Es denominado también bórax es un fundente ácido, activo y bastante fusible también se funde en su propia agua de cristalización a una determinada temperatura se hincha porque elimina agua, se funde produciendo un vidrio viscoso a 527°C y se forma un líquido muy fluidez sobre los 727°C. El bórax separa la mayor parte de los óxidos metálicos y genera la escoria de forma ordenada en el proceso de fusión. La disolución de óxidos metálicos por medio del bórax ocurre en dos fases: en la primera fase el bórax se funde tomando una forma vidriosa transparente a través de una mezcla de metaborato de sodio y anhídrido bórico como se muestra en la reacción (Pillaca, 2017):
𝑁𝑎2𝐵4𝑂7 → 2𝑁𝑎𝐵𝑂2 + 𝐵2𝑂3 (7)
El segundo el anhídrido bórico reacciona con el óxido metálico (M) para formar un borato metálico como se observa a continuación:
𝐵2𝑂3+ 3MO → 𝑀3(𝐵𝑂3)2 (8)
Además existen 5 tipos de boratos, asimismo se asemejan a la clasificación de los silicatos y se detallan en Tabla 10. La mezcla fundente es agregada con la finalidad de formar escoria de tipo borosilicatos, metasilicatos y mataboratos, además
disuelven a los óxidos metálicos y se produce escorias fusibles y de bajo viscosidad de acuerdo a las temperatura de trabajo del horno de fusión (Pillaca, 2017).
Tabla 10:
Clasificación de los Boratos
Nombre Fórmula
Ortoborato 3MO.B2O3
Piroborato 2MO.B2O3
Sesquiborato 3MO.2B2O3
Metaborato MO.B2O3
Tetraborato 2MO.2B2O3
Nota. Fuente:(Pillaca, 2017).
2.4.1.1.3.2.- COMPORTAMIENTO DEL FLUX O CARGA FUNDENTE
El comportamiento de la composición del flux se basa principalmente en el sistema ternario bórax, carbonato y sílice, siendo los tres componentes. El diagrama muestra fases determinadas con estructuras cristalográficas definidos como el cuarzo, trimidita y cristobalita. Además también presenta varias isotermas a diferentes temperaturas los cuales indican el punto de fusión a determinadas composiciones ternarias (Romero & Basilio, 2020). Ver Figura 5.
Figura 5. Diagrama Ternario de B2O3 - Na2O -SiO2
Fuente:(Romero & Basilio, 2020).
2.4.1.1.4.- REACTIVOS (AGENTE REDUCTOR Y OXIDANTE)
a.- HARINA
Es un agente reductor porque contiene carbón es empleado en minerales oxidados cuando se agrega tiene la propiedad de regular el tamaño del régulo de plomo. Se utiliza para reducir algunos elementos complicados o para producir encostramientos. A continuación mostramos el siguiente reacción (Condori &
Pacco, 2019):
𝐶6𝐻10𝑂5+ 12PbO → 12Pb + 6𝐶𝑂2 ↑ +5𝐻2𝑂 (9)
Ver Tabla 11 donde se detalla las características de la harina.
Tabla 11:
Propiedades de la Harina
Fórmula C6H10O5
Nombre químico Polisacárido – celulosa
Nombre común Harina
Aspecto Sólido blanco amarillento
Peso molecular 162.14g/mol
Punto de fusión 742°C
Fuente:(Condori & Pacco, 2019).
b.- NITRADO DE POTASIO
Llamado también nitro, actúa como agente oxidante poderoso. Se funde a 339°C.
También funde a bajas temperatura no produce ninguna modificación y a altas temperatura se descompone y desprende oxígeno que oxida a los sulfuros y metales básicos como Pb y Cu. Siendo estable a temperatura 400°C. La reacción a temperatura alta es la siguiente (Condori & Pacco, 2019):
KN𝑂3+ 7Pb → 7PbO + 3𝐾2𝑂 + 3𝑁2 ↑ +4𝑂2 (10)
La oxidación de sulfuros metálicos a óxidos cuando se utiliza nitrato de potasio ver la siguiente reacción química (Pillaca, 2017):
4Fe𝑆2+ 10KN𝑂3 → 4FeO + 2𝐾2𝑆𝑂4+ 3𝑆𝑂2+ 5𝑁2 (11) La Tabla 12 detalla las características del nitrato de potasio.
