ESTUDIAR P ARA PREVER Y PREVER P ARA ACTUAR
P R E M I O INTRAGOB 2006
a la 06
RSGC - 617 INICIO: 2012.09.28 TERMINO: 2015.09.28
ISO 9001:2008 PROCESO EDUCATIVO S G C
S N E S T IMNC-RSGC-617
IMNC-RSGC-617 IMNC-RSGC-617
CERTIFICADO BAJO LA NORMA ISO 9001:2008
CERTIFICADO BAJO LA NORMA ISO 9001:2008
VILLA DE ÁLVAREZ, COL., SEPTIEMBRE DE 2014
IMPLEMENTACIÓN DE ANÁLISIS DE SÍLICE
EN CONCENTRADOS DE MINERALES
OPCIÓN X
MEMORIA DE RESIDENCIA PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO BIOQUÍMICO
PRESENTA
REBECCA ITZZEL BENAVIDES CHIÑAS
ASESOR
ING. HELIODORO AMEZCUA RAMÍREZ
Resumen
Se realizaron varias corridas de análisis de sílice a distintos tipos de concentrados de minerales y controles (internos y externos), para identificar las variables que pudieran provocar que los resultados de los análisis difirieran de los reportados por otros laboratorios.
Se analizaron los resultados por tipo de concentrado de mineral, y se realizaron observaciones de la metodología.
Fueron propuestas, además, medidas preventivas y acciones correctivas para distintos problemas por los que el analista podría obtener resultados erróneos o diferencias entre réplicas al utilizar la metodología establecida por el laboratorio de Impala.
Índice
Capítulo I ... 1
Introducción ... 1
Justificación ... 2
Objetivos ... 3
Capítulo II ... 4
Caracterización del área de trabajo ... 4
Problemas a resolver ... 5
Alcances y limitaciones ... 6
Capítulo III ... 7
Fundamento teórico ... 7
Química Analítica ... 7
El Silicio y la Sílice ... 10
Determinación del Silicio ... 11
Instrucciones Generales para el Laboratorio ... 13
Entrenamiento para Digestiones ... 16
Tipos de errores en el análisis cuantitativo ... 19
Tabla periódica. Compilación de ácidos y reactivos (Duquesne University, 1996) 21 Método Actual de Determinación de Sílice en Concentrados de Minerales ... 26
Procedimiento y descripción de las actividades realizadas ... 32
Actividades Realizadas ... 32
Otras actividades realizadas ... 35
Descripción Detallada de la Capacitación en el Análisis de Sílice ... 37
Resultados, planos, gráficas, prototipos y programas ... 39
Resultados de Actividad 4 – Medición de temperatura en planchas de Calentamiento y mufla ... 39
Resultados de Actividad 8 – Acondicionamiento de equipo y material necesario para el análisis ... 42
Resultados de la Actividad 10 – Realización de Pruebas para la validación de la determinación de sílice en concentrados de minerales (Cu, Pb, Zn) ... 48
Otras Variaciones en la metodología ... 84
Análisis de Sílice por otras metodologías... 86
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PROCEDIMIENTO DETALLADO: Análisis de Sílice en Concentrados de
Minerales ... 89
Análisis de Peligros en el Laboratorio de Impala Terminals México ... 106
Otras Precauciones Implementadas ... 151
Lay Out para área de campanas de extracción ... 152
Capítulo IV ... 153
Conclusiones y Recomendaciones ... 153
Referencias bibliográficas y virtuales. ... 162
Anexos... 163
Anexo A. Método Original de Determinación de Sílica en Concentrados de Minerales por el Método Clásico Gravimétrico ... 164
Anexo B. Otros métodos para el análisis de sílice en concentrados de minerales. ... 169
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Capítulo I
Introducción
El análisis de sílice (SiO2) mediante gravimetría se refiere a la determinación del porcentaje de este
compuesto que se encuentra en el total de la muestra de concentrado de mineral. Para determinar el porcentaje de sílice existen distintas metodologías, pero el análisis gravimétrico tiende a ser mucho más exacto pues la determinación se hace directamente sobre la muestra y el resultado se obtiene por diferencia de pesos, mientras que en otras metodologías el resultado se lee a través de un equipo. Esto lo convierte en un análisis por metodología o vía clásica.
El silicio es, después del oxígeno, el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre (28,2% en peso). No se encuentra libre, sino como óxido (sílice, SiO2) y silicatos (grupo SiO3-2).
Alrededor del 90% de los minerales de la corteza terrestre contienen silicio.
Impala Terminals México en Manzanillo trabaja con concentrados de minerales, brindando servicio logístico de almacenamiento, análisis químico, mezcla, despacho y embarque de minerales y sus derivados.
El uso eficiente de los recursos mundiales depende de una logística fiable y eficaz. Muchas de las principales empresas del mundo utilizan las instalaciones de alta calidad y las capacidades de almacenamiento de Impala. Confían en Impala para transportar, almacenar, mezclar y entregar de forma eficiente en costos materias primas a granel.
El objetivo principal de la realización del presente proyecto es implementar el análisis de sílice en el laboratorio de Impala Terminals México, que cuenta ya con una metodología general para dicho análisis. A pesar de ello, esta no había podido ser completamente adaptada aún a las condiciones del laboratorio y por lo tanto, los resultados anteriormente obtenidos no habían sido del todo satisfactorios. Es la finalidad de esta adaptación, a un plazo a más tardar para finalizar el año, validar el método en el laboratorio.
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Justificación
Impala cuenta con instalaciones de laboratorio adecuadas, junto con tecnología, equipos, metodologías y personal capacitado para realizar análisis de determinación de distintos elementos en concentrados de minerales.
En la actualidad, sin embargo, el laboratorio de Impala no realiza análisis de Sílice en concentrados de minerales; éstos son realizados por un laboratorio externo. Impala cuenta con una metodología y con personal capacitado para la realización de la misma; sin embargo, por falta de personal y problemas de diferencias entre los resultados obtenidos por los analistas y algunos resultados oficiales, el análisis de sílice por el laboratorio se ha pospuesto.
La cantidad de sílice contenida en los concentrados de minerales es importante al momento de tomar una decisión acerca del uso futuro y destino de las rumas, y conocer el valor más cercano posible a la realidad es por ende crucial antes de realizar cualquier movimiento de los concentrados de mineral.
Objetivos
-Generales
Implementar el análisis de sílice mediante gravimetría en el laboratorio de análisis
químicos de Impala Terminals México.
Llevar el análisis a la par con la empresa Alfred H. Knight para comparación de resultados.
Apoyar en análisis metalúrgicos de concentrados de minerales y otras actividades dentro
del laboratorio.
-Específicos
Acondicionar los equipos y el material necesarios para el análisis de sílice.
Investigar metodologías de análisis gravimétrico de sílice en concentrados de minerales.
Identificar los posibles factores que provocan variaciones en los resultados del análisis de
sílice.
Reportar los resultados obtenidos y posibles mejoras.
Evaluar los resultados de los distintos análisis y reportar una conclusión.
Realizar curvas de temperatura en equipos.
Apoyar en el área de balanzas, volumetría y absorción atómica.
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Capítulo II
Caracterización del área de trabajo
El proyecto fue desarrollado en el laboratorio de Impala Terminals México, el cual se encarga de realizar el análisis químico a los concentrados de minerales para conocer el porcentaje de elementos que contienen.
El laboratorio se divide en distintas áreas: Rayos X, Administración de muestras, Jefatura, Balanzas, Absorción Atómica, Titulación, Microbalanzas, Volumetría (Vía Húmeda o Vía Clásica) y Fire Assay (Vía Seca).
Problemas a resolver
Actualmente el método de análisis de sílice en el Laboratorio de Impala Terminals México no se encuentra implementado debido a variaciones marcadas entre los datos. Por este motivo, no se encuentra validado y el laboratorio no realiza análisis oficiales de sílice a los concentrados de minerales.
Se resolverá el problema de falta de datos de análisis de sílice a controles conocidos y así, se identificarán y propondrán posibles motivos por los que el análisis de sílice arroje resultados tan variables o alejados de la realidad.
