enero 24, 2012

Breve de técnicas de fundición de metales - Oro

Símbolo: Au
Número Atómico: 79
Punto de Fusión (°C): 1064,18
Punto de Ebullición (°C): 2356
Fuentes: Nativo (pepitas), minerales: calaverita (AuTe2), silvanita [(Au,Ag)Te4], kalgoorlita [(Au,Ag)2Te].

Usos: Electrónica, joyería, monedas, prótesis dentales, reflectores infrarrojos para satélites. General: Conocido y muy valorado desde tiempos muy antiguos: 2700 AC.

El oro representa el 4x10-7% en peso de la corteza. Se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza en estado nativo (pequeñas pepitas o fragmentos mayores) y en forma de telururos: casi siempre asociado con pirita o cuarzo, que también contienen plata. Los yacimientos son filones de cuarzo, conglomerados, inclusiones en otros minerales y depósitos aluviales (placeres auríferos). También se encuentra oro en el agua de mar en cantidades de 0,1 a 2 mg/tonelada. Dependiendo del lugar donde se toma la muestra. También se puede obtener de los barros anódicos del procesado del cobre.

Estado natural: El oro se encuentra en la naturaleza en las vetas de cuarzo y en los depósitos de aluviones secundarios corno metal en estado libre o combinado. Está distribuido por casi todas partes aunque en pequeñas cantidades, ocupando el lugar 75 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Casi siempre se da combinado con cantidades variables de plata. La aleación natural oro-plata recibe el nombre de oro argentífero o electro. En combinación química con el teluro, esté presente junto con la plata en minerales como la calverita y la silvanita, y junto con el plomo, el antimonio y el azufre en la naguiagita. Con el mercurio aparece como amalgama de oro.

También se encuentra en pequeñas cantidades en piritas de hierro, y a veces existen cantidades apreciables de oro en la galena, un sulfuro de plomo que suele contener plata. En el agua de mar se encuentra en una proporción de 5 a 250 partes en masa por cada 100 millones de partes de agua. Aunque la cantidad total de oro en el agua marina rebasa los 9 millones de toneladas métricas, el costo de su extracción superaría su valor real. Para obtener el metal de los minerales se sigue el proceso siguiente:

1. Obtención de oro bruto:
- Se muele y se arrastra con agua para separar las partículas de oro (más densas) del resto, obteniéndose un concentrado que se coloca sobre una plancha inclinada de cobre amalgamada ion mercurio por la que corre agua; el oro se amalgama (amalgamación) y el agua lava las impurezas. La amalgama se arranca y el mercurio se destila a 600 °C, quedando oro con una riqueza del 70%.

Otro procedimiento empleado con minerales con concentraciones muy bajas es la (cianuración). Consiste en lixiviar el mineral triturado con una disolución débilmente alcalina (0.02%) de Ca(OH)2 con cianuro sódico o potásico inyectando aire al mismo tiempo: se forma Na[Au(CN)2] (o K[Au(CN)2]) del que se precipita oro con virutas de cinc.
Este precipitado se seca, calcina y funde con bórax/silicatos para oxidar los metales contaminantes (plomo, hierro, cinc) que originan boratos y silicatos.

2. Refinado del oro bruto:
- Por electrólisis.
- Por el método Miller. Que consiste en pasar una corriente de CI2 por el fundido de oro bruto.

Todavía no hay un método rentable para obtener oro del agua del mar. Se dispone de oro de 99,99 % de pureza. De todos los elementos, el oro es uno de los más bonitos en estado puro.

Es un metal de color amarillo rojizo cuando está en masas grandes, pero cuando está finamente dividido puede ser negro, rubí o púrpura (el púrpura de Cassius es una prueba para determinar la presencia de oro en forma áurica: a una disolución de cloruro de estaño (II) débilmente acidificada se añade una disolución acuosa áurica, produciéndose oro y óxido de estaño (IV) coloidales de color púrpura).

