Untitled - Instituto Politécnico Nacional

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA EINDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE EVALUACiÓN Y SEGUIMIENTO ACADÉMICO
SECRETARIA DE EDUCACiÓN PUBLICA T·089·13
México, D. F., 04 de julio del 2013.
A la C. Pasante:
Boleta:
2008320104
HITCHEL CUEVAS GALEANA
Carrera:
/Q/
Generación:
2007·2011
Mediante el presente se hace de su conocimiento que este Departamento acepta que el
C. M. en C~ J. Trinidad Ávila Salazar, sea orientador en el tema~ue propone usted desarrollar com'o
prueba escrita en la opción Tesis Individual, con el titulo y conteni'do siguiente:
"Reciclaje y-áfina~ión del oro a partir de chatatrij electrónica".
¡.
Resumen.
Introducción.
1.- Antecedentes.
11.- Métodos de recuperación del oro.
111.- Desarrollo experimental
IV.- Análisis de resultados:
Conclusiones.
Bibliogratra.
Anexos.
Se concede un pla~o máximo de un año, a partir de esta fecha, para presentarlo a revisión por
el Jurado asignado.
~I2)
M. en C. Álvaro de Jesús Cruz
Presidente de la Academia de Quimica
Orgánica y Polímeros
c. c. p.- Control Escolar.
GATA/ams
UioII3i'I'II~::i2ru!!:jdad Ávila Salazar
Director de Tesis
Ced. Prof. 4799066
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA EINDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE EVALUACIÓN YSEGUIMIENTO ACADÉMICO
SECRETARIA DE EDUCACiÓN PUBLICA T·089·13
México, D. F., 30 de agosto del 2013.
A la C. Pasante:
HITCHEL CUEVAS GALEANA
PRESENTE Boleta:
Carrera:
Generación:
2008320104
/Q/
2007-2011 Los suscritos tenemos el agrMo.de infqJ'mar a usted, quehabiengo procedido a revisar el
borrador de la modalidad de titulación correspondiente, denominado:
"Reciclajeyafinación de/oro a partir de chatarra electrónica".
encontramos que el citado Trabajo~e Tesis Individual, reúne los requlsitolli para autorizar el Examen
Profesional y PROCEDER A SU IMPRESIÓN según el caso, debiendo tomar en consideración las
indicaciones y correcciones que al respecto se le hi'cieron.
Presidente
J~
Ing. José de
Secretario
C.c.p.- Expediente
GATAlrcr
Juárez
II
Sé que no existe forma alguna de agradecer toda una
vida de esfuerzos y sacrificios, pero quiero hacer saber
que la perseverancia, las noches sin dormir, pero sobre
todo, el empeño que he puesto en este trabajo de tesis,
va dedicado con mucho cariño, admiración y respeto a
mis padres y hermana que siempre, sin dudarlo y sin
pedir nada a cambio han estado junto a mí, brindándome
palabras de aliento para no desfallecer y siempre seguir
adelante con la cara en alto y orgullosa del esfuerzo
puesto en cada proyecto.
III
IV
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a Dios por permitirme poder expresar con palabras el profundo
agradecimiento a las personas que hicieron posible la conclusión de esta tesis y
por concederme las muchas bendiciones que he encontrado y que sin duda
alguna seguiré encontrando a lo largo de mi formación académica y profesional.
Agradezco a mis padres, porque gracias a su cariño y apoyo incondicional he
llegado a cumplir la meta, que cuando era pequeña fije, terminar una carrera
profesional. Esta es la mejor herencia que ustedes pueden dejarme, por todo esto
y por más, viviré eternamente agradecida con ustedes.
A mi hermana, porque al recorrer primero los caminos que la vida nos pone, me
mostró cual era el más seguro, me ayudó a descubrir que la vida dentro de sus
dificultades es sencilla. Por siempre estar en los momentos en los que yo no podía
más, gracias, porque aprendí que siempre vale la pena seguir intentándolo.
A el M. en C. J. Trinidad Ávila Salazar, por aceptar ser mi director de tesis y
confiar en mis habilidades para poder realizar este trabajo, además de guiarme en
este proceso con sus buenos consejos.
A la Ing. Berenice Tierrablanca Gudiño y al Ing. José de Jesús Bernabé Juárez por
su tiempo y por las valiosas sugerencias para la corrección y mejora de esta tesis.
A mis amigos, aquellos que nunca dudaron en que lo podía lograr.
Y finalmente al Instituto Politécnico Nacional y a la Escuela Superior de Ingeniería
Química e Industrias Extractivas, por permitir que formara parte de la comunidad
estudiantil y adquirir un mundo de conocimientos para poder llegar a ser lo que
ahora soy y decir con total orgullo: Soy Politécnica.
Muchas GRACIAS.
Hitchel Cuevas Galeana
V
VI
CONTENIDO
Resumen
XI
Introducción
XIII
Capítulo I. ANTECEDENTES
1
I.1
Reciclaje de Residuos Electrónicos
1
I.1.1
Concepto de Residuos Electrónicos
2
I.1.2
Composición de los Residuos Electrónicos
3
Líneas de Reciclaje
4
I.2.1
Fases de Proceso de Reciclaje
6
I.2.2
Técnicas de Reciclaje
8
I.3
Impacto Ambiental que generan los Residuos Electrónicos
10
I.4
Los RAEE, escenario legal a nivel internacional
13
I.4.1
Convenio de Basilea
14
I.4.2
Convenio de Estocolmo
15
I.4.3
Legislación de los RAEE en el mundo
15
Situación de los Residuos Electrónicos en México
17
Normatividad en México respecto a los RAEE
23
Reciclaje de Metales
24
I.6.1
Reciclaje de metales
25
I.6.2
Cualidades y aplicaciones del oro
26
I.6.3
Producción de oro a nivel mundial
29
I.6.4
Cotización del oro
30
I.2
I.5
I.5.1
I.6
Capítulo II. MÉTODOS PARA LA RECUPERACIÓN DEL ORO
II.1
Métodos empleados para procesar tarjetas de impresión en la
recuperación del oro
33
34
II.1.1
Utilización magnética y por aire
34
II.1.2
Procesamiento con enfriamiento criogénico
34
VII
II.1.3
Proceso de enfriamiento criogénico y varias etapas de triturado
con separación magnética
35
II.1.4
Proceso de separación magnética y por aire con un retostado final
35
II.1.5
Proceso de calcinado
35
II.1.6
Disolución en una mezcla ácida
35
II.1.7
Procesos Piro-metalúrgicos
36
II.1.8
Procesos hidrometalúrgicos
37
Recuperación de metales preciosos en sector joyero
40
Mermas
40
II.3
Afinación de metales preciosos
41
II.4
Afinación del oro
41
II.4.1
Afinación del oro por vía electrolítica
42
II.4.2
Afinación del oro por método químico
42
Absorción atómica como método cuantitativo
51
II.5.1
Atomización con flama
52
II.5.2
Componentes del Espectrofotómetro de
II.2
II.2.1
II.5
Absorción Atómica por Flama
54
II.5.3
Fuentes de radiación. Lámpara de cátodo hueco
55
II.5.4
Nebulizador y quemador
56
II.5.5
Monocromador, Detector y Registrador
de señal analítica
II.5.6
Ley de Lambert y Beer
58
59
VIII
Capítulo III. DESARROLLO EXPERIMENTAL
III.1
III.2
III.3
Recuperación de oro por medio del ataque de ácido nítrico a
tarjetas de impresión
Absorción Atómica por Flama
Afinación. Método de Encuarte
61
62
67
70
Capítulo IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS
77
IV.1
Efecto de la temperatura en la experimentación
77
IV.2
Diferencia del metal base recubierto por oro
78
IV.3
IV.3 Oro fino
79
IV.4
Pureza del oro obtenido
80
IV.4.1
Afinación por Encuarte
80
IV.4.2
Absorción Atómica
81
IV.5
Evaluación del error porcentual
en la determinación de la pureza
82
Conclusiones
83
Recomendaciones
85
Referencias
87
Bibliografía
89
Anexos
91
IX
X
RESUMEN
El avance tecnológico también se manifiesta con un crecimiento exponencial de
los desechos electrónicos, por lo tanto, países desarrollados y en vías de
desarrollo se enfrentan con graves problemas medioambientales a causa de la
acumulación de basura electrónica por lo que han incrementado
considerablemente el uso del “RECICLAJE” para la mayoría de los materiales
encontrados en dichos desechos. El oro y la plata son un ejemplo de materiales
industriales que pueden ser reciclados.
De estos desechos electrónicos: computadoras, celulares, electrodomésticos,
televisiones etc., se deriva la chatarra electrónica de oro que específicamente es
constituida por las placas o circuitos impresos de las computadoras, en donde, en
amplias zonas, una capa de oro es depositada sobre un substrato de metal menos
noble como el níquel y/o cobre insertados a su vez en una base polimérica. El oro
presente en dichas placas impresas es de alto interés comercial, estando presente
de 0.1 a 0.5 gramos de oro por cada circuito impreso.
Por lo mismo, es necesario abordar investigaciones referentes a la recuperación
de metales preciosos contenidos en la chatarra electrónica, principalmente en
materiales como el oro, ya que la presencia de este material en la chatarra
electrónica puede ser mayor a la cantidad presente en un mineral que va de 1 a 5
gramos de oro por tonelada de mineral, es decir, las fuentes secundarias de
metales son cada vez más atractivas.
La meta de este trabajo es sintetizar un método alterno a los métodos que
emplean cianuro o mercurio, ya que estos representan materiales altamente
peligrosos para el ser humano y por tanto para el ambiente.
El presente trabajo está dividido en cuatro capítulos, cada uno dedicado a brindar
la información necesaria para comprender los resultados que la experimentación
proyectó y poder concluir sobre ellos.
El capítulo I se divide en dos partes principales, la primera refiere a una
investigación detallada acerca de la situación de los residuos electrónicos con la
ayuda de graficas, definiciones y estadísticas para un mejor entendimiento,
mientras que la segunda parte está destinada a la descripción general de el
reciclado de metales como el oro, que es donde se centra esta investigación,
características principales del oro, producción y usos principales.
XI
El capítulo II. Trata de los métodos existentes para recuperar el metal de chatarra
electrónica y así poder elegir un método de extracción de oro, afinación del oro
que se recupera y un método de análisis instrumental para analizar la pureza del
metal recuperado.
El capítulo III se describe el desarrollo experimental. El procedimiento elegido fue
el de “recuperación de oro por medio de la reacción con HNO3” a tarjetas de
impresión en donde el oro se encuentra en los pines de dicha tarjeta. Como
método de afinación se selecciono el proceso por Encuarte, cabe mencionar, que
para entender dicho proceso, fue necesario estudiar un poco algunos términos del
sector joyero. Y por último, la muestra de oro recuperado se somete a la técnica
de absorción atómica.
Finalmente, el capítulo IV. Trata sobre el análisis de resultados que se obtuvieron
por medio de la experimentación se concluye sobre ellos y se realizan algunas
recomendaciones.
XII
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el continuo crecimiento de la utilización y producción de aparatos
electrónicos crece de manera rápida, a pesar de generar un nivel de confort a las
personas que emplean dichos aparatos, dejamos a un lado, la generación de
residuos electrónicos que se generan, por propio desuso y en el proceso de
fabricación.
Por ejemplo, las cantidades de computadoras, monitores, impresoras y celulares,
se han incrementado de forma exponencial durante las dos últimas décadas,
desde el lanzamiento de la primer computadora personal en 1981 hasta el 2008 se
han producido un billón de computadoras y sigue incrementando.
En conjunto, la innovación tecnológica y la tendencia de los mercados y empresas
a extenderse con la finalidad de alcanzar una dimensión que sobrepase fronteras
y con la ayuda de la mercadotecnia favorecen y ofrecen mayor velocidad al
proceso de sustitución o desecho de estos productos, lo que genera de manera
anual, toneladas de residuos electrónicos en el mundo, incluido México.
Hay una gran cantidad de impactos abandonados a lo largo del camino desde la
extracción inicial o la mezcla de los diversos componentes, durante la fabricación y
el transporte, por medio de las sutiles consecuencias de su empleo en nuestros
hogares y lugares de trabajo hasta el momento en que nos deshacemos de ellos.
Se decide profundizar y hacer una aplicación experimental acerca de la
recuperación de metales, en específico del oro, porque es uno de los materiales
más empleados en la industria electrónica y por su precio comercial, si en aspecto
económico se refiere, pero también por la devastación del medio ambiente para
extraerlo, comúnmente en este proceso se utiliza cianuro, que es un contaminante
muy severo.
Por lo tanto, el objetivo principal de este proyecto, es establecer una alternativa de
proceso para extraer oro, sin la necesidad de hacer uso de sustancias como el
cianuro o mercurio y describir la factibilidad del proceso seleccionado. Por esta
razón es que también se decide trabajar con Ácido Nítrico, además de brindar una
mayor investigación al proceso como tal.
XIII
XIV
Capítulo I
ANTECEDENTES
En este capítulo preliminar se incluye como forma de introducción una serie de
términos, con la finalidad de ofrecer un panorama general de la situación de los
residuos electrónicos, el impacto ambiental que estos generan y los materiales que
pueden ser recuperados a partir de ellos. En la figura I.1 se muestra un tiradero de
residuos electrónicos.
Figura I.1 Residuos electrónicos. (Curtis Palmer)
I.1 Reciclaje de Residuos Electrónicos.
Por carencia de una legislación que controle el destino final de los residuos de los
aparatos eléctricos y electrónicos, y por falta de tecnologías eficientes que
recuperan los materiales; existes estudios que confirman que el 25 por ciento de
los aparatos eléctricos y electrónicos es material recuperable, el 72 por ciento es
reciclable y solo el 3 por ciento es desechable. Por lo que es importante hacer uso
de la palabra Reciclaje y hacer practica su definición para este tipo de residuos.
De esta manera se puede tener, fuentes alternas de materias primas, y con esto
se estaría dando un cuidado extra al medio ambiente, al evitar la transformación
1
y/o degradación del medio ambiente, pero principalmente, un ahorro económico,
ya que al extraer, o hacer la debida transformación de la materia para obtener
“materias primas” incluye un costo muy grande [8]
La figura I.2 muestra que más del 95% de los elementos presentes en un teléfono
celular se pueden recuperar, reciclar y volver a utilizar en un nuevo producto
electrónico, o puede cambiar el destino de uso.
Figura I.2 Elementos reciclables de un celular.
I.1.1 Concepto de Residuos Electrónicos.
En el uso común, la palabra “residuo” se relaciona con la idea de una parte o
porción que queda o permanece de una sustancia y/o material que se destruye.
No obstante, esta definición incorpora un punto de vista subjetivo, vinculado al
valor o utilidad que una sustancia tiene para su generador o poseedor, lo que
probablemente derivará en su abandono o eliminación en razón de haber sido
utilizada o consumida por el ser humano, o bien por encontrarse contaminada y/o
caducada.
Los Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE) son, en principio, un
tipo de residuo que se atiende al concepto recién expuesto. Entre sus
características principales esta el poseer ciertas sustancias toxicas en su
2
composición, como una cantidad importante de elementos recuperables de alto
valor económico, con posibilidades de ser reciclados.
I.1.2 Composición de los Residuos Electrónicos.
Los electrónicos se conforman de una mezcla de vidrio, plástico, metales ferrosos
y no ferrosos y electrónica. Representan un peso importante en la demanda y
precios de los metales. La industria de los metales es una de las industrias
extractivas más contaminantes del mundo.
Como se describe en la gráfica I.1, aproximadamente la mitad de los componentes
son vidrio y plástico. Estos materiales son poco valiosos para las personas que se
dedican al reciclaje, debido a que representan un problema y un costo, más del
46% del peso de los electrónicos carece de valor.
Gráfica I.1 Composición de los residuos electrónicos.
Si se quiere actuar de manera responsable, las personas dedicadas al reciclaje
deben incluir en dicho proceso de reciclaje materiales como el vidrio o plástico, o
bien separar de manera adecuada y si no se quiere tratar con estos materiales,
enviarlos a plantas dedicadas al reciclaje que cuenten con los procesos
adecuados para su tratamiento sustentable.
3
Los componentes principales de los residuos electrónicos varían
significativamente según el tipo de aparato. En la siguiente tabla se detallan los
porcentajes de cada componente para algunas de las categorías de Aparatos
Eléctricos y Electrónicos (AEE).
Tabla I.1 Componentes principales de los residuos electrónicos. [3]
Categoría de aparato
Metales
férreos
Metales
Vidrio Plástico Otros
no férreos
Electrodomésticos
grandes
61%
7%
3%
9%
21%
Electrodomésticos
pequeños
19%
1%
0%
48%
32%
Equipos informáticos
43%
0%
4%
30%
20%
Telecomunicaciones
13%
7%
0%
74%
6%
Televisores, radios,
etc.
11%
2%
35%
31%
22%
Lámparas de descarga
de gas
2%
2%
89%
3%
3%
I.2 Líneas de Reciclaje.
Esta lista menciona 10 grupos de productos o aparatos que al final de su ciclo de
vida productivo pueden crear Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos:
1. Electrodomésticos de gran tamaño, tales como refrigeradores,
congeladores, lavadoras, lavavajillas entre otros.
2. Electrodomésticos de tamaño pequeño, como aspiradoras, planchas,
secadores de pelo etc.
4
3. Aparatos de telecomunicación, procesadores de datos como
minicomputadoras o impresoras y elementos de computación personal,
maquinas copiadoras, fax, teléfonos.
4. Aparatos de consumo, radio, televisores, cámaras de video.
5. Aparatos ligeros, luminarias, fluorescentes, lámparas de descarga de alta
intensidad.
6. Herramientas eléctricas y electrónicas, taladros, sierras y maquinas de
coser.
7. Juguetes, consolas de video y videojuegos.
8. Aparatos médicos, tales como aparatos de radioterapia, cardiología, etc.
9. Instrumentos de medida y control, como termostatos, detectores de
humo o reguladores de calor.
10. Maquinas dispensadoras automáticas de bebidas calientes, botellas,
latas o productos sólidos.
Los residuos tecnológicos se clasifican en tres líneas, denominadas mediante
colores.
 Línea blanca: refrigeradores, lavadores, lavavajillas, hornos, etc.
 Línea marrón: televisores, equipos de música, videos…
 Línea gris: equipos informáticos (teclados, CPUs, ratones…) y teléfonos
móviles.
En la grafica I.2 se puede observar los componentes promedio de los productos de
línea gris y marrón.
Clasificación de residuos tecnológicos
Vidrio
Plástico
Fe
Cu-Fe
Rps
Residuo
Al
Línea Gris
33.26%
14.99%
2.10%
43.41%
0.61%
5.59%
0.04%
Línea Marrón
52.78%
9.24%
0.48%
23.28%
0.08%
14.14%
0.00%
Gráfica I.2 Comparación de materiales entre línea gris y marrón.
5
I.2.1 Fases del Proceso de Reciclaje.
Cada material involucra un específico proceso de revalorización y tratamiento que
permite recuperarlo y devolverlo al ciclo productivo. El siguiente esquema muestra
de manera general el procedimiento que se lleva a cabo en el reciclaje de residuos
de aparatos eléctricos.
Recolección y
transporte a la planta
de tratamiento
Recepción y
alamacenamiento
Clasificación de los
equipos
Desmontaje manual
y separación de
componetes
peligrosos
Trituración de
materiales
valorizables
Separación de
materiales
Aplicación de
tecnicas de reciclaje
para cada material
6
Los materiales recuperados se clasifican en dos fracciones, los que son
valorizables y que se suministran como materias primas a otras industrias, y los
que no pueden ser utilizados nuevamente y deben ser eliminados con tratamientos
finales.
La tabla I.2 muestra las proporciones de los subproductos obtenidos en las plantas
recicladoras.
Tabla I.2 Fracción valorizable de diferentes materiales recuperados. [3]
Fracciones valorizables
Cristal de pantalla (televisores,
monitores, videoporteros) 11%
Yugos de deflexión o rosetas 2%
Pilas de botón, bastón... 0,02%
Madera 0.9%
Fracciones no valorizables
Condensadores PCB
Mixtas 10%
Restos de plástico 8%
Fósforo de pantallas 0,01%
Polvo de filtro de mangas
Tóners y cartuchos de tinta
(impresoras, fotocopiadoras, etc)
0,1%
Plástico ABS 0,3%
Hierro 28%
Placas de circuitos electrónicos 3%
Baterías de plomo 0,2%
Cobre, latón y aluminio (2%)
Cristal TRC con plomo 9%
Materiales finos 8%
Cables 2%
Compresores AA/CC 1%
Plástico PS 0,17%
Acero inoxidable 0,2%
7
I.2.2 Técnicas de Reciclaje.