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Alcances y limitaciones
Alcances
Se realizaron adaptaciones de la metodología al laboratorio de Impala, así como la detección de factores que pudieran intervenir negativamente durante el análisis. Las corridas de algunas de las muestras para análisis se llevaron a la par con la empresa Alfred H. Knight, con motivos de comparación.
La empresa permite el acceso y libre uso del material y los equipos necesarios para el desarrollo de la metodología de análisis. Esto incluye la selección de los equipos, los materiales a utilizar y los tiempos para cada etapa del proceso, dependiendo de la muestra a analizar. El laboratorio está equipado con todo lo necesario en cuanto a materiales y equipo para el análisis de sílice por gravimetría.
Limitaciones
Por motivos del tiempo establecido para la realización de la residencia en el laboratorio de Impala, el presente proyecto se limitará a la realización de análisis de sílice a concentrados de minerales por el método gravimétrico previamente establecido por la empresa a distintos controles internos y externos, y a concentrados de minerales. Se proponen, sin embargo, diferentes métodos además de este, para ampliar la posibilidad de futuras experimentaciones y/o cambios en el método actual.
Para fines del presente trabajo, únicamente se implementará el análisis de sílice dentro del laboratorio mas no se llevará a cabo la validación del método pues para ello es necesario primero obtener resultados de mayor exactitud y más cercanos a los reportados por otros laboratorios (Alfred H. Knight). Únicamente después de ello se pueden realizar las por lo menos 8 corridas de una muestra con variaciones insignificantes entre los resultados, y su corroboración por laboratorios de Impala en Perú, para lograr la validación del método.
Debido a que la empresa no cuenta con lámpara de silicio para el equipo de absorción atómica, no es posible realizar comparaciones internas entre resultados contra el método gravimétrico de análisis de sílice. A pesar de ello, es posible realizar una comparación aproximada con los resultados obtenidos con el lector de rayos X, aunque estos resultados sean de un índice de confianza mucho menor.
Capítulo III
Fundamento teórico
Química Analítica
La química analítica ó análisis químico, es la parte de la química que tiene como finalidad el estudio de la composición química; comprende la separación, identificación y determinación de las cantidades relativas de los componentes de una muestra, mediante diferentes métodos analíticos.
Se divide en química analítica cualitativa y química analítica cuantitativa. El análisis cualitativo revela la identidad química de los analitos y el análisis cuantitativo proporciona la cantidad, en términos numéricos, de uno o más de estos analitos.
Métodos cuantitativos de análisis
Los métodos cuantitativos que emplea el análisis químico son:
a) Métodos químicos o clásicos, basados en reacciones químicas (o equilibrio químico):
1. análisis gravimétrico: el cual puede ser directo, indirecto o de volatilización.
2. análisis volumétrico: el cual puede ser de equilibrios: ácido-básico, redox, de solubilidad o precipitación y de formación de complejos.
b) Métodos fisicoquímicos o instrumentales, basados en interacciones físicas:
1. Métodos espectrométricos
2. Métodos electroanalíticos
3. Métodos cromatográficos
Los métodos químicos o clásicos son los utilizados tradicionalmente (pipetas, buretas, matraces, balanzas, entre otros), ya que no requieren instrumentos muy complejos. Los métodos fisicoquímicos, sin embargo, requieren un instrumental más sofisticado, tal como equipos de cromatografía, cristalografía, espectrómetros, entre otros.
Desarrollo de los métodos cuantitativos de análisis
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El análisis gravimétrico
Es frecuente que un químico tenga que determinar la cantidad de una sustancia que está en disolución.
Un camino utilizado tradicionalmente para hacerlo es añadir otra sustancia que reaccione con la primera formando un producto insoluble.
La precipitación debe ser cuantitativa, por tanto es importante la elección de un agente precipitante y unas condiciones adecuadas. Para esto es necesario considerar:
- Para que la precipitación sea cuantitativa es necesario definir un grado de cuantitividad,
en general se considera suficiente el 99,9 %.
- pH.
- El tamaño de las partículas.
- Mecanismos para aumentar el tamaño de las partículas.
Tipos de análisis gravimétrico
a) Gravimetría por precipitación
Los análisis gravimétricos de precipitación involucran las siguientes operaciones:
1. Disolución del analito.
2. Precipitación.
3. Lavado.
4. Desecación o calcinación.
Cuando los contenidos del analito se expresan en función del precipitado resultante de la desecación o calcinación, el peso de la sustancia es igual al peso del precipitado; si los resultados se expresan en función de un compuesto diferente, es necesario transformar el peso del precipitado en el peso del compuesto deseado, usando el factor gravimétrico correspondiente.
En este tipo de análisis se prepara una solución que contiene al analito, a la que posteriormente se le agrega un agente precipitante, que es un compuesto que reacciona con el analito en la solución para formar un compuesto de muy baja solubilidad. Posteriormente se realiza la separación del precipitado de la solución madre empleando técnicas sencillas de separación tales como la decantación y/o el filtrado. Una vez separado el sólido precipitado de la solución se procede a lavarlo para eliminarle impurezas, se seca y calcina en un horno o estufa para eliminar el remanente de humedad, y convertirlo en un producto de composición conocida, para finalmente pesarlo y relacionar la cantidad de precipitado con la cantidad de analito en la muestra original.
Agentes precipitadores
- Agentes precipitadores específicos: reaccionan con una sola especie química.
- Agentes precipitadores selectivos: reaccionan con un número limitado de especies químicas.
El tamaño de las partículas del precipitado es función de la naturaleza del precipitado (solubilidad del precipitado) y de las condiciones experimentales bajo las cuales se producen (T°, concentración de los reactivos y velocidad con la que se mezclan).
Por el tamaño, el precipitado puede ser de dos tipos:
- Coloidal: del orden de micrómetros, μm (10-7 – 10-4 cm), no sedimentan, y no se pueden
filtrar usando medios comunes de filtración.
- Cristalino: del orden de milímetros, mm, sedimentan con facilidad, y se pueden filtrar usando
una gran variedad de medios.
Mecanismo de formación de precipitados
Existen dos vías distintas de formación de precipitados:
1. Nucleación: muy pocos iones, átomos o moléculas (a lo sumo 4 o 5) se juntan para formar partículas sólidas estables.
2. Crecimiento de las partículas: es el crecimiento de núcleos ya existentes.
Para controlar experimentalmente el tamaño de las partículas en el laboratorio, se debe minimizar la sobresaturación y favorecer la formación de precipitados cristalinos mediante elevación de la temperatura (aumenta la solubilidad del precipitado), la utilización de soluciones diluidas (para minimizar la concentración del soluto, Q) y la adición lenta del reactivo precipitante junto con una buena agitación. Con estas dos últimas medidas también se minimiza la concentración del soluto (Q)
También se puede obtener un precipitado cristalino controlando el pH, siempre y cuando la solubilidad del precipitado dependa de éste.
Para el tratamiento práctico de los precipitados coloidales y cristalinos, se lleva a cabo el proceso de digestión, en el cual el precipitado parece perder el agua débilmente unida dando como resultado una masa más densa que se filtra con mayor facilidad.
b) Gravimetría por volatilización
El analito se volatiliza a una temperatura adecuada. El producto volátil se recoge y se pesa, o, se determina de manera indirecta la masa del producto por la pérdida de masa en la muestra.
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- El aplicado para el agua: esta es eliminada cuantitativamente de muchas muestras inorgánicas
por secado. En la determinación directa se recoge en cualquiera de los distintos sólidos desecantes y su masa se determina a partir de la masa ganada por el desecante. En el método indirecto la cantidad de agua se determina por la pérdida de masa de la muestra durante el calentamiento.