Tabla N°12:
Propiedades del Nitrato de Potasio
Fórmula KNO3
Nombre químico Nitrato de potasio
Nombre común Nitrato o salitre
Aspecto Pequeños cristales blancos
Peso molecular 101 g/mol
Punto de fusión 339°C
Fuente:(Condori & Pacco, 2019).
c.- PLOMO ELECTROLÍTICO O LAMINADO
Es de forma granular o chapa de metal, se funde a 326°C. Son usados con la finalidad de formar un cubo que colecta a los metales(oro y plata), en la copelación se presenta la reacción oxidante el Pb metálico se oxida a PbO es absorbida por la copela (Condori & Pacco, 2019).
Ver Tabla 13 donde se muestra características del plomo electrolítico o laminado.
Tabla 13:
Propiedades del Plomo Electrolítico o Laminado
Fórmula Pb
Nombre químico Plomo
Nombre común Plomo electrolítico
Aspecto Sólido gris brillante52
Peso específico 11.4
Punto de fusión 326°C
Fuente:(Condori & Pacco, 2019).
d.- CLORURO DE SODIO
Se funde a 819°C, también cumple la función de proteger las paredes del costado del crisol. Denominado sal común, se usa para bajar temperatura de fusión del
mineral, cuando se realiza una reacción violenta se produce el nitrato de potasio (Condori & Pacco, 2019).
Ver Tabla 14 donde se muestra características del cloruro de sodio.
Tabla 14:
Propiedades del Cloruro de Sodio
Fórmula NaCl
Nombre químico Cloruro de sodio
Nombre común Sal común
Aspecto Granulado / cristales blancos
Peso molecular 58.44 g/mol
Punto de fusión 804°C
Densidad 0°C 2.15 g/cm3
Nota. Fuente:(Condori & Pacco, 2019).
2.4.1.1.5.- COLECTORES
Es un metal, una sal y oxido metálico que se mezcla juntos con el flux. El colector tiene la técnica de disolver los metales (oro y plata) y colectarlo de forma eficaz produciendo la fase metálica y después separarlo a través otras etapas. Los colectores más notables: Pb, Sn, Ag y Cu. El Pb es el colector más empleado para la determinación de oro y plata por ensayo al fuego, siendo el más efectivo en colectar el oro por su baja temperatura de fusión siendo 327°C. Cuando se emplea el litargirio, se requiere de una metalización de óxido de plomo a plomo por medio de agregar un agente reductor. El estaño se emplea en forma de óxido estañoso (SnO). Es un gran colector de mátales preciosos, pero en la fase metálica para su posterior disolución de los metales preciosos presentan ciertos problemas porque el estaño tiene poca solubilidad en minerales ácidos. De los colectores mencionados el mejor colector viene hacer la plata porque forma aleaciones con el oro en cualquier proporción. El problema de la Ag se oxida con facilidad pasando a oxido de plata, además es el metal más costoso y por razones económicas no es
recomendable y rentable (Pillaca, 2017). El Cu metal como colector, se funde a 1163°C y se utiliza altas concentraciones más que el plomo (Antezana, 2013).
2.4.1.1.6.- REACCIONES DE FUSIÓN
A continuación se muestra algunos ejemplos de reacciones de fusión donde se forman la escoria.
- El carbonato de sodio cuando se mezcla con sulfuros y en presencia de litargirio.
Ocurre la siguiente reacción química (Iza, 2011):
Fe𝑆2+ 7PbO + 2𝑁𝑎2𝐶𝑂3 → FeO + 7Pb + 2𝑁𝑎2𝑆𝑂4+2𝐶𝑂2 ↑ (12)
- El carbonato de sodio cuando entra en contacto con el sílice, forma silicato de sodio con desprendimiento de dióxido de carbono se muestra en la siguiente reacción química (Romero & Basilio, 2020):
𝑁𝑎2𝐶𝑂3+ Si𝑂2 → 𝑁𝑎2𝑆𝑖𝑂3+𝐶𝑂2 ↑ (13)
- La sílice como el bórax actúan como agentes que permiten la formación de silicatos y boratos, son parte de la escoria se muestra en la siguiente reacción química (Iza, 2011):
ZnO + Si𝑂2 → ZnSi𝑂3 (14) - El bórax ayuda a la escoria que tenga una buena fluidez, primero el bórax se disocia para producir anhídrido bórico ver la siguiente reacción química (Iza, 2011):
𝑁𝑎2𝐵4𝑂7 → 𝑁𝑎2𝐵2𝑂4+ 𝐵2𝑂3 (15) - El anhídrido bórico formado se mezcla con los óxidos metálicos para producir los boratos ver la siguiente reacción química (Iza, 2011):
𝑍𝑛𝑂 + 𝐵2𝑂3 → Zn𝐵2𝑂4 (16)
- Si es un oxido que tiene una sola valencia ver la siguiente reacción química (Iza, 2011):
3𝑀𝑔𝑂 + 𝑁𝑎2𝐵4𝑂7 + 2Si𝑂2+ → 𝑁𝑎2𝐵2𝑂4+ 𝑀𝑔𝐵2𝑂4+ 2𝑀𝑔Si𝑂3 (17)
2.4.1.2.- COPELACIÓN
Es la separación completa del plomo de los metales preciosos mediante una fusión oxidante. Poner el botón de Pb en una copela precalentada a una temperatura determinada, el botón se funde y el Pb se oxida según la reacción presentada y en la superficie se presenta una espuma de color negro y luego se pierde durante 2 minutos aproximado y el óxido es absorbido parcialmente por la copela, quedando un pequeño régulo de plata y oro llamado doré. Cuando se retira el plomo del botón este se aparece girando y se ve una sucesión de colores, a este fenómeno se le llama centelleo que tan pronto desaparece. La copela es un crisol macizo de paredes porosas es usado para la absorción de metales no nobles y ciertas impurezas de los minerales, diseñado con magnesita, diatomita y cenizas de hueso, materiales que tienen la porosidad adecuada para que absorba el óxido de plomo a un 98.5% y resto se volatiliza. La ceniza de hueso es el más utilizado para el diseño de copelas porque nos permite la absorción de los metales no nobles debido a su capilaridad (Pillaca, 2017).
