Analisis de Oro Fire Assay

Ing. Juan Vega González

ENSAYO AL FUEGO INTRODUCCION: La técnica de “Ensayo al Fuego”, “Vía Seca”, “Fire Assay” y otros nombres no tan populares que se le da, permite determinar la cantidad de oro y plata en minerales, concentrados, entre otros esta técnica a perdurado a través del tiempo y aun habiéndose realizado esfuerzos destinado a desarrollar nuevos métodos de análisis Instrumentales, los procesos de rutina para la determinación de plata y oro están basados aún en las técnicas tradicionales de ensayo por fundición.

Conociendo que el oro se presenta generalmente en forma de partículas, hay peligro de segregación, por esta razón todas las muestras para determinación de plata y oro, deben ser pulverizadas finamente y cuidadosamente mezcladas antes de ser pesadas esto también permite una buena fusión de la muestra.

ENSAYO AL FUEGO INTRODUCCION: Es importante considerar el muestreo, definido como la operación de remover una pequeña fracción o parte, que denominaremos muestra, desde un conjunto de material de mucho mayor volumen, de tal manera que las características del conjunto puedan estimarse estudiando las características de la muestra. Si la materia muestreada es rigurosamente homogénea, no importará lo pequeña que sea la fracción que se considere o la forma en que se extraiga y siempre presentará las mismas características del total.

En general, los errores de muestreo, preparación y análisis pueden dar origen a desaciertos en la decisión de Inversiones de capital, en la proyección de flujos de caja, en la programación de objetivos de producción, en el diseño de procesos metalúrgicos, etc. Estos errores ocasionalmente pueden tener consecuencias desastrosas por lo que siempre es aconsejable conocer la precisión y exactitud de los sistemas de muestreo en uso. Recuerde un error de un 1ppm (1 gramo por tonelada métrica) puede ser catastrófico en la decisión de un proyecto de gran escala.

ENSAYO AL FUEGO 1. OBJETIVOS:

a. Conocer los fundamentos para determinar la ley de oro de un mineral mediante el ensayo por vía seca. b. Reconocer los equipos, reactivos e instrumentos necesarios para realizar el ensayo. c. Conocer los principios básicos de seguridad e higiene ocupacional en laboratorio de ensayo al fuego.

Este método aplica para el análisis por copelación de oro – plata, teniendo la composición química con los límites que se muestran a continuación. Elemento Rango de concentraciones (%) Oro Plata Total oro – plata

0.5 – 4.0 y 20.0 – 99.0 1.0 – 99.5 7.5 – 100.0

ENSAYO AL FUEGO 2. REFERENCIAS DE NORMAS INTERNACIONALES: 2.1. NORMA ASTM. B 562 Especificaciones para oro refinado. E 50 Prácticas para equipos, reactivos y precauciones de seguridad. para el análisis químico de metales. E 135 Términos relativos al análisis químico de metales, minerales y materiales relacionados. E 173 Prácticas para conducir estudios de ínter laboratorio de métodos para el análisis químico de metales. E 882 Guía para el control de la calidad en el análisis químico de metales.

2.2. OTRAS NORMAS INTERNACIONALES

JIS M 8111: 1963 Métodos para la determinación de oro y plata en minerales. ISO 10378:2005 Para determinar oro y plata.

3. DEFINICIONES 

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3.1. Crisol de arcilla: es un vaso fabricado de arcilla que resiste altas temperaturas y se usa para contener la muestra con los fundentes. 3.2 Crisol, cápusla de porcelana: es un vaso pequeño que se usa para soluciones, fabricado de material de porcelana que resiste altas temperaturas. 3.2. Copela. Es un copita, pequeña, poco profunda, porosa, usualmente fabricada de ceniza de hueso o magnesita. 3.2. Copelación. Oxidación por fusión de plomo, el oro y la plata queda sobre la copela. El plomo es oxidado con litargirio (PbO) así como otros metales básicos presentes, los metales oxidados son absorbidos al interior de la copela, dejando en la superficie de la copela un oro y plata en doré. 3.3. Doré. Es una gota de oro – plata (aleación de oro y plata) resultado de la copelación. 3.4. Partición o refinación. Proceso para separar el oro de la plata, produciendo un nitrato de plata utilizando ácido nítrico. 3.5. Incuartación. Adición de plata al análisis de la muestra con la finalidad de facilitar la separación del oro de la plata. 3.6. Corrección de copela y escoria. Análisis de la copela y copela utilizada en el análisis de la muestra, el resultado es usado para sumar al valor obtenido en el análisis de la muestra.

4. PRINCIPIO TEORICO 

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La propiedad de los metales preciosos de ser inoxidables a altas temperaturas permite su separación del resto de la muestra. Posteriormente, la propiedad del ácido nítrico de disolver la plata permite la separación de ésta del oro y con la ayuda de una microbalanza se obtiene los pesos de oro (o por vía húmeda las lecturas por absorción atómica). Para finalmente calcular las leyes de oro y plata por diferencia de pesos en el caso de la plata.