- El aplicado para el CO2: al igual que el análisis directo para el agua, la masa de CO2 se
determina por el aumento en la masa de un sólido absorbente.
c) Método por electrodeposición
Este método se basa en la deposición sobre un electrodo de un compuesto de relación conocida con el analito que se requiere cuantificar. La cuantificación se realiza mediante la diferencia de peso que se produce en los electrodos antes y después de realizar una reacción redox en la solución problema, que ocasiona la precipitación del analito o de un compuesto formado por el mismo.
Cálculos en gravimetría
Los cálculos asociados con los métodos gravimétricos de análisis están basados en la estequiometría y sus resultados se determinan a partir de:
- Masa de la muestra.
- Masa del producto (o analito) de composición conocida.
La concentración del producto se expresa en porciento de analito:
El Silicio y la Sílice
El Silicio es un elemento químico con número atómico 14 de símbolo “Si”. Es el octavo elemento más abundante en el universo (Estefani, 2013). Su denominación proviene de la palabra latina 'sílex' (pedernal). Su forma amorfa es un polvo café. Su forma cristalina tiene una apariencia gris metálica (Eni Generalic, 2014).
En la Tierra es, después del oxígeno, el segundo elemento más abundante de la corteza (28,2% en
peso), aunque no se encuentra libre sino como óxido (sílice, SiO2, en todas sus variedades: arena,
cuarzo, cristal de roca, amatista –con impurezas de Fe3+– ágata, pedernal, jaspe y ópalo) y silicatos
(grupo SiO3-2, sin duda alguna, el grupo más importante y variado de los minerales sobre la Tierra.
Algunos de ellos son: granito [cuarzo, feldespato y mica], hornblenda [Ca2Mg5(Si8O22)(OH)2, con
feldespatos, arcilla, micas, biotita, sepiolita, caolinita, talco, espodumena, titanita, entre muchas otras).
En general, el Silicio no existe en estado libre sino en oxidaciones y silicatos complejos. De hecho, alrededor del 90% de los minerales de la corteza terrestre contienen silicio (Estefani, 2013).
Fig. 1. Porcentaje de elementos en la corteza terrestre (Estefani, 2013).
Es un elemento relativamente inerte, ya que forma una capa de SiO2 que lo pasiva; es atacado por
los halógenos (con el flúor es muy violenta la reacción) a temperatura ambiente (produce tetrahalogenuros) y por los álcalis diluidos en caliente (forma silicatos). La mayoría de los ácidos no lo atacan, excepto el fluorhídrico mezclado con nítrico, para formar ácido hexafluorosilícico
(H2SiF6, muy fuerte). Es un reductor enérgico. Arde en el aire por encima de 1000ºC formando SiO2
con gran desprendimiento de calor. Con los metales forma siliciuros. El silicio marrón es más reactivo, ya que tiene mayor superficie.
El silicio es importante en la vida de animales y plantas. No es venenoso. Las diatomeas extraen sílice del agua para construir su pared celular. La sílice está presente en las cenizas de plantas y en el esqueleto humano. Mineros, picapedreros y otros que trabajan en lugares donde hay grandes cantidades de polvo de sílice frecuentemente desarrollan una enfermedad pulmonar grave conocida como silicosis (Jiménez).
La sílice es un anhídrido de ácido caracterizado por su gran estabilidad que puede adoptar varias
formas cristalinas (EcuRed). Una roca es ácida cuando la proporción de SiO2 es alta, siendo básica
cuando esta proporción es baja (Diccionario Enciclopédico Vox 1, 2009).
Determinación del Silicio
Descomposición de las muestras de sílice y silicatos
La sílice es resistente al ataque químico por todos los ácidos minerales, excepto el fluorhídrico. Cuando el silicio es un constituyente secundario, como sucede en muchos minerales, la muestra se
ataca con ácido (HCl o HClO4), quedando la sílice insoluble. El residuo, o la muestra original si la
fracción insoluble en ácido es grande, se funde con carbonato sódico:
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En el análisis de caliza, una calcinación verificada antes del ataque convierte la sílice en silicato, atacable por los ácidos:
SiO2 + CaCO3 CO2 + CaSiO3
Después de la fusión con carbonato, el fundido se trata directamente con ácido clorhídrico.
Separación
El ácido silícico (sílice hidratada) es uno de los ácidos inorgánicos más débiles y cuando se forma por metátesis es uno de los coloides inorgánicos más hidrofílicos. Para separar la sílice, se evapora a sequedad la disolución clorhídrica que contiene la sílice hidratada coloidal y el residuo se calienta a 110-120° C durante una hora, con lo que se obtiene un producto granular representado
aproximadamente por la fórmula SiO2 · ½H2O, que se separa bien por filtración. También puede
deshidratarse la sílice por evaporación de la disolución con ácidos sulfúrico o perclórico hasta humos blancos. El residuo silíceo que así se obtiene se recoge con ácido clorhídrico concentrado, se diluye y se hierve. La disolución caliente se filtra por papel y se lava con ácido clorhídrico muy diluido para evitar la peptización de la sílice y la hidrólisis de los cationes de los metales pesados. Algo de sílice pasa siempre con el filtrado y para recogerla es necesaria una segunda evaporación.
Calcinación
Se quema el papel y finalmente se calcina la sílice a la temperatura máxima del mechero Meker. El residuo calcinado está constituido rara vez por sílice pura; su peso representa, pues, la sílice <<sin corregir>> o la <<sílice e insolubles>>.
Sílice corregida. El residuo silíceo se evapora con ácidos fluorhídrico y sulfúrico en crisol de platino, con objeto de volatilizar el silicio en forma de tetrafluoruro de silicio. Las ecuaciones
siguientes explican estas transformaciones; se supone en ellas que el residuo de SiO2 está
contaminado con Fe2O3 y Fe2(SiO3)3 (es decir, Fe2O3 · 3SiO2).
SiO2 + 4HF 2H2O + SiF4
Fe2O3 + 6HF 2FeF3 + 3H2O
Fe2(SiO3)3 + 18HF 2FeF3 + 9H2O + 3SiF4
2FeF3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 6HF
Fe2(SO4)3 Fe2O3 + 3SO3
La impureza de hierro queda después en la misma forma, Fe2O3, que en el residuo original y la
Errores debidos al boro y al fluoruro
El boro que haya en la muestra siempre queda arrastrado en forma de ácido bórico por la sílice hidratada. El óxido bórico que se forma en la calcinación se volatiliza también con el tratamiento con ácido fluorhídrico:
2H3BO3 3H2O + B2O3
B2O3 + 6HF 3H2O + 2BF3
Y esta pérdida de peso podría quedar asignada a la sílice. La separación del boro de la sílice puede realizarse antes de la deshidratación por tratamiento del residuo casi seco con metanol, con lo que se volatiliza el trimetilborato:
H3BO3 + 3CH3OH 3H2O + (CH3)3BO3
Cuando en la muestra hay fluoruros, se produce una pérdida de silicio en forma de tetrafluoruro de silicio en el tratamiento ácido preliminar de la muestra y en la evaporación para la separación de la sílice. En presencia de fluoruros, debe utilizarse material de platino para la descomposición de la muestra y se puede evitar prácticamente la pérdida de silicio cubriendo la cápsula de ataque con una tapa de platino, con objeto de mantener saturada de vapor de agua la atmósfera de la cápsula; con esto tiene lugar la hidrólisis del fluoruro de silicio:
SiF4 + 2H2O SiO2 + 4HF
volatilizándose el fluoruro de hidrógeno por calefacción en presencia de ácido perclórico hasta humos abundantes.
Instrucciones Generales para el Laboratorio
Embudos y Papel Filtro
La filtración se lleva a cabo utilizando ya sea embudos y papel filtro o crisoles de filtración. Los factores importantes que se deben tomar en cuenta para elegir en qué se va a realizar la filtración son la temperatura a la que se debe calentar el precipitado para convertirlo en la forma sólida que se necesita para poderlo pesar, y la facilidad con la que se puede reducir el precipitado.
