Separação de ouro

A separação do ouro é a separação do ouro da prata (e outras impurezas metálicas). Ouro e prata são frequentemente extraídos dos mesmos minérios e são quimicamente semelhantes e, portanto, difíceis de separar. A liga de ouro e prata é chamada electrum . [1]

Tecnologia contemporânea

Duas tecnologias são dominantes. Ambos começam com ouro relativamente puro.

  • O processo Miller proporciona ouro com até 99,5% de pureza. O processo envolve soprar uma corrente de cloro através do ouro derretido. As impurezas no ouro formam cloretos, que formam uma escória que flutua no ouro fundido. [2] [3]
  • Inventado por Emil Wohlwill em 1874, o processo Wohlwill produz ouro da mais alta pureza (99,999%). É um processo eletrolítico que utiliza ouro puro como cátodo (ou titânio como cátodo inicial) e ácido cloroáurico (cloreto de ouro-ácido clorídrico) como eletrólito; isso é feito dissolvendo ouro com cloro gasoso na presença de ácido clorídrico. O ouro é dissolvido no ânodo, e o ouro puro, viajando através do ácido por transferência de íons, é banhado no cátodo. A prata forma um lodo de cloreto insolúvel e o cobre e a platina formam cloretos solúveis que são removidos. Este procedimento é utilizado em grande escala industrial e tem um grande custo de instalação devido à quantidade de ouro que precisa ser permanentemente dissolvida no eletrólito. [2] [3]

Outro

Existem métodos alternativos para separar o ouro. A prata pode ser dissolvida seletivamente fervendo a mistura com ácido nítrico a 30%, um processo às vezes chamado de inquartação. A afinação é um processo amplamente obsoleto de remoção da prata do ouro usando ácido sulfúrico concentrado . [4]

A Separação Sem Ácido (ALS) tem sido investigada para pré-refinar ligas de doré e joias mesmo quando há alto teor de prata, o que normalmente é um problema para os processos químicos de pré-refinamento existentes. Os metais são separados por destilação. [5]

A cupelação remove ouro e prata de misturas contendo chumbo e outros metais, mas a prata não pode ser separada do ouro apenas por este processo.

História

A divisão do ouro como processo foi inventada especificamente para remover a prata. O advento da cunhagem exigiu métodos para remover impurezas do ouro. Ao longo dos séculos foram inventados meios especiais de separação.

O principal processo antigo de divisão do ouro era por cimentação de sal, da qual existem evidências arqueológicas do século VI a.C. em Sardes , Lídia . No período pós-medieval também foi utilizada a divisão com antimônio , sulfatos e ácidos minerais .

História antiga

As primeiras tentativas de refinar o ouro podem ser demonstradas pelo aprimoramento da superfície dos anéis de ouro. A qualidade do ouro aumentou na superfície em 80-95% de ouro em comparação com 64-75% de ouro no interior encontrado na caverna Nahal Qanah datada do 4º milênio aC. Outras evidências vêm de três cinzéis de ouro do cemitério real do terceiro milênio aC em Ur, que tinham uma superfície de ouro alto (83%), prata baixa (9%) e cobre (8%) em comparação com um interior de 45% de ouro, 10 % prata e 45% cobre. A superfície estava compactada e fortemente polida e indica o uso precoce de douramento por esgotamento .

Mundo antigo e medieval

Cunhagem de ouro da Lídia no início do século 6 aC

A separação do ouro da prata não era praticada na antiguidade antes do Período Lídio (século 12 aC a 546 aC). [6] O material de Sardes (na Turquia moderna ) é evidência do uso mais antigo de divisão de ouro e prata no século VI. [7] Fontes literárias e a falta de evidências físicas sugerem que a divisão ouro-prata não era praticada antes de meados do primeiro milênio aC. A divisão do ouro veio com a invenção da cunhagem e não há evidências do uso de processos de refino verdadeiros antes da introdução da cunhagem. Como o refinamento do ouro (em oposição ao aprimoramento da superfície) resulta em uma perda perceptível de material, haveria poucos motivos para fazer isso antes do advento da cunhagem e da necessidade de ter um material de qualidade padrão.

A primeira referência literária possível ao processo de separação da cimentação do sal está no Arthashastra , um tratado da Índia do século IV a.C. , que menciona o aquecimento do ouro com a terra do Indo. Terra do Indo significa solos ricos em sal , nitro e sais de amônio e, portanto, ideais para o processo de separação por cimentação. Uma descrição inicial mais conhecida e mais detalhada é dada por Diodoro Sículo no século I a.C., citando um livro perdido anterior, No Mar da Eritréia do século II a.C., de Agatharchides de Cnido . [8] Um experimento recriando o processo descrito por Diodorus Siculus aquecendo uma mistura de ouro e sal em uma panela selada por 5 dias foi feito por Notton e foi considerado bem-sucedido.