5. EQUIPOS Y MATERIALES 

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A continuación se presenta los equipos y materiales usados dentro de laboratorio quimico para ensayo al fuego. Se considera los equipos para preparación mecánica de muestra en este manual que usualmente se encuentran en laboratorio metalúrgico.

EQUIPOS

5.1.1. Mufla eléctrica. Se usa para fundición y para copelación. Alcance de temperatura de 1100 °C + 10 °C. Se presenta en trifásicos y monofásicos. Tienen control de temperatura digital y también analógico.

EQUIPOS

5.1.2. Balanza micro analítica o también se denomina microbalanza. Rango de medición de 0 – 5000 mg. Marca: Sartorius /Mettler. Precisión: 0.000001 g. protectora.

Ultrasensible, con cápsula de vidrio

EQUIPOS

5.1.3. Balanza de presición. Rango de medición de 0 – 200 g. Y de 0 – 500 g. Marca: Sartorius /Ohauss. Precisión: 0.01 g y 0.0001g.

Sensible, con cápsula de vidrio protectora.

EQUIPOS

5.1.4. Plancha de calentamiento Rango de temperatura de 0 a 400 °C. Marca: CIMAREC u otras. Con termostato.

EQUIPOS

5.1.5. Extractor área de fundición. Para extracción de humos y gases.

EQUIPOS

5.1.6. Campana extractor área de copelación/partición.

Para el horno mufla eléctrico de copelación. Para el área de partición o refinación con ácidos.

EQUIPOS

5.1.7. Pulverizadora de anillos. Olla con anillos en su interior con capacidad para muestra de 210 g.Trituración, Mezcla, Fricción Se recomienda especialmente para aquellas aplicaciones en las que se requiere una trituración ultrafina, rápida y sin pérdidas de grado analítico. Granulometría de entrada menor a 15 mm y se obtiene hasta menor de 40 micras.

EQUIPOS

5.1.8. Pulverizadora de discos. Trituración Preliminar y Fina. El molino de discos se utiliza para la trituración primaria y fina, por lotes o continua, de sólidos semiduros a duros y frágiles (hasta 8 en la escala de Mohs) Granulometria de entrada mayor a 20 mm y se obtiene hasta malla - #100.

EQUIPOS

5.1.9. Trituradora de mandíbulas Tambien conocida como chancadora de quijadas, sirve para triturar minerales de tamaños mayor a 2 pulgadas y obtener hasta tamaños menor a ¼ pulgada.

MATERIALES

5.2.1. Lingotera Para vaciado de material fundido de crisoles.

MATERIALES

5.2.2. Yunque Para base del martilleo y asi separar la escoria del régulo, asi mismo con ayuda del martillo el cono de plomo darle forma de cubo.

MATERIALES

5.2.3. Martillo. Para martillar el régulo de cono darle forma de cubo.

MATERIALES

5.2.4. Pinzas para martilleo. Para hacer girar el régulo y poder facilmente martillar y darle forma de cubo.

MATERIALES

5.2.5. Tenazas para tomar crisoles de arcilla. Para introducir al horno los crisoles de arcilla y luego de fundido retirar los crisoles y colar en la lingotera.

MATERIALES

5.2.6. Tenazas para tomar régulos. Para introducir al horno y retirar las copelas.

MATERIALES

5.2.7. Pinzas para doré. Para facilitar la manipulación del doré.

MATERIALES

5.2.8. Pinzas para crisoles de porcelana. Para facilitar la manipulación de los crisoles de porcelana cuando están calientes y con contenido de ácido nítrico.

MATERIALES

5.2.10. Crisoles de porcelana 15 ml. Para la partición de doré, separar el oro de la plata mediante ácido nítrico diluido al 12.5%, hasta concentrado. Para refogar o calcinar el oro.

MATERIALES

5.2.12. Placa de aluminio Para crisoles de porcelana de capacidad de 20 piezas a más. Asi mismo para copelas.

MATERIALES

5.2.11. Placa de acero. De capacidad para 20 a 36 crisoles de arcilla. Que permiten ahorrar tiempo al ingresar muestras al horno.

MATERIALES

5.2.13. Crisoles de arcilla de 20 g. De capacidad para 20 gramos de muestra mas 100 gramos de fundentes. Hay de capacidad de 20, 30 y 50 g de muestra.