Las fibras de celulosa del papel filtro tienen una tendencia pronunciada a retener humedad, y un papel filtro que contiene un precipitado no se puede secar y pesar con una exactitud adecuada. Es necesario quemar el papel a una temperatura elevada. Cuando el papel se está quemando, alrededor del precipitado prevalecen condiciones reductoras debido a la presencia de carbono y de monóxido de carbono. Por esto, los precipitados que no pueden calentarse a temperaturas o que son sensibles a la reducción, normalmente no se filtran en papel filtro sino que se emplean los diferentes tipos de crisoles de filtración.
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manufactura, por lo que su contenido de material inorgánico es bajo y cuando se quema sólo deja una cantidad muy pequeña de cenizas (las cenizas típicas de un papel circular de 11 cm de diámetro pesan 0.13 mg). Normalmente el peso de las cenizas se ignora; se puede aplicar una corrección cuando el trabajo es muy exacto, ya que para un lote de papel filtro el peso de las cenizas es casi constante.
Dentro del grupo de los que no dejan cenizas, existen variedades adicionales de papeles que difieren en su porosidad. Para los precipitados de partículas muy finas, como la sílice, se emplea papel filtro “lento”. Una filtración, incluso cuando es óptima, consume tiempo y por ello el analista debe utilizar el papel filtro que sea más rápido para el tipo de precipitado que va a manejar.
Podemos encontrar círculos de papel filtro de diversos diámetros. La elección del tamaño depende de la cantidad de precipitado, no del volumen de solución que se va a filtrar.
Técnica para lavar y filtrar un precipitado
Una vez que el precipitado está en el filtro, se puede lavar pasando la solución de lavado a través del precipitado en el filtro. Sin embargo, con frecuencia esta técnica es más bien ineficiente; la solución de lavado no penetra en forma uniforme la masa compacta del precipitado. Se prefiere lavar el precipitado por decantación, al menos en los casos en donde el precipitado se sedimente con rapidez de la suspensión.
El líquido sobrenadante se vacía con cuidado en el embudo de filtración tratando de retener en el vaso la mayor parte del precipitado. Después el precipitado se agita en el vaso con una porción de la solución de lavado, se deja sedimentar y el agua de lavado se decanta en el embudo de filtración. El lavado se repite cuantas veces sea necesario (debe hacerse notar que son mucho más eficaces una serie de lavados con pequeños volúmenes de solución que un solo lavado con el mismo volumen total de solución de lavado); al final no se deja sedimentar el precipitado, sino que se vacía en el filtro junto con la solución de lavado. Los residuos de precipitado que quedan en el vaso se transfieren al filtro usando el chorro del frasco de lavado.
Si el precipitado tiende a adherirse al vidrio, se puede utilizar un gendarme de látex para desprenderlo. Para despegar el precipitado del gendarme se usa un trocito de papel filtro que se adiciona al embudo de filtración.
Calcinación de un precipitado con el papel filtro
1. Secado del papel y del precipitado. Esto se puede hacer en una estufa a una temperatura de 100 a 125° C, si las instrucciones permiten dejar el experimento en esta etapa. Si la calcinación se tiene que hacer de inmediato, el secado se puede realizar con un mechero. El crisol con tapa se coloca en posición inclinada sobre un triángulo de porcelana y debajo del crisol se coloca el mechero con una flama pequeña, situándola en el centro del crisol inclinado. Se debe evitar un calentamiento demasiado fuerte; la flama no debe tocar el crisol y el secado debe realizarse con lentitud.
2. Carbonización del papel. Después de que el precipitado y el papel están completamente secos, se quita la tapa del crisol para permitir la entrada del aire y se incrementa el calentamiento para carbonizar el papel. El tamaño de la flama se aumenta un poco y se coloca bajo la base del crisol. El papel debe humear, mas no arder, con flama. Si el papel se incendia, el crisol se debe tapar de inmediato para extinguir el fuego, ya que pueden salir del crisol partículas pequeñas de precipitado por la violenta actividad de los gases de la combustión; también en esas condiciones, el carbón del papel puede reducir ciertos precipitados que se pueden manejar con seguridad en un papel filtro en condiciones menos severas. Se debe tener cuidado de que los gases reductores que salen de la flama del mechero no se desvíen hacia dentro del crisol. Durante la carbonización, el papel exuda algo de materia orgánica que se recolecta en el crisol. Esta se quema más tarde a una temperatura más elevada.
3. Quemado del carbón del papel. Después de que el papel está carbonizado y ha pasado el riesgo de que se incendiara, se incrementa el tamaño de la flama hasta que el fondo del crisol se pone rojo. Esto se debe hacer en forma gradual. Durante esta etapa de la ignición, los residuos de papel se queman por completo continuando el calentamiento hasta que el material de color obscuro desaparezca. Es adecuado mover el crisol de vez en cuando para que el calentamiento sea homogéneo.
4. Etapa final de la calcinación. Para concluir la ignición se endereza el crisol, se quita la tapa para que entre el aire libremente y se calienta a la temperatura recomendada para el precipitado en particular. Un mechero de Tirril calentará un crisol con tapa hasta cerca de 700° C y un mechero Meker elevará la temperatura aproximadamente 100° C más. Con los crisoles de platino se obtienen temperaturas de 400° C más. La calcinación se continúa hasta que el crisol alcance un peso constante, esto es, hasta que la diferencia entre 2 pesadas después de un periodo de calentamiento sea menor a 0.5 mg.
Crisoles para calcinación de precipitados en un papel filtro.
Para muchos propósitos, los crisoles de platino son superiores a los de porcelana. Los de platino alcanzan una temperatura más elevada sobre un mechero (pero no en un horno) y se enfrían mucho más rápido debido a la alta conductividad térmica del metal.
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algunas veces involucra un cambio químico, para obtener la forma final que es la que se pesa. Se puede suponer que este cambio se ha realizado por completo cuando el peso del precipitado ya no cambia con el calentamiento posterior. El precipitado se calienta a la temperatura deseada durante un periodo razonable, después se enfría y se pesa. En seguida se vuelve a calentar, por lo general durante un periodo corto, y se pesa otra vez. Si las 2 pesadas son similares (con una variación de 0.2 a 0.5 mg) se considera que la calcinación ya está terminada. Con esto, el precipitado se ha calcinado a “peso constante”. Ahora bien, ya que el peso del precipitado se obtiene por diferencia, también se debe conocer con exactitud el peso del crisol vacío. Además, algunas veces el peso del crisol varía un poco con las condiciones en las que se prepara y se seca.
Es por esto que el crisol vacío se acostumbra calcinar igual a como se calcinará el crisol con el
precipitado. La calcinación del crisol vacío se realiza hasta alcanzar el peso constante.
Entrenamiento para Digestiones
Descomposición es la transferencia de una muestra sólida a una líquida, o a un estado soluble o disuelto para una subsiguiente caracterización analítica de sus constituyentes mayores, menores, y trazas.
Qué se espera al preparar las muestras:
Transformar sólidos en líquidos (soluciones claras)
Destrucción de la matriz
Separación de las sustancias de interferencia
Isoformación de la muestra y el estándar
Homogenización
Preconcentración de los compuestos
Problemas frecuentes:
Rutina de trabajo intensa y costosa
Cuello de botella en el proceso analítico
Riesgos de contaminación o pérdida de analitos
Ácidos más comunes para digestión
Ácido Nítrico (HNO3)
Ácido Clorhídrico (HCl)
Ácido Fluorhídrico (HF)
Peróxido de Hidrógeno (H2O2)
Ácido Perclórico (HClO4)
Ácido Sulfúrico (H2SO4)
Ácido Nítrico (HNO3)
Poderoso en forma concentrada
Es el ácido más común para la oxidación de matrices orgánicas
Ácido más poderoso cuando se usa en combinación con ácidos complejantes tales como el
HCl
Oro y platino no son oxidados
Algunos metales son pasivados, pero estos metales pueden ser disueltos al usar una
combinación de ácidos
Ácido Clorhídrico (HCl)
Ácido no oxidante con débiles propiedades reductoras
Algunos metales como Au, Cd, Fe, Sn pueden disolverse
Disolución se acelera por la adición de otros ácidos. El más comúnmente usado es: agua
regia.
