La separación del oro es la separación del oro de la plata (y otras impurezas metálicas). El oro y la plata suelen extraerse de los mismos minerales y son químicamente similares y, por tanto, difíciles de separar. La aleación de oro y plata se llama electro . [1]
Dos tecnologías son dominantes. Ambos comienzan con oro relativamente puro.
Existen métodos alternativos para separar el oro. La plata se puede disolver selectivamente hirviendo la mezcla con ácido nítrico al 30%, un proceso a veces llamado incuartación. La afinación es un proceso en gran medida obsoleto para eliminar la plata del oro utilizando ácido sulfúrico concentrado . [4]
Se ha investigado la separación sin ácido (ALS) para prerefinar aleaciones de doré y joyería incluso cuando hay un alto contenido de plata, lo que normalmente es un problema para los procesos químicos de prerefinamiento existentes. Los metales se separan por destilación. [5]
La copelación elimina el oro y la plata de mezclas que contienen plomo y otros metales, pero la plata no se puede separar del oro solo mediante este proceso.
La separación del oro como proceso se inventó específicamente para eliminar la plata. La llegada de la acuñación requirió métodos para eliminar las impurezas del oro. A lo largo de los siglos se han inventado medios especiales de separación.
El principal proceso antiguo de separación del oro era mediante cementación con sal, del cual hay evidencia arqueológica del siglo VI a.C. en Sardis , Lidia . En la época posmedieval también se utilizaba la separación con antimonio , sulfatos y ácidos minerales .
Los primeros intentos de refinar el oro se pueden demostrar mediante el realce de la superficie de los anillos de oro. La calidad del oro aumentó en la superficie entre un 80% y un 95% de oro en comparación con un 64% a un 75% de oro en el interior encontrado en la cueva Nahal Qanah que data del cuarto milenio antes de Cristo. Más evidencia proviene de tres cinceles de oro del cementerio real del tercer milenio a.C. en Ur que tenían una superficie con alto contenido de oro (83%), bajo contenido de plata (9%) y cobre (8%) en comparación con un interior de 45% de oro, 10 % plata y 45% cobre. La superficie fue compactada y muy pulida e indica el uso temprano de dorado por agotamiento .
La separación del oro de la plata no se practicaba en la antigüedad antes del período Lidio (siglo XII a. C. a 546 a. C.). [6] El material de Sardis (en la Turquía moderna ) es evidencia del uso más antiguo de separación de oro y plata en el siglo VI. [7] Las fuentes literarias y la falta de evidencia física sugieren que la separación de oro y plata no se practicaba antes de mediados del primer milenio antes de Cristo. La separación del oro se produjo con la invención de la moneda y no hay evidencia del uso de verdaderos procesos de refinación antes de la introducción de la moneda. Como el refinado del oro (a diferencia del mejoramiento de la superficie) produce una pérdida notable de material, habría pocas razones para hacerlo antes de la llegada de la acuñación y la necesidad de tener una calidad estándar de material.
La primera posible referencia literaria al proceso de separación de la cementación con sal se encuentra en el Arthashastra , un tratado de la India del siglo IV a.C. , que menciona el calentamiento del oro con tierra del Indo. Se entiende por tierra del Indo suelos con alto contenido de sal , nitro y sales de amonio y, por lo tanto, ideales para el proceso de separación de cementación. Diodorus Siculus ofrece una descripción temprana más conocida y más detallada en el siglo I a. C. citando un libro perdido anterior, Sobre el mar Eritreo del siglo II a. C., de Agatarquidas de Cnido . [8] Notton realizó un experimento que recreaba el proceso descrito por Diodorus Siculus calentando una mezcla de oro y sal en una olla sellada durante 5 días y resultó exitoso.