Al final de su vida útil, los aparatos eléctricos y electrónicos han de ser tratados
mediante un proceso que brinde garantías para recuperar los componentes
aprovechables y tratar adecuadamente los residuos que son potencialmente
peligrosos.
Antes de desmontar, triturar, cortar, prensar, etc. Deben extraerse todos los
componentes y sustancias que pueden suponer un riesgo ambiental o sanitario.
Existen cuatro métodos utilizados para reciclar:
1.
2.
3.
4.
Desmontaje y separación manual de los componentes del aparato.
Reciclaje mecánico: extracción y triturado de materiales.
Incineración y refinado, para la recuperación de metales.
Reciclaje químico, de metales preciosos (oro, plata) de las placas de
circuitos impresos.
Al término de cada una de estas técnicas, los materiales recuperados son
incorporados al ciclo productivo y empleados como nuevas materias primas.
Las nuevas tecnologías existentes para reciclar varían en función del tipo de
aparatos y de sus componentes principales.
Plásticos.
La complicación del reciclado del plástico está en la correcta clasificación de los
diferentes tipos de polímeros. La mayoría de personas que se dedican al reciclado
utilizan la separación manual, aunque se está empezando a implantar la
identificación de los polímeros comunes mediante rayos X y sensores de luz
visible o rayos infrarrojos.
Otros sistemas mecánicos incluyen la clasificación por aire, flotación o separación
electrostática o espectroscopia. También existen procesos químicos que separan
los polímeros y eliminan agentes contaminantes.
En esta clasificación influyen características como color, peso, tamaño,
procedencia, es decir, de que equipo electrónico proviene el plástico, grosor del
material, incluso en ocasiones es importante realizar la clasificación de acuerdo a
la marca del equipo que se ha convertido en un residuo electrónico.
8
En la figura I.3 muestra como puede ser clasificado el plástico que se genera al
desmantelar un residuo electrónico.
Figura I.3 Recuperación del plástico.
Vidrio.
La identificación y separación de los productos con los elementos de vidrio es
complicada debido al contenido en metales pesados de estos materiales,
principalmente televisores y monitores.
El tubo de rayos catódicos se divide en vidrio de la pantalla que se compone de
bario y estroncio y una segunda parte en vidrio cónico del embudo que posee un
alto contenido en plomo.
Para la separación y reciclaje de estos vidrios se utilizan métodos mecánicos y
térmicos, combinados con métodos químicos para la recuperación de posibles
polvos que generan algunos metales.
En la figura I.4 muestra como es desmantelado un residuo electrónico para
recuperar la parte que es conformada por vidrio.
Figura I.4 Recuperación del vidrio.
9
Metales.
La primera separación que se establece es entre metales ferrosos tales como el
hierro o el acero y no ferrosos como el aluminio, cobre y metales preciosos.
La separación de metales ferrosos se realiza por medio de una imantación
sencilla. Los metales pueden recuperarse mediante trituración, incineración o
enfriamiento.
Algunos procesos químicos permiten separar los metales preciosos como el oro y
la plata de los paneles de circuitos impresos. En la figura I.5 describe la gran
variedad de metales que pueden ser encontrados en el proceso de reciclaje de
residuos electrónicos.
Figura I.5 Clasificación de metales.
I.3 Impacto Ambiental que generan los Residuos electrónicos.
El modelo de vida actual está provocando el aumento de la demanda y la
producción de aparatos eléctricos y electrónicos, ya que están presentes en la
mayor parte de nuestras actividades profesionales, domésticas y de tiempo libre. Y
cada vez lo están más. Paralelamente la producción de estos aparatos como la
eliminación de sus residuos lleva asociada una carga ambiental.
Esta situación de los aparatos electrónicos se vuelve aun más alarmante si se
tiene en consideración que al cabo de su vida útil estos productos se convierten en
residuos que pueden tener un impacto significativo sobre la salud humana y el
medio ambiente, si no se les da un tratamiento adecuado para su disposición final.
En la fabricación de los aparatos eléctricos electrónicos (AEE) se necesitan
grandes cantidades de energía y de materias primas, algunas muy perjudiciales
tanto para el medio ambiente como para el ser humano. Algunos de los
componentes con mayor impacto son los materiales ignífugos bromados y los
metales pesados como el cadmio, el cromo, el plomo, el níquel y el mercurio.
10
Por otro lado, más del 90% de los residuos de los AEE son eliminados mediante la
incineración o por degradación en vertederos, tratamientos que no implican
procesos de descontaminación ni de recuperación, y que presumen importantes
riesgos ambientales y un desperdicio de recursos. En la incineración se liberan
gases contaminantes que provienen de la combustión del PVC de los AEE.
La lixiviación y filtración de sustancias peligrosas, la vaporización de gases y los
incendios que se realizan de forma no controlada son los principales impactos
ambientales de la degradación en vertederos. En la figura I.6 se muestra la gran
cantidad de residuos electrónicos que son depositados en un tiradero
convencional.
Figura I.6 Tiradero de residuos electrónicos.
La descripción de los diversos daños a la salud humana o al medio ambiente por
materiales nocivos encontrados en los residuos electrónicos, es enmarcada en la
tabla I.3.
Tabla I.3 Impacto de los residuos electrónicos. [1]
Daños potenciales para
la salud humana
Daños potenciales para
el medio ambiente
Materiales Ignífugos
Bromados
Cancerígenos y
neurotóxicos; pueden
interferir a si mismo en la
función reproductora.
En los vertederos son
solubles, en cierta
medida volátiles,
bioacumulativos y
persistentes. Al
incinerarlos se generan
dioxinas y furanos.
Cadmio (Cd)
Posibles efectos
irreversibles en los
riñones; provocan cáncer
o inducen a la
desmineralización ósea.
Toxico para el medio
ambiente.
11
Continuación. Tabla I.3
Cromo VI (Cr-VI)
Provoca reacciones
alérgicas, en contacto
con la piel es caustico.
Las células lo absorben
muy fácilmente, efectos
tóxicos.
Plomo (Pb)
Posibles daños en
sistema nervioso,
endocrino y
cardiovascular, también
en los riñones.
Acumulación en el
ecosistema, efectos
tóxicos en flora y fauna y
los microorganismos.
Mercurio (Hg)
Posibles daños
cerebrales; impactos
acumulativos.
Disuelto en agua se va
acumulando en flora y
fauna.
Otros materiales medioambientalmente relevantes identificados en los residuos
electrónicos son:
Plata, oro, cobre, bario y antimonio.
Naftalato poli clorado (PCN) que se utiliza para impregnar los cables
recubiertos de papel en los condensadores.
Cristales líquidos.
Material óptico: Indio, galio, cadmio.
Berilio aleado con cobre, utilizado para muelles de contacto en
conectores de señales bajas.
Superconductores de alta temperatura conteniendo cantidades
apreciables de mercurio.
Cadmio, más del 90% en las pilas recargables
Plomo, Más del 90% en las baterías, con pequeñas contribuciones por
parte de las soldaduras, lámparas y tubos fluorescentes.
Oxido de plomo (utilizado en el vidrio): Más del 80% en los TRC (Tubos de
Rayos Catódicos) mientras que el resto procede de las lámparas y los tubos
fluorescentes.
Mercurio: Mas del 90% procede de las pilas y sensores de posición con
una pequeña contribución por parte de loe relés y tubos fluorescentes.
Cromo hexavalente: Utilizado como inhibidor de corrosión en el sistema de
refrigeración de los refrigeradores por absorción.
Bifenilos policlorados (BPCs) más del 90% provienen de los condensadores
con PCB.
12
Octa- y deca bromo difenil éter (Octa y deca BDE): Más del 80% dentro de
los ordenadores, con menores contribuciones por parte de los aparatos de
TV y aparatos eléctricos de cocinas domésticas.
Cloro parafinas: Más del 90% en el PVC de los cables.
La dimensión del impacto ambiental que puede derivarse de la presencia de
sustancias peligrosas depende esencialmente de su toxicidad en particular y de
las cantidades que pueden ser liberadas al medio ambiente como consecuencia
de las operaciones mal realizadas de gestión una vez finalizada la vida de los
aparatos.
I.4 Los RAEE, escenario legal a nivel internacional.
La United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization (UNESCO)
reconoce las oportunidades que brindan las Tecnologías de Información y
Comunicación (TIC) para mejorar la calidad de la educación, facilitar el acceso
universal a la información y contribuir de esta manera a la creación de sociedades
del conocimiento. Por tal motivo, la UNESCO apoya a los países en la región de
Latino América y el Caribe que trabajan en la búsqueda de reducir la brecha
tecnológica. Sin embargo, la reducción de esta brecha, a través de la promoción
del uso de las TIC como herramientas del desarrollo, envuelve un crecimiento de
residuos electrónicos al final de la vida útil de los equipos, cuyas implicaciones
para el medio ambiente se deben tomar en cuenta.
La UNESCO considera a los residuos electrónicos como un desafío de las
sociedades de la información y del conocimiento. Dicha organización estimula
iniciativas para lograr una gestión sustentable de los residuos, la cual representa
tanto una obligación como una oportunidad.
Las políticas públicas pueden estimular y fortalecer un incremento en la
responsabilidad de los productores y consumidores de aparatos eléctricos y
electrónicos, que incluya la gestión de los residuos que propician dichos aparatos.
Con este fin, la Unión Europea promulgó la directiva Europea 2002/196/EC [11]
sobre los RAEE. Esta legislación define la Responsabilidad Extendida del
Productor (REP) que relaciona el uso ecológico de los productos, su recolección al
final de su vida útil, así como la reincorporación y el reciclaje de los componentes
que aun son utilizables. Esta ley también servirá como referencia para la
elaboración de diversos proyectos en la región de Latino América y el Caribe.
13
Además de actores políticos y empresarios, la problemática de los residuos
electrónicos debe ser transmitida al público en general. La inclusión del
consumidor, se puede lograr por medio, de la educación escolar relacionada al
medio ambiente, de esta manera se puede concientizar a los alumnos para que
ellos y sus familias asuman la responsabilidad de los residuos electrónicos que
producen. Asimismo, los medios de comunicación pueden fortalecer la
sensibilización de los consumidores para saber que acciones se deben realizar
con los residuos electrónicos como parte importante del ciclo de vida de los
aparatos.
Por lo mismo, los residuos electrónicos son y han sido motivo, en años recientes,
de interés de Acuerdos Ambientales Multilaterales (Basilea y Estocolmo), así como
de Directivas y acuerdos legales Regionales (Europa y Norteamérica).
I.4.1 Convenio de Basilea.
De manera resumida, el Convenio de Basilea trata sobre el control de los
movimientos trasfronterizos de los desechos peligrosos y su eliminación, tiene
entre sus principales objetivos:
a) Reducir al mínimo la generación de desechos.
b) Establecer instalaciones adecuadas para la eliminación y manejo de los
desechos en forma sustentable, teniendo en consideración que se
encuentren lo más cerca posible del lugar en donde se originan.
c) Instaurar de manera adecuada, las medidas necesarias para impedir que el
manejo de desechos tienda a causar contaminación, y si por el contrario,
existe la generación de contaminación, reducir al mínimo las consecuencias
que esto contraiga, para evitar malos efectos al medio ambiente y a la salud
humana.
d) Reducir al mínimo, el movimiento trasfronterizo de los desechos e impedir
su tráfico de manera ilegal. (artículo 42).
Como resultado de la revalidación del Convenio de Basilea por parte de México,
existe la obligación de nuestro país de atender tanto sus disposiciones como las
derivadas de su Protocolo, cuyo objetivo consiste en establecer un régimen global
de responsabilidad e indemnización pronta y adecuada (Programa de Naciones
Unidas para el Medio Ambiente, UNEP, 1999)
El Convenio de Basilea ha dedicado gran parte de sus esfuerzos a lograr sus
objetivos, entre los que se encuentra el manejo ambientalmente racional de los
residuos electrónicos, aunque muchas de sus acciones, en principio, carecen de
fuerza vinculante, se avanza en el sentido de involucrar a los países para que
14
todos participen y en un futuro próximo las decisiones en la materia puedan ser
obligatorias.
Al respecto, cabe aclarar que, debido a la fecha de su adopción, 1989, el
Convenio de Basilea es el que más desarrollo y logros ha tenido en lo que ha
desechos electrónicos se refiere.
I.4.2 Convenio de Estocolmo.
El Convenio de Estocolmo que principalmente trata sobre Contaminantes
Orgánicos Persistentes (COPs) fue adoptado por 150 Estados, incluido México, en
una conferencia que tuvo lugar en Estocolmo el 22 y el 23 de mayo de 2001.
Este convenio tiene como objetivo principal, establecer límites a la contaminación
ocasionada por los COPs, de manera general. Define las sustancias que son
reguladas mediante este convenio dejando la posibilidad de añadir a la lista
nuevas sustancias, así como también, establece las pautas a seguir en la
producción, importación y exportación de dichas sustancias.
Los COPs son productos químicos con ciertas propiedades toxicas, resistentes a
la degradación y con la propiedad de ser sustancias que se acumulan en el tejido
humano, lo que los hace nocivos para la salud humana y el ambiente. Se trata de
sustancias que tienen una movilidad enorme, ya que pueden ser transportadas por
aire, agua y especies migratorias.
Desde la ratificación de este Convenio por México, el 10 de Febrero de 2003,
existe la obligación de diseñar y poner en práctica un “Plan Nacional de
Implementación”, un compromiso adquirido por todos los países firmantes, por el
cual se pretende dar cumplimiento a los objetivos del Convenio mediante un
sistema de acciones que conlleven a la eliminación o minimización del uso
liberación al ambiente de los COPs.
Cabe señalar que el gobierno de México restringió, desde 1992, el uso de los
BPCs, uno de los compuestos con mayor interés en el Convenio de Estocolmo,
cuya gestión inició en 1988 con la publicación de Ley General del Equilibrio
Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA) y su Reglamento en Materia de
Residuos Peligrosos y, más adelante, con la elaboración de la NOM-133SEMARNAT-2000, Protección ambiental, especificaciones de manejo de BPCs.
I.4.3 Legislación de los RAEE en el mundo.
Las legislaciones de los diferentes países están basadas sobre dos modelos
básicos. El primero de ellos es el “Producer Take-Back” o ERP (Extended
15
Producer Responsability). Este programa concierne principalmente a los
fabricantes quienes son los responsables de los aparatos eléctricos y electrónicos
una vez que han llegado al final de su vida útil.
El otro modelo es ARF (Advanced Recycling Fees). En este programa los
principales actores son los consumidores y los contribuyentes que son
responsables de los RAEE y deben pagar un impuesto que cubre el reciclaje de
los aparatos.
Este último modelo, es criticado, porque toda la responsabilidad recae sobre los
consumidores liberando a los productores de la responsabilidad de desarrollar
diseños, más limpios.
En la tabla I.4 se señalan algunas de las legislaciones que han sido adoptadas en
algunos países en torno a los RAEE.
Tabla I.4 Legislaciones respecto a los residuos electrónicos
País
Argentina
Unión Europea
Suiza
Estados Unidos
(California,
Washington)
Canadá
Japón
Legislación
Ley nacional 24.051
Convenio de Basilea
Proyecto de Ley de RAEE del Senador Filmus
DIRECTIVE 2002/96/EC (WEEE)
DIRECTIVE 2002/95/EC (RoHS)
ORDEE
Covered Electronic Waste Payment System (SB 20/SB 50)
SB 20 (Sher) SB 50 (Sher). Aclara ciertas disposiciones de
la SB 20. California´s RoHS regulations.
Engrossed Substiture Senate Bill 6428
Canadá e-Waste
Basic Law For The Recycling Based Society, Waste
Management Law, Law For The Effective Utilization Of
Resources y Electric Appliances Recycling Law
16
I.5 Situación de los residuos electrónicos en México.
Con el aceleramiento de la tecnología, cada vez son más los productos que se
producen y que entran en desuso con más rapidez.
Según un estudio efectuado en Junio del 2009 llamado “Recycling- from e-waste
to resources” publicado por StEP (Solving the E-Waste Problem), se estima que la
vida útil de los aparatos electrónicos, en promedio, fue de 5 a 8 años para PCs,
monitores, impresoras y laptops. De 4 años para celulares, de 8 años para
televisores y de 10 años para refrigeradores. Sin embargo, gracias a la innovación
tecnológica y a la promoción en el mercado, el periodo de vida útil de los equipos
ha ido en declive de manera considerable desde entonces.
El mismo estudio calcula que solo en el año 2006 en México existió una
producción de residuos electrónicos como se describe a continuación:
1. 47,500 toneladas de residuos de computadoras personales lo que equivale
a casi medio kilo per cápita al año.
2. 1,100 toneladas de residuos de teléfonos celulares equivalentes a 10
gramos per cápita al año.
3. Televisiones de desecho en el orden de 166,500 toneladas, esta cantidad
se vio favorecida por la innovación de LA televisión convencional, dando
paso a las pantallas planas
4. 9,500 toneladas de impresoras como residuo.[12]
Al día de hoy, las empresas productoras, distribuidoras y comercializadoras de
electrónicos en México han manifestado, con sus respectivas excepciones, una
responsabilidad, poco sobresaliente, respecto a los residuos que generan sus
productos, cuando han dejado de ser provechosamente útiles.
Un detallado balance de los aparatos electrónicos percibidos durante el año 2011
por Recicla Electrónicos México proyecta información de la cantidad de productos
electrónicos consumidos, y con ello, se prevé la generación de residuos
electrónicos en México por marcas, esto se describe gráficamente en la grafica I.4.
17
Consumo de aparatos electrónicos por marca
60%
40%
CPU
Impresoras
10%
Monitores
Sony
IBM
Ac er
Sony
Toshiba
Laptops
Otros
9% 7%
5%
HP
Otras
Ac er
BTC
Dell
Hp
Alaska
5%
Samsung
14% 13%
12%
5%
Otras
Xerox
Canon
Lexmark
HP
3% 2%
Epson
IBM
3% 5%
22%
Otras
15%
10%
Otras
Dell
Ac er
HP
Genérico
8%
19% 17%
Motorola
20%
16%
27%
24%
Nokia
28%
35%
34%
32%
Celulares
Gráfica I.4 Consumo de aparatos electrónicos por marca.
Con objeto de poder desarrollar el inventario nacional de residuos electrónicos se
definen y presentan, primeramente, los segmentos en los que se divide la Industria
Electrónica, así como la localización geográfica en México que son mostradas en
la tabla I.5 y figura I.7 respectivamente.
Tabla I.5 División de la industria electrónica en México. [13]
Entidad
Computo y
Tecnologías
de
Información
Jalisco
HP. TI
IBM. IT
Intel. Centro
de diseño
Sanmina-SCI.
Servidores
Yamaver. Lap
Tops
Telecomunicaciones
Electrónica.
Consumo
doméstico
Electrónica.
Consumo
Industrial
Nec. T. Celulares
18
Continuación. Tabla I.5
Chihuahua
Acer.
Monitores
Tantung.
Monitores
N.L.
Baja
California
LG. Monitores
D.F.
Edo. Mex.
Marconi.
Telefonía
Siemens.
Telefonía
Querétaro.
Tamaulipas
Motorola. T.
Thomson.
Celulares y
Televisión y
pagers
DVD
Scientific
Philips. TV y
Atlanta.
sonido
Decodificadores
Altec. Auto
de cable
estéreos
ADC.
Kenwood. Auto
Conmutadores
estéreos
telefónicos
Pioneer. Auto
estéreos
Celestica.
Teléfonos
Radson.
Sonido
Panasonic,
Sony, Hitachi,
Mitsubishi,
JVC,
Samsung,
Sharp, Sanyo y
Daewoo:
Television
LG. Monitores
Fender. Sonido
Alcatel.
Conmutadores
telefónicos
Ericsson.
Telefonía
Marconi.
Telefonía
Keytronics.
Impresoras
Nokia. T.
Celulares
GE. Electro
médico
Torrey.
Básculas
electrónicas
Lawrence.
Sonares
marinos
Skill.
Herramientas
Fluidita.
Equipo
neumático
Siemens.
Diversos
Mexicana de
Radiología
CGR. Rayos X
Delphi. Auto
estéreos
Deltronicos.
Sonidos
LG. Televisión.
Partes de
Televisión
Reynosa.
19
Figura I.7 Número de Plantas de Procesamiento de dispositivos electrónicos por
entidad federativa. [10]
En la tabla I.6 se describe la participación en la producción de aparatos
electrónicos en el estado de México y Distrito federal, dando una estimación del
porcentaje al que corresponden algunos segmentos de la industria, además de
brindar el dato de cuantas plantas se dedican a la producción de aparatos
electrónicos.
Tabla I.6 Participación en producción de dispositivos electrónicos del D.F y
Estado de México. [14]
Segmentos
Componentes eléctricoelectrónicos.