La naturaleza complejante permite la disolución completa de varios metales tales como el
Fe(II) y Fe(III)
AgCl, HgCl y TiCl son insolubles
Ventaja para separación por precipitación en concentrados de oro y plata
PbCl2 es ligeramente soluble
Acido Fluorhídrico (HF)
Ácido No oxidante
La Reactividad está basada en su fuerte naturaleza complejante
Es más comúnmente usado en análisis inorgánico
Es el único ácido que puede disolver silicatos
Disolución forma fluoruros solubles
Fluoruros Insolubles o ligeramente solubles de tierras alcalinas, lantánidos, tierras
actínidas
PERO: La remoción del fluoruro por complejación con ácido bórico es el método más
común de resolubilización
Acido Tóxico!
Acido Bórico (H3BO3)
Compleja el HF-contenido en las soluciones de digestión
Equipos estándar de muchos de los instrumentos analíticos podrían manejar una cantidad
substancial de HF
El ácido Bórico reacciona con el HF de acuerdo a las siguientes ecuaciones:
H3BO3 + HF HBF3(OH) + 2H2O
HBF3(OH) + HF HBF3 + H2O
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6 ml de acido bórico por 1 ml de HF
Ácido Tetrafluorobórico (HBF4)
Alternativa para el HF y el siguiente paso de complejación con H3BO3
Para destruir la materia silícea y redisolver los fluoruros insolubles en un paso
Para evitar impurezas debidas al H3BO3 el cual puede producir elevados límites de
detección.
INCONVENIENTE: ¡Ácido Tóxico y muy agresivo!
Ácido Perclórico (HClO4)
El ácido perclórico concentrado (60-72%) se convierte en un ácido poderoso cuando se
calienta
El poder es proporcional a su concentración y temperatura
Peligro de explosiones! Nunca aplicar HClO4 puro en materia orgánica
Siempre comience con ácido perclórico diluido
Siempre use otro ácido para digerir la materia fácilmente oxidable antes de que el ácido
perclórico pueda reaccionar
Caliente la muestra lentamente para permitir al ácido nítrico destruir la mayor cantidad de
materia orgánica posible
Ácido Sulfúrico (H2SO4)
Ácido concentrado es capaz de oxidar muchas substancias
Punto de ebullición de 339 °C
Es utilizado para incrementar la temperatura de reacción a baja presión.
Usado para reacciones Kjeldahl en combinación con H2O2
Difícil de remover después de la digestión
Problemas Analíticos debido a su alta viscosidad.
Puede corroer las superficies de teflón durante digestiones prolongadas a alta
temperatura
Formación de sulfatos insolubles ej. con Pb, Cd
Ecuaciones de Reacción
METALES
6 H+ + 3 Me + 2 HNO3 + ΔT 3 Me2+ + 2 NO + 4H2O
Muestras Geológicas
SiO2 + 4 HF + ΔT SiF4 + 2H2O + metales disueltos
Tipos de errores en el análisis cuantitativo
Los análisis cuantitativos juegan un papel predominante en cualquier laboratorio analítico, por lo que, los errores que aparezcan en ellos son de gran importancia.
Nuestro principio, será que no existen resultados cuantitativos válidos sino van acompañados de una estimación de los errores inherentes a ellos, los científicos experimentales harán una distinción fundamental entre tres tipos de errores:
a) Errores Accidentados o Crasos
Estos errores son tan graves que no queda otra alternativa que abandonar el experimento y empezar de nuevo.
Ejemplos:
Pérdida de parte de la muestra
Contaminación de la muestra
Avería de algún instrumento
Todos estos errores que ocurren, incluso en los laboratorios mejor controlados, se reconocen con mucha facilidad en consecuencias en el análisis. Solo tenemos que distinguir con detenimiento entre los errores sistemáticos y aleatorios.
b) Errores Sistemáticos o Determinados
Son aquellos que pueden determinarse y probablemente evitarse o corregirse. Afectan al resultado, siempre en el mismo sentido, bien por exceso o por defecto. Su magnitud puede ser constante para todas las muestras de una serie, o ser proporcional al tamaño de la muestra, o bien variar de un modo más complicado, por ejemplo el error cometido al pesar una muestra higroscópica, que es siempre positivo, ya que aumenta con el tamaño de la muestra y varía con el tiempo que se emplea en la pesada, con la humedad atmosférica y con la temperatura. El error originado por la adsorción en las columnas cromatográficas es negativo (adsorción irreversible).
Otros errores comunes de este tipo son causados por impurezas en los reactivos, también por errores instrumentales, por ejemplo: mal calibrado de las balanzas, pH-metros.
Errores de operación, errores del método, por ejemplo: coprecipitación de impurezas, solubilidad de precipitados, interferencias en la muestra.
Estos errores sistemáticos o determinados, afectan a la exactitud del método analítico.
c) Errores aleatorios o indeterminados
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Se revelan por las pequeñas diferencias en mediciones sucesivas efectuadas por el mismo analista.
Producen este tipo de errores los pequeños cambios en la Tª, P, humedad del ambiente, fluctuaciones en el suministro eléctrico, corrientes de aire a la hora de la pesada en balanzas de precisión.
Estos errores afectan a la precisión de un experimento, y si se realiza un número elevado de experiencias, la exactitud puede no resultar necesariamente aceptada. Los errores sistemáticos dan lugar a una pérdida de exactitud pudiendo o no afectar a la precisión según que dicho error sea constante o variable.
Exactitud y Precisión
En análisis cuantitativo de cualquier propiedad de la materia (peso, volumen, etc.), está sujeto a cierto grado de incertidumbre, por lo que jamás se podrá conocer el verdadero valor de la magnitud. A lo que se aspira es a obtener una estimación de la magnitud que sea satisfactoria.
La exactitud es el grado de concordancia entre el valor medido y el valor real. Como nunca se conoce el valor verdadero absoluto, una definición más realista es la concordancia entre el valor medido y el valor real aceptado.
La precisión es el grado de concordancia entre réplicas de mediciones de la misma cantidad, es decir, es la repetibilidad de un resultado.
Es necesario distinguir entre repetibilidad y reproducibilidad, para hacer referencia a la precisión de un experimento:
Repetibilidad: estimación del grado de dispersión en una serie de réplicas de la misma
cantidad. Son experiencias llevadas a cabo por un mismo analista en un tiempo relativamente corto sin cambiar de instrumento ni de material de laboratorio, y usando las mismas disoluciones.
Reproducibilidad: mide el grado de dispersión entre series de resultados, o sea,
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Método Actual de Determinación de Sílice en Concentrados de Minerales
El método de determinación de sílice en concentrados de minerales utilizado en los laboratorios de Impala se conoce como “Determinación de Sílica en Concentrados de Minerales por el Método Clásico Gravimétrico”.
Éste método fue modificado durante la capacitación de los Ingenieros de Impala Terminals en Perú, para adaptarlo a las condiciones del laboratorio de Impala en Manzanillo. El método de determinación de sílice tal y como se pretende realizar en la actualidad, se anexa a continuación. Las modificaciones realizadas al método original se encuentran subrayadas. La metodología original se encuentra descrita en el Anexo A, Método Original de Determinación de Sílica en Concentrados de Minerales por el Método Clásico Gravimétrico.
Determinación de Sílica en Concentrados de Minerales por el Método Clásico
Gravimétrico
1. PRINCIPIO
El método comprende la determinación de Sílica por pérdida en masa del precipitado impuro de Sílica obtenido por deshidratación ácida, después de la ignición del residuo y subsiguiente volatilización del silicio como tetrafluoruro, de un medio ácido sulfúrico- ácido fluorhídrico.
2. ALCANCE
El método es apropiado para concentrados que contienen sílice en un rango 0.10 % a 80 %.
3. APARATOS Y MATERIALES
Equipo usual de laboratorio incluido extractores, plancha de calentamiento, horno eléctrico y horno de calentamiento.