Plínio, em sua Naturalis Historia, menciona várias vezes a purificação do ouro e faz referência ao processo de cimentação com sal para separação do ouro. Ele diz que o ouro é “ torrado com o dobro do peso de sal e três vezes o peso do misy (sulfatos férricos) e novamente com duas porções de sal e uma da pedra que se chama schiston ” . ouro com sal e sulfatos de ferro que atuam dissolvendo o cobre e a prata no ouro. [9] Vasos de separação usados ​​para refinar ouro com o processo de cimentação foram encontrados em Londres , Lincoln , York e Winchester . Os vasos londrinos, datados do período flaviano (c. 70–85 d.C.), foram selados com argila de cimentação ; A análise XRF detectou ouro e prata, com maior concentração em torno da região selada mostrando possível escape de prata como cloreto de prata volátil . [10]

A divisão de ouro foi bem utilizada ao longo dos tempos antigos, mas somente no período medieval foram escritas descrições claras e detalhadas dos processos. Todos os achados arqueológicos da separação romana e medieval apontam para um processo de estado sólido utilizando sal comum como ingrediente ativo. [11] O único grande grupo de embarcações medievais descobertas até agora foi encontrado em locais de Coppergate e Piccadilly em York. [12] A coloração roxo-rosada dos vasos mostrou que eles foram usados ​​no processo de cimentação de sal que remove o ferro da argila na forma de cloreto férrico . Outros fragmentos de vasos são conhecidos de Carlisle e Winchester. [13] Teófilo foi um monge alemão do século 12 e em seu livro De Diversus Artibus [14] dá a descrição mais clara do processo de cimentação com sal.

quebrar em pedacinhos uma telha ou um pedaço de barro de forno queimado e avermelhado e, quando estiver em pó, dividir em duas partes iguais em peso e adicionar-lhe uma terça parte de sal do mesmo peso. Em seguida, deve ser levemente borrifado com urina e misturado para que não grude, mas apenas umedeça.

-  Teófilo , [15]

Esta mistura é então adicionada a uma panela de barro e coberta com finas folhas de folha de ouro . A panela é então selada e aquecida em uma fornalha.

Depois coloque o fogo e a lenha embaixo e veja que não falta fogo abundante para o espaço de um dia e de uma noite. De manhã, porém, retire o ouro e derreta-o novamente, martele-o e coloque-o na fornalha como antes. Depois de mais um dia e uma noite, retire-o novamente, misture um pouco de cobre vermelho, derreta como antes e coloque-o de volta no forno. E depois de retirá-lo pela terceira vez, lave-o e seque-o com cuidado. Pese, depois de seco, e veja quanto foi perdido, depois dobre e guarde.

-  Teófilo , [16]

Foi durante o período medieval que a destilação foi descoberta e a primeira descrição da produção de ácido nítrico foi dada por Pseudo-Geber na Summa perfectis , 1330. O ácido nítrico é capaz de dissolver a prata. A adição de sal amoníaco ao ácido nítrico cria água régia e este ácido é capaz de dissolver o ouro. Ambos os ácidos são usados ​​no método ácido de separação, mas os ácidos eram caros e não foram usados ​​até o período pós-medieval. [17]

Pós-medieval ao período moderno

Destilação usando um alambique
Página de título da edição de 1556 do De Re Metallica de Agricola

Relatos abrangentes dos processos de cimentação de sal são fornecidos por; Biringuccio em seu O método de cimentar o ouro e levá-lo à sua finura final. ; no Probierbuchlein – Pequenos Livros sobre Ensaios; por Georgius Agricola no livro 10 de De Re Metallica ; e por Ercker em seu Tratado sobre minérios e ensaios . Este foi um período em que novas técnicas começaram a ser exploradas. A granulação do ouro em vez da folha de ouro aumentou a área superficial e, portanto, a eficiência da reação. A cimentação de sal continuou a ser o principal método de separação até o século XVI, mas no final da Idade Média começaram a ser utilizados processos utilizando enxofre , antimônio e ácidos minerais. Existem achados arqueológicos em locais em Londres de vasos de destilação para produção de ácidos na Grã-Bretanha do século XV, que incluem fragmentos de cucurbitáceas cerâmicas (recipientes para aquecimento de produtos químicos reagentes) que foram usados ​​com alambiques para destilação. [18] No século 18, a cimentação raramente era usada e foi substituída pelo tratamento ácido. Nos tempos modernos, o método de separação ácida continuou a ser usado, mas outros métodos foram descobertos. Na Austrália de 1860, o processo Miller foi desenvolvido, removendo a prata borbulhando gás cloro através da mistura de ouro fundido. Logo depois, na década de 1870, foi desenvolvido o refino eletrolítico do ouro, o processo Wohlwill , para lidar com o problema da remoção da platina do ouro. Essa técnica é a mais comumente usada atualmente. [19]