Telecomunicaciones
Electrónica de Consumo
Electrónica Industrial
Cómputo
Total
Plantas
% Participación
52
50%
19
19
11
6
107
18%
17%
10%
5%
100%
20
La figura I.8 señala el agrupamiento de algunas de las plantas que se dedican a la
manufactura de diversos aparatos eléctricos.
Figura I.8 Ubicación geográfica.
Los datos sobre la producción nacional de equipos electrónicos (número, tipo y
peso) permiten tener una idea de los desechos electrónicos que pueden ser
generados; considerando no sólo los desechos post consumo, sino también los
desechos de los procesos de producción; no obstante, los datos estadísticos que
aparecen reportados en las bases oficiales no son completos para los distintos
productos.
En lo que respecta a computadoras personales, los datos de producción tanto de
las de escritorio (desktops) como las portátiles (laptops), únicamente
corresponden a los años siguientes: 1994 a 1996, 1998 y 2003.
En las tablas I.7, I.8 y I.9 es descrita la producción de computadoras tanto de
escritorio como portátiles, generando un estimado de la cantidad producida de
residuos electrónicos en toneladas.
Tabla I.7 Producción de computadoras de Escritorio en 2003. [14]
Medida (pulg)
unidades
15”
17”
Total
614,578
737,496
1,352,074
Peso unitario
(kg)
17
21
Peso
(ton)
10,447
15,487
25,934
21
Tabla I.8 Producción de computadoras de portátiles en 1998. [14]
Medida (pulg)
unidades
Hasta 10.6”
10.7”-12.1”
12.2”-14.1”
14.2”-15.4”
15.5” o más
Total
49,910
149,729
324,412
374,322
49,910
948,283
Peso unitario
(kg)
1.39
1.78
2.21
3.05
3.63
Peso
(ton)
69
266
716
1,141
181
2,373
Tabla I.9 Producción de computadoras de portátiles en 2003. [14]
Medida (pulg)
Unidades
Hasta 10.6”
10.7”-12.1”
12.2”-14.1”
14.2”-15.4”
15.5” o más
Total
90,284
270,851
586,843
677,127
90,284
1,715,388
Peso unitario
(kg)
1.39
1.78
2.21
3.05
3.63
Peso
(ton)
125
482
1,296
2,065
327
4,295
A partir de esta secuencia de tablas es posible conocer el total de la producción de
aparatos en toneladas, y así se puede determinar los virtuales residuos
electrónicos a generarse en México, según la tabla I.10.
Tabla I.10 Estimación de producción de residuos electrónicos. [14]
Aparato
Hogares con
computadoras
en 2001
Empresas con
Computadora,
en 2001*
Hogares con
Televisor en
1996**
Teléfonos
celulares, en
2003***
Miles
% Obsoleto
Miles por
desechar
en 2006
Peso
unitario
Kg.
Total a
desechar
Ton.
2 750
50
1 375
20.0
27 500
2 000
50
1 000
20.0
20 000
15 000
50
7 500
22.2
166 826
30 100
50
15 050
0.1
1 050
22
Continuación. Tabla I.10
Reproductores
de sonido, en
13 300
50
6 650
5.0
33 250
2000
Equipos de
3 340
50
1 670
0.5
835
video, en 2000
Teléfonos
inalámbricos,
21 6000
50
10 800
0.7
7 560
en 2000****
Total
88 090
44 045
257 021
* Basado en la proporción arriba expresada de 42/58 para computadoras
en empresas con respecto a hogares. Peso estimado a partir del peso
promedio de computadoras de escritorio.
** Estimando una vida útil de 10 años.
*** Estimado a partir del peso promedio de 10 teléfonos celulares.
**** Estimado por peso promedio de 12 teléfonos.
La cifra estimada de residuos electrónicos en el año 2006 corresponde a 257,021
toneladas, aun cuando se trata de una primera aproximación, encuadra en los
valores de generación de economías similares; por ejemplo, en el año 2005,
países como España y Canadá generaron 200,000 y 67,000 toneladas,
respectivamente. En realidad la cifra de México debe ser un poco menor, ya que
se ha encontrado que la vida útil (incluyendo el almacenamiento en casa y
oficinas) resulta mayor que los años considerados.
I.5.1 Normatividad en México respecto a los RAEE.
En junio del 2004 se contempló por primera vez el tema de los residuos
electrónicos y de cómputo con la Ley General para la Prevención y Gestión
Integral de los Residuos. En 2006 surge el Reglamento para dicha Ley, la cual
especifica y clasifica los residuos tecnológicos.
Por su parte, la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales
(SEMARNAT) dependencia mexicana encargada de la regulación ambiental, prevé
impulsar proyectos de manejo de estos desechos en el Plan Nacional de
Residuos, sin aplicación actual alguna.
23
La Norma Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-1993 establece las
características de los Residuos Peligrosos, así como un listado de las mismas y
los límites que hacen peligroso a un residuo.
México carece de una norma oficial para determinar la metodología necesaria
respecto al manejo de los RAEE. Paralelamente aun debe elaborar una Ley de
Reciclaje generar que tome en cuenta los desechos electrónicos. Pese a esto,
cuenta con una ley de gestión integral de los residuos, bajo la cual quedan
enmarcados los RAEE. Dicha ley accede al nombre de “Ley General para la
Prevención y Gestión Integral de Residuos”, la información correspondiente a los
residuos electrónicos se puede encontrar en el artículo 19, fracción VIII de esta
ley.
I.6 Reciclaje de metales.
Los metales conforman el eje principal de los residuos eléctricos y electrónicos,
por lo que emplear el reciclaje, resulta viable. Al reutilizar metales, evitamos la
extracción de materia prima virgen. Para la extracción primaria de los metales el
consumo de agua es muy grande, se devasta grandes cantidades de tierra, se
produce dióxido de azufre (SO2) y emisiones a gran escala de CO2. Por ejemplo,
en la extracción de una tonelada de oro, paladio o platino son generadas 10,000
toneladas de CO2. Al emplear un método de reciclaje para recuperar metales de
manera segura se disminuye de manera considerable las emisiones de CO 2,
depredación de la tierra y la generación de emisiones peligrosas.
Una de las formas más comunes para extraer oro, es a través de la minería a cielo
abierto (MCA). La minería a cielo abierto permite recuperar el oro del resto del
material removido de manera intensiva, con el uso de grandes cantidades de
cianuro, una sustancia muy toxica, pero que da una buena eficiencia para el
proceso. Durante el proceso se cavan cráteres gigantescos que pueden llegar a
tener dimensiones enormes, tales como, 150 hectáreas de extensión y mas de
500 metros de profundidad.
En términos ambientales y sociales, ninguna actividad industrial es mas
devastadora que la minería superficial a cielo abierto. Es tan dañina que puede
alterar el curso de aguas, formas grandes lagunas y montañas de material
desechado. En el anexo C se describe de manera general el proceso de
extracción de oro a cielo abierto. (Ver anexo C)
Esto no quiere decir que debe dejarse a un lado la explotación de minerales
vírgenes, pero sí de manera moderada. Significa que el reciclaje desempeña un
24
papel importante en el desarrollo sustentable. A parte de su valor monetario, el
cual es muy significativo, los metales reciclados poseen un valor ambiental único e
importante: pueden durar para siempre, lo que los convierte en un recurso
fundamental.
Se calcula que una tonelada de de teléfonos celulares, tiene 325 gramos de plata,
otras cantidades de oro o cobre que se pueden recuperar. Ninguna extracción
minera por tonelada te da esos beneficios [7], extrapolemos la cantidad contenida
en una computadora, es un poco mayor a la empleada en la telefonía celular.
I.6.1 Reciclaje del oro.
Los equipos electrónicos contienen hasta 17 metales preciosos destacando el oro,
plata y cobre, los cuales siguen teniendo un valor económico. De hecho, la
industria del reciclaje de oro y plata, ha existido desde hace unos 20 años. No
obstante, grandes cantidades de dichos metales no son reciclados de manera
óptima y algunas otras ni siquiera reciben algún tratamiento de reciclaje, creando
consecuencias económicas y de control ambiental.
De residuos electrónicos, tales como computadoras, celulares, electrodomésticos,
televisores, etc., se deriva el concepto de chatarra electrónica de oro.
Específicamente, la chatarra electrónica es constituida por las placas o circuitos
impresos de las computadoras.
Por otro lado, de manera general los circuitos impresos se constituyen de una
matriz de fibra de vidrio que forma el 70% de la masa de los circuitos; Cu, Fe, Ni,
Zn, Sn, Pb (30% en total); Au (0,01-0,1 %); Ag (0,03-0,3 %); Pd (0,005-0,03 %).
Las partes metálicas se componen de manera general por bronces en un 60%,
donde el cobre, en sí, alcanza una proporción del 75-90%, también está presente
el hierro que puede alcanzar un 30% del total. Estas partes metálicas tienen
recubrimientos de Au (0.05-1.0%), Ag (0.2-0.4%), Pd (0.1-1.0% y Pt (0-02-0-5%),
estos últimos metales se encuentran en forma de aleaciones y en capas
extremadamente finas.
Es cierto que las cantidades son aproximadas, y que conviene decir que la
presencia de estos materiales, Au, Ag, Pt, Pd, y Cu, son insignificantes. Sin
embargo en la tabla I.11 se puede apreciar que las porciones de estos materiales
en 1000 kg de circuitos impresos, pueden alcanzar cifras interesantes desde un
punto de vista económico.
25
Tabla I.11 Estimación económica. [4]
Elemento
Au
Ag
Cu
Al
Fe
Ni
Pb
Sn
Platinoides
Otros
Estimado
Composición
No 1 (min) %
Composición
No 2 (max) %
0,03
2,5
12,04
15,4
12,3
3,25
3,5
1,4
0,15
49,43
0,31
2,89
23
17,61
7,45
2,2
2,85
1,23
0,3
42,16
Valor
estimado,
US$ (min)
1080
1875
840
308
12,3
4115,3
Valor
estimado,
US$ (max)
111600
2167,5
161
352
7,45
114287,95
En la tabla anterior se muestran cifras muy atractivas. Esta serie de datos se
obtuvieron a raíz de diferentes análisis estadísticos, por lo que se observa, que se
manejan dos extremos para las concentraciones. Cabe mencionar que la cantidad
comprendida de este metal en circuitos electrónicos esta en el orden de 200-500
g/t cifra muy significativa.
I.6.2 Cualidades y aplicaciones del oro.
El oro es el metal más dúctil y maleable de todos los metales pudiéndose obtener
hojas o panes de 1/12000 mm y un gramo de oro puede ser estirado en hilos con
una longitud de hasta 2000 metros. Es más blando que la plata pero más duro que
el estaño.
Las resistencias técnicas del oro se mejoran cuando se propicia la aleación con
plata, cobre, níquel, platino, zinc y cadmio.
Presenta varias tonalidades de color amarillo según su pureza, no se corroe ni se
empaña, resistente a la corrosión y fácil de trabajar con otros metales, es buen
aislante de calor y frío y la característica principal que posee, es que es un
excelente conductor eléctrico.
Es un metal muy inactivo. No le afectan el aire, la humedad, ni la mayoría de los
disolventes. Sólo es soluble en agua de cloro, agua regia o una mezcla de agua y
cianuro de potasio. En la tabla I.12 se señalan algunas de las propiedades físicas
y químicas del oro.
26
Tabla I.12 Propiedades físicas y químicas del oro.
Numero atómico
Densidad
Punto de fusión
Punto de ebullición
Dureza
79
19.32 gr/cm3
1.063 ºC
2.970 ºC
2,5 – 3 (escala Mohs)
Entre sus propiedades químicas, resalta que es fácilmente soluble en agua regia o
en mezclas que desprendan cloruros. También puede ser disuelto por el yodo en
estado naciente y los cianuros.
El oro se extrae, se funde y a partir de allí, se le otorgan diversos usos
relacionados con diferentes industrias.
Una pequeña cantidad de oro, se emplea en la mayoría de los dispositivos
electrónicos, debido a que este metal es un conductor muy bueno, capaz de llevar
corrientes minúsculas y mantenerse libre de la corrosión. La transmisión exacta y
rápida de la información a través del computador, por ejemplo, requieren un
conductor eficiente y confiable.
El oro está presente en los conectores que son utilizados para ensamblar el
microprocesador y los chips de memoria sobre la placa madre, así como, los
conectores que son empleados para fijar todos los cables.
En al año 2008, la Umicore, una empresa multinacional de tecnología de
materiales, efectúo un estudio basado en las ventas mundiales del 2007, respecto
a la demanda mundial de metales para satisfacer la manufactura de celulares, pcs
y laptops con los resultados que son mostrados en la tabla I.13.
Tabla I.13 Demanda de metales en la manufactura de celulares.
Metal
Porcentaje
Plata
3%
Oro
3%
Paladio
13%
Cobre
1%
Cobalto
15%
27
En tabla I.14, se describe la estimación del consumo de metales preciosos en Kg y
metales pertenecientes al grupo del platino por la industria fabricante de aparatos
electrónicos.
Tabla I.14 Consumo de metales en la industria electrónica.
Metal
Año 1986 (Kg)
Año 2000 (kg)
Oro
33277
78750
Plata
804152.7
964100
Platino
2332.5
4665
Paladio
7775
13995
Rodio
248.8
373.2
Iridio
31.1
93.3
Rutenio
2208.1
3245
Osmio
31.1
31.1
Otro uso que se le da al oro es para recubrir muchas partes internas en cientos de
naves especiales, con el propósito de reflejar la radiación infrarroja y estabilizar la
temperatura de la nave espacial.
Otra parte de la producción del oro, en su mayoría, es empleada para la joyería, el
remanente de la producción total está dividido entre los empleos médicos y
dentales, acuñación y reservas para el gobierno y particulares. Las monedas y el
resto de objetos decorativos de oro son en realidad aleaciones porque el metal es
muy blando para ser útil para un uso frecuente. En la tabla I.15 se representa el
consumo del oro en toneladas en año 2001.
Tabla I.15 Consumo de oro en 2001.
Fabricación
Joyería
Electrónica
Odontología
Monedas oficiales (venta)
Medallas y otras monedas
Otras aplicaciones
Fabricación total
Lingotes acumulados
Producción neta de cobertura
Demanda total
Toneladas
3,006
203
68
56
55
102
3,490
232
147
3,868
28
De acuerdo con la tabla anterior, se observa la demanda de oro para cada
aplicación, siendo la joyería quien hace un consumo mayor del metal seguido de la
industria electrónica.
I.6.3 Producción de oro a nivel mundial.
Haciendo una comparación, entre la demanda total del metal y la producción neta
del mismo, es forzoso reconocer, que existe la necesidad de buscar una
alternativa para poder tener acceso al valioso metal.
En la tabla I.16 se describe la producción mundial total de oro, y se observa los
países que poseen una mayor producción.
Tabla I.16 Producción mundial aurífera. [16]
Ranking
País/Región
Producción aurífera
(toneladas)
1
2
3
Mundo
China
Australia
Estados Unidos
2700
370
250
230
4
Rusia
205
5
Sudáfrica
170
6
Perú
165
7
Canadá
102
8
Indonesia
95
9
Uzbekistán
90
10
Ghana
89
11
México
87
12
Papúa Nueva Guinea
60
13
Brasil
56
14
Chile
45
Resto del mundo
686
29
I.6.4 Cotización del oro.
En México se puede calcular el costo del gramo de oro a partir de la cotización
bancaria de la moneda de oro de 50 pesos llamada Centenario. En la tabla I.16 se
muestran diversas cotizaciones de oro en el banco.
Tabla I.16 Cotización del oro. [2]
Oro
Moneda
Centenario
Azteca
Pesos en
metal
Compra
Venta
50 Pesos Oro $18,000.00 $21,000.00
20 Pesos Oro
$7,056.00
$8,330.00
Oro Libertad
1 Onza Oro
30 Pesos Oro $16,200.00 $17,700.00
1/2 Onza Oro
15 Pesos Oro
$8,085.00
$9,115.00
1/4 Onza Oro
7.5 Pesos
Oro
$4,042.00
$4,602.00
1/10 Onza Oro
3 Pesos Oro
$1,617.00
$1,782.00
1/20 Onza Oro
1.5 Pesos
Oro
$808.00
$894.00
Como primer paso, habrá que conocer la cotización de esta moneda en el banco.
El peso de un centenario de oro es de 41.66 gramos y posee 37.5 gramos de oro
fino, por lo que su pureza es del 90% lo que equivale a 21.6 quilates. Por lo que si
un centenario tiene un valor a la venta de $21, 000 pesos.
30
El costo del gramo de oro puro (24 K) es de:
El costo del gramo de oro de 18 K es de:
La secuencia de cálculos antes descrita solo son de referencia ya que, una
moneda conlleva un proceso de manufactura, por lo que el costo de metal es
ligeramente mayor en comparación si uno adquiriera el metal en forma de granalla
o laminado. Esta diferencia en precio puede ser de (+/-) 7% menor al precio que
se puede calcular a raíz de el costo de la moneda de oro.
Así que, si el gramo de oro puro que se calcula a partir de un centenario y el valor
resultante es de $ 560 pesos, el costo de oro fino en forma de lámina estará
alrededor de $ 520.80 pesos.
31
32
Capítulo II
MÉTODOS PARA LA
RECUPERACIÓN DEL ORO
La creciente demanda de oro y el creciente interés por encontrar una fuente
secundaria para su obtención, se origina por el aumento en el precio del oro, un
gramo se cotiza en (+/-) 550 pesos. Este precio ofrece un alto margen de utilidad.
La figura II.1 es una imagen representativa al reciclaje de residuos electrónicos.
Figura II.1 Reciclaje.
En este capítulo, se abordan diferentes procesos para extraer oro de tarjetas de
impresión, y de manera general la recuperación de metales que se realiza en el
sector joyero, estableciendo así, otra opción para obtener oro con las mismas
características, como si se consiguiera de minas o de algún otro tipo de
yacimiento. Así como técnicas de afinación de oro, para conseguir una buena
pureza. La figura II.2 representa el oro fino, después del proceso de extracción.
Figura II.2 Oro sólido.
33
II.1 Métodos empleados para procesar tarjetas de impresión en la
recuperación del oro.
Cuando se ha terminado el proceso de desmontar y clasificar por materiales cada
una de las partes de los residuos electrónicos, cada material es dispuesto para
que le sea aplicado un tratamiento especial para continuar con el proceso de
reciclado, siempre y cuando sea requerido.
En lo que corresponde a las tarjetas de impresión, existen diferentes métodos para
tratar la tarjeta con la única finalidad principal de obtener materiales de alto valor
económico.
En la práctica global de este tipo de procesos se conoce una gran variedad de
metodologías, que de manera simplificada se puede resumir como a continuación
se describe.
II.1.1 Utilización magnética y por aire.
Como primer paso, existe una trituración de las tarjetas de impresión con
trituradores de martillo, una vez triturado el material se emplea la separación
magnética para los componentes férreos y los que no lo son, también se emplea la
separación por aire, a través de la diferencia de densidad de los elementos de las
tarjetas, este método permite la separación de los siguientes materiales:
 Fracción ligera con poca cantidad de Cu y Metales Preciosos (MP);
8-10%
 Fracción ferrosa: 12-25%
 Concentrado de Cu y MP, con Au hasta 1.3 kg/
 Concentrado de latones: 1-5%
 Concentrado de aluminio: 1.5%
El oro en este caso es obtenido después de la fundición en Cu, como metal
colector. El oro se obtiene después empleando una solución de agua regia.
II.1.2 Procesamiento con enfriamiento criogénico.
Esta metodología, emplea el enfriamiento criogénico. Consiste en enfriar la
materia prima con nitrógeno o aire enfriado, para facilitar su trituración hasta una
fracción de 0.2-5.0 mm. El efecto de trituración es favorecido porque las partes
metálicas y las partes de plástico y goma poseen diferentes coeficientes de
dilatación térmica. Una vez finalizada esta operación, se procede al uso de la
34
gravitación de la fracción pesada que contiene los metales preciosos (MP), la
etapa siguiente es la lixiviación por medio de ácidos orgánicos, para después
proceder a una disolución de acido nítrico, a la solución se le aplica la técnica de
electrolisis para recuperar la plata contenida en la tarjeta. Posteriormente la
deposición es tratada con agua regia para la recuperación del oro. Este método
resulta ser complejo y con alto valor monetario por la utilización de nitrógeno
liquido que es empleado a una temperatura de -196 grados centígrados.
II.1.3 Proceso de enfriamiento criogénico y varias etapas de triturado con
separación magnética.
Cuando los materiales son blandos, se puede utilizar trituradores rotatorios y para
la separación de la fracción metálica de la fracción no metálica se emplean mesas
vibratorias, la fracción pesada se funde, obteniendo una aleación de de Cu y MP.
El oro se recupera como en los procesos anteriores.