3.1 Balanza Analítica sensibilidad 0.0001 g.
3.2 Horno microondas, (no aplica porque ahorita no realizamos pruebas ahí)
3.3 Dispensador de 25, 5 ml (subdivisión de 1 ml)
3.4 Desecador
3.6 Crisol de porcelana
3.7 Papel de filtro Whatman # 42 o equivalente (Sartorius #393)
3.8 Material ordinario de vidrio: vaso, Erlenmeyer, embudo, luna de reloj.
3.9 Otros materiales: mechero, pinzas, pisetas, baguetas, pincel.
4. REACTIVOS
Durante el análisis use solamente reactivos de reconocido grado analítico y agua desionizada o equivalente.
4.1 Ácido clorhídrico p.a. (HCL cc)
4.2 Ácido fluorhídrico p.a. (HF cc)
4.3 Ácido nítrico p.a. (HNO3 cc)
4.4 Ácido perclórico p.a. (HCLO4 cc )
4.5 Ácido sulfúrico p.a. (H2SO4 cc)
4.6 Acetato de amonio, p.a. (C2H4O2.NH3)
4.7 Acido Acético, p.a. (CH3.COOH)
4.8 Papel Whatman N 42 Nota: ya está en APARATOS Y MATERIALES
4.9 Acetato de amonio, al 40 % P/V, Pesar 400 g. de acetato de amonio (4.6), adicionar 40
ml de ácido acético cc. y disolver con agua hasta 1L.
5. LINEAMIENTOS:
5.1 Numero de determinaciones
Realizar el análisis por duplicado, repetir si sobrepasa el criterio de aceptación.
Llevar un blanco y una muestra de referencia en cada Batch de proceso (máx. 40 análisis).
5.2 Pesado de Muestras
5.2.1.1 Pesar al +/- 0.0010 g en vaso 250 o 400 ml o en un tubo teflón, según el método elegido.
5.2.1.2 Pesar 0.5000 g de muestra para c.c. de Zn
5.2.1.3 Pesar 0.2000 g de muestra para c.c. de Cu
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5.2.1.5 Pesar 0.2000 g de muestra para c.c. de Pb
Nota 1: Pesos referenciales para diferentes productos.
5.3 Disgregación de la Muestra
5.3.1 Método Clásico
5.3.1.1 Adicionar 10 ml de ácido perclórico (4.4); 10 ml de ácido nítrico (4.3) y 10 ml de ácido Clorhídrico (4.1).
5.3.1.2 Cubrir el vaso con luna de reloj y calentar de 250°C a 280°C aprox. hasta su completa sequedad.
5.3.1.3 Una vez seca la muestra, dejar en plancha durante una hora a 290°C aprox. Enfriar.
5.3.1.4 Lavar las paredes del vaso y la luna reloj con agua, añadir 10 ml de ácido clorhídrico (4.1).
5.3.1.5 Calentar la muestra a casi ebullición hasta disolver todas las sales solubles, pero sin prolonga innecesariamente el calentamiento. Seguir con el ítem 5.4
Nota 2: una ebullición prolongada incrementa la pérdida de sílice en la separación. Filtrar siempre en caliente.
5.3.2 Método con Horno Microondas
5.3.2.1 Adicionar al tubo teflón, 2 ml de ácido clorhídrico (4.1) y 6 ml de ácido nítrico (4.3)
5.3.2.2 Llevar al horno microonda por ½ hora. Parámetros: 1600 w, Temperatura 180 ºC, 10 min status rampa, 15 min mantenimiento, 10 min enfriamiento.
5.3.2.3 Enfriar, adicionar 10 ml de ácido clorhídrico (4.1), trasvasar a vaso de 150 ml, lavar las paredes del tubo con agua caliente, no sobrepasar de 50 ml.
5.4 Filtrado
5.4.1 Decantar con papel Whatman Nº 42 o equivalente (Sartorius #393), baguetear las paredes del vaso hasta limpiarlo completamente.
5.4.2 Lavar el precipitado cinco veces con agua caliente.
5.5 Calcinación
5.5.1 Poner el filtro en crisol de porcelana, secar a 300°C aprox. y calcinar en horno eléctrico a 800°C aprox. por una hora. Enfriar
5.5.2 Pesar el crisol vacio P1, trasvasar el residuo calcinado al crisol de platino, pesar el crisol con el residuo calcinado P2
5.5.3 Añadir gotas de agua, 10 gotas de ácido sulfúrico (4.5) y 10 ml de ácido fluorhídrico (4.2)
5.5.4 Evaporar lentamente sobre el mechero hasta sequedad y calcinar al rojo, durante 1 min. Aprox.
5.5.5 Enfriar, pesar P3.
6. EXPRESIÓN DE RESULTADOS
Donde:
P1 = crisol de platino seco en g.
P2 = crisol de platino con residuo calcinado en g.
P3 = crisol de platino con residuo fluorizado en g.
W = peso de la muestra en g.
7. CONTROL DE CALIDAD
7.1 Criterio de aceptación
+/- 0.15% para resultados menores a 10%
+/- 0.25% para resultados mayores a 10%
7.2 Veracidad
Llevar un material de referencia certificado o interno junto con el Batch de trabajo (máximo 40 análisis por Batch).
El listado de materiales de referencia que actualmente cuenta el laboratorio, con sus respectivos límites se encuentra en el Doc. Ref.: “Muestras Certificadas Canmet” y Doc. Ref. “Material de referencia interno” que se encuentran en el Modulo de Control Documentario.
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8.1 Canmet Methods, Elsie M. Donaldson
8.2 Standard Methods for Chemical Analysis-Chapter 41-SILICA
8.3 ASTM E 247 – 01 Determination of silica in manganese Ores, iron ores and related
materials by gravimetry.
8.4 ASTM E 50-00: Standard Practices for Apparatus, Reagents and Safety Considerations
for Chemical
8.5 Analysis of Metals, Ores and Related Materials.
9. REGISTROS APLICABLES
9.1 Pending Samples (Analyses Order) Classical Method
9.2 Analyses by Classical Method of Silica Dioxide
9.3 Control de condiciones ambientales área de balanza
9.4 Verificación Balanzas Laboratorio
ANEXO A
(Informativo)
POTENCIALES INTERFERENTES DURANTE EL ANALISIS
A.1 Principio.
Este anexo describe los efectos de los potenciales interferentes y como estos son minimizados durante el proceso de análisis.
A.2 El precipitado de Sílica y el papel deben ser bien lavados y estar libres de percloratos para
evitar la pérdida de Sílica durante la ignición por deflagración.
ASTM E 247 – 01 Determination of silica in manganese Ores, iron ores and related materials by gravimetry.
A.3 El papel debe ser secado a tan baja temperatura como fuera posible para evitar la formación
de carburo negro de silicón. Un alto resultado es obtenido para Sílica en presencia de este componente porque el acido fluorhídrico usado para la volatilización de la Sílica descompone el carburo y el carbón resultante es quemado y eliminado como dióxido de carbono durante la ignición final del material no volátil
A.4 Debido a la cantidad de sílice que revierte a coloides o estados soluble en soluciones diluidas de acido clorhídrico, se incrementa con el tiempo de calentamiento y con el tiempo de pausa antes de la filtración, el paso de calentamiento para disolver las sales solubles no bebe ser prolongada innecesariamente y la solución debe ser filtrada sin demora.
Canmet Methods, Elsie M. Donaldson
A.5 El lavado en caliente, en cuanto sea posible, es siempre preferible, ya por la mayor rapidez de
la operación, mayor solubilidad y velocidad de difusión de las sustancias adsorbidas que se desean eliminar
Química Analítica – Giovanni Canneri
A.6 Al poner los crisoles a evaporar el ácido fluorhídrico, se debe considerar que la llama del
mechero debe ser pequeña y no luminosa, y el líquido no debe llegar a hervir.
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Procedimiento y descripción de las actividades realizadas
Actividades Realizadas
1. Capacitación General
a) Calibración de Balanzas
Para calibrar las balanzas, primero se deben apagar. Se retiran los platillos metálicos y se limpian con un pincel redondo de pelo de camello para eliminar rastros de mineral. Se colocan de nuevo embonando en el centro de la balanza. Se enciende la balanza y se procede a su calibrado.
