A refinação de metais preciosos envolve principalmente três métodos principais: refinação pirometalúrgica, refinação hidrometalúrgica e refinação eletrolítica. O refinamento eletrolítico é uma técnica comum que utiliza metal bruto como ânodo , lâmina de metal de alta pureza como cátodo e uma solução de sal metálico como eletrólito. Através da ação eletroquímica, o metal bruto dissolve-se e um metal mais puro precipita no cátodo. Este método é adequado para purificar a maioria dos metais, sendo particularmente eficaz para o ouro, prata, cobre, chumbo, estanho e outros.
Os sistemas de refinação hidrometalúrgica extraem metais preciosos de minérios, sucata ou ligas através de reações químicas. Os equipamentos principais incluem normalmente reatores hidrometalúrgicos, vasos de lixiviação de titânio e vasos de redução de titânio esmaltado. Este método de refinação de metais preciosos apresenta uma operação simples, baixo custo e elevadas taxas de recuperação, sendo capaz de processar minérios de baixa qualidade e materiais complexos.
A refinação pirometalúrgica ocorre em condições de fusão a altas temperaturas, empregando métodos físicos ou químicos para remover as impurezas dos metais brutos. Isto inclui processos como a refinação por oxidação, a refinação por sulfetação e a refinação por cloração. A refinação por destilação é outra abordagem, que explora as diferentes pressões de vapor do metal principal e das impurezas através de ciclos repetidos de evaporação e condensação para remover os contaminantes. Estes diversos métodos de refinação de metais preciosos podem ser selecionados e combinados de forma flexível, com base na composição da matéria-prima e na pureza requerida.
Os principais métodos para refinar ouro a partir de metais preciosos incluem a refinação eletrolítica, a cloração a alta temperatura e os processos químicos. O refinamento eletrolítico utiliza ouro em bruto como ânodo e placas de ouro puro ou titânio como cátodo. Uma corrente contínua é aplicada a uma solução aquosa de ouro, fazendo com que o ouro bruto do ânodo se dissolva enquanto o ouro mais puro é depositado no cátodo. Inventado pelo químico alemão Wörfel no século XIX, este método continua a ser amplamente utilizado até aos dias de hoje.
O método de cloragem a alta temperatura, proposto pelo australiano Miller em 1887, é uma técnica rudimentar de refinação. Consiste na introdução de gás cloro no ouro bruto fundido, provocando a cloração das impurezas pela seguinte ordem: ferro, zinco, chumbo, cobre e prata. Estas impurezas formam cloretos e separam-se do ouro. A Refinaria Rand, na África do Sul, utiliza este método para produzir ouro monetário. Colocam 500 kg de ouro em bruto em cadinhos de grafite revestidos com óxido de chumbo, introduzem gás cloro a 1423 K, obtendo ouro com uma pureza de 99,5% a 99,6%.
Os métodos químicos envolvem, geralmente, dois processos: dissolução e redução do ouro. São adequados para refinar pequenos lotes de ouro em bruto com um teor de prata inferior a 8%. O ouro em bruto é geralmente dissolvido com água régia. O ouro dissolve-se enquanto a prata permanece no resíduo como cloreto de prata, separado do ouro. Posteriormente, o ouro é reduzido a partir da solução aurífera utilizando agentes redutores como o ácido oxálico, o sulfato ferroso ou o SO₂. A redução com ácido oxálico oferece uma elevada seletividade e um processamento rápido, sendo amplamente adotada. Durante a redução, a solução aurífera é aquecida a 343 K, sendo o pH controlado entre 1 e 1,5. A adição de ácido oxálico resulta em ouro com uma pureza de 99,9% a 99,99%. Dominar estes diversos métodos de refinação de ouro a partir de metais preciosos é crucial para a produção de ouro de elevada pureza.
A refinação de metais do grupo da platina (incluindo platina , paládio , ródio , irídio , ósmio e ruténio ) a partir de metais preciosos representa uma das áreas mais complexas da tecnologia de refinação. O processo de refinação dos metais do grupo da platina compreende, geralmente, três etapas: dissolução do material, purificação e recuperação do metal precioso , sendo a purificação o foco crítico. Os materiais de refinação são geralmente metais brutos do grupo da platina produzidos após a separação. Se o material for sólido, deve ser primeiro dissolvido antes de ser submetido a purificação.
Os métodos de refinação de metais do grupo da platina podem empregar técnicas tradicionais, extração por solvente ou uma combinação de ambas. A refinação moderna de metais do grupo da platina a partir de metais preciosos utiliza frequentemente uma tecnologia de extração por solvente altamente eficiente. Ao empregar reagentes químicos e condições de processo específicas, este método separa eficazmente os metais preciosos de matrizes complexas. Através de reações químicas em múltiplas etapas e processos de separação, os metais do grupo da platina podem ser purificados até atingirem uma pureza de 99,9% ou superior.
Os processos de produção de metal são relativamente simples. Por exemplo, os sais de amónio da platina decompõem-se por calcinação a 633–1073 K, produzindo platina metálica. Os sais de amónio do paládio, ródio, irídio e ruténio são reduzidos por hidrogénio durante a calcinação para produzir os seus respetivos metais. Os reagentes orgânicos, como o hidrato de hidrazina ou o ácido fórmico, também podem ser utilizados para redução em solução, produzindo pós metálicos de pureza geral. Os produtos refinados incluem metais puros, metais de alta pureza, metais espectroscopicamente puros, suspensões e compostos químicos. A compreensão destes métodos especializados de refinação de metais do grupo da platina a partir de metais preciosos é crucial para a utilização destes metais raros e de elevado valor.
A refinação eletrolítica é o principal método para refinar prata a partir de metais preciosos. A refinação eletrolítica da prata , patenteada pela primeira vez por Möbius em 1884, continua a ser o método predominante de refinação da prata no mundo. Este processo envolve a eletrólise vertical ou horizontal, onde a prata em bruto serve de ânodo. Uma corrente contínua é aplicada a uma célula eletrolítica contendo eletrólito de nitrato de prata, dissolvendo o ânodo de prata bruta e depositando prata mais pura no cátodo .
Além da eletrólise , a refinação da prata pode também empregar técnicas hidrometalúrgicas. Os modernos sistemas de refinação de prata para metais preciosos utilizam frequentemente equipamentos hidrometalúrgicos, incluindo reatores hidrometalúrgicos, vasos de lixiviação de titânio e vasos de redução de titânio esmaltado. Estes sistemas conseguem uma extração e purificação eficientes da prata através de processos como a lixiviação, filtração, purificação e precipitação.
Outro método para refinar a prata a partir de metais preciosos é o processamento químico, que normalmente envolve duas etapas principais: dissolução e redução. A prata dissolve-se em ácido nítrico para formar uma solução de nitrato de prata. Esta solução pode então ser tratada com um agente precipitante, como o cloreto de sódio, para formar um precipitado de cloreto de prata, ou reduzida diretamente a prata metálica utilizando um agente redutor. Estes diferentes métodos para a obtenção de prata a partir da reciclagem de metais preciosos podem ser selecionados com base na escala de produção, nas características da matéria-prima e na pureza do produto desejada. Cada método tem os seus cenários de aplicação e vantagens específicas.
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