II.1.4 Proceso con separación magnética y por aire con un retostado final.
Es un proceso complicado ya que se emplea una trituración en dos fases,
separación por aire para obtener plástico para su venta, separación magnética
para obtención de níquel, después del retostado el material se funde y se procede
de manera similar a los métodos anteriores para recuperar los metales de
importancia.
II.1.5 Proceso de calcinado.
El calcinado de componentes electrónicos tiene por objetivo hacer del Cu el
material colector, pero como objetivos principales, el calcinado sirve para lograr la
recuperación de materiales de bajo punto de fusión, como el estaño, plomo y para
eliminar parcialmente materiales plásticos.
II.1.6 Disolución de tarjetas en una mezcla ácida.
El método se centra en la disolución del material de inicio, en una mezcla de acido
sulfúrico, acido nítrico y clorhídrico. El nivel de extracción de la plata o del oro es
del 99%, que son obtenidos de dicha solución mediante diversos métodos de
separación.
35
II.1.7 Procesos Piro-metalúrgicos.
En la tabla II.1 se describe de manera resumida pero detallada algunos procesos
piro-metalúrgicos que son usados para obtener diversos metales.
Tabla II.1 Procesos piro-metalúrgicos. [5]
Técnica
Metal
recuperado
Proceso Noranda
Quebec, Canadá
Cu, Au, Ag, Pt,
Pd, Se, Te, Ni
Fundición Boliden
Ronnskar, Suecia
Cu, Au, Ag, Pt,
Pd, Zn, Pb, Ni
Umicore, Bélgica
Metales
preciosos,
Se, Te, metales
bases
Patentes Dunns
para refinación de
oro
Patente Days para
recuperar metales
presentes en
chatarra con
cerámicos
refractarios.
Patente
Aleksandrovichs
para recuperar
metales del grupo
del platino y oro a
partir de chatarra
electrónica
Oro
Características del
proceso
Fundición de cobre y
concentrado de cobre,
convertidor, horno de
fundición, electro
refinación del metal.
Reactor para
concentrados,
convertidor y refinación
para cobre, refinación de
metales preciosos.
Lixiviación de cobre,
electro refinación de
metales preciosos,
horno de fundición con
control de emisiones de
gases, plástico sustituto
del coque.
Reacción de chatarra
electrónica con cloro y
una temperatura de 300
a 700 grados
centígrados, disolución
de impurezas con acido
clorhídrico, disolución de
la plata con acido nítrico
e hidróxido de amonio.
Resultados
obtenidos
Altas
recuperaciones de
cobre y metales
preciosos.
Altas
recuperaciones de
cobre y metales
preciosos.
Buena recuperación
de metales
preciosas.
Recuperación de
oro con 99.9% de
pureza proveniente
de chatarra
electrónica.
Metales
preciosos,
platino y
paladio.
Chatarra cargada en
horno de plasma a
temperatura cercana a
1400 grados
centígrados, cerámica
en la escoria.
Recuperaciones de
platino y paladio en
porcentajes de 80.3
y 94.2%
respectivamente.
Plata y cobre
también son
recuperados.
Grupo del
platino y oro.
Función de metales
mediante la reducción
con carbón.
Buena eficiencia en
la recuperación de
metales.
36
Los procesos piro-metalúrgicos presentan desventajas:
 El aluminio y el hierro se transfieren a la escoria.
 La presencia de halógenos de llama retardante en la alimentación al horno
forman dioxinas.
 Los componentes cerámicos y del vidrio incrementan la carga en el horno
de fundición.
 Poca selectividad y eficiencia en las reacciones químicas.
 En ocasiones es necesario repetir varias etapas.
 Problemas de contaminación al medio ambiente por residuos gaseosos
como el SO2.
 El consumo de energía es muy elevado.
Los procesos piro-metalúrgicos por lo general se usan paralelamente con
procesos hidrometalúrgicos.
II.1.8 Procesos hidrometalúrgicos.
En los procesos hidrometalúrgicos empleados para procesar chatarra electrónica,
utilizan diferentes solventes ácidos o básicos, como el cianuro de sodio (NaCN), la
tiourea [(NH2)2CS], el tiosulfato [(S2O32-)], y ácidos fuertes como son el acido
clorhídrico (HCl), el acido sulfúrico H2SO4 y el acido nítrico (HNO3).
Sin embargo, es el cianuro de sodio NaCN es el agente más utilizado en la
lixiviación en todo el mundo, por sus altos rendimientos en la lixiviación metálica y
por los bajos costos que esta técnica ofrece, no obstante, emplear esta
metodología implica un alto riesgo e impacto ambiental.
La lixiviación con NaCN es un proceso electroquímico, donde el pH juega un papel
muy importante, se ha determinado que la máxima disolución ocurre con
soluciones de cianuro con pH entre 10 y 10.5, según la investigación de Dorin y
Wood [9]
Por otro lado, la lixiviación con tiourea en condiciones acidas disuelve el oro,
formando complejos catódicos que permiten obtener extracciones hasta del 99%.
De acuerdo con investigaciones realizadas, la lixiviación con tiourea aun es un
método inicial en proceso de investigación, muestra como desventaja principal el
alto consumo de tiourea por la oxidación, lo que implica un alto costo comparado
con la cianuración.
37
Lo que pertenece al método de catálisis electroquímica correspondiente a la
disolución de oro en tiosulfato de amonio con la existencia de iones de cobre como
agentes oxidantes en la lixiviación, representan un alto consumo de agente
lixiviante lo que se convierte en un inconveniente para este procedimiento, por lo
cual se reportan perdidas hasta el 50% de tiosulfato de amonio. Sin embargo,
sigue siendo una alternativa para proteger al medio ambiente.
En la tabla II.3, se presentan algunas características de lixiviación de oro con
solventes alternativos al cianuro de sodio, mientras que en la tabla II.4 se
describen de manera resumida, nuevos métodos hidrometalurgicos para la
recuperación de oro presente en los desechos electrónicos.
Tabla II.3 Diversos solventes alternativos al cianuro de sodio. [5]
Reactivo
Concentración
pH
Química del
proceso
Amoniaco
Alta
8-10
Simple
Tiosulfato/amoniaco
Alta
8.5-9.5
Compleja
Sulfito de sodio
Alta
9-11
Simple
Bisulfato/dióxido de
sulfuro
Alta
4-5
Muy definida
Acido orgánico natural
Poco definida
5-6
Muy definida
Cloruro férrico acido
Alta
1
Bien definida
Tiourea/etileno
Alta
1
Bien definida
Agua regia
Alta
1-3
Bien definida
38
Tabla II.4 Nuevos desarrollos hidrometalúrgicos para recuperar metales
presentes en desechos electrónicos. [6]
Año
Metal
recuperado
2007
Au
2007
Au y Ag
2007
Ni
2006
Au(98%),
Pd(96%),
Pl(92%),
Ag(84%)
2006
Cu (98%)
2005
Cu, Ag(93%),
Pd(99%),
Au(95%)
2005
Au(92%), Ag,
Pd
2004
Au
2003
Sn, Pb
2002
Cu, Pb, Sn
1997
Au
1993
Au
1992
Ni y Au
Características principales del proceso
Chip de computadoras tratados con HNO3 para
disolver metales base, lixiviación con agua regia.
Chatarra electrónica menor a 0.5 mm tratada con
KI y I2 o NaCl, extracción por solventes para
recuperar oro y plata.
Lixiviación de níquel a partir capacitores
cerámicos, usando una solución de 1 M de HNO3
a 90 grados centígrados con 90 minutos de
reacción.
Disolución del metal base con H2SO4 y MgCl,
disolución de metales preciosos con HCl e iones
bromuro, cementación de oro con polvos de zinc.
Disolución del cobre con H2SO4 y agua regia,
electro obtención del cobre.
Lixiviación del cobre con acido sulfúrico,
lixiviación del paladio con cloro, lixiviación de oro
y plata con tiourea, absorción de oro, plata y
paladio con carbón activado
Disolución de metal base con HCl o H2SO4,
lixiviación de plata, oro y paladio con HCl y
NaClO3, precipitación de oro con FeCl2.
Lixiviación de chatarra electrónica con soluciones
básicas de NaCl, CuCO3 y HCl
Disolución de soldaduras con soluciones acidas
de Ti, metales recuperados por electrolisis.
Lixiviación de tarjetas electrónicas con HNO3,
electrolisis para metales base.
Tratamiento térmico, lixiviación de oro con agua
regia, extracción de por solventes para el oro con
diethyl malonate, sulfato ferroso para precipitar el
oro.
Tratamiento alcalino en autoclave en un intervalo
de temperatura de 80-190 grados centígrados
para remover el aluminio, tratamiento en
autoclave a baja presión de oxigeno para
remover los metales no ferrosos.
Lixiviación de metales base con acido sulfúrico y
con reductor de sulfato férrico, agua regia para
lixiviar metales preciosos.
Producto
principal
Au
Au y Ag
Ni
Au y producto
del platino en
polvo
Cu
AgCl, Cu, Pd,
Au
Au esponja
Au metálico
Sn y Pb
Cu, Pb, Sn
Au
Concentrado
rico en
metales
preciosos.
Ni y Au en
solución.
39
II.2 Recuperación de metales preciosos en el sector joyero.
A lo largo de este trabajo, se ha determinado que es el sector joyero quien tiene
una mayor demanda para usar el oro y también se ha estimado el precio por
gramo de este metal, por lo que se hace importante, abordar la descripción
general de algunos métodos para la recuperación de los metales preciosos en el
sector joyero.
En esta sección, se incluye una serie de conceptos para facilitar la comprensión
de algunos términos que son utilizados en el lenguaje de la joyería. La figura II.4,
representa claramente como es transformado el oro en una pieza de joyería.
Figura II.4 Piezas de joyería.
II.2.1 Mermas.
Cuando se comienza con la manufactura de una pieza de joyería y en esta
elaboración intervienen procesos como la fundición, la pieza se recuece, se sierra,
lima, esmerila o se pule lo que produce mermas, que no es otra cosa que
pérdidas de metal.
Lo más común es fundir el metal en una cazoleta de barro, directamente bajo la
llama de un soplete. Al emplear este método, se han observado tres áreas de
oportunidad para cuidar la generación de mermas como se describe a
continuación:
Diversas salpicaduras de metal provocadas por la presión de la flama.
Transformación en óxidos de algunos metales que componen el metal.
Residuos que quedan en la cazoleta o crisol.
40
Debido a esto, se pueden realizar las siguientes recomendaciones:
 Se pueden evitar las salpicaduras usando crisoles o cazoletas de forma
cónica, para que reciba la flama de forma envolvente o realizar la fundición
en hornos.
 Se puede contrarrestar la formación de óxidos trabajando con un sistema
de atmosfera controlada.
Por otro lado, las limaduras quedan en las vestiduras o se van al suelo, cuanto
más fina es la limadura, es más fácil que se vuele y se disperse.
El suelo del taller tiene un papel importante para la recuperación, por lo que se
recomienda que tener un suelo con relievas para que en el momento de la caída
de cualquier fracción de metal sea fácil su recuperación.
II.3 Afinación de metales preciosos.
Cuando se trata de una separación de metales, se habla de la recuperación de
varios metales, generalmente los nobles, por lo que en ocasiones se desprecian
metales comunes, por ejemplo, el cobre, níquel, zinc, entre otros. Esto se debe a
que por tratarse de cantidades relativamente pequeñas, el costo que puede
generar su recuperación resulta ser mayor. En realidad, no es otra cosa que seguir
afinando la aleación como tal.
La principal diferencia radica en que cuando se quiere afinar a un solo metal, se
considera que solo existe este metal que posee una serie de impurezas que lo
contaminan y provocan una variación en sus características físicas, mecánicas o
químicas hasta un punto en el que no se pueden trabajar con él.
La cualidad principal que comprueba la calidad de un metal o de una aleación es
el grado de PUREZA que pueda poseer. Por lo que afinar un metal, no es otra
cosa que purificarlo.
II.4 Afinación del oro.
Como ya se ha mencionado, la pureza del metal que se va a ser utilizado es
imprescindible, de modo que para cada metal hay diversos métodos de afinación.
La afinación del oro se puede llevar a cabo mediante 2 procesos, por vía
electrolítica y por la química.
41
II.4.1 Afinación del oro por vía electrolítica.
Para seguir este procedimiento se debe de disponer de instalaciones adecuadas
para llevar a cabo el proceso de electrolisis, un sistema de cubas, el tamaño de
estas cubas dependerá de la cantidad a tratar de metal a recuperar y por ultimo un
rectificador de corriente con una potencia adecuada para procesar dichas
cantidades.
El oro a afinar se funde en lingotes, posteriormente son colgados dentro de la
cuba galvánica para que actúen como ánodos y comiencen a disolverse.
Como cátodos se pueden emplear chapas (láminas) de oro o de acero inoxidable.
En caso de utilizar la primer opción, el oro que se va afinando, se deposita en el
cátodo, de modo que la parte que se va disolviendo es recogida por el cátodo
hasta que este toma un espesor que pueda ser considerado como suficiente, dado
esto, el cátodo es cambiado por otro.
Cuando se emplean cátodos de acero inoxidable, el oro fino que se va
produciendo en lugar de adherirse al cátodo, cae al fondo de la cuba. El oro se
recoge, lava y posteriormente se funde.
Utilizar este método para afinar el oro tiene como desventaja la generación de un
alto precio de este metal ya que el electrolito puede tener desde 25 a 40 gramos
de oro fino por litro.
En estas condiciones, usar este método implica tener una instalación para la
electrolisis de un tamaño adecuado, lo que resulta ser negativamente económico
si no se dispone de material suficiente para trabajar para tener un buen
rendimiento.
II.4.2 Afinación del oro por método químico.
Usar el medio químico para afinar el oro, es el método más aconsejable, ya que
nos brinda dos ventajas principales:
 Requiere de menos aparatos para el proceso.
 Se adapta mejor a cualquier cantidad de material para procesar.
 El oro fino obtenido alcanza una buena pureza.
Para emplear el método químico hay tres vías de proceso:
1. Por encuarte.
2. Por disolución en agua regia y posterior precipitado.
3. Por una combinación de las dos anteriores.
42
 Afinación del oro por encuarte.
Este sistema se basa principalmente en la disolución de todos los metales que
acompañan al oro cuando estos se presentan en orden de cantidad de tres veces
el peso del oro, o como mínimo 2 ½.
Una condición importante de este método, es que todos, los metales que
acompañan al metal sean solubles en acido nítrico.
A continuación se resumen los pasos a seguir para desarrollar el método de
encuarte.
1. Fundir todo el oro que se desea afinar homogéneamente en una sola pieza.
2. Determinar la cantidad de liga que será agreda al oro para asegurarnos que
está dentro de de las 250- 280 milésimas.
3. Fundir nuevamente, procurando que sea homogéneamente y en una solo
pieza.
4. Si se trata de un metal agrio o quebradizo, existe la necesidad de
convertirlo a granalla de la manera siguiente:
Se necesitara de un recipiente metálico con agua corriente, ¾ de su
capacidad.
Agitar el agua violentamente y verter el contenido del crisol (oro
fundido) al agua con un chorro fino pero constante.
Se retira el agua del recipiente y en el fondo se encontrara la
granalla. La granalla es el metal en forma de cápsula.
5. Cuando se trata de una pequeña cantidad de metal maleable se prosigue a
lo siguiente:
Se funde el metal en una pequeña pieza.
Se procede a laminar, formando una lámina lo más fina posible y se
enrolla semejando la forma de los espirales de los relojes.
6. Cuando se tiene el oro en forma de granalla o lámina, se introduce en una
cápsula de porcelana y colocarla sobre un baño de arena. El tamaño de la
cápsula será el adecuado para la cantidad de material que se está
procesando.
43
7. Se toma acido nítrico (HNO3) lo más puro posible, con preferencia con un
100% de pureza y se vierte sobre la cápsula con el oro. Se debe recordar
que hay una generación de vapores tóxicos cuando se ataca un metal con
un ácido, por lo que hay que considerar trabajar en un medio con una
buena extracción para evitar intoxicaciones.
8. A medida que la reacción va cesando, ya no hay producción de vapores
rojos y la solución dejara de hervir y el ácido que un inicio es incoloro se
torna a un color fuerte verde azulado.
9. Dejar enfriar el ácido y después proceder con una decantación, cuidando
que no existan perdidas de metal.
10. Se coloca nuevamente la cápsula sobre el baño de arena y se acciona la
calefacción y una vez más se añade ácido nítrico.
11. Se deja hervir hasta que la reacción deje de ser visible y se vuelve a dejar
enfriar. Esta operación se realiza las veces que sean necesarias, hasta que
al agregar ácido nítrico no haya desprendimiento de vapores y ya no exista
un cambio de color. Considerando estas características de fin de la
reacción, se estima que todo lo que no es oro ha sido disuelto y que lo que
queda en el fondo de la cápsula de color marrón oscuro, no es otra cosa
que oro fino.
12. Hacer una decantación. Si la cantidad de plata es considerable en la
aleación, convendría guardar la solución para posteriormente ser tratada y
recuperar la plata (Ag).
13. Añadir a lo que queda en la cápsula agua destilada, de preferencia caliente,
agitando para posteriormente ser filtrada.
14. Después de lavar perfectamente el oro refinado, se seca en un horno entre
unos 70-80 grados centígrados.
15. Una vez seco el oro, se vierte a un crisol y se vuelve a meter al horno, pero
ahora la temperatura objetivo es de 800 grados centígrados, cuando se
llega a esta temperatura, se saca del horno y se deja enfriar. El oro que
inicialmente se introduce, es de color marrón oscuro, después de haber
alcanzado la temperatura antes mencionada, el color del oro se vuelve de
marrón a amarillo, color característico del oro fino.
44
16. Pesar la cantidad de oro para corroborar que no existen perdidas, se coloca
en un crisol y se funde. El oro resultante será oro fino de 990 a 980
milésimas.
 Afinación del oro por medio de una disolución en agua regia y
posterior precipitado.
Este método realmente no es difícil pero si implica mayores cuidados que el
método antes descrito.
La base de este procedimiento es de disolver paralelamente el oro y otros metales
que pueda contener, separar el oro por medio de filtración de los metales que no
pudieron ser disueltos, como puede ser la plata y finalmente se precipita el oro
quedando el resto de metales en solución.
Sin embargo, esta metodología puede presentar algunos problemas. Un problema
es que, una vez disuelto el oro, si no se maneja con la debida precaución puede
quedar oro sin precipitar, lo que haría más complejo el proceso, por tal motivo nos
brinda cierto grado de incertidumbre en los resultados.
En ocasiones otro problema que se puede presentar es la presencia excesiva de
plata en la aleación que se pretende afinar. La plata tiene la propiedad de no
disolverse en agua regia, por lo que si la plata excede en porcentaje se queda
adherida al oro formando una barrera entre al acido y el oro impidiendo que el
agua regia ataque el oro.
De acuerdo con lo anterior, cuando se pretenda utilizar este método, hay que
procurar trabajar con aleaciones con bajo contenido de plata entre un 8 y 10%
como valor máximo. Cuando la existencia de plata es menor o está dentro de este
intervalo de porcentajes, lo único que ocurre es que la cantidad de plata contenida
no es disuelta, sin embargo, no daña al proceso y posteriormente puede ser
recupera por medio de filtración.
Es importante mencionar el proceso de preparación del agua regia, ya que esta
sustancia es el eje principal de este proceso.
En un recipiente se prepara agua regia con la siguiente proporción:
Acido clorhídrico…………………….3 o 4 partes
Acido nítrico………………………….1 parte
45
Entonces, para preparar un litro de solución, se requieren las siguientes
cantidades:
Acido clorhídrico…………………….75 mililitros
Acido nítrico………………………….25 mililitros
Nos da un mejor rendimiento trabajar con el ácido clorhídrico y nítrico
químicamente puros.
Una vez realizada la preparación del agua regia, se procede de acuerdo a los
pasos descritos a continuación:
1. El oro a afinar que puede estar en la presentación de granalla o lámina se
coloca en un crisol adecuado para la cantidad que se va a disolver.
2. Colocar el crisol en un baño de arena, sin accionar el sistema de
calentamiento.
3. Se añade agua regia a la cápsula y se deja que el ataque comience en frio,
primero la reacción se vera de manera lenta, después de manera rápida y
finalmente irá disminuyendo la velocidad, este es el punto en donde se
debe accionar el sistema de calentamiento del baño de arena hasta la total
disolución del metal.
4. Se decanta la solución a otra cápsula, con la finalidad de separar el oro de
la plata insoluble que se pudo haber formado durante la reacción.
5. Se lava con agua destilada la primera cápsula para remover el agua regia,
este residuo se incorpora a la solución de agua regia, apartando la plata por
si se desea recuperar en otro momento.