Presionamos el botón CC (Calibrar), y la pantalla de la balanza marcará 200.0000 g. Tomando la tela de microfibra del juego de pesas, se coloca la pesa de 200.0000 g sobre el platillo de la balanza hasta que indique que se ha calibrado. Se procede a la calibración con las pesas de 0.1000 g, 0.2000 g, 0.5000 g y 1.0000 g. Para cada una de las pesas anteriormente mencionadas, se procede de la siguiente manera:
Se anota en la hoja de registro la temperatura y la humedad al momento de la medición. Se toma la pesa con las pinzas y se coloca en el centro del platillo. Se anota el resultado obtenido en la hoja de registro, y la diferencia de peso (positiva o negativa) respecto de cada pesa. Se coloca ahora la pesa en el lado superior izquierdo, inferior izquierdo, inferior derecho y superior derecho, escribiendo para cada caso el peso obtenido y la diferencia de peso.
b) Uso de DBCT
Se ingresa información a la base de datos DBCT (Data Base C T) de forma manual a través del teclado de la computadora, o directamente de la balanza analítica. Los pesos se registran únicamente a partir de la balanza.
Se enciende la computadora y se inicia sesión con el nombre de usuario y la contraseña provistos por los supervisores. Se inicia sesión en la base de datos DBCT y se corre el programa de Citrix para mandar la información directamente de la balanza a la base de datos al presionar el botón de copiar de la balanza.
Se ingresa a la pestaña de Absorción Atómica, donde aparecen las listas de concentrados minerales pesados y por pesar. Puede utilizarse un filtro que separe las listas para volumetría de las de absorción atómica seleccionando el título correspondiente. Los concentrados ya pesados están marcados de color rosa, mientras que los pendientes están en azul marino, y los digestados y listos están en verde.
Tabla 1. Pesos y material a utilizar de acuerdo al elemento que se desea pesar.
Peso Material para depósito Área Elemento
0.2 g Matraces 125 ml Absorción Atómica As, Pb, Zn, Fe, Cd, Mn, Sb
0.5 g Matraces 125 ml Absorción Atómica Bi, Ag
0.25 g Vasos de precipitado 250 ml Volumetría Zn
0.25 g Vasos de precipitado 400 ml Volumetría Pb
0.20 g Matraces 250 ml Volumetría Cu
0.2 g Vasos de precipitado 250 ml Volumetría SiO2
NOTA: se puede utilizar la misma muestra para los siguientes grupos de elementos, siempre y cuando se requiera el mismo peso:
1. Pb/Zn/Cu/Mn
2. Cd/Fe
3. As/Sb
Para el caso de ingreso de pesos de muestras, se selecciona una lista pendiente y se pesa en la balanza la cantidad indicada. Se registra el peso en la celda correspondiente a través de la balanza y se procede de igual manera hasta concluir la lista. Cada muestra de concentrado de mineral se deposita en su respectivo vaso de precipitado o matraz, previamente denominado.
Concluida la lista, se presiona el botón “weighted” que marcará de color rosa el título de la lista para indicar que se encuentra pesada. Se imprime la hoja con los datos capturados, y el encargado del pesaje la firma y escribe manualmente la fecha. Las muestras de mineral son colocadas junto con la hoja sobre la isla I del área de volumetría, y tapadas con plástico o lunas de reloj en caso de ser necesario. Los analistas de volumetría se encargarán de proceder con la digestión correspondiente de cada muestra de mineral.
c) Pesado de muestras metálicas
Se procede de la misma manera que con los concentrados de minerales, la única diferencia es que dependiendo del metal, a veces es necesario cortarlo con pinzas en trozos lo más pequeños posibles para facilitar su digestión y tener datos exactos capturados por la balanza.
d) Filtración
Se filtran las muestras previamente digestadas por un analista y, dependiendo de la muestra y de su composición, es el número de veces que se lavará el filtro o el reactivo con el que procederá a ser lavado.
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Se acomodan las muestras en el orden de la lista proporcionada por el analista que pesó los concentrados, y una vez en orden, se procede a verter el contenido del vaso por el filtro. El vaso se enjuaga con ayuda de la piseta, haciendo que el agua desionizada contenida en la misma haga que el concentrado baje hasta el filtro. En caso de que el vaso esté tapado con luna de reloj, ésta también se lava. La cantidad de lavados de la cristalería depende del procedimiento para cada concentrado. Se lava el filtro desde la parte superior con ayuda de la piseta. La cantidad de lavados depende del procedimiento para cada concentrado.
Se recupera el filtro o el líquido filtrado, dependiendo de lo que requiera la técnica. En caso de recuperar el filtro, el líquido filtrado se deposita en el envase contenedor de residuos peligrosos. En caso contrario, el filtro se tira a la basura (que es recuperada como contenedor de residuos peligrosos).
e) Digestión
La digestión depende del tipo de muestra a analizar, y de los ácidos a utilizar para la misma. Se realiza sobre planchas. En general, el concentrado de mineral con los ácidos debe ser llevado hasta determinado volumen, a estado pastoso o a sequedad completa. Una serie de ácidos para llevar a cabo distintas digestiones, se definen en el marco teórico (Figs. 2 a 6).
f) Uso de equipos e implementos
Uso de plancha, mufla, termómetro láser, termopar, breves lecturas en equipo de absorción atómica y rayos X.
2. Revisión de Metodología
Análisis de Sílice por gravimetría en concentrados de minerales
3. Revisión de Hojas de seguridad de Reactivos
Revisé las hojas de seguridad de los principales ácidos con que se trabaja en el laboratorio:
- Ácido Fluorhídrico
- Ácido Perclórico
- Ácido Nítrico
- Ácido Sulfúrico
- Ácido Clorhídrico
- Ácido Acético Glacial
4. Medición de temperatura en planchas de calentamiento y mufla
Realización de curvas de temperatura para medir las variaciones entre la temperatura reportada por el equipo y la temperatura real medida a través de un termopar (para el caso de la mufla) o de un termómetro láser (para la plancha). Selección del rango de temperatura óptima para llevar a cabo el proceso.
5. Creación de carpeta de registro para mufla
Creación, armado y llenado de la carpeta de registro “Verificación de Temperaturas” para la mufla y algunas planchas.
6. Cabina para balanza analítica
Se tomaron medidas de la cabina para balanza analítica de Fire Assay. Se hicieron las correcciones en las medidas para mandar a hacer una cabina especial para la balanza 1 del área de balanzas.
7. Secado de muestras para pruebas
Secado de muestras SIO2-P1, SIO2-P2, SIO2-P3, SIO2-P4 y SY-04 (Controles Internos). Secado de Sílica gel y acondicionamiento de desecadores.
8. Acondicionamiento de equipo y material necesario para el análisis
El equipo y material tales como mufla, campanas, planchas, y material de vidrio fue acondicionado a lo largo de la realización de la residencia.
9. Realización de pruebas de digestión para análisis de sílice (observador)
Participación como observador durante todo el proceso de análisis de sílice en concentrados de minerales.
10. Realización de pruebas para la validación de la determinación de sílice en concentrados de minerales (Cu, Pb, Zn)
Realización de pruebas de análisis de sílice en concentrados de minerales.
Otras actividades realizadas
Apoyo en Pesado de Muestras de concentrados de minerales
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Apoyo en Depuración de Muestras
Desatado de muestras de concentrados de minerales (Pb, Cu, Zn, Ag, Au), ruptura de sobres etiquetados, separación de los concentrados por elemento, vaciado de las muestras en cubetas de acuerdo al elemento.
Apoyo en Verificación de Registros
Verificación de hojas de registro de balanzas, equipos, muestras, reactivos, entre otros. Corrección y llenado de espacios en blanco por la persona que dejó incompleto o sin rúbrica el registro. Cancelación de espacios en blanco sobrantes al finalizar el año y/o el mes.