Es el metal más maleable y dúctil: 28,35 g (1 onza) de oro puede estirarse para ocupar una superficie de 28 m2; el grosor puede ser de 10-5 cm (pan de oro). Las hojas de oro, mirándolas a través, son azul verdosas. Es un metal blando, por lo que usualmente se alea para darle mayor resistencia.

Es un buen conductor de la electricidad (peor que el cobre) y del calor, Es muy estable: no lo afecta el aire y muchos otros reactivos. Sólo algunos oxidantes y complejantes lo disuelven: Cloro gaseoso, cianuros alcalinos, tiosulfato de sodio en presencia de oxigeno, haluros de hidrógeno en presencia de agua regia. La disuelve el agua regia (una parte de ácido nítrico y tres de clorhídrico). Los álcalis fundidos sin oxidantes no la disuelven. Se utiliza para fabricar monedas es el patrón del sistema monetario de muchos países.

También se usa en joyería, decoración, odontología, fabricación de objetos, electrónica. El oro que se vende está aleado con otros metales, principalmente: plata, cobre. La ley de las aleaciones se da en % o en quilates (24 quilates= 1000%). Se usa para recubrir satélites espaciales (es un buen reflector de radiación infrarroja y es inerte). Sus compuestos más comunes son el cloruro áurico y el ácido cloro áurico (AuHCI4), que se forma al tratar oro con agua regia y que se usa en fotografía. El dicianoaurato (I) de potasio o aurocianuro potásico es muy tóxico.

Fundición de metal
Fundición para Lámina
Las principales herramientas que se requieren para fundir metal y hacer tubo son:
  • Soplete
  • Crisol
  • Pinzas
  • Marco de Acero
  • Laminador
  • Gula de Metal
  • Calibrador 1
  • Cemento gris
  • Ácido Sulfúrico al 10%
  • Bórax
  • Aceite de carro

El proceso de fundición y laminación te permite transformar el metal en granalla o el recorte de este en láminas o alambre.

Para poder fundir el metal se requiere de un marco de paredes gruesas de acero en donde se vierte el metal líquido para convertirlo en lingote. Este marco Cuando se emplea un marco de acero para hacer lingotes es importante precalentarlo ligeramente (hasta que se observe humo negro producto de la carbonización del aceite aplicado en su superficie interna) con el soplete antes de verter el metal con el objeto de que se elimine la humedad de su superficie y esta nos se expanda al contacto con el metal fundido lo que causaría que el metal "salte" hacia el exterior del marco produciendo posibles quemaduras al artesano.

Por seguridad se recomienda no estar parado directamente sobre la abertura del marco durante el vaciado del metal como una medida de precaución.

Si se van a realizar varias fundiciones solo se requiere precalentar el marco en el primer vaciado ya que posteriormente este se mantendrá caliente.

Antes de cada vaciado se debe de aplicar una fina capa de aceite de carro (usando un pedazo de papel) sobre las dos superficies del marco de acero para que el metal no se adhiera a su superficie y fluya con facilidad produciendo un lingote uniforme. Además de aceite se puede usar cera de parafina.

El marco se puede ajustar en tamaño usando la pinza que sujeta sus dos mitades para obtener así diversas medidas de lingotes de metal dependiendo de la necesidad del artesano.

Se recomienda inclinar ligeramente el marco antes de vaciar el metal fundido para que este resbale sobre la pared del marco y se obtenga asi una fundición uniforme. Si el metal es vertido al interior del molde de manera vertical, este va a "rebotar" en el fondo produciendo imperfecciones posteriormente en la barra de metal.

Tanto el marco de acero como el crisol se deben de colocar sobre ladrillos para aislar el calor del soplete de la mesa de trabajo. Si se desea, se puede colocar el marco sobre un ladrillo chico que se encuentre en una charola de aluminio con cemento gris mezclado con aceite de carro. Esto ayudara a contener y recuperar cualquier derrame de metal fuera del marco que sucediera durante el vaciado.

El metal que se va a fundir se debe colocar en un crisol de barro refractario el cual se le debe cubrir su superficie interior con una capa de bórax para evitar que el metal se le adhiera. Esto se logra calentando el crisol nuevo y vertiendo bórax e su interior para que este se funda y adhiera en sus paredes.