6. La solución que contiene la nueva cápsula nuevamente es colocada en el
baño de arena y se deja evaporar hasta un tercio.
7. Cuando llegue a este punto, ha de verse si se ha precipitado mas plata, de
ser así, repetir el proceso de separación por decantación y lavado de la
cápsula.
8. Cuando no exista ya precipitación de plata, se agregaran con las debidas
medidas de seguridad, ya que la reacción es violenta, 2 gramos de ácido
sulfúrico por 100 gramos de solución. Se reincorpora nuevamente la
46
cápsula al baño de arena y se deja evaporar la solución hasta que se
reduzca a la mitad. En esta operación hay que cuidar que la temperatura no
sea demasiada para que no se descomponga el cloruro de oro que ha sido
formado.
9. En otro recipiente se agrega ácido clorhídrico ligeramente mayor a la
cantidad inicial de agua regia.
10. Posteriormente, se vierte a la solución que contiene el ácido sulfúrico muy
lentamente porque la reacción que se presenta es muy violenta.
11. Dejar evaporar la nueva solución hasta que la consistencia quede como la
un jarabe, una vez obtenida esta consistencia se deja enfriar.
12. Se añade acido clorhídrico en la misma proporción que el ácido sulfúrico y
se diluye a tres veces su volumen con agua destilada.
13. Se filtra y después se realiza un lavado al filtro con agua destilada, este
lavado se incorpora al líquido filtrado.
Cuando se llega a este paso habrá terminado con la primera etapa de disolución
en agua regia.
Para el precipitado del oro, que refiere a la separación del oro metal de la solución
de cloruro de oro y del resto de los metales presentes. Este proceso de separación
es sencillo, y para ello se pueden utilizar tres sustancias diferentes:
Sulfato ferroso
Ácido oxálico
Anhídrido sulfuroso
La primera alternativa es la utilización de sulfato ferroso, se presenta en forma de
cristales verdes y se encuentra fácilmente en el mercado. Se debe tener la
precaución de guardarlo en un lugar herméticamente cerrado, porque con la
interacción del aire con el sulfato ferroso lo convierte a sulfato férrico.
Este es el proceso que se lleva a cabo para precipitar el oro por medio del sulfato
ferroso:
1. Determinar la cantidad necesaria de sulfato ferroso. Por cada gramo de oro
metal en la solución de cloruro de oro, se tendrán que adicionar 3 o 4
gramos de sulfato ferroso.
47
2. Calentar agua destilada a unos 50 grados centígrados, la proporción de
agua debe ser el doble a la cantidad de sulfato ferroso.
3. Adicionar al sulfato ferroso, el agua caliente hasta llegar a la disolución
completa. Si la disolución queda turbia, quiere decir que parte del sulfato
ferroso se ha convertido en sulfato férrico, de ser así, se debe agregar un
poco de acido sulfúrico.
4. Vaciar esta solución a un envase y este contendrá pequeños clavos de
hierro, la cantidad de clavos deberá ser el doble en peso a la porción
agregada de acido sulfúrico. Se deja reposar durante 7 horas, pasado este
tiempo se filtra. Se dispone entonces del reactivo necesario para precipitar
el oro.
5. En un recipiente de tamaño adecuado, verter la solución de cloruro de oro y
sulfato ferroso. Calentar con agitación frecuente.
6. El oro empieza a precipitarse al fondo en forma de polvo de color rojo
oscuro.
7. Al terminar el precipitado, dejar enfriar y luego filtrar.
8. La solución filtrada vuelve a ser calentada, se agrega un poco mas de
sulfato ferroso, se observa si existe precipitación, si es así, se repite el
proceso de filtrar y calentar hasta que no haya precipitado.
9. En el mismo filtro se lava el precipitado, alternativamente, con agua
destilada, agua amoniacal y finalmente con agua destilada.
10. Se coloca el filtrado en una cápsula y se introduce a un horno para ser
secado a unos 70-80 grados centígrados.
11. Se calcina el filtro a unos 800 grados centígrados y se deja enfriar.
Posteriormente se le agregan sales y se funde.
12. La pieza resultante deberá ser oro fino con buena calidad.
En este proceso hay que cuidar las proporciones medidas, en un inicio, es
fundamental realizar bien la medición de sulfato ferroso. Si se pone de más, no
hay problema, pero si la cantidad es menor a la que realmente se necesita, no
precipitara todo el oro contenido en la solución.
48
Cuando se emplea acido oxálico para ayudar a la precipitación del oro, el ciclo de
operaciones es el siguiente:
1. Tomar una parte de agua destilada correspondiente al doble en peso de la
solución de cloruro de oro y se coloca en un recipiente. De preferencia
calentar el agua para favorecer la disolución del ácido oxálico.
2. Se añade al recipiente ácido oxálico hasta lograr una solución saturada.
3. En un recipiente adecuado verter la solución de cloruro de oro y después
añadir la solución saturada de ácido oxálico. Calentar hasta llegar a la
ebullición. Conforme progresa la reacción se podrá observar la formación
de precipitado de oro, así como el cambio de color de la solución a verde o
azul según los metales que contenga además del oro.
4. Cuando ya no se observe que el oro sigue precipitando, se adicionara mas
solución concentrada para corroborar que ya no haya reacción ni
precipitado. Si no existe reacción alguna, dejar enfriar.
5. Para comprobar que ya no existe oro por precipitar, se aplica una “Púrpura
de Cassius” (ver anexo D). Si la Púrpura de Cassius nos indica la
presencia de oro, repetir el paso 4 las veces que sea necesarias.
6. Cuando finalmente haya precipitado todo el oro presente, se procede a una
filtración, aun cuando la solución este caliente. El filtro se lavara con agua
caliente para eliminar el ácido oxálico por completo.
7. Se procede como en el caso anterior a partir del paso número 10 al 12.
La tercera opción es usar anhídrido sulfuroso. Es un gas que se usa comúnmente
en la industria vinícola, que desprende olores picantes y es suministrado en
botellas comprimidas como el oxigeno, hidrogeno, entre otros.
El procedimiento para precipitar el oro es el siguiente:
1. En un recipiente se vierte la solución de cloruro de oro hasta la mitad del
mismo.
2. Se prepara de anhídrido sulfuroso con un manómetro y un tubo flexible
adecuado para poder usar el gas. A la salida del tubo se acondiciona un
tubo de vidrio para facilitar su introducción a la solución de cloruro de oro.
49
3. Lentamente se abre la llave de salida de gas hasta que sea notable la
presencia del mismo en la solución. Se recomienda realizar este proceso en
un espacio ventilado, ya que, si existe aun en la solución restos de acido
nítrico, provocara vapores nitrosos. Cuando llegue a su fin al producción de
estos vapores se precipitara todo el oro y la solución cambiara de color.
4. Se aplicar una “Púrpura de Cassius” para verificar que todo el oro se ha
precipitado, si aun no ocurre esto, se seguirá adicionando gas hasta que ya
no exista mas precipitado de oro.
5. Al llegar a este punto se procede como en los casos anteriores de filtrado,
lavado, secado, calcinado y fundido.
 Afinación del oro por medio de encuarte y disolución en agua
regia y precipitado.
Cuando se describió el proceso de afinación de oro por medio de una disolución
en agua regia, se destacó, que la plata no se disuelve en este medio, por lo que si
la presencia de este metal esta en exceso, la plata se adhiere al que se quiere
disolver, provocando una barrera como medio de protección y así el ácido no
ataca al metal e interés.
Para poner en marcha este método se procede como se indica a continuación:
1. Primero se sigue el proceso de afinación de oro por encuarte, hasta el
punto de obtener oro fino ya lavado.
2. Cuando se ha llegado a este punto, se usa el método de disolución en
agua regia, con la ventaja que no se trabaja con granalla o lámina de meta,
si no con un polvo fino que hace más fácil el proceso.
3. Finalmente se procede al precipitado del oro por medio de los métodos
antes descritos.
Hasta ahora, se comprende la importancia de tener un metal con una buena
pureza. Cuando se decide reciclar y recuperar metales de fuentes secundarias, el
metal que se recupera no está con las condiciones necesarias para poder usarlo.
En ocasiones lo obtenemos, con sus propiedades físicas, químicas o mecánicas
alteradas, y de no tenerlo en cuenta, nos causaría problemas en el momento de
usarlo.
50
El problema principal y por el cual se presenta la necesidad de realizar una
afinación es que metales en forma de impurezas como es el bismuto, teluro,
antimonio, aluminio y plomo rebajan su maleabilidad, provocando un aumento en
su dureza, por lo que se vuelve un metal quebradizo.
II.5 Absorción atómica como método cuantitativo.
El término de absorción atómica de manera general puede definirse como la
técnica capaz de detectar y determinar cuantitativamente la concentración de un
elemento metálico en determinada muestra. Este método se puede aplicar para la
determinación de algunos metales tales como: antimonio, cadmio, calcio, cromo,
cobalto, oro, plata, plomo, níquel entre otros más. Este método tiene una cobertura
para analizar la concentración de más de 62 metales diferentes en solución.
La técnica de absorción atómica por flama en forma breve consta de lo siguiente:
La muestra en forma líquida es aspirada a través de un tubo capilar y conducida a
un nebulizador donde esta se desintegra y forma pequeñas gotas de liquido en
forma de rocío. Las gotas de rocío formadas son conducidas a una flama, donde
se produce una serie de procesos que originan la formación de átomos,
atomización. Estos átomos absorben específicamente la radiación emitida por la
lámpara y la cantidad de radiación absorbida está en función de su concentración.
La señal de la lámpara una vez que pasa por la flama llega a un monocromador,
cuyo trabajo es discriminar todas las señales que acompañan la línea de interés.
Esta señal de radiación electromagnética llega a un detector o transductor y pasa
a un amplificador y por último a un sistema de lectura. La figura II.5 describe el
proceso de absorción atómica por flama.
Figura II.5 Proceso de absorción atómica.
51
Esta técnica se basa principalmente en la medición de las especies atómicas por
su absorción a una longitud de onda particular. La especie atómica se logra por
atomización de la muestra.
A continuación se muestran algunas de las características principales de la
muestra.
Aplicaciones principales: Análisis cuantitativo de precisión para un metal
determinado.
Fenómeno atómico: Absorción de la línea atómica característica.
Ventajas en el análisis cualitativo: No es aplicable
Ventajas del análisis cuantitativo: Análisis rápido y confiable de un elemento
determinado.
Muestra promedio deseable: 100 mg
Limitaciones del método: Los metales son analizados individualmente no
simultáneamente. Es una técnica que por lo general no se aplica a los no metales.
Limitaciones para la muestra: La mayoría de muestras orgánicas liquidas y
solidas requieren de digestión antes del análisis.
II.5.1 Atomización con Flama.
El proceso por el cual la muestra se convierte en vapor atómico se denomina
atomización, que básicamente es la división de la muestra en átomos libres. La
buena eficacia del proceso depende en gran medida de la etapa de atomización,
por la generación de un gran número de procesos complejos.
La atomización se lleva a cabo mediante una serie de etapas. Lo que sucede
primero con la muestra es la desolvatación, es aquí donde el disolvente se
evapora, produciendo un aerosol molecular constituido por partículas que han sido
finamente divididos.
En consecuencia de la disociación de las moléculas se genera un gas atómico,
este gas se ioniza formando cationes y electrones.
De igual manera son producidas otras moléculas y átomos por la interacción
producida entre el gas combustible y el gas oxidante y con las diferentes
sustancias de las muestra.
52
Una porción de moléculas, átomos e iones es excitada por el calor que genera la
flama y es así como se producen espectros de emisión molecular, iónico y
atómico.
Es importante resaltar que cuando se utiliza el aire como combustible oxidante se
obtienen temperaturas de 1700 a 2400 grados centígrados con diversos
combustibles. A estas temperaturas las muestras se descomponen y con facilidad
se atomizan.
Cabe señalar que el caudal de la flama es importante también, si el caudal es muy
alto la flama sube, se aparta del mechero y se apaga. Por el contrario si el caudal
no sobrepasa la velocidad de combustión, la flama se propaga hacia el interior del
quemador. Para tener una flama estable, el caudal aumenta, la flama sube hasta
un punto que se encuentra por encima del quemador, donde el caudal y la
velocidad de combustión son iguales. En la tabla II.1 se describen las propiedades
que poseen algunos tipos de flamas
Tabla II.1 Propiedades de las flamas. [15]
Combustible
Oxidante
Temperaturas
(°C)
Gas natural
Gas natural
Hidrogeno
Hidrogeno
Acetileno
Acetileno
Acetileno
Aire
Oxigeno
Aire
Oxigeno
Aire
Oxigeno
Oxido nitroso
1,700-1,900
2,700-2,800
2,000-2,100
2,550-2,700
2,100-2,400
3,050-3,150
2,600-2,800
Velocidad de
combustión máxima
(cm s-1)
39-43
370-390
300-440
900-1400
158-266
1100-2480
285
La velocidad de combustión en esta técnica es de importancia, ya que la flama es
estable en ciertos intervalos de caudal. Dicho caudal depende mucho del tipo de
oxidante y de oxidante utilizados.
Una de las características principales de esta técnica de análisis cuantitativo es la
flama, para comprender un poco, se debe de saber que la flama se divide en tres
regiones de tamaño y aspecto variable según la reacción de flujos existente entre
el gas combustible y el oxidante. Estas zonas son:
 Zona de combustión primaria: Se reconoce por su luminiscencia azul, en
esta región no se alcanza el equilibrio térmico, por lo tanto, no se produce la
espectroscopia de flama.
53
 Zona interconal: Es una región rica en átomos libres, de manera que es la
zona más utilizada en espectroscopia.
 Cono exterior: Esta zona es de reacciones secundarias donde los productos
formados en la región interior se vuelven en óxidos moleculares estables.
La figura II.6 expresa de manera gráfica las zonas en la que se divide la flama.
Figura II.6 Regiones de la flama.
II.5.2 Componentes de un Espectrofotómetro de Absorción Atómica por
Flama.
1. Una fuente de radiación que emita una línea especifica correspondiente a la
necesaria para efectuar una transición de átomos del elemento analizado.
2. Un nebulizador, que por aspiración de la muestra liquida, forma pequeñas
gotas para una atomización más eficiente.
3. Un quemador, en el cual por efecto de la temperatura alcanzada en la
combustión y por reacción de la misma, favorece la formación de átomos a
partir de los componentes de la solución.
4. Un sistema óptico que separa la radiación de longitud de onda de interés,
de todas las demás radiaciones que entran a dicho sistema.
5. Un detector o transductor capaz de transformar, en relación proporcional las
señales de radiación electromagnética, en señales eléctricas o de
intensidad de corriente.
54
6. Un amplificador o sistema electrónico, que amplifique la señal eléctrica
producida, para que en el siguiente paso pueda ser procesada con circuitos
y sistemas electrónicos comunes.
7. Por último, se requiere de un sistema de lectura por el cual la señal de
intensidad de corriente es convertida a una señal para poder ser
interpretada como transmitancia o absorbancia.
II.5.3 Fuentes de radiación. Lámpara de cátodo hueco.
Una vez que han sido formados los átomos, la flama o llama tiene la misma
función que una celda de espectroscopia visible o ultravioleta. Los átomos de la
flama absorben radiación de acuerdo a la Ley de Beer, si esta corresponde a la
diferencia en energía entre los niveles energéticos de algunos de los átomos
presentes, si no ocurre de esta manera, la radiación pasa por la flama sin
disminuir la potencia de haz como efecto de los átomos contenidos en ella.
La lámpara de cátodo hueco es una fuente de radiación con amplia difusión en la
espectroscopia por absorción atómica, (LCH o HCL), consiste de un cilindro de
vidrio sellado al vacío. El cilindro está lleno de un gas inerte como puede ser neón
o argón a una presión de 1 a 5 torr. Dentro de este mismo cilindro se encuentran
dos filamentos; uno de ellos es el cátodo y el otro es el ánodo. El ánodo
generalmente está formado de níquel, tungsteno o de wolframio, el cátodo es en
forma de cilindro hueco, en el interior del cual se encuentra depositado en forma
de una capa el elemento metálico que se va a excitar, también regularmente y
cuando esto es posible el cátodo está enteramente hecho del metal a analizar. La
figura II.7 representa una lámpara de cátodo hueco.
Figura II.7 Sección transversal de una lámpara de cátodo hueco. [15]
55
Cuando existe la seguridad de que no hay interferencias espectrales ínter
elementos y cuando las propiedades metalúrgicas son adecuadas para hacer la
aleación necesaria se pueden construir cátodos con más de un elemento metálico.
De esta forma una lámpara puede servir para determinar uno, dos, tres o hasta
seis elementos. Económicamente utilizar una lámpara multi-elementos resulta
beneficioso, si se compara el costo de una con el costo de comprar una lámpara
por cada metal que se va a analizar.
Sin embargo, una de las desventajas que presenta una lámpara multi-elementos,
es que el haz de radiación producido no tiene la intensidad ni la pureza espectral
que proporciona una lámpara individual.
Otra gran desventaja que tiene, es que aun cuando se utilice la lámpara para
determinar un solo elemento, los elementos restantes también son desgastados
sin obtener provecho de ellos.
Para realizar una elección entre una lámpara de cátodo hueco individual y una de
multi-elementos deben considerarse factores como: frecuencia de uso, grado de
exactitud requerida en los resultados.
II.5.4 Nebulizador y Quemador.
Inicialmente la muestra líquida debe ser conducida al quemador. Para lograr esto,
ocurre el efecto Venturi. Este efecto es creado cuando el oxidante se introduce a
través de un tubo diseñado de manera tal que se genera un vacío lo cual produce
la succión de la muestra liquida a través del tubo capilar.
Debido a que el oxidante que se introduce a través del nebulizador para el efecto
Venturi no es suficiente para una adecuada combustión, el resto requerido se
introduce también a la cámara del nebulizador por medio de un conducto
adicional. El resultado es que el quemador lleva finalmente una mezcla oxidante y
combustible que transportan pequeñas gotas de rocío de la muestra aspirada.
Otras de la línea conectada a la cámara del nebulizador es el tubo de drenaje. La
finalidad de este es desechar las gotas que por su tamaño grande condensan en
el deflector de flujo o esfera de impacto.
La eficiencia y el grado en que la solución aspirada forma pequeñas gotas de rocío
es de gran importancia ya que la reproductibilidad y la sensibilidad de esta técnica
depende de gran parte de este paso en la operación del nebulizador.
56
Con las gotas de solución que alcanzan a llegar al quemador ocurren los
siguientes eventos:
1. El solvente es vaporizado y se forman los cristales de las sales metálicas
que originalmente se encontraban en solución como iones positivos y
negativos.
2. Una vez formadas las sales, estas son descompuestas por efecto de la
temperatura y el elemento es reducido al estado metálico sólido.
3. Posteriormente el metal pasa del estado líquido al estado gaseoso y
finalmente se tiene un vapor atómico que es capaz de absorber radiación
de longitudes de onda bien definidas.
Figura II.8 Quemador – Nebulizador de premezclado o de flujo laminar. [15]
57
II.5.5 Monocromador, Detector y Registrador de señal analítica.
La función del monocromador es la de dispersar las distintas longitudes de onda
de la radiación emitida por la fuente y separa la línea particular que se desea
medir.
Mientras que el detector y amplificador de la señal, regularmente es utilizado como
fotomultiplicador que transforma la intensidad de radiación en una corriente
eléctrica que tiene la facilidad de ser amplificada y medible. Básicamente consiste
en una célula fotoeléctrica, es decir, la transducción de intensidad luminosa en
intensidad fotoeléctrica se consigue mediante el efecto fotoeléctrico.
Por último el registrador de señal analítica, es un dispositivo que procesa la
corriente resultante proporcionando la señal analítica que se relaciona con la
intensidad de la radiación absorbida digitalmente. Como la intensidad absorbida
depende linealmente del número de átomos de la especie absorbente presentes
en la flama, se puede relacionar con la concentración de la muestra.
La tabla II.2 describe de manera general las condiciones estándar que deben de
existir para la absorción atómica por flama.
Tabla II.2 Condiciones estándar para absorción atómica por flama.