Plinio en su Naturalis Historia menciona varias veces la purificación del oro y hace referencia al proceso de cementación con sal de separación del oro. Dice que el oro se " tosta con el doble de peso de sal y tres veces el peso de misy (sulfatos férricos) y nuevamente con dos porciones de sal y una de la piedra que se llama esquistón ". Aquí describe el calentamiento del oro. oro con sal y sulfatos de hierro que actúan para disolver el cobre y la plata en el oro. [9] Se han encontrado recipientes de separación utilizados para refinar oro con el proceso de cementación en Londres , Lincoln , York y Winchester . Las vasijas de Londres, que datan del período Flavio (c. 70-85 d. C.), se sellaron con arcilla cementada ; El análisis XRF detectó oro y plata, y la concentración más alta alrededor de la región sellada muestra un posible escape de plata como cloruro de plata volátil . [10]
La separación del oro se había utilizado mucho en la antigüedad, pero sólo en el período medieval se escribieron descripciones claras y detalladas de los procesos. Todos los hallazgos arqueológicos de la separación romana y de la Alta Edad Media apuntan a un proceso en estado sólido que utilizaba sal común como ingrediente activo. [11] El único grupo grande de vasijas de separación medievales descubierto hasta ahora se encontró en los sitios de Coppergate y Piccadilly en York. [12] La decoloración rosada-púrpura de las vasijas demostró que habían sido utilizadas con el proceso de cementación con sal que elimina el hierro de la arcilla en forma de cloruro férrico . Se conocen otros fragmentos de vasijas de Carlisle y Winchester. [13] Teófilo fue un monje alemán del siglo XII y en su libro De Diversus Artibus [14] da la descripción más clara del proceso de cementación con sal.
romper en pedazos minúsculos una teja o un trozo de barro de horno quemado y enrojecido y cuando esté pulverizado, dividirlo en dos partes iguales por peso y agregarle una tercera parte de sal del mismo peso. Luego se debe rociar ligeramente con orina y mezclar para que no se pegue sino que simplemente se humedezca.
- Teófilo , [15]
Luego se añade esta mezcla a una cazuela de barro y se cubre con finas láminas de papel de aluminio dorado . Luego se sella la olla y se calienta en un horno.
Luego pon el fuego y la leña debajo y mira que no falte un fuego abundante para el espacio de un día y una noche. Por la mañana, sin embargo, sacad el oro y lo fundís de nuevo, lo martilleáis y lo echáis en el horno como antes. Después de otro día y otra noche, sácalo de nuevo, mezcla con él un poco de cobre rojo, derrítelo como antes y vuelve a meterlo en el horno. Y cuando lo hayas sacado por tercera vez, lávalo y sécalo con cuidado. Péselo cuando esté seco y vea cuánto se ha perdido, luego dóblelo y guárdelo.
- Teófilo , [16]
Fue durante la época medieval cuando se descubrió la destilación y la primera descripción de la producción de ácido nítrico la dio Pseudo-Geber en la Summa perfectis , 1330. El ácido nítrico es capaz de disolver la plata. La adición de sal amoniacal al ácido nítrico crea agua regia y este ácido es capaz de disolver el oro. Ambos ácidos se utilizan en el método ácido de separación, pero los ácidos eran caros, por lo que no se utilizaron hasta el período posmedieval. [17]
Se proporcionan descripciones completas de los procesos de cementación con sal en; Biringuccio en su El método de cementar el oro y llevarlo a su máxima finura. ; en Probierbuchlein – Pequeños libros sobre ensayo; de Georgius Agricola en el libro 10 de De Re Metallica ; y por Ercker en su Tratado sobre minerales y ensayos . Este fue un período donde se comenzaron a explorar nuevas técnicas. La granulación del oro en lugar de la lámina de oro aumentó la superficie y, por tanto, la eficiencia de la reacción. La cementación con sal siguió siendo el principal método de separación hasta el siglo XVI, pero a finales de la Edad Media se empezaron a utilizar procesos que utilizaban azufre , antimonio y ácidos minerales. Hay hallazgos arqueológicos en sitios de Londres de vasijas de destilación para producir ácidos en Gran Bretaña del siglo XV, que incluyen fragmentos de cucurbitáceas de cerámica (recipientes para calentar sustancias químicas reaccionantes) que se usaban con alambiques para la destilación. [18] En el siglo XVIII, la cementación rara vez se usaba y había sido reemplazada por un tratamiento ácido. En los tiempos modernos se siguió utilizando el método de separación del ácido, pero se descubrieron otros métodos. En la década de 1860 en Australia se desarrolló el proceso Miller , que eliminaba la plata haciendo burbujear cloro gaseoso a través de la mezcla de oro fundido. Poco después, en la década de 1870, se desarrolló el refinado electrolítico del oro, el proceso Wohlwill , para abordar el problema de eliminar el platino del oro. Esta técnica es la más utilizada en la actualidad. [19]