Processos históricos

Cimentação de sal

Este processo foi usado desde os tempos da Lídia até os tempos pós-medievais. É um processo de estado sólido que utiliza sal comum como ingrediente ativo, mas é possível utilizar uma mistura de salitre (KNO 3 ) e vitríolo verde (FeSO 4 ). O processo básico envolvia a mistura de folha de ouro argentífero (em épocas posteriores utilizavam-se grânulos), sal comum e pó de tijolo ou argila queimada em recipiente fechado e lacrado. Teófilo menciona a adição de urina à mistura. Com o aquecimento, a prata reage com o sal para formar cloreto de prata que é removido deixando para trás um ouro purificado. As condições necessárias para este processo são inferiores a 1000 °C, pois o ouro não deve derreter. A prata pode ser recuperada fundindo os detritos. [20] O aquecimento pode demorar 24 horas. Hoover e Hoover [21] explicam o processo assim: sob aquecimento, o sal (cloreto de sódio, NaCl) decompõe-se na presença de sílica e alumina (do pó de tijolo ou argila) para produzir ácido clorídrico e também algum cloro. Este reage com a prata para produzir cloreto de prata (AgCl). A urina é ácida e auxilia na decomposição. O cloreto de prata é volátil e seria removido do metal. E o recipiente é lacrado para impedir o escape da prata que pode ser recuperada posteriormente. Notton em experimentos descobriu que com um aquecimento o teor de ouro poderia ser aumentado de 37,5% para 93% [22]

Processos de enxofre e antimônio

Separação de ouro e prata por enxofre, De Re Metallica 1556

Isto é semelhante ao processo de cimentação com sal, mas cria sulfetos em vez de cloretos. Ouro impuro finamente dividido e enxofre elementar reagem juntos sob calor moderado em um cadinho selado. As impurezas formam sulfetos metálicos e o ouro não reage. O sulfeto gasoso condensa no tecido do cadinho. O processo do antimônio é o mesmo, mas usa estibnita (Sb 2 S 3 ) em vez de enxofre porque a estibnita é estável em temperaturas mais altas que o enxofre. Isso é muito mais rápido que o processo de sal e produz um ouro mais puro, mas também pode dissolver parte do ouro. Este processo é descrito pela primeira vez no Probierbuchlein . [23]

Separação ácida

Precipitado de ouro puro produzido pelo processo de refino de água régia

A destilação foi utilizada na Europa do século XII após a sua introdução no Oriente [24] e após esse período puderam ser criados ácidos mais potentes. O ácido nítrico ( aqua fortis , chamado por Agricola aqua valens ) poderia ser produzido pela destilação do salitre (KNO 3 ) com água e alúmen (KAl(SO 4 ) 2 ) ou vitríolo (FeSO 4 ). [18] [19]

2KNO 3 + H 2 O + FeSO 4 → FeO + K 2 SO 4 + 2HNO 3

O ácido nítrico, após destilação para aumentar a força do ácido, é capaz de dissolver a prata, mas não dissolverá (por si só) o ouro. No entanto, o ácido nítrico não é capaz de extrair (totalmente) prata e outras impurezas de uma liga com alto teor de ouro. Portanto, uma parte da sucata de ouro era normalmente ligada a três partes de cobre (quarteamento) antes de ser separada com ácido nítrico. Outro método usa prata esterlina em vez de cobre. Uma parte de ouro puro é ligada com três partes de prata esterlina (inquarting). O ouro de seis quilates (6K) resultante pode então ser dividido com ácido nítrico diluído (uma parte de ácido nítrico 68-70% para uma parte de água destilada). Com o ouro quilate tão baixo (6K) e em fogo médio alto, o ácido nítrico diluído dissolverá a prata esterlina (e outros metais básicos no ouro quilate) começando na superfície externa da liga de ouro 6K, abrindo caminho para a liga de ouro, formando uma estrutura em favo de mel à medida que penetra nos metais. Como o ácido nítrico não dissolve o ouro, o ouro quase puro (muito próximo de 99,5% puro) será deixado para trás após a conclusão da reação. Após a remoção do ouro maciço, outros elementos como prata e cobre podem ser extraídos do líquido. Para obter o ouro a um nível muito elevado de pureza (ouro fino 999), por vezes é processado posteriormente com água régia para remover eficazmente todas as impurezas.

Aqua regia também foi usada para despedidas. Foi feito adicionando sal amoníaco ao ácido nítrico, que produziu uma mistura de ácido clorídrico e ácido nítrico. Este ácido dissolveu o ouro num cloreto solúvel e a prata foi atacada e precipitada como um cloreto insolúvel. A prata foi removida por filtração e o ouro foi então recuperado por evaporação do líquido e aquecimento do resíduo. O ácido nítrico era adequado para separar pequenas quantidades de ouro da prata e a água régia era usada para separar pequenas quantidades de prata do ouro. O processo de ácido Aqua Régia é usado por refinadores de sucata de ouro usada na fabricação de joias. Este processo também é adequado para reciclar joias usadas ou quebradas dos consumidores diretamente de volta ao estoque de 24kt do mercado global. [17]

Veja também

Citações

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Referências

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