segunda-feira, 15 de janeiro de 2018

T113

Português
EVOLUÇÃO DA EXTRAÇÃO DE OURO: DA ANTIGUIDADE ATÉ OS DIAS DE HOJE por Faruk Nome, INCT-Catálise, Depto. de Química, UFSC, Florianópolis, SC, Brasil

Metais como Ouro, Prata e Cobre eram conhecidos já na antiguidade tanto pelos Egípcios como por Gregos e Romanos. Os metais existiam naturalmente na forma metálica (ver figura abaixo) onde vemos fotografias de:
i) Ouro metálico de aproximadamente 6.000 AC;
ii) uma máscara de ouro martelado do Rei Tut (1.343 AC);
e iii) uma peça de ouro martelado encontrada no Peru, que mostra que a metalurgia e os trabalhos com ouro eram também dominados pela Cultura Chavín (1500 AC – 500 DC).1

Fotografias de i) ouro metálico da antiguidade; ii) máscara do Rei Tut (Egito); e iii) Peça de Ouro da Cultura Chavin (Peru)


A produção de ouro moderna difere fundamentalmente daquela dos tempos em que o mercúrio era utilizado para conseguir pepitas de ouro.2,3 O mercúrio é extremamente tóxico e existem muitos rios contaminados com mercúrio no mundo, nos quais o contaminante foi introduzido como resultado do processo de extração do ouro.

Hoje, o problema é diferente e são tratadas toneladas de minérios para conseguir pequenas quantidades de ouro utilizando técnicas modernas, mas ainda muito perigosas. Na versão moderna da maior parte dos processos de produção de ouro no mundo se utiliza cianeto de sódio, um sal extremamente tóxico.

Segue a continuação uma descrição simplificada dos processos utilizados na atualidade. Em uma primeira etapa o minério é tratado com trituradores e moinhos para reduzir os tamanhos de partículas até 200 mesh (unidade utilizada para definir tamanho de grãos) ou menor. Esta etapa é fundamental para permitir a recuperação do máximo possível de ouro disponível no material.

A segunda etapa consiste em preparar um lodo do material sólido e colocar o mesmo em contato com uma solução de cianeto de sódio. A reação transforma o ouro metálico (sólido) em um sal de cianeto, conforme descrito na equação abaixo. Esse sal de cianeto é solúvel em água e permite que aconteça a dissolução do ouro presente no material sólido.

2 Au + 4 NaCN + O2 + 2 H20 2 NaAu(CN)2 + 2 NaOH + H2O2

Existem muitos processos utilizados nesta etapa de dissolução de ouro para aumentar a eficiência e manter sempre alcalinidade elevada e, assim evitando a formação de ácido cianídrico. Por exemplo, utiliza-se hidróxido de cálcio o que permite manter o pH entre 10 e 11. Este processo de solubilizar o ouro é chamado de cianetação e permite que o ouro sólido seja dissolvido na solução de cianeto, onde pode ser concentrado por vários processos, dentre os quais: i) cementação com zinco; ii) adsorção em carbono ativado; e iii) extração com resinas de troca iônica. O material concentrado é então purificado, por um processo eletrolítico, onde o ouro se deposita no cátodo e, assim pode em processos sucessivos ser refinado.

Fotografia de cátodo com ouro depositado.


Estes processos de utilização de cianeto funcionam em escalas enormes. Existe no México uma planta de extração de Ouro de 40.000 toneladas métricas por ano em Coatzacolacos e outra similar sendo planejada no estado de Durango, México. Ambas usando cianeto proveniente de uma planta da Indústria Cyanco que gera 55.000 toneladas métricas por ano em Alvin, Texas, perto da fronteira com México.

Certamente os métodos de purificação de ouro continuam sendo de elevado risco e devem apenas ser operacionalizados por profissionais capacitados. O risco latente de eliminação dos resíduos de cianeto permanece e desastres ambientais, como por exemplo, no ano 2000 na Romênia, onde uma represa com água contaminada com cianeto provocou contaminação de muitos rios na região (inclusive o Danúbio) o que resultou na preparação de um Protocolo Internacional “International Cyanide Management Code”. Este Protocolo regula os processos e foi assinado pela maior parte das minas do mundo.

Certamente, a necessidade de protocolos tanto de controle como de produção em escala de bancada (laboratorial)4 devem ser uma parte fundamental da educação em Química. Por exemplo, para evitar acidentes com ouro ou com minérios em geral, ou mesmo produzir desastres como aqueles que acontecem em tantas partes do mundo, inclusive o caso de Mariana (MG), Brasil.5

1) Faruk Nome em http://www.ccell11.com/2013/05/v12-quimica-e-inovacao-atraves-da.html#ING
2) Marc. S. Reisch em Chemical & Engineering News, 