + HCl.

Las condiciones de pH y potencial de celda, diferente al termodinámico que se obtiene desde la ecuación de nernst o diagramas de tensión- pH ( Pourbaix ) dependen del mineral o aleación y de las impurezas que éste tenga

Una buena opción operacional es obtener AuCl (-1) desde solución empleando en la celda una solución con razón HNO3/HCl = variable (NO es agua regia), debe usarse alto cloro debido a que éste es el que diluye y "secuestra" el Au desde solución.

REFINACIÓN ELECTROLÍTICA DE ORO – PLATA DESDE METAL DORE

El oro producido por el proceso de cementación Merrill-Crowe contiene restos de cinc y se funde a 1100°C oxidando el cinc y otras impurezas como hierro o plomo los que pasan a la escoria quedando la aleación Au-Ag (Metal Doré) la cual se refinar mediante electrolisis en un proceso que se llama de partición (parting).

Igualmente el oro y plata (y otros metales nobles) producidos en la metalurgia del plomo mediante fusión (fusión a Bullion) así como concentrados de oro obtenidos por métodos gravitacionales o por flotación y barros anódicos descobrizados y deselenizados al fundirlos producen metal Doré que puede ser refinado electroliticamente o químicamente.

En el proceso de refinación o partición electrolítica, se electrodeposita la plata dejando el oro (y metales del grupo del platino que puedan estar presente) en el barro anódico generado.

El oro no se disuelve en el electrolito de acido nítrico saturado de nitrato de plata por lo que no hay iones oro en solución para electrodepositarse.

 Existen dos tipos de celdas de partición:

la celda Thum y la celda Moebius.

 

Las celdas son pequeñas, generalmente de 1 a 1.5 m de largo y 30 cm de profundidad. La diferencia más importante entre las celdas Thum y Moebius es que en la primera los ánodos van colocados en forma horizontal y en la Moebius van verticales. En ambas la celda misma es de cerámica (loza).

Ambas son similares y emplean compartimientos en los cuales se colocan los ánodos de metal Doré que van dentro de una bolsa de tejido fino de teflón u otro plástico que recoje los barros anódicos con el oro y metales del grupo del platino que se van desprendiendo del ánodo al disolverse la plata.

CELDA DE PARTICIÓN MOEBIUS PARA METAL DORÉ

En la celda Moebius

los ánodos de metal Doré y los catodos estan colocados verticalmente, lo cual es más práctico.

Los ánodos de metal Doré tienen 40x20x2.5 cm y pesan 20 kg., y los cátodos son de titanio o acero inoxidable 316 de 50x35x0.15cm.  Al igual que en la celda Thun, los ánodos van colocados dentro de bolsas de tejido sintético de trama fina para recoger los barros anódicos que contiene el oro y otros metales nobles, así como impurezas que pueda contener el metal Doré.

Al igual que en la celda Thum, la plata se deposita en el cátodo en forma de agujas acirculares, las que se remuevan continuamente con raspadores oscilantes y caen al fondo de la celda desde donde se recuperan al término del ciclo de 3 a 5 días. 

Las celdas Moebius operan con un electrólito de 150 g/lt de nitrato de plata a pH 1 a 1.5, con 28 A/m2 y una tensión de 2.7V (Fig. 15). La plata del metal Doré se disuelve continuamente en el electrolito y se deposita en el cátodo como cristales aciculares muy finos y de poca adherencia al cátodo

Desde donde se remueven con raspadores metálicos de lenta acción alternada, cayendo al fondo de la celda desde donde se recogen al término de la disolución del ánodo, al cabo de 4 a 5 días.

Los cristales de plata de 99.9 - 99.98% se lavan con agua caliente y luego funden para tener lingotillos de plata

300 gr. de (10 onzas) ó 1500 gr (50 onzas). 

A medida que se van disolviendo los ánodos, el oro y otros metales nobles insolubles en el electrolito caen continuamente como barro anódico dentro de las bolsas de tejido plástico que envuelven los ánodos, donde quedan retenidos.

Al término del ciclo, las bolsas se retiran y el barro anódico se lava con agua caliente y luego se funde a bullion para su posterior separación del oro y los metales nobles del grupo de platino que lo pueden acompañar.

ESQUEMA DE LA CELDA THUM PARA LA PARTICIÓN ORO-PLATA DESDE METAL DORÉ.

La celda Thum emplea como electrolito ácido nítrico con nitrato de plata con (60-80 gpl AgNO3).

El fondo de la celda tiene una cátodo de grafito.

Los ánodos de metal Doré de 30x30x1.5 cm se colocan horizontalmente en conjuntos de 4 a 5 ánodos conectados a conectores eléctricos.

Las celdas operan con 3 a 3.5V y una densidad de corriente de 10 amp/m2.  Los barros anódicos generados en las celdas Thum o Moebius se funden a baja temperatura (800°C) con plomo para disolver los metales preciosos (fusión a bullion) y luego oxidan y escorian las impurezas, como Fe, Ar, Sb, K, así como el plomo obteniendo así el llamado bullion de oro con 92-94% Au virtualmente exento de plata el cual se puede refinar electrolíticamente para separar el oro del resto de los metales nobles. 

PROCESO WOHLWILL DE REFINACION DE ORO.

El proceso de refinación de oro Wohlwill se utiliza para refinar en forma electrolítica el bullion de oro.

El metal impuro se moldea en ánodos y como cátodos se emplea titanio o placas de oro fino.

El electrolito es una solución acuosa de ácido tetracloroaúrico (HAuCl4) 2 M con HCl 2,5 M.

La temperatura es de 70°C.

Se utilizan 5 ánodos de 20x10x1.25 (aprox.5Kg c/u) y 6 cátodos. La tensión total de la celda es de 1.5 V y la densidad de corriente de 700 A/m2. Las celdas Wohlwill son similares en su construcción a las celdas Moebius.

El ácido tetracloaúrico se produce mediante la reacción:

El ácido tetractoroaurico está ionizado en solución acuosa como iones H+ y AuCl-4.

La obtención de oro de alta pureza por electrólisis presenta algunos problemas ya que la disolución anódica del oro es en forma de Au (III)

Sin embargo parte del oro pasa a la solución como Au (I), lo que da lugar a un depósito catódico de mala calidad y a la formación de finos de oro en la celda electrolítica. Los finos se pueden eliminar si se emplea una densidad de corriente alta y un cátodo proporcionalmente más pequeño que el ánodo.

Para que se forme un oro de alta pureza se requiere emplear un cátodo rugoso.

Las reacciones en el ánodo son:

Las reacciones en el cátodo son:

El principal problema se debe al recubrimiento del ánodo de oro con el precipitado de cloruro de plata y a la obtención de cátodos impuros debido a la contaminación física por este metal.

A pesar de utilizar distintos métodos para evitar estos problemas es difícil obtener en forma continua mediante este proceso oro de pureza superior a 99,99%.

El proceso Wohlwill se aplica a oro con un contenido de plata inferior a 10%.

Los barros anódicos generados en el proceso Wohlwill contienen generalmente plata (Ag Cl) y en el electrolito quedan los metales del grupo del platino (Rh, Pa, Pt, Ru, In y Os) desde donde se pueden recuperar. El electrolito se contamina también de metales comunes como cobre y debe ser reemplazado con cierta frecuencia.  

El proceso es lento, pero permite recuperar los metales del grupo platino y es útil para refinar oro semi-refinado, impuro.