𝑃𝑏0+ 1
2𝑂2→ PbO (18)
Cuando ya está por culminar la copelación, la temperatura se debe aumentar para eliminar el plomo en su totalidad, teniendo cuidado que la temperatura no debe ser muy alta para evitar que cierta cantidad de plata se pierda (Condori & Pacco, 2019).
En el proceso de copelación se presenta el siguiente esquema (Condori & Pacco, 2019):
(Botón de plomo + Au + Ag + impurezas metálicas + 𝑂2 → (Au + Ag) +
PbO(óxidos metálicos) (19)
2.4.1.3.- PARTICIÓN (DIGESTIÓN)
La plata en este proceso se separa de la aleación doré por medio de la digestión ácida (ácido nítrico) donde la plata pasa a AgNO3 como sabemos que el HNO3
disuelve la plata pero no al oro. Siendo la ecuación química que se muestra a continuación (Condori & Pacco, 2019):
6𝐴𝑔 + 8HN𝑂3 → 4𝐻2O + 6𝐴𝑔𝑁𝑂3+ 𝑁𝑂 (20)
Como observamos el oro no es atacado por el ácido nítrico.
2.4.1.4.- ETAPAS EN EL ANÁLISIS DE PLATA Y ORO POR EL MÉTODO FIRE ASSAY
Para la determinación de plata y oro por la técnica de ensayo al fuego son los siguientes procesos:
- Peso de muestra
- Dosificación y homogenización de muestra - Fundición
- Copelación
- Partición (Digestión)
En el anexo 1 se muestra el diagrama de flujo para el análisis de plata y oro.
2.4.1.5.- ANALISIS QUÍMICO CUANTITATIVO DE LA PLATA Y ORO POR EL MÉTODO GRAVIMÉTRICO Y ABSORCIÓN ATÓMICA
Para determinar leyes del mineral se aplicara lo siguiente:
- Gravimetría: leyes altas
- Absorción atómica: leyes bajas
Cuando la plata es mayor a 300 ppm es plata con ley alta por lo tanto se determinara por gravimetría y si es inferior se desarrolla la dilución para determinar por absorción atómica. Para el oro mayor a 5 ppm es oro con ley alta por lo tanto se determinara por gravimetría y si es inferior se desarrolla la dilución para determinar por absorción atómica (Peña, 2014).
2.4.1.5.1.- GRAVIMETRÍA
Es una técnica donde se pesa un analito a analizar o es una medida de peso de un elemento o compuesto (Lipa, 2019).
2.4.1.5.2.- ABSORCIÓN ATÓMICA
De hecho, “es una medición instrumental cuando el equipo trabaja en base a la espectrofotometría en donde se utiliza una luz para medir las concentraciones de sustancias químicas (Lipa, 2019). El espectrofotómetro de absorción atómica determina diferentes elementos si la línea de resonancia está en el campo de la espectroscopia visible a ultravioleta, mide en ppm o ppb, no se necesita retirar el elemento problema del resto de los elementos de la muestra. La absorción atómica hace caso a la ley de Beer cuando la concentración del elemento en la muestra es directamente proporcional a la absorción producida por el mismo” (Condori &
Pacco, 2019).
2.4.1.6.- CÁLCULOS DE LAS LEYES DEL ORO Y LA PLATA
2.4.1.6.1.- CÁLCULO DE LA LEY DEL ORO