Elemento
λ (nm)
SBW (nm)
Ag
Al
Au
Ba
Bi
Cr
Cu
Fe
Ga
Hg
In
Ir
K
Li
Mg
Na
Nb
Ni
P
Pb
328.1
309.3
242.8
553.6
223.1
357.9
324.8
248.3
287.4
253.7
303.9
264.0
766.5
670.8
285.2
589.0
334.4
232.0
213.6
283.3
0.7
0.7
0.7
0.4
0.2
0.7
0.7
0.2
0.7
0.7
0.7
0.2
1.4
1.4
0.7
0.4
0.2
0.2
0.2
0.7
Flame
Gases
A-Ac
N-Ac
A-Ac
N-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
N-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
N-Ac
A-Ac
Sens. Check
(a)
2.5 (e)
50.0 (b)
15.0 (e)
20.0 (b)
20.0 (e)
4.0 (e)
4.0 (e)
5.0 (e)
60.0 (b)
200.0 (e)
35.0 (e)
500.0 (e)
2.0 (b,e)
2.0 (e)
0.3 (e)
0.5 (b,e)
700.0 (c)
7.0 (e)
14000.0
20.0 (e)
58
Continuación. Tabla II.2
Pt
Rb
Ru
Se
265.9
780.0
349.9
196.0
0.7
1.4
0.2
0.2
A-Ac
A-Ac
A-Ac
A-Ac
100.0 (e)
50.0 (b,e)
30.0 (d)
25.0 (e)
(a) Concentración de metal (mg/L) en solución acuosa, el
cual es dado por una lectura aproximada de 0.2 de
Absorbancia.
(b) Adición de un álcali (por ejemplo, K, La, o Cs como
cloruros) recomendado para controlar la ionización.
(c) 0.2% Al y 1.0% HF agregado para mejorar la linealidad y
sensibilidad
(d) 0.1% La agregado para mejorar la sensibilidad
(e) El uso de la moldura del impacto mejora la sensibilidad
alrededor de 2x
A-Ac: aire-acetileno
N-Ac: Oxido nitroso-acetileno
II.5.6 Ley de Lambert y Beer.
Esta ley es una relación empírica que relaciona la absorción de luz con las
propiedades del material atravesado. Dicha ley está dada por la siguiente
expresión:
Donde:
A: absorbancia
ε: coeficiente de absortividad molar. Constante de proporcionalidad característica
de la combinación soluto-disolvente para una longitud de onda. [ L cm-1 mol-1 ]
b: longitud de paso óptico recorrido por la radiación a través del medio absorbente.
(quemador) [ cm ]
c: concentración de la especie absorbente [ L-1 mol-1 ]
Para efecto de esta ley, la transmitancia (T) es la relación entre la intensidad de
radiación transmitida por una muestra (P) y la intensidad de radiación que incide
sobre la muestra (P0), medidos ambos en la misma posición del espectro y con la
misma abertura.
59
Se supone que el haz es de radiación paralela y que incide sobre las superficies
planas y paralelas de la muestra, formando ángulos rectos.
Por lo tanto, la absorbancia es el logaritmo en base diez del inverso de la
transmitancia (T), en el que el disolvente puro es el material de referencia, esto es:
La figura II.9 expresa el proceso de transmitancia, de acuerdo a la formula
siguiente:
P0
P
Disolución absorbente de concentración “c”
Figura II.9 Proceso de Transmitancia.
La ley explica que hay una relación exponencial entre la transmisión de la luz a
través de un sustancia.
.
60
Capítulo III
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Una forma práctica de demostrar lo enunciado en los capítulos anteriores, es
realizar una aplicación de forma experimental.
Para efectuar dicha demostración, se eligió el método de “Recuperación de oro
por medio del ataque de ácido nítrico (HNO3)” a tarjetas de impresión en la que
el recubrimiento de oro se encuentra en los pines y el método seleccionado para
afinar el metal fue: “Afinación de oro por medio de encuarte” y una muestra del
oro obtenido se someterá al proceso de absorción atómica por flama para realizar
un análisis cuantitativo de la misma y así conocer la cantidad de oro contenida en
la muestra.
Fue necesario tomar como herramienta para comprender el proceso de afinación,
el proceso para recuperar el metal de las mermas que son producidas en un taller
joyero, y de esta manera, considerar este proceso como parte del desarrollo
experimental de este trabajo.
Este capítulo está dedicado a describir los pasos necesarios en cada etapa del
proceso general en el desarrollo experimental, así como, los materiales necesarios
para llevar a cabo dicho proceso. En la figura III.1 se muestra la imagen de una
tarjeta de impresión con pines, estos últimos, es la parte donde se encuentra el
recubrimiento de oro.
Figura III.1 Tarjetas de impresión con pines.
61
III.1 Recuperación de oro por medio del ataque de ácido nítrico a tarjetas de
impresión.
Materiales.
Un vaso de precipitado de 50 mililitros.
Pipeta graduada y una perilla.
Una varilla de vidrio.
Una parrilla de calentamiento con agitación magnética.
Papel filtro.
Tarjetas de impresión de computadora.
Pinzas para desmontar los pines de la tarjeta.
Solución de ácido nítrico (HNO3) al 64% de pureza.
Proceso de experimentación.
1. Con las pinzas, desmontar todos los pines que tiene la tarjeta de impresión.
2. Colocar la porción de pines que se desea someter a reacción en el vaso de
precipitado de 50 ml y agregar ácido nítrico. La cantidad de ácido nítrico
que ha de agregarse debe ser suficiente para cubrir la porción de pines.
Hecho lo anterior, agitar la mezcla con la varilla de vidrio. En este momento,
los metales comunes usados para la alianza con el oro, comenzaran a
disolverse.
3. Calentar la solución en la parrilla de calentamiento y accionar la agitación
magnética para ayudar a disolver los metales. Agregar periódicamente más
ácido nítrico (aproximadamente 2 ml de ácido nítrico) cuando se esté
evaporando o cuando cesen los signos de la reacción. La reacción química,
mientras la aleación se disuelve, creará burbujas.
4. Cuando la digestión haya terminado, dejar que la solución se enfríe. El vaso
contendrá pequeñas cuentas de oro.
5. Retirar la mayor parte del ácido, luego filtrar lo que resta en el vaso. Las
partículas de oro quedarán en el papel de filtro.
6. Lavar las cuentas de oro con agua caliente (agua de la llave) varias veces
para dejarlas bien limpias.
62
Observaciones durante la experimentación.
Muestra 1
La reacción fue visible a una temperatura de 230°C, el burbujeo fue intenso.
Con esta temperatura y agitación fue posible la separación de pequeñas
hojuelas de oro. El valor de la temperatura es señalado en la parrilla de
calentamiento.
En todo el proceso de reacción, la solución de ácido nítrico fue de color
amarillo a café obscuro.
Figura III.2 Disolución del metal.
Figura III.3 Vapor nitroso.
Figura III.4 Ácido nítrico al final de la
reacción.
Figura III.5 Fracción de oro extraído.
63
Muestra 2
Desde el inicio la coloración de la solución fue verde.
Se empleo una temperatura de 230 °C, por un momento la coloración
cambio a cafe, pero al enfriarse regreso a color verde.
Figura III.6 Diferencia de coloración de
ácido nítrico.
Figura III.7 Oro recuperado.
Figura III.8 Hojuelas de oro.
64
Muestra 3
En esta muestra, el desprendimiento del oro fue muy tardado.
La reacción fue visible a una temperatura de 230°C.
Figura III.9 Ataque del ácido nítrico al
sustrato (pines).
Figura III.10 Generación de vapores.
Figura III.11 Precipitado de oro.
Figura III.12 Oro filtrado.
65
Muestra 4
 Al empezar a calentarse la solución, el desprendimiento de pequeñas
hojuelas de oro fue inmediato, no hubo necesidad de llegar a la ebullición
como en las muestras anteriores.
 La muestra nunca estuvo en ebullición, solo se evaporo el acido nítrico.
 La reacción no fue visible a 230°C, pero si existió el desprendimiento.
Figura III.13 Ácido nítrico en reacción.
Figura III.14 Oro antes de filtrar.
Figura III.15 Producto final (oro).
66
III.2 Absorción Atómica.
Materiales.
2 vasos de precipitado de 100 mililitros.
1 vaso de precipitado de 150 mililitros.
1 matraz erlenmeyer de 100 mililitros.
1 varilla de vidrio
Ácido clorhídrico (HCl) al 80% de pureza.
Ácido nítrico (HNO3) al 64% de pureza.
Equipo: Espectrofotómetro de Absorción Atómica.
Modelo: A. Analyst 300. PerkinElmer
Preparación de agua regia.
Es necesario hacer un tratamiento previo a la muestra que será sometida a la
técnica de absorción atómica, por lo tanto, hay que hacer una preparación de una
solución de ácido clorhídrico con ácido nítrico, esta solución recibe el nombre de
“agua regia”.
El agua regia se usa comúnmente para disolver los metales nobles,
particularmente el oro, que son inertes a cualquiera de los ácidos usados por
separado. Es un disolvente poderoso debido al efecto combinado de los iones H+,
NO3-, y Cl- en disolución. Esta mezcla de ácidos contiene en volumen una parte de
ácido nítrico por tres partes de ácido clorhídrico, (3:1).
De acuerdo a la proporción de ácidos antes mencionada el proceso de
preparación es el siguiente:
1. Para 100 mililitros de solución, medir 75 mililitros de ácido clorhídrico y 25
mililitros de ácido nítrico.
2. En un vaso de precipitado de 150 mililitros, verter en primer lugar el ácido
clorhídrico y posteriormente y con precaución incorporar el acido nítrico por
las paredes del vaso. La reacción es agresiva.
3. Homogenizar la mezcla.
67
Disolución de la muestra de oro extraído en agua regia.
1.
2.
3.
4.
Pesar la muestra de oro que se desea analizar.
En un matraz, agregar 10 mililitros de agua regia.
Agregar al matraz la muestra que ha sido pesada.
Agitar. Conforme pasa el tiempo, agregar periódicamente 5 mililitros de
agua regia y continuar con la agitación.
5. Cuando la parte solida haya sido disuelta por completo, aforar a 100
mililitros.
Esta parte experimental, también es realizada bajo buenas condiciones de
ventilación.
Aplicación de la técnica de absorción atómica.
Cuando esta lista la muestra que va a ser analizada, se procede a usar el
Espectrofotómetro de Absorción Atómica por flama, como se describe a
continuación:
1. Abrir las válvulas de gases y verificar que exista la siguiente presión de
alimentación.
Aire
50 – 60 Psi
3.5 – 4.5
Acetileno
12 – 14 Psi
0.85 – 1
2. Colocar la lámpara de cátodo hueco.
Es importante recordar que dependiendo del metal que va a ser analizado
es el tipo de lámpara que se va a utilizar ya que el cátodo está construido
del metal cuyo espectro se desea obtener.
3.
4.
5.
6.
Encender el regulador de voltaje.
Encender el equipo.
Encender la computadora.
Abrir el programa Analista Winlab, después ir a AA Winlab Analyst y dar
un clic.
7. Crear o abrir un método almacenado.
8. Analizar muestra
9. Apagar el equipo.
68
Figura III.16 Espectrofotómetro de Absorción Atómica por Flama.
Modelo: A. Analyst 300. PerkinElmer
Figura III.17 Válvulas de gas y aire.
Figura III.18 Aspiración de la muestra.
69
Figura III.19 Estándares de solución.
Las concentraciones de los estándares utilizados, corresponden a 1, 1.5, 2
y 2.5 ppm de Ag+.
Lo anterior fue una descripción general del uso del Espectrofotómetro de
Absorción Atómica, ver detalles en anexo E.
III.3 Afinación. Método de Encuarte.
Se ha hablado ya, de la importancia que tiene la pureza del metal recuperado para
poder ser reincorporado al ciclo productivo. A continuación, se describe el proceso
de afinación por Encuarte.
Materiales.
Fundente Bórax.
Carbonato de Calcio.
Crisol de granito.
Vaso de precipitado de 100 mililitros.
Acido nítrico (HNO3) químicamente puro
Procedimiento.
1. Recolectar
Es aquí donde se recolectan todas las posibles mermas existentes en el lugar.
2. Calcinar
Lo recolectado, se quema o se calcina con el fin de destruir todo aquello que
puede ser quemado hasta que la consistencia del material sea ceniza.
70
3. Fundir
La preparación del material recolectado para calcinarse debe ser la siguiente:
Si la cantidad de material a fundir fuera de 2 kg, la proporción de fundentes y
ceniza deberá ser:
1 kg de ceniza
½ kg de fundente (bórax)
½ kg de carbonato de Calcio.
Posteriormente, esta mezcla de fundentes y ceniza es introducida a un horno de
fundición cuya temperatura máxima que puede alcanzar oscila entre los 2000
grados centígrados. El proceso de fundición, tiene una duración de 2 ½ horas
aproximadamente. Hasta este paso, se trabajo con volúmenes grandes de
material para tratar.
Figura III.20
Ceniza.
Figura III.21
Horno de fundición.
Figura III.22
Fundición de la ceniza.
Figura III.23
Producto de la fundición.
Figura III.24
Crisol al rojo vivo.
Figura III.25
Ceniza fundida.
71
Para facilitar los pasos siguientes de este método de afinación, se comienza a
manejar volúmenes pequeños en la experimentación. Por lo que se pesa una
fracción de merma y se procede como sigue:
1) Determinar la cantidad de liga que se debe agregar al metal que se
quiere afinar.
Se estima el quilataje inicial del metal a afinar.
Es un procedimiento bastante rápido, primero, a la fracción de oro que quiere ser
valuado, se le agrega una gota de ácido nítrico (HNO3) y no da ninguna reacción y
el ácido queda como una gota de agua limpia, entonces se agrega una segunda
gota, pero esta vez es de ácido clorhídrico (HCl) y nos da una coloración de verde
limón intenso y se genera una mancha rosa intenso que se borra fácilmente. De
acuerdo con lo anterior, se determino que el metal es de 20 quilates.
Se pesan 1.5 gramos de metal para afinar
Figura III.25 Oro a afinar más latón.
2) Fundir el metal con la cantidad de liga.
Figura III.26 Fundición.
72
3) Granallar
El material recién fundido es convertido a granalla que no es otra cosa que un
conjunto de granos o porciones diminutas. El proceso para convertirlo a granalla
ya ha sido descrito en el capítulo 2.
Figura III.27 Granalla de oro.
4) Agregar ácido nítrico al metal convertido en granalla.
Este paso se debe realizar en un espacio con la ventilación adecuada. La reacción
que se produce es muy agresiva y genera vapores muy tóxicos.
Figura III.28 Granalla más ácido nítrico.
5) Realizar la correspondiente decantación, cuando la reacción no sea
completamente visible.
6) Lavar el metal, y si la coloración del agua destilada es incolora en
vez de azul, se habrá terminado con el proceso, de lo contrario
repetir el proceso a partir del paso 4.
73
Figura III.29 Verificación del proceso.
7) Fundir
Figura III.30 Fundición final.
Figura III.31 Oro afinado.
Observaciones de la experimentación.
En el momento que se agrega el ácido nítrico al metal en forma de granalla, la
reacción es visible inmediatamente y la generación de vapores va incrementando,
mientras que la coloración verde conforme fue avanzando la reacción, se fue
acentuando más.
Figura III.32 Inicio de
la reacción.
Figura III.33
Aumento en la
coloración.
Figura III.34 Generación de
vapores.
74
Cuando el metal que se quiere afinar ya no reacciona mas con el ácido nítrico,
queda en el fondo del vaso con la apariencia de cáfe, poroso y con una coloración
marrón.
Figura III.35 Precipitado de oro.
Figura III.36 Oro afinado.
75
76
Capítulo IV
ANÁLISIS DE RESULTADOS
A lo largo de este trabajo, se ha dado un panorama general de la situación de los
RAEE y de la chatarra electrónica que de estos deriva, el problema de impacto
ambiental que estos generan y como medida para contrarrestar este golpe se
considera como una buena alternativa el reciclaje de estos desechos, y se
centraliza en la acción de recuperar y afinar metales como el oro para poderlos
integrar al ciclo productivo una vez más. Por lo que se profundiza también en el
estudio de diversos métodos para lograr dicha recuperación y se elige uno de ellos
como forma de aplicación. Unido a esto, se adopta un método de afinación para
señalar la pureza del metal y paralelamente se hace uso de la técnica instrumental
de absorción atómica como método cuantitativo para corroborar la pureza del
metal obtenido.
De manera que este capítulo, está dedicado al análisis de los diversos resultados
que se pudieron obtener durante la experimentación.
IV.1 Efecto de la temperatura durante la experimentación.
Al realizar la experimentación por primera vez (muestra 1), no se contaba con las
condiciones de operación necesarias para realizar la experimentación, en
consecuencia a esta deficiencia, por tanteo se fueron modificando las condiciones
de la experimentación, principalmente la temperatura, hasta llegar al punto donde
la reacción fue completamente visible y podía observarse claramente el
desprendimiento del oro.
La temperatura influye concretamente en la solubilidad del sustrato que tiene el
recubrimiento de oro, aunque también influye la presión y la naturaleza del
solvente al que esté sometido el sistema. Es de conocimiento, que la solubilidad
es la propiedad de una sustancia para disolverse en otra. Generalmente, para
hacer que el soluto se disuelva se suele calentar la muestra. Cuando se calienta
una disolución saturada, esta disuelve más soluto que a temperatura ambiente.
Esto ocurre porque el aumento de la temperatura hace que el espacio entre las
partículas del líquido sea mayor y disuelva una cantidad más grande de metal
sólido.
77
En la gráfica IV.1 se describe el efecto de la temperatura sobre la disolución del
metal base que esta recubierto por el oro.
Gráfica IV.1 Relación entre Temperatura y el % de Disolución del metal.
300
Temperatura
250
200
150
100
50
0
0
20
40
60
80
100
% Disolución
IV.2 Diferencia del metal base recubierto por oro.
Por medio de la coloración que toma el ácido nítrico durante la experimentación y
al final de la misma, se puede determinar qué tipo de metal fue tomado como base
para ser recubierto por el oro.
Cabe mencionar, que una de las razones por las cuales se elige ácido nítrico
(HNO3), es porque tiene la propiedad de atacar otros metales y no genera ninguna
reacción al oro.
Como se muestra en la imagen siguiente, la coloración de la muestra 2 resulto de
color verde en comparación con la muestra 1, cuya coloración es cáfe.
Las coloraciones dependen de la naturaleza propia del ácido utilizado, así como,
el tipo de metal disuelto.
En la tabla IV.1, se hace una comparación entre la coloración del ácido nítrico
final, resultado de la reacción de este con el metal base recubierto por el oro.
78
Tabla IV.1 Comparación entre la coloración del Ácido nítrico.
Ataque del ácido nítrico a diversos metales
Reacción violenta sobre el cobre, plata,
latón con coloración verde o azul.
(muestra 2)
Reacciona con hierro, níquel con
coloración café oscuro. (muestra 1)
El paladio se disuelve, encuartado, en
color rojo.
El estaño da copos blancos
No ataca al aluminio, acero inoxidable,
oro ni platino.
El ácido nítrico solo afecta al oro de 12k
hacia abajo.
muestra 2
muestra 1
Figura IV.1 Coloración del ácido nítrico.
IV.3 Oro fino
Figura IV.2
Figura IV.3
Figura 4.2 Oro fino, antes de fundir.
Figura 4.3 Oro fino.
79
En la figura 4.2 muestra la apariencia del oro después de acabar con el proceso
de encuarte. Es como tierra bofa, esto es debido, a que el ácido nítrico acabó con
todas las cadenas de los metales, tales como el cobre, plata y latón y estos
comenzaron a soltar las moléculas del oro, es por eso que al final del proceso
queda con esta textura y forma. Finalmente, después de fundir el metal, se obtiene
la porción de oro fino en forma de lámina.
IV.4 Pureza del oro obtenido.
Se ha enfatizado de sobre manera, que el metal que se recupera debe tener una
buena pureza como si se tratara de un metal que ha sido extraído por primera vez
de elementos naturales.
Se emplearon 2 métodos para establecer la pureza del metal conseguido:
Afinación por Encuarte y Absorción Atómica.
IV.4.1 Afinación por Encuarte.
Después de haber terminado este proceso, se pesa el oro que se adquirió.
Peso inicial
Peso final
1.5 gramos de oro
con 5 gramos de liga
1.3 gramos
Después de esta pérdida de peso, el quilataje inicial de 20 K, tuvo que subir; es la
finalidad del método, por lo tanto, la pureza del metal tratado se ve beneficiada.
Para encontrar el quilataje del metal se realizo una tabulación, que nos da los
siguientes datos:
En la tabla IV.2, refiere a una tabulación para encontrar el valor de quilataje al que
subió el oro después de someterlo al proceso de afinación.
80
Tabla IV.2 Tabulación. Gramos de oro.
Quilates (X)
Gramos de oro
20
1.5
20.5
1.4634
21
21.5
1.4285
1.3953
22
1.3636
22.5
1.3333
23
1.3043
23.5
1.2765
24
1.25
De acuerdo con los datos anteriores, el quilataje final del metal es de 23K, por
consiguiente y aplicando una regla de tres, el metal finalmente tiene una pureza
del 95.83%.
IV.4.2 Absorción Atómica por Flama.