Apoyo en Ordenamiento de Listas
Orden de las listas de concentrados de minerales pesados, digestados, leídos y entregados durante el 2014. Ordenamiento de acuerdo al elemento, la fecha y el número de lista asignado, para elementos como As, Bi, Fe, Cd, F, Zn, Sb, Mn, Ag, Cu, entre otros; de absorción atómica, volumetría y potenciómetro. Cambio de separadores de carpeta de reactivos de acuerdo al color de cada área.
Apoyo en Absorción Atómica
Ordenamiento de muestras digestadas aforadas. Vaciado de residuales en tubos de ensayo para “su lectura en equipo de absorción atómica”. Apoyo en llenado de registros con lecturas finales.
Apoyo en Administración de Muestras
Fabricación de briquetas de concentrados de minerales y cera en la prensa hidráulica, para su lectura en Rayos X.
Apoyo en Rayos X
Ingreso de briquetas al lector de Rayos X e ingreso de datos para su lectura. Priorizado de briquetas urgentes. Retiro de briquetas leídas y desarmado del soporte. Separación de briquetas y desecho de acuerdo al tipo de concentrado de mineral (Pb, Cu, Zn, Au, Ag).
Apoyo para auditoría interna y certificación 5S
Descripción Detallada de la Capacitación en el Análisis de Sílice
- Preferentemente al inicio del turno, la balanza a utilizar se apaga para desarmarla y
limpiar el mineral que pudiera contener dentro del platillo. Después de esto se enciende y se procede a su calibrado normal.
- Pesar al 0.2 g ± 0.0001 g de concentrado de mineral en vaso de precipitados de 250 ml.
Para facilitar la caída del mineral sobre la tara, dar pequeños golpecitos a la espátula contra la puerta de la cabina de la balanza.
- Cubrir los vasos con lunas de reloj y adicionar 10 ml de ácido perclórico, 10 ml de ácido
nítrico y 10 ml de ácido clorhídrico sin importar el orden en que se adicionen. No agregar nunca agua ya que no es necesario.
- Subir a la plancha sin importar el orden, de 250 a 290º C y dejar “toda la noche hasta llegar
a sequedad” (sic). Abrir las lunas de reloj antes de llegar a sequedad para eliminar la gota
de líquido bajo ellas. Las muestras deben estar bien quemadas, casi negras.
- Lavar las paredes del vaso y la luna de reloj; adicionar 10 ml de HCl y subir de nuevo a la
plancha en que se disgregaron las muestras hasta llegar a ligera ebullición durante 1 minuto aproximadamente, sin mover las muestras.
- Bajar de la plancha y esperar a que enfríen. Lavar el vaso y la luna de reloj con agua
desionizada fría, y decantar en filtro Sartorius 393. Limpiar el vaso con el gendarme y agua desionizada, y filtrar de nuevo, bagueteando las paredes del vaso.
- Enumerar los vasos de acuerdo al crisol en que se colocarán.
- Realizar 6 filtraciones con agua caliente, y 8 filtraciones con agua caliente a los
concentrados de plomo (los que previamente son lavados con 15 ml de acetato de amonio). Filtrar siempre por las orillas superiores del embudo, de arriba hacia abajo. Para concentrados de Pb, ir filtrando cada vez más abajo.
- Sacar los filtros del embudo, y trasladarlos a los crisoles de porcelana.
NOTA: Es posible detener el proceso en este momento, trasladando los papeles filtro de vuelta al vaso de precipitados de 250 ml de donde provienen y manteniéndolos doblados allí hasta su posterior uso.
- Los crisoles pueden o no ponerse a secar, dependiendo de la temperatura de la mufla. Si
se enciende desde ceros, pueden meterse directamente sin secar en la plancha. En caso de secado en plancha, para corroborar su sequedad se puede retirar un guante y tocar los papeles filtros hasta que no se sientan húmedos.
- Mantener dentro de la mufla exactamente 1 hora a 800º C. Cumplido el tiempo, sacar los
crisoles de la mufla inmediatamente y trasladar a una bandeja metálica. Tapar con una hoja de fomi cuando ya no estén tan calientes, y esperar a que enfríen.
NOTA: También es posible detener el proceso en este momento, y continuar al siguiente día.
- Pesar los crisoles de Platino vacíos, repitiendo 2 veces cada pesaje y tomando siempre el
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- Pesar el residuo de calcinación de cada uno de los crisoles de porcelana, tomando con la
mano (pero siempre utilizando guantes) cada crisol y golpeándolo ligeramente con el pincel grande. Ladear el crisol de porcelana hacia el de Pt, y con pequeños golpecitos, ir depositando el residuo de calcinación dentro del crisol de Pt. Pesar los crisoles de Pt y registrar los pesos, repitiendo 2 veces cada pesaje y tomando siempre el peso más alto. El peso que se tomará y el tiempo de espera de estabilización de la balanza pueden variar y se dejan a criterio del analista, pero no deben ser muy prolongados para evitar pérdidas de tiempo innecesarias.
- Trasladar los crisoles de Pt a la campana, montar el mechero sobre una tela de asbesto
doblada sostenida por 3 crisoles de porcelana, y colocar el tripié y la tela de asbesto extendida sobre el mechero.
- Añadir unas gotas de agua a los crisoles de Pt. Adicionar 5 gotas de ácido sulfúrico y 10 ml
de HF. Subir a la tela de asbesto y fluorizar por 20 minutos, medidos por el cronómetro.
- Llevar los crisoles al rojo vivo y trasladarlos sobre la bandeja metálica para su pesaje.
Esperar a que disminuya la temperatura de los crisoles; tocar el crisol para corroborar que esto ha sucedido.
- Pesar cada crisol de Platino y registrar el peso en la base de datos, repitiendo 2 veces cada
Resultados, planos, gráficas, prototipos y programas
Resultados de Actividad 4 – Medición de temperatura en planchas de Calentamiento y mufla
Verificación de Temperatura en Mufla Eléctrica AC-19
Se midió la temperatura de la mufla eléctrica AC-19, en la campana 1, para determinar si la temperatura indicada automáticamente por la mufla correspondía a su temperatura real. Los resultados obtenidos se muestran en las tablas siguientes.
Tabla 2. Temperatura de la mufla en 2 puntos: Punto A y Punto B, ambos dentro del orificio para medición de temperatura con termopar. T supuesta representa la Temperatura indicada por la mufla.
T supuesta (°C) Punto A Punto B ∆T A ∆T B
201.00 206.20 210.30 5.20 9.30
301.00 304.50 311.40 3.50 10.40
401.00 400.30 408.80 -0.70 7.80
501.00 498.90 505.70 -2.10 4.70
600.00 589.40 603.90 -10.60 3.90
700.00 689.70 703.20 -10.30 3.20
800.00 787.00 802.50 -13.00 2.50
900.00 891.70 902.80 -8.30 2.80
Tabla 3. Tiempo y promedio de temperaturas en la mufla. T supuesta representa la Temperatura indicada por la mufla.
T supuesta tiempo supuesto (min) Promedio TA y TB Promedio T, TA y TB
201.00 25.00 208.25 205.8333333
301.00 45.00 307.95 305.6333333
401.00 65.00 404.55 403.3666667
501.00 85.00 502.30 501.8666667
600.00 105.00 596.65 597.7666667
700.00 125.00 696.45 697.6333333
800.00 145.00 794.75 796.5
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Fig. 7. Temperatura supuesta vs Temperatura A o Temperatura B.
Fig. 8. Diferencias (en ° C) entre las temperaturas A, B y la temperatura supuesta por la mufla.
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 1,000.00
0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1,000.00
∆
T (
°C)
T (°C)
Temperatura en Mufla Eléctrica AC-19
Punto A
Punto B
T supuesta
y = -1.1857x + 10.911 R² = 0.8623
y = -2.0883x + 6.4083 R² = 0.7389
-15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
∆T (
°C)
Número de Medición
∆T medida en Mufla Eléctrica AC-19
∆T B
∆T A
∆T mufla
Lineal (∆T B)