Este proceso se utilizó desde Lidia hasta la época posmedieval. Es un proceso en estado sólido que utiliza sal común como ingrediente activo, pero es posible utilizar una mezcla de salitre (KNO 3 ) y vitriolo verde (FeSO 4 ). El proceso básico implicaba la mezcla de láminas de oro argentífero (en épocas posteriores se utilizaban gránulos), sal común y polvo de ladrillo o arcilla cocida en un recipiente cerrado y sellado. Theophilus menciona la adición de orina a la mezcla. Al calentarla, la plata reacciona con la sal para formar cloruro de plata que se elimina dejando oro purificado. Las condiciones necesarias para este proceso son inferiores a 1000 °C, ya que el oro no debe fundirse. La plata se puede recuperar fundiendo los restos. [20] El calentamiento puede tardar 24 horas. Hoover y Hoover [21] explican el proceso de la siguiente manera: al calentarla, la sal (cloruro de sodio, NaCl) se descompone en presencia de sílice y alúmina (del polvo de ladrillo o de la arcilla) para producir ácido clorhídrico y también algo de cloro. Este reacciona con la plata para producir cloruro de plata (AgCl). La orina es ácida y favorece la descomposición. El cloruro de plata es volátil y se eliminaría del metal. Y el contenedor se sella para detener el escape de la plata que se puede recuperar más tarde. Notton en experimentos encontró que con un solo calentamiento el contenido de oro se podía llevar del 37,5% al 93% [22]
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Esto es similar al proceso de cementación con sal, pero crea sulfuros en lugar de cloruros. El oro impuro finamente dividido y el azufre elemental se hacen reaccionar juntos bajo calor moderado en un crisol sellado. Las impurezas forman sulfuros metálicos y el oro no reacciona. El sulfuro gaseoso se condensa sobre el tejido del crisol. El proceso del antimonio es el mismo pero utiliza estibina (Sb 2 S 3 ) en lugar de azufre porque la estibina es estable a temperaturas más altas que el azufre. Este es mucho más rápido que el proceso con sal y produce un oro más puro, pero también puede disolver parte del oro. Este proceso se describe por primera vez en el Probierbuchlein . [23]
La destilación se utilizó en la Europa del siglo XII después de su introducción desde Oriente [24] y después de ese período se pudieron crear ácidos más potentes. El ácido nítrico ( aqua fortis , llamado por Agricola aqua valens ) se podía obtener mediante la destilación de salitre (KNO 3 ) con agua y alumbre (KAl(SO 4 ) 2 ) o vitriolo (FeSO 4 ). [18] [19]
2KNO 3 + H 2 O + FeSO 4 → FeO + K 2 SO 4 + 2HNO 3
El ácido nítrico, después de la destilación para aumentar la fuerza del ácido, es capaz de disolver la plata pero no disolverá (por sí solo) el oro. Sin embargo, el ácido nítrico no es capaz de extraer (completamente) plata y otras impurezas de una aleación con un alto contenido de oro. Por lo tanto, una parte de chatarra de oro normalmente se aleaba con tres partes de cobre (cuartos) antes de separarla con ácido nítrico. Otro método utiliza plata esterlina en lugar de cobre. Una parte de oro puro se alea con tres partes de plata de ley (incuarización). El oro de seis quilates (6 quilates) resultante se puede separar con ácido nítrico diluido (una parte de ácido nítrico al 68-70 % por una parte de agua destilada). Con el oro de quilates tan bajo (6K), y a fuego medio alto, el ácido nítrico diluido disolverá la plata esterlina (y otros metales base en el oro de quilates) comenzando en la superficie exterior de la aleación de oro de 6K, abriéndose camino hacia la aleación de oro, formando una estructura de panal a medida que se abre camino hacia los metales. Dado que el ácido nítrico no disuelve el oro, quedará oro casi puro (muy cercano al 99,5% de pureza) una vez completada la reacción. Después de retirar el oro sólido, se pueden extraer del líquido otros elementos como la plata y el cobre. Para que el oro alcance un nivel muy alto de pureza (oro fino 999), a veces se procesa más con agua regia para eliminar eficazmente todas las impurezas.
También se utilizó agua regia para la despedida. Se elaboraba añadiendo sal amoniacal al ácido nítrico, lo que producía una mezcla de ácido clorhídrico y ácido nítrico. Este ácido disolvió el oro hasta formar un cloruro soluble y la plata fue atacada y precipitó como un cloruro insoluble. La plata se eliminó mediante filtración y luego se recuperó el oro evaporando el líquido y calentando el residuo. El ácido nítrico era adecuado para separar pequeñas cantidades de oro de la plata y el agua regia se utilizaba para separar pequeñas cantidades de plata del oro. El proceso de ácido agua regia es utilizado por los refinadores de chatarra de oro utilizada en la fabricación de joyas. Este proceso también es muy adecuado para reciclar las joyas usadas o rotas de los consumidores directamente en el inventario de 24 quilates del mercado global. [17]