Cabe señalar que esta es un proceso cuantitativo. Consecuentemente, la cantidad
de oro contenida en la muestra analizada, servirá para determinar la pureza.
Los resultados que brindó el uso de la técnica de absorción atómica fueron los
siguientes y son plasmados en la tabla IV.3.
Tabla IV.3 Composición de la muestra analizada.
Metal
%
Cobre (Cu)
0.046
Plata (Ag)
0.135
Oro (Au)
99.819
81
Con este valor en porcentaje, podemos determinar a que quilataje corresponde el
oro obtenido. La tabla IV.4 contiene los resultados finales de la pureza del oro
obtenido.
Tabla IV.4 Resultados finales.
Método
Pureza
Quilates
%
Encuarte
23
95. 833
Absorción
atómica
23. 956
99. 819
IV.5 Evaluación del error porcentual en la determinación de la pureza.
Comercialmente, se puede obtener oro con una pureza máxima de 23.999
quilates, no se encuentra en el mercado la pureza total de 24 quilates. Y esta
pureza se obtiene a partir de una extra afinación, con una afinación normal se
puede obtener un metal con un grado de 23.9 quilates.
Así que, tomando el valor de 23.999 quilates, se puede evaluar el error de cada
método para determinar la pureza. Finalmente en la tabla IV.5 se expresa la
comparación del error de cada método de afinación.
Tabla IV.5 Comparación de error de cada método.
Método
% Error
Encuarte
Absorción
atómica
4.1626
0.1791
82
CONCLUSIONES
El proceso realizado, no se llevó a cabo a gran escala. Sin embargo, si brinda la
oportunidad de concluir acerca de él. Durante el proceso solo se manipularon
pequeñas cantidades de material a procesar para tener una mejor visualización de
los resultados, propiciando así, la facilidad del método empleado en el momento
de la experimentación.
Es por ello que este apartado está dedicado a describir las conclusiones a las que
se llegaron en base al trabajo realizado.
1) Entre los aparatos electrónicos que son utilizados comúnmente, se
encuentran los celulares y las computadoras que son los que poseen
la tasa más alta de reciclado. Más del 90% de las partes que
conforman estos aparatos pueden ser recicladas ya que son de fácil
acceso para desensamblar, reutilizar y reciclar.
2) Hacer uso del reciclado de los RAEE provoca un doble impacto
positivo:
Permite recuperar metales o materiales que son cada vez más
escasos y cuya obtención, por medio de la táctica minera,
genera un alto impacto ambiental y social.
Al mismo tiempo frena el impacto que estos residuos generan
al medio ambiente al degradarse en basureros a cielo abierto
o en rellenos sanitarios, evitando la acumulación de metales
pesados principalmente que contaminan los mantos acuíferos,
suelo y aire.
3) De manera general, se cumplieron con los objetivos establecidos
para este trabajo, se estudiaron los métodos existentes para la
extracción como método de reciclaje del oro. En base a este estudio,
se optó por el método de “Recuperación de oro por medio del
ataque de ácido nítrico (HNO3)” para realizar el proceso
experimental.
4) La factibilidad del proceso, es relativamente estable, debido a que el
procedimiento empleado es sencillo en práctica. No se requiere de
83
diversos materiales para llevarlo a cabo ni tampoco un gran consumo
de energía. La alternativa es sólida, ya que es ácido nítrico el
solvente que se emplea principalmente en este proceso, por lo que
no se generan grandes cantidades de contaminación, si se compara
con el uso de métodos en los que se involucra cianuro o mercurio
que son altamente dañinos tanto para el ser humano como para el
medio ambiente.
5) Económicamente es viable llevar a cabo un proceso de recuperación
de oro cuando se habla de grandes cantidades de material a
procesar por el precio que tiene el metal en el mercado. En
específico, el uso de ácido nítrico para recuperar el metal, no implica
grandes gastos económicos.
6) La manera de comprobar la eficacia del método, es por medio de la
medición de la pureza. Los dos valores obtenidos son buenos, pero
se toma como referencia el valor establecido por el método de
Absorción atómica. En base a este resultado se concluye, que el oro
obtenido por este método es de buena calidad, no interfiere la
mecánica del proceso en las cualidades químicas y físicas, por lo
tanto, el metal es igual de efectivo al que se extrae por primera vez
de cualquier tipo de yacimiento o mina.
7) La comparación de los resultados de la medición de la pureza
indican una clara diferencia entre ambos métodos pese a que el oro
que se analizó fue el mismo. Puede concluirse que, en el proceso de
encuarte, el procedimiento se ve afectado por agentes externos
como material empleado para el proceso, la adición de oro para
completar el tamaño de la muestra, que aunque fue del mismo
quilataje influye sobre el mecanismo, resultando con una pureza
aceptable. Mientras que el otro método utilizado (absorción atómica
por flama) nos da una pureza mejor, debido a la utilización de agua
regia. En el momento que se disolvía la cantidad de metal, la
solución ácida continúo con el ataque a los posibles metales
existentes en la reacción.
84
RECOMENDACIONES
Para poder tener resultados y concluir sobre ellos, se realizo una investigación
acerca de los residuos electrónicos y la chatarra electrónica que de estos se
deriva. Así como la experimentación para sustentar con la práctica lo investigado.
En consecuencia a la investigación y a la experimentación relacionada con el
reciclaje y afinación del oro a partir de chatarra electrónica, se puede recomendar
lo siguiente:
1. Establecer una ley general para México respecto a la disposición
final de residuos electrónicos. Actualmente no existe alguna ley que
contradiga lo antes dicho.
2. Crear un sistema normativo que refiera exclusivamente al proceso de
reciclado de residuos electrónicos, específicamente en el área de
metales.
3. Dar continuidad con la ratificación a convenios reguladores de
basura electrónica y reciclaje de la misma, como el convenio de
Basilea o Estocolmo y participar en congresos relacionados con el
tema. Y poderlos tomar como base para la organización de sistemas
reguladores en México.
4. Instituir más lugares adecuados para la recolección de residuos
electrónicos y organizar con mayor frecuencia campañas de
recolección de los mismos.
5. Realizar más investigación acerca de recuperación de metales para
descontinuar el uso de cianuro o mercurio, que son sustancias
altamente contaminantes.
6. En la experimentación se recomienda solo trabajar con los pines, por
que el ácido no disuelve la parte cerámica de la tarjeta de impresión,
y en el momento de filtrar y hacer la respectiva limpieza, impide
hacerlo uniformemente.
85
7. Utilizar un vaso de precipitado de tamaño adecuado para la
experimentación, porque en el momento de ebullición puede
derramarse el ácido y manchar el área de trabajo.
8. Siempre trabajar bajo un buen sistema de extracción o ventilación,
porque se trabaja con ácidos que generan vapores y olores muy
penetrantes.
9. Al utilizar el método de encuarte, realizar el proceso con materiales
con la mayor limpieza posible, para evitar la incorporación de
impurezas al metal recuperado.
10. Cuando se deja enfriar el metal recién fundido, dejarlo en una zona
limpia para que no se llene de polvo o de algún otro contaminante.
86
REFERENCIAS
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Investigaciones para el Desarrollo (IDRC, Canadá) que se implementa en
SUR Corporación, Chile. Ver más información en Residuos electrónicos.
http://www.residuoselectronicos.net
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115-edicion-237/941-la-basura-electronica-en-mexico.html
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13. Leyes ambientales regulan la electrónica
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18. México y la basura electrónica
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21. Prince Alejandro. Presentación en el primer Taller de Reciclaje SUR-IDRC,
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23. SEMARNAT
http://www.semarnat.gob.mx/informacionambiental/Documents/pdf/cap_7_resid
uos.pdf
24. UNEP http://www.unep.org/
90
91
92
ANEXO A
HOJA DE DATOS DE
SEGURIDAD
ÁCIDO NITRICO (HNO3)
FORMULA: HNO3
PESO MOLECULAR: 63.02 /MOL
COMPOSICION: H: 1.6 %; N: 22.23 % y O: 76.17 %.
GENERALIDADES:
El ácido nítrico es un líquido cuyo color varía de incoloro a amarillo pálido, de olor
sofocante. Se utiliza en la síntesis de otros productos químicos como colorantes,
fertilizantes, fibras, plásticos y explosivos, entre otros. Es soluble en agua,
generándose calor. No es combustible, pero puede acelerar el quemado de
materiales combustibles y causar ignición. Es corrosivo de metales y tejidos. Si
además, contiene NO2 disuelto, entonces se conoce como ácido nítrico fumante y
su color es café-rojizo. Actualmente, se obtiene por oxidación catalítica de
amoniaco.
NUMEROS DE IDENTIFICACION:
UN: 2031
2032 (fumante)
NIOSH: QU 5775000)
Especial: Oxidante
QU 5900000 (fumante)
Oxidante (fumante)
NOAA: 7198
HAZCHEM CODE: 2PE
CAS: 7697-37-2
STCC: 4918528
RTECS: QU5775000
NFPA: Salud: 3 Fuego: 0 Reactividad: 0
Salud: 3 Fuego: 0 Reactividad: 1 Especial:
Se encuentra incluido en: CERCLA, EHS y 313
MARCAJE: SUSTANCIA CORROSIVA OXIDANTE
93
PROPIEDADES FISICAS Y TERMODINAMICAS:
Punto de ebullición: 86 °C. Punto de fusión: -42 °C. Presión de vapor: 51 mm de
Hg a 25 °C (fumante); 113 mm de Hg a 38 °C (95-98 %); 6.8 mm de Hg a 20 °C
(67 %) y 8-11 mm de Hg a 25 °C (40 %). Forma un azeótropo negativo con agua a
68.8 % en peso, cuyo punto de ebullición es de 122°C. Solubilidad:
Completamente miscible en agua.
PROPIEDADES QUIMICAS:
El ácido nítrico se descompone con cierta facilidad, generando óxidos de
nitrógeno.
Reacciona con álcalis, óxidos y sustancias básicas, generando sales. Es un
oxidante fuerte, dependiendo de su concentración.
Se ha informado de reacciones violentas entre el ácido nítrico y:
-
Acido y anhídrido acético, acetona, acetonitrilo y alcoholes, por lo que no se
recomienda para limpiar material de laboratorio.
2-aminotiazol, amoniaco, aminas aromáticas, derivados de benzo[b]tiofeno,
pentafluoruro de bromo, butanetiol, celulosa, nitruro de cobre,
crotonaldehido, ciclohexilamina, fluor, hidracina, hidrocarburos en general,
yoduro de hidrógeno, peróxido de hidrógeno, resinas de intercambio iónico,
óxido de hierro(II), ácido láctico mas fluoruro de hidrógeno, acetiluros
metálicos, salicilatos metálicos, 4- metil-ciclohexanona, nitrobenceno,
nitrometano, hidruros no metálicos, no metales, fenilacetileno, derivados de
fosfina, haluros de fósforo, anhídrido ftálico mas ácido sulfúrico,
polialquenos, dióxido de azufre, haluros de azufre, tioaldehidos, tiocetonas,
tiofeno, triazinas, 2,4,6-trimetiltrioxano, trementina, madera y otros
productos celulósicos, especialmente si están finamente divididos.
Ataca a la mayoría de los metales, excepto platino y oro y, en el caso de aluminio
y cromo los pasiva, presentando un ataque muy leve. Algunos son convertidos a
óxidos, como en el caso de arsénico, antimonio y estaño; otros son convertidos a
nitratos. Es capaz de oxidar a elementos en estado de bajo número de oxidación
hasta su más alto valor, como en el caso de óxidos, sulfuros, etc.
NIVELES DE TOXICIDAD:
RQ: 1000
TPQ: 1000
IDLH (cualquier concentración): 100 ppm
94
México:
CPT : 5 mg/m3 (2 ppm)
CCT: 10 mg/ m3 (4 ppm)
Estados Unidos:
TLV TWA: 5mg/m3 (2 ppm)
TLV STEL: 10 mg/m3 (4 ppm)
Francia: VME: 5mg/m3 (2 ppm)
VLE: 10 mg/m3 (4 ppm)
Alemania:
MAK: 25 mg/m3 (10 ppm)
Reino Unido:
Periodos largos: 5mg/m3 (2 ppm)
Periodos cortos: 10 mg/m3 (4 ppm)
Suecia:
Nivel límite: 5 mg/m3 (2 ppm)
Periodoscortos:13mg/m3(5ppm)
MANEJO:
Equipo de protección personal:
Para su manejo debe utilizarse bata y lentes de seguridad y, si es necesario,
delantal y guantes de neopreno o Viton (no usar hule natural, nitrilo, PVA o
polietileno). No deben usarse lentes de contacto cuando se utilice este producto.
Al trasvasar pequeñas cantidades con pipeta, siempre utilizar pro pipetas, NUNCA
ASPIRAR CON LA BOCA.
RIESGOS:
Riesgos de fuego y explosión:
Puede generar óxidos de nitrógeno, muy tóxicos, cuando se calienta. Por ser un
fuerte oxidante, su contacto con material combustible, hace que se incremente el
riesgo de fuego o incluso explosión. Es no combustible, pero es peligrosamente
reactivo con muchos materiales.
Reacciona explosivamente con polvos metálicos, carburos, sulfuro de hidrógeno,
alcohol y carbón. Incrementa la inflamabilidad de combustibles orgánicos y
95
materiales oxidados, pudiendo causar su ignición. Con agua y vapor, genera calor
y humos corrosivos y venenosos. Con agentes reductores poderosos, explota.
En general, evite humedad, calor y el contacto con los compuestos mencionados
en las propiedades químicas.
Riesgos a la salud:
Este producto es principalmente irritante y causa quemaduras y ulceración de
todos los tejidos con los que está en contacto. La extensión del daño, los signos y
síntomas de envenenamiento y el tratamiento requerido, dependen de la
concentración del ácido, el tiempo de exposición y la susceptibilidad del individuo.
La dosis letal mínima es aproximadamente de 5 ml (concentrado) para una
persona de 75 Kg. Las personas con problemas en piel, ojos y cardiopulmonares
tienen gran riesgo al trabajar con este producto.
Inhalación: Una inhalación aguda de este producto produce estornudos, ronquera,
laringitis, problemas para respirar, irritación del tracto respiratorio y dolor del tórax.
En casos extremos se presenta sangrado de nariz, ulceración de las mucosas de
nariz y boca, edema pulmonar, bronquitis crónica y neumonia. Signos severos de
intoxicación se presentan de 5 a 48 h después de la exposición, habiendo
respirado como mínimo 25 ppm en un periodo de 8 h. Se han informado, incluso,
de muertes inmediatamente después de una exposición seria a vapores de NO2.
También causa erosión de los dientes bajo periodos prolongados de exposición.
Contacto con ojos: Produce irritación, dolor, lagrimeo, erosión de la córnea e
incluso, ceguera.
Contacto con la piel: Para la piel, es peligroso tanto líquido, como en forma de
vapor. Causa quemaduras severas, la piel adquiere un color amarillo y se presenta
dolor y dermatitis.
Ingestión: Este ácido es muy corrosivo y puede destruir los tejidos
gastrointestinales. Los principales síntomas de una intoxicación por ingestión de
este ácido son: salivación, sed intensa, dificultad para tragar, dolor y shock. Se
producen quemaduras en boca, esófago y estómago, hay dolor estomacal y
debilitamiento. En caso de vómito, éste generalmente es café. Si la cantidad
ingerida es grande puede presentarse un colapso circulatorio.
Cancerogenocidad: Se han informado de casos en los que se relaciona a los
vapores de este ácido junto con trazas de metales cancerígenos y asbesto con
cáncer de laringe.
Mutagenicidad: No existe información al respecto.
Peligros reproductivos: Se han encontrado efectos teratogénicos y reproductivos
en experimentos de laboratorio.
96
ACCIONES DE EMERGENCIA:
Primeros auxilios:
Debido a que este producto es extremadamente reactivo, debe tenerse mucho
cuidado en su manejo.
Las personas expuestas a este producto, deben ser transportadas a un área bien
ventilada y deben eliminarse las ropas contaminadas, de manera general.
Dependiendo del grado de contaminación, las personas que atiendan a las
víctimas deberán vestir equipo de protección adecuado para evitar el contacto
directo con este ácido. Las ropas y equipo contaminado debe ser almacenado
adecuadamente para su posterior descontaminación.
Inhalación: Evaluar los signos vitales: pulso y velocidad de respiración; detectar
cualquier trauma.
En caso de que la víctima no tenga pulso, proporcionar rehabilitación
cardiopulmonar; si no hay respiración, dar respiración artificial y si ésta es
dificultosa, suministrar oxígeno y sentarla.
Ojos: Lavarlos con agua tibia corriente de manera abundante, hasta su eliminación
total.
Piel: Lavar cuidadosamente el área afectada con agua corriente de manera
abundante.
Ingestión: Proceder como en el caso de inhalación en caso de inconsciencia.
Si la víctima está consciente, lavar la boca con agua corriente, sin que sea
ingerida. NO INDUCIR EL VOMITO NI TRATAR DE NEUTRALIZARLO. El carbón
activado no tiene efecto. Dar a la víctima agua o leche, solo si se encuentra
consciente: niños mayores de 1 año, 1/2 taza; niños de 1 a 12 años, 3/4 de taza y
adultos, 1 taza. Continuar tomando agua, aproximadamente una cucharada cada
10 minutos.
EN TODOS LOS CASOS DE EXPOSICION, EL PACIENTE DEBE SER
TRANSPORTADO AL HOSPITAL TAN PRONTO COMO SEA POSIBLE.
Control de fuego:
Utilizar el equipo de seguridad adecuado dependiendo de la magnitud del
incendio.
Evacuar y aislar el área afectada. Ventilar las áreas cerradas antes de entrar. Para
fuegos grandes, utilice agua en abundancia, mover los recipientes del área si no
existe riesgo. Rociar agua a los recipientes que están expuestos al fuego, hasta
que éste se extinga. En el caso de fuego masivo en áreas de carga, recurra a
personal especializado.
En caso de fuegos pequeños, puede utilizarse agua, polvo químico o cal sodada.
97
Fugas y derrames:
Ventilar el área y utilizar bata u overol, guantes, equipo de respiración y botas de
seguridad, dependiendo de la magnitud del siniestro.
Mantener el material alejado de agua, para lo cual construir diques, en caso
necesario, con sacos de arena, tierra o espuma de poliuretano.
Para absorber el derrame puede utilizarse mezcla de bicarbonato de sodio-cal
sodada o hidróxido de calcio en relación 50:50, mezclando lenta y
cuidadosamente, pues se desprende calor. Una vez neutralizado, lavar con agua.
Para absorber el líquido también puede usarse arena o cemento, los cuales se
deberán neutralizar posteriormente.
Rociar agua para bajar los vapores, el líquido generado en este paso, debe ser
almacenado para su tratamiento posterior, pues es corrosivo y tóxico.
Tanto el material derramado, el utilizado para absorber, contener y el generado al
bajar vapores, debe ser neutralizado con cal, cal sodada o hidróxido de calcio,
antes de desecharlos.
Desechos:
Con cuidado (se genera calor y vapores) diluya con agua-hielo y ajuste el pH a
neutro con bicarbonato de sodio o hidróxido de calcio. El residuo neutro puede
tirarse al drenaje con agua en abundancia.
ALMACENAMIENTO:
Almacenar en lugares fríos, secos y bien ventilados. Manténgase alejado de
álcalis, metales, productos orgánicos, material oxidable y, en general, de los
productos mencionados en las Propiedades Químicas.
El ácido nítrico en todas sus concentraciones debe ser almacenado en tambos y
tanques de acero inoxidable, pero si la concentración es mayor de 80 % puede
hacerse en recipientes de aluminio.
Para cantidades pequeñas pueden utilizarse recipientes de vidrio protegidos con
latas metálicas y empacadas en cajas o barriles de madera.
REQUISITOS DE TRANSPORTE Y EMPAQUE:
Transportación terrestre:
Transportación aérea:
Marcaje: 2031 o 2032. Sustancia corrosiva.
Código ICAO/IATA:
HAZCHEM: 2PE
No fumante: 2031
Transportación marítima:
Fumante: 2032
Código IMDG:
Clase:
No fumante: 8195
No fumante: 8
Fumante: 8196
Fumante: 8, 5, 1, 6.1
Clase:
Marcaje:
No fumante: 8
No fumante: Corrosivo
Marcaje:
Fumante: Corrosivo, oxidante, veneno.
98
ANEXO B
HOJA DE DATOS DE
SEGURIDAD
ÁCIDO CLORHIDRICO (HCl)
Nombre: ácido clorhídrico liquido
Sinónimos: ácido muriático, cloruro de hidrogeno (cuando es gaseoso), ácido
hidroclórico, espíritus de sal.