MATERIALES

5.2.14. Copelas De numero 7, 8 y 9 para régulos desde 20 gramos a 60 gramos..

6. REACTIVOS 

6.1. Litargirio (PbO): Actúa como flujo básico y como un oxidante y desulfurante. Se funde a 884 º C.

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6.2. Bórax (Na2B4O7): Es un excelente flujo ácido, baja el punto de fusión de la grasa, tiene alta viscosidad por lo que retiene oro y plata en el molde. Ayuda a disolver todos los óxidos metálicos así como materiales inertes, el bórax absorbe agua cuando se expone a la atmósfera.

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6.3. Carbonato de sodio (Na2CO3): Es una base fuerte y va a la grasa como tal a 950 º C, esté se transforma en óxido de sodio y gas, el bióxido de carbono se escapa a la atmósfera y causa ebullición. Si se usa en grandes cantidades, el carbonato de sodio despide humos; cuando se utiliza una cantidad muy grande de carbonato de sodio, una parte se puede quedar en la grasa formando silicatos de plomo. La sílice o bórax forman una excelente grasa teniendo poca afinidad por el oro y la plata.

6. REACTIVOS 

6.4 Harina: Es un reductor, reduce al PbO a Pb y forma gases de bióxido de carbono, PbO + C6H10O5 PbO

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=

(grasa)

6.6. Cloruro de sodio (NaCl): Se le agrega de 2 a 3 g de sal sobre lacarga mezclada del crisol antes de pasar a fusión. La sal cuando se funde forma una capa delgada sobre la carga y actúa como una membrana.



6.7. Acido nítrico (HNO3) al 12.5 %: Para preparar 100 ml de solución, a 87.5 ml de agua se le agregan 12.5 ml de ácido nítrico.

CO2+ Pb +

6.5. Nitrato de potasio (KNO3): Es un reactivo que tiene un poder oxidante de aproximadamente 4 g de plomo metálico que puede ser oxidado alitargirio por cada gramo de nitrato agregado.

PbS + KNO3 K2SiO3

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= SO2+ Pb + PbO +

6. REACTIVOS 

6.8. Flux o Fundente (Mezcla de sustancias): 64.50 % de litargirio, 25.80% de carbonato de sodio y 9.70 % de bórax, que ayudan a la fundición. Estas proporciones pueden variar de acuerdo al laboratorio y tipo de muestra.



6.9. Copela: Recipiente moldeado en fresco y endurecido, elaborado con 75 % ceniza de hueso y 25 % cemento.

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6.10. Hidróxido de amonio (NH4OH) al 10%: Para preparar 100 ml de solución, a 90 ml de agua se le agregan 10 ml de hidróxido de amonio.

6. REACCIONES Principales reacciónes : Etapa de fundición PbS + 3 PbO + Na2 CO3

=

4 Pb + Na2 SO4

+ CO2

ZnS + 4 PbO + Na2 CO 3

=

4 Pb + ZnO + Na2SO4 + CO2

2 FeS2 + 15 PbO + 4 Na2 CO3

=

15 Pb + Fe2O3 + 4 Na2SO4 + 4 CO2

6. REACCIONES El carbonato de sodio, la sílice y el bórax reacciónan : Na2 CO3

+ SiO2

=

Na2 SiO3

+ CO2

Na2 CO3

+ Al2O3

=

Na2Al2O4

+ CO2

=

Na2O. 2 CaO. 2 B2O3

Na2 B4 O7 + 2 CaO

7. RECOLECCIÓN, PREPARACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRAS. 

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7.1. La parte de recolección no aplica al laboratorio ya que sólo recibe las muestras para análisis. 7.2. Preparar, almacenar las muestras de acuerdo al procedimiento. (se verá en detalle en el módulo de preparación mecánica de muestras) 7.3. La muestra es recibida en el área de análisis químico a un tamaño de150 mallas (puede usarse otra malla fina), para realizar el análisis de oro – plata por copelación.

8. INTERFERENCIAS Si el doré contiene alguno de los siguientes elementos en exceso, no se logrará la precisión y exactitud requerida para este método de prueba.

ELEMENTO

NIVEL MAXIMO %

Arsénico

2.0

Antimonio

2.0

Bismuto Fierro Níquel

2.0 2.0 2.0

Grupo del platino, Total (Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru) 0.01 Selenio Telurio Talio

2.0 2.0 2.0

Tungsteno Zinc

0.5 5.0

9.0 PROCEDIMIENTO 

9.1 Preparar el fundente de acuerdo a las cantidades de reactivo que se Reactivos mencionan en la tabla adjunta. Adicionalmente se puede agregar sílice Oxido en un rango de 2-3%. plomo

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% peso de

42-69

9.2 Pesar la cantidad requerida en la báscula, colocarla sobre una placa de de acero o concreto perfectamente limpia y Borato mezclar con una pala, asegurar que se sodio (borax) 4-22 encuentre homogéneo el material. 9.3 Ya preparado el fundente colocarlo Carbonato de en una recipiente (balde) y almacenar sodio 22-26 para su uso.

en

9.0 PROCEDIMIENTO 



9.4 Limpiar los crisoles de 20 g., enumerar de acuerdo al código de cada muestra y colocarlos en forma ordenada en la sección pesada de muestras.