Se recomienda precalentar el crisol antes de iniciar el trabajo con el objeto de acortar el tiempo de fundición del metal y por tanto la posibilidad de que este se oxide durante el proceso.

Para fundir el metal, este se debe colocar en el interior del crisol y calentarse con el soplete hasta que este se funda en su totalidad, obteniendo un aspecto de espejo y comience a girar. Con una varilla preferentemente de carbón se verifica la fluidez del metal y que no exista en el fondo pedazos de metal sin fundir, al inicio y al final de la fundición se debe de agregar una pequeña cantidad de bórax sobre el metal para que este evite su oxidación y lo limpie de impurezas. Se puede usar polvo de carbón como sustituto del bórax.

Para conocer si el metal ya fundido se encuentra listo para ser vertido en el interior del marco de acero, se debe de mover el crisol con una pinza y observar el metal líquido. Si este se mueve de un lado a otro como si fuera mercurio significa que ya se está listo. En este momento el calor del soplete se debe concentrar en el vértice del crisol en donde el metal va a salir.

El vertido del metal al interior del marco debe de ser de manera uniforme y continua para no obtener imperfecciones en el lingote. Si se interrumpe ligeramente el flujo del metal se va a observar posteriormente en el lingote lo cual produciría posibles irregularidades en su laminación.

Una vez vertido todo el metal al interior del marco de acero, se abre este aflojando la prensa que lo mantiene unido y el lingote de metal se enfría en agua para posteriormente sumergirlo en Ácido Sulfúrico al 10% durante 1 hora para blanquear el metal y eliminar los restos de bórax adheridos en su superficie.

Posteriormente se enjuaga y se seca. Si el lingote de metal posee rebabas en sus orillas se eliminan estas y se procede a laminarse.




Fundición para alambre
Para hacer alambre se procede a fundir el metal como se ha descrito anteriormente, sin embargo este se debe de verter en una "rielera" o riel de metal. Se siguen los mismos pasos descritos anteriormente en la preparación del marco de acero (calentamiento y lubricación) con el riel.

Si la cantidad de metal que se va a fundir es poca, se pude delimitar el tamaño del riel de acero sobre el cual se va a verter el metal usando dos pedazos de papel húmedo. El resultado que se obtiene de este proceso es una "varilla" de metal.

La varilla de metal se lamina usando los rodillos del laminador que poseen canales. Se recomienda laminar la varilla dos veces en cada abertura - canal -y en la segunda rotar 1/4 la varilla.




Fundición de metal en cemento
Una opción económica y muy accesible para fundir metal en forma de lingote o barra es hacerlo en cemento gris mezclado con aceite. El cemento se prepara mezclándolo con aceite quemado de carro hasta que éste obtenga una compactación tal que permita que cuando se le apriete con la mano, se obtenga la forma del puño impreso en el sin que se desmorone el cemento o escurra el aceite.

Esta mezcla de cemento y aceite se coloca en una charola grande de aluminio. Usando un tubo de metal, se rellena este con la mezcla hasta el primer tercio, posteriormente se coloca una regla en el interior del tubo (regla para hacer lingotes para lámina) o un clavo grueso (para hacer varilla para alambre) y se continua rellenando y compactando de cemento hasta llenarlo completamente.

Con una navaja, se hace una depresión alrededor de la regla o clavo retirando el cemento de esta zona con el objeto de que esta sirva de embudo para mayor facilidad en la entrada del metal al interior del molde.

Posteriormente, se retira la regla o clavo del interior del cemento logrando así un molde de la forma de estos. Se procede a fundir el metal en el crisol como se ha descrito anteriormente y se vierte en el interior del molde de cemento, se introduce en el cemento una navaja para hacer que este se desprenda del tubo de metal y se obtiene así un lingote o una varilla de metal la cual será transformada en lámina o alambre durante el proceso de laminación.

Después del vaciado del metal, el aceite contenido en el cemento se enciende en fuego. Solo se le necesita soplar con cuidado para apagar la llama.








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