Formula: HCl
Número UN: 1789
Clase UN: 8
IDENTIFICACION DE PELIGROS
Visión general sobre las emergencias:
Liquido incoloro o ligeramente amarillo ¡Peligro!. Corrosivo e higroscópico. Puede
ocasionar severa irritación al tracto respiratorio o digestivo, con posibles
quemaduras. Puede ser nocivo si se ingiere. Puede ser sensibilizador.
Efectos adversos potenciales para la salud:
Inhalación: Corrosivo. Exposición ligera: irritación nasal, quemaduras, tos y
sofocación. Exposición prolongada: quemaduras, ulceras en la nariz y la
garganta. Si la concentración es elevada causa ulceración en la nariz y la
garganta, edema pulmonar, espasmos, shock, falla circulatoria, incluso la
muerte. Los síntomas del edema pulmonar puede ser retardados.
Ingestión: Corrosivo. Puede generar quemaduras en la boca, garganta,
esófago y estomago; nauseas, dificultad al comer, vomito, diarrea; en casos
graves, colapso y muerte. Puede ser fatal en concentraciones o dosis
elevadas. En caso de bronco aspiración puede causar daños graves a los
pulmones y la muerte.
99
Piel: Puede causar inflamación, enrojecimiento, dolor y quemaduras,
dependiendo de la concentración.
Ojos: Corrosivo. Produce irritación, dolor, enrojecimiento y lagrimeo
excesivo. La solución concentrada o una sobreexposición a los vapores
puede causar quemaduras de la cornea y pérdida de la visión.
Efectos crónicos: Asma ocupacional. Las exposiciones repetidas a bajas
concentraciones pueden generar coloración café, y daños en el esmalte de
los dientes y dermatitis. La frecuente inhalación pueden ocasionar sangrado
de la nariz. También han sido reportadas bronquitis crónica y gastritis.
PROCEDIMIENTOS DE PRIMEROS AUXILIOS
Inhalación: Trasladar al aire fresco. Si no se respira administrar respiración
artificial (evitar el método boca a boca). Si respira con dificultad suministrar
oxigeno. Mantener la victima abrigada y en reposo. Buscar atención medica
inmediatamente.
Ingestión: Lavar la boca con agua si se está consciente, suministrar
abundante agua. No inducir el vomito. Si este se produce de manera
natural, inclinar la persona hacia el frente para evitar la bronco aspiración.
Buscar atención medica.
Piel: Retirar la ropa y calzado contaminados. Lavar la zona afectada con
abundante agua y jabón, mínimo durante 15 minutos. Si la irritación persiste
repetir el lavado.
Ojos: Lavar con agua abundante, mínimo durante 15 minutos. Levantar y
separar los parpados para asegurar la remoción del químico. Buscar
atención médica.
Nota para los médicos: Después de proporcionar los primeros auxilios, es
indispensable la comunicación directa con un médico especialista en
toxicología, que brinde información para el manejo médico de la persona
afectada, con base a su estado, los síntomas existentes y las
características de la sustancia química con la cual se tuvo contacto.
MEDIDAS EN CASO DE INCENDIO
Punto de inflamación (°C): N.A
Temperatura de auto ignición (°C): N.A
Limites de inflamabilidad (% V/V): N.A
100
Peligros de incendio y/o explosión: No es inflamable, pero en contacto con
metales libera hidrógeno el cual es inflamable.
Medios de extinción: Usar el agente de extinción adecuado según el tipo de
fuego del alrededor. En caso de grandes incendios use agua en forma de rocío,
espuma resistente al alcohol.
Productos de la combustión: Produce humos tóxicos mas pesados que el aire.
Al ser calentada la solución libera vapores tóxicos de cloruro de hidrogeno. A
temperaturas superiores de 1500 °C, libera cloro e hidrogeno.
Precauciones para evitar incendio y/o explosión: Mantener lejos de fuentes de
calor. Evitar que entre en contacto con sustancias incompatibles, como metales.
Mantener buena ventilación a nivel del piso y no almacene en lugares altos.
Instrucciones para combatir el fuego: Evacuar o aislar el área de peligro.
Restringir el acceso a personas innecesarias y sin la debida protección. Ubicarse a
favor del viento. Retirar los contenedores expuestos si no hay riesgo, en caso
contrario, enfriarlos aplicando agua en forma de rocío en la parte externa, desde
una distancia segura. Utilizar protección personal.
MEDIDAS EN CASO DE VERTIDO ACCIDENTAL.
Evacuar o aislar el área de peligro. Ubicarse a favor del viento. Usar equipo de
protección personal. Ventilar el área. No tocar el líquido, ni permita el contacto
directo con el vapor. Eliminar toda fuente de calor. Evitar que la sustancia caiga en
alcantarillas, zonas bajas y confinadas, para ello construya diques en arena, tierra
u otro material inerte. Dispersar los vapores con agua en forma de rocío. Mezclar
con soda o cal para neutralizar. Recoger y depositar en contenedores herméticos
para su posterior disposición. Lavar la zona con abundante agua.
MANEJO Y ALMACENAMIENTO.
Manejo: Usar siempre protección personal así sea corta la exposición o la
actividad que realice con el producto. No fumar ni comer en el sitio del trabajo.
Conocer en donde está el equipo para la atención a emergencias. Leer las
instrucciones de la etiqueta antes de usar el producto. Rotular los recipientes
adecuadamente. Debe tenerse cuidado con el producto cuando se almacena por
periodos prolongados.
Almacenamiento: Lugares ventilados, frescos y secos. Lejos de fuentes de calor,
ignición y de la acción directa de los rayos solares. Separar de materiales
incompatibles tales como agentes oxidantes, reductores y bases fuertes. Rotular
los recipientes adecuadamente y manténgalos herméticamente cerrados. El
101
sistema de ventilación debe ser resistente a la corrosión. Madera y otros
materiales orgánicos combustibles. Los contenedores no deben de ser metálicos.
El área de almacenamiento debe corresponder a corrosivos.
CONTROLES DE EXPOSICION Y PROTECCION PERSONAL.
Controles de ingeniería: Ventilación local y general resistente a la corrosión, para
asegurar que la concentración no exceda los limites de exposición ocupacional. Se
debe considerar la posibilidad de encerrar el proceso. Se debe garantizar el
control de las operaciones del proceso. Suministre aire de reemplazo
continuamente para suplir el aire removido. Debe disponerse de duchas y
estaciones lavaojos.
Equipo de protección personal.
Protección de ojos y rostro: Gafas de seguridad resistente a químicos
con protección lateral.
Protección de piel: guantes, overol y botas. Los materiales resistentes
son: neoprenos, nitrilo/polivinilo cloruro, polietileno clorado, mínimo durante
15 minutos. Si la irritación persiste repetir el lavado, viton/neopreno, caucho
natural, nitrilo entre otros.
Protección respiratoria: Respirador con filtro para vapores ácidos.
Protección en caso de emergencia: Equipo de respiración autónomo
(SCBA) y ropa de protección total que incluya: guantes, gafas, ropa de
PVC y botas de caucho.
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS.
Apariencia, olor y estado físico: el ácido clorhídrico es un liquido humectante
incoloro o amarillo claro con olor penetrante e irritante.
Gravedad específica (Agua=1): 1.184
Punto de ebullición (°C): 158-200 °C
Punto de fusión (°C): -66
Densidad relativa del vapor (Aire=1): 1.27
Presión de vapor: 50 a 760 mm Hg
Viscosidad (cp): 0.48 cp
pH: 0.1 (1N); 2.01 (0.01N)
102
Solubilidad: Soluble en agua, alcoholes, éter y benceno. Insoluble en
hidrocarburos.
ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD.
Estabilidad química: Estable bajo condiciones normales de manipulación y
almacenamiento. Es sensible a la luz solar directa.
Condiciones a evitar: Calor, luz solar directa y materiales incompatibles.
Incompatibilidad con otros materiales: Agua, metales activos, álcalis, óxidos
metálicos, hidróxidos, aminas, carbonatos, anhídrido acético, óleum, ácido
sulfúrico, vinil acetato, aldehídos, epóxidos, agentes reductores y oxidantes,
sustancias explosivas, cianuros, sulfuros, carburos, acetiluros, boruros.
Productos de descomposición peligrosos: Emite vapores tóxicos de cloruro de
hidrógeno cuando se calienta hasta la descomposición y reacciona con agua o
vapor de agua para producir calor y vapores tóxicos y corrosivos. La
descomposición térmica oxidativa produce vapores tóxicos de cloro y explosivo
gas de hidrógeno. No ocurre polimerización.
INFORMACIÓN TOXICOLOGICA.
Los valores de toxicidad se han reportado para el producto concentrado.
La IARC (Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer) clasifico a esta
sustancia en el grupo 3: no cancerígeno para humanos. Se está investigando para
efectos mutágenicos, teratogenicos y reproductivos.
103
104
ANEXO C
EXTRACCION DE ORO POR MINERIA A CIELO ABIERTO.
Antes de comenzar con el proceso como tal y si se quiere actuar de manera legal,
es necesario obtener permisos de exploración y explotación.
Permiso de exploración: La empresa solicita al gobierno permiso para explorar
un territorio en el que se cree que existe oro con el fin de investigar la cantidad de
metal que hay en la zona. Para ello la empresa minera saca pedazos de roca que
se encuentra en la superficie y en fondo de la tierra para ser analizados y detectar
los lugares donde hay más oro.
Permiso de explotación: Si el estudio realizado indica que hay suficiente oro
para que la mina sea un buen negocio, entonces la empresa minera solicita el
permiso al gobierno para extraer el oro. Por otro lado, el gobierno solicita a la
empresa minera un estudio de impacto ambiental, documento en donde la
empresa explica la forma en que va a extraer el oro y los compromisos que
adquiere con el ambiente y las comunidades cercanas al proyecto.
OPERACIONES MINERAS.
Una vez que es aprobado el estudio de impacto ambiental y cumplidos otros
requisitos legales, la empresa inicia las operaciones mineras. Las operaciones
mineras de extracción por lixiviación con cianuro, en minas a cielo abierto, abarcan
seis elementos principales:
1. Fuente de mineral
2. Plataforma y cúmulo
3. Solución de cianuro
4. Procesamiento y recolección
5. Embalses de almacenamiento de las soluciones
6. Planta par recuperación de metales
105
Limpieza superficial: Para iniciar la minería a cielo abierto, son cortados todos
los arboles y raspan la capa vegetal dejando descubierta la zona que contiene oro.
Figura C1. Limpieza superficial.
Explotación: Remueven la roca en partículas tan pequeñas que no se pueden ver
a simple vista. Para extraer el oro de están pequeñas partículas es transportado el
material a la sección de trituración.
Figura C2. Explotación del suelo.
106
Trituración: Aquí se reduce el tamaño de los pedazos grandes de roca en una
trituradora.
Figura C3. Trituración del material.
Formación de pilas o cúmulos: Recubrimiento de los patios que son las bases
de las pilas con geomembranas impermeables y acumulan el metal en polvo sobre
estos patios, lateralmente también son recubiertos los cúmulos con
geomembranas.
Figura C4. Formación de cúmulos.
107
Para un cúmulo pequeño, de unos 50 metros de diámetro por unos 5 metros de
altura, el consumo de la solución de cianuro en el sistema de regaderas es de
unos 200 galones por minuto. El contenido de cianuro en la solución es de 0.14 a
2.35 kg de cianuro por tonelada de agua.
EXTRACCION DE ORO.
Lixiviación: Durante varios días o meses, dependiendo del tamaño del cúmulo es
rociada uniformemente agua cianurada, a través de riego por goteo. Esta agua
empapa los terrones, el cianuro disuelve las partículas microscópicas de oro
mientras se filtra por el cúmulo mientras que la lixivia escurre al piso. Por
gravedad, la disolución de cianuro de oro corre a través de las tuberías para
desembocar en los embalses o estanques de precipitación.
Figura C5. Método de lixiviación.
Lavado del material estéril: Se lava el mineral de cúmulo sin oro, rociando agua
limpia para lavar el cianuro residual y es enviado a los cráteres de desechos.
Figura C6. Material estéril.
108
Almacenamiento en embalses: La solución de cianuro que contiene el oro
disuelto, fluye por gravedad o es bombeado por tuberías a embalses, de aquí es
enviada la solución por medio de zanjas con forros a la planta de recuperación de
metales.
Recuperación del oro: Los métodos más usados para la recuperación del metal
contenido en la solución de cianuro son la precipitación con zinc y la adsorción con
carbón activado.
Precipitación con zinc: Para este proceso se agrega zinc en polvo y sales de
plomo a la solución aurífera. El oro se separa de la solución y se precipita en
forma de polvo, mientras el zinc se disuelve en la solución al combinarse con el
cianuro.
Figura C7. Precipitación del oro.
Fundición del precipitado del oro: El polvo de oro se funde y se cuela en
lingotes o barras.
Figura C8. Fundición y presentación final del oro.
Algunas operaciones de extracción por lixiviación con cianuro se pueden realizar
en sistemas abiertos o cerrados. Un sistema abierto se refiere a cundo se emplean
piscinas, estanques o embalses para el tratamiento de las soluciones. Mientras
109
que un sistema cerrado se emplean tanques o recipientes herméticamente
cerrados a la atmosfera. Utilizar este tipo de sistemas, permite la reutilización de la
solución estéril con la finalidad de minimizar el consumo de cianuro. Cuando hay
que descargar al medio ambiente alguna porción de estas soluciones, se procede
como en el caso de los sistemas abiertos.
CONSECUENCIAS
GENERADAS POR EL IMPACTO
GENERADO POR LA MINERIA A CIELO ABIERTO DE ORO.
AMBIENTAL,
Minería.
Destrucción irreversible en el área de explotación de ambientes nativos, y
de su ecosistema, o sea, del conjunto de especies de plantas, animales y
otros organismos que ocupan esta área.
Alteración de cuencas hídricas superficiales y subterráneas.
Disminución en los caudales de agua disponible.
Contaminación del aire con partículas, gases y ruidos molestos.
Accidentes durante el transporte y uso de explosivos.
Generación de depósitos de residuos mineros.
Lixiviación.
Posibilidades de pérdida de cianuro y residuos contaminados con cianuro a
través de geomembranas o forros. Si las geomembranas no existen el
impacto será muy serio.
Contaminación del aire con vapores de las sustancias químicas utilizadas.
Contaminación del suelo y de aguas superficiales y subterráneas con
filtraciones y residuos peligrosos de sistemas de conducción y de
almacenamiento.
Accidentes durante el transporte de sustancias peligrosas y derrames en el
área de lixiviación.
110
Recuperación.
Posibilidades de contaminación del suelo y de aguas superficiales y
subterráneas con residuos de metales pesados y otras sustancias
peligrosas.
Contaminación del aire con vapores de las sustancias químicas que se
utilizan en la recuperación.
Accidentes durante el transporte de sustancias peligrosas y derrames en el
área de recuperación.
111
112
ANEXO D
PÚRPURA DE CASSIUS.
La púrpura de Cassius es un método de ensayo cuantitativo, fácil y seguro, que
permite determinar si una solución contiene oro o no.
Materiales:
2 tubos de ensayo
Cloruro estañoso II
1 pinza de madera
Ácido clorhídrico
Una flama de gas o de alcohol
Procedimiento:
Siempre que se trabaje con ácidos o bajo alguna reacción química, es
recomendable trabajar en un espacio dispuesto de una campana de aspiración, de
lo contrario procurar realizar el proceso en un espacio perfectamente ventilado.
Tomando las precauciones correspondientes, el procedimiento para llevar a cabo
este procedimiento es el siguiente:
1. Tomar de 3 a 5 gotas de la solución que se desea analizar se introduce en
uno de los tubos de ensayo.
2. Posteriormente, al tubo de ensayo que contiene la muestra a abalizar, se le
agrega 2 o 3 mililitros de ácido clorhídrico químicamente puro.
3. Sujetar el tubo con las pinzas de madera haciendo una inclinación de 45
grados y calentar el líquido con la flama de gas o alcohol.
4. Dejar hervir durante unos 15 o 30 segundos, después de este tiempo dejar
en reposo.
113
5. En el otro tubo de ensayo, introducir algunos cristales de cloruro estañoso,
aproximadamente 0.5 gramos, añadiendo 2 o 3 mililitros de ácido
clorhídrico y agitar hasta la disolución total del cloruro estañoso.
6. Mezclar las 2 soluciones y agitar un poco.
7. Observar la coloración de la mezcla resultante.
El color de la mezcla va a variar de acuerdo a la cantidad de oro contenida en la
muestra.
 Si el contenido de oro es nulo, el color no cambia y queda claro y
transparente.
 Si la solución contiene oro, el color cambia al púrpura. La intensidad del
color dependerá exclusivamente de la cantidad de oro presente en la
muestra, si es mayor el color será intenso.
Este método también puede ser utilizado para determinar la presencia de otros
metales preciosos. Para la plata vira al color blanco, para el platino al color
amarillo y para el paladio al color verde.
114
ANEXO E
MANEJO DEL ESPECTROFOTOMETRO DE ABSORCION ATOMICA
AANALISTYST 300 CON EL PROGRAMA AA WINLAB.
Para crear un método en el programa de Winlab se procede como sigue:
1. Ir a File y dar un clic en New, después a method y aparecerá un cuadro de
dialogo, seleccionar el elemento a ser analizado. El primer folder es el del
instrumento. En este folder teclear una breve descripción del método que se
desea analizar, en el cuadro de Method Dese, seleccionar los parámetros
de acuerdo al elemento.
Dar un clic en el folder de Calib y seleccionar los datos correspondientes.
Clic en el folder de Estándar Concs del lado derecho y teclear la
concentración de los estándares de calibración, posteriormente ir a Chec
Method para revisar que los parámetros sean consistentes y compatibles.
115
Para salvar el método dar un clic en File, Save As, ir a Method, dar el
nombre del archivo con el cual desea guardar método y dar clic en OK.
2. Para abrir un método almacenado, dar un clic en File, ir a open, ir a Method
y dar clic. En el cuadro de dialogo de métodos, seleccionar el método a ser
utilizado dando un clic en el método y otro clic en OK.
116
3. Calibración de la lámpara. Dar un clic en el icono de Lamps y aparecerá el
cuadro de alineación de lámparas, llenar los recuadros con la información
adecuada (Elemento, tipo de lámpara HCL o EDL y corriente) de acuerdo a
las lámparas que se encuentran instaladas.
Dar un clic en el botón de Set UP para encender la lámpara y permitir el
ajuste de la longitud de onda. Mover las perillas de alineación de la
lámpara, hasta que la barra verde alcance la máxima longitud, si la barra
satura el indicador, dar clic en Set MidScale.
117
4. Calibración de quemador. Colocar un papel (que tiene un punto de
referencia) sobre la abertura del quemador.
Alinear el quemador con la ayuda de las perillas para ajustar el ángulo y la
profundidad hasta que coincida el haz proveniente de la fuente con el punto
de referencia, repetir en el centro y extremo del quemador. Para ajustar la
altura del quemador, dar clic en Tools y Continuos Graphics.
Bajar el quemador con la perilla de movimiento vertical en el sentido de las
manecillas de reloj, hasta que el haz luminoso pase sin interferencia y dar
clic en Auto cero, subir el quemador moviendo la perilla en el sentido
contrario hasta que aparezca una lectura positiva aproximada de 0.050 Abs,
bajar el quemador lentamente hasta obtener una lectura 0.000 Abs y dar un
cuarto de vuelta adicional. Cerrar la ventana de Continuos Graphics.
5. Calibración de la flama. Encender la campana de extracción. Dar clic en el
icono Flame, después en el botón de encendido On/Off, cerrar la ventana
de Flame Control.
Dar clic en Tools y clic en Continuos Graphics, aspirar el blanco y dar clic
en Auto cero, aspirar el estándar de calibración y realizar los ajustes
necesarios para obtener la lectura máxima de absorbancia (valor mínimo
0.200 abs)
118
6. Crear curva de calibración. Dar un clic en el icono de WkSpace y dar otro
en Manual film.
Aspirar el blanco y en la ventana de Manual Análisis Control dar un clic en
Analize Blank. Aspirar el primer estándar y dar clic en Analyze Standard,
repetir este paso por cada estándar
7. Analizar la muestra. Aspirar la primer muestra y dar un clic en Analyze
Sample el equipo interpola en la curva proporcionando los valores de la
concentración de las muestras, repetir este paso para cada muestra.
8. Para apagar el equipo, se cierran las válvulas de loa tanques de los gases
(aire-acetileno). Cerrar las válvulas reguladoras del aire y acetileno y
esperar que se apague la flama. Purgar la tubería del equipo dando un clic
en BLEED y repetir hasta que la tubería se haya purgado completamente.
Cerrar todas las ventanas
9. Apagar el equipo, desconectarlo, apagar la campana de extracción, retirar
la lámpara y dejarla enfriar en posición vertical y por ultimo guardar la
lámpara.
119
.
120