9.5 Adicionar flux en bolsa de plástico 7x10¨x1.5 (150 g. aproximadamente para crisoles de 20 g.) y llevar a los crisoles de 20 g.

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9.6 Pesar 20 g de muestra pulverizada de: Producción, Taladros BDH, mineral roto y muestreo sistemático.



9.7 Añadir 4 g. de harina, 15 mg de nitrato de plata, luego homogeneizar la mezcla y colocar dentro del crisol evitando pérdida de muestra.

9.0 PROCEDIMIENTO 

9.8 Cubrir la mezcla homogeneizada con 20 g. de bórax aproximadamente.

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9.9 Llevar los crisoles al horno de fundición a una temperatura de 900 °C por un período de 10 minutos, luego subir la temperatura a 1050 °C durante una hora.

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9.10 Retirar el crisol del horno realizando un movimiento circular para una mejor aglomeración de plomo y golpear sobre la superficie de la mesa metálica.



9.11 Verter el contenido del crisol en la lingotera previamente limpia y completamente seca.

9.0 PROCEDIMIENTO 



9.12 Dejar enfriar unos 15 minutos, retirar la escoria de la lingotera, golpeando con un martillo para liberar el régulo de plomo que debe tener 30 g apróx. y darle la forma de un cubo y Colocar sobre los crisoles conservando la codificación inicial y luego copelar. 9.13 Las copelas previamente serán puestas en el horno por un tiempo de 20 minutos a 860 ° C.



9.14 Colocar el cubo de plomo sobre las copelas con una tenaza y cerrar la puerta del horno, y Cuando el plomo se haya fundido entreabrirla para que entre una corriente de aire y así oxidar el plomo.



9.15 La copelación dura aprox. 50 minutos, el punto final de la copelación es notorio, sucede cuando aparece el relampagueo de plata tipo spray; retirar la copela del horno y dejar enfriar 20 minutos.

9.0 PROCEDIMIENTO 

9.16 Codificar las copelas de acuerdo al número de cada crisol y extraer los dorés (oro/plata) con una pinza especial, limpiando su base con una brocha y laminar con martillo para su respectiva PARTICION.



9.18 Decantar la solución y lavar unas 6 veces con agua desionizada caliente libre de cloruros, luego lavar con hidróxido de amonio 1:6 y finalmente lavar con agua una vez.



9.17 Colocar él doré en un crisol de porcelana, disgregar con 10 ml de ácido nítrico (1:6) ó 15% y llevar a la plancha por el espacio de 20 minutos a 100 ° C, luego elevar la T° 200 ° C durante 40 minutos, el punto final es cuando ya no hay reacción química.

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9.19 Secar el crisol de porcelana en la plancha por 5 minutos, luego calcinarlo en el mechero del equipo, hasta que el crisol tome color rojo naranja 5 minutos aproximadamente.

9.0 PROCEDIMIENTO 

9.20 Enfriar bien los crisoles de porcelana y pesar el botón de oro en la microbalanza sartorius, modelo CP2P; registrando el peso en los formatos de trabajo.

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9.21 Reportar los resultados en la hoja de trabajo.



9.22 Ordenar y limpiar el área de trabajo.

10.0 CALCULOS RESULTADO Au

=

(LECTURA DE LA BALANZA en gramos)(1 000,000) (PESO DE LA MUESTRA en gramos)

= g/TM

Para obtener la ley de plata sin usar incuarte es la siguiente:

RESULTADO Ag =

(PESO DE DORE (g) – PESO DE ORO(g))(1 000,000) (PESO DE LA MUESTRA (g))

= g/TM

Para obtener la ley de plata cuando se usa incuarte es la siguiente: RESULTADO Ag = (PESO DE DORE – (PESO DE ORO + PESO DE INCUARTE))(106) (PESO DE LA MUESTRA)

= g/TM

11.0 RESPONSABILIDADES 

El Jefe del laboratorio de ensayes es el directamente responsable de los resultados obtenidos en el ensaye además de ser el responsable técnico del reporte, el operador de laboratorio sólo es apoyo técnico; en caso de ausencia del jefe de ensayes el signatario deberá de responsabilizarse de los resultados reportados.

12.0 EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL REQUERIDO. 

Guantes aluminizados largos.

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Mandil aluminizado.

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Lentes con protección lateral.

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Careta aluminizado o careta de plástico.

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Respirador para polvos, humos y gases.

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Zapato industrial con casquillo de acero en la punta.

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Overol industrial.

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Guantes de carnaza y guantes de latex para refinar.

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Faja lumbar.

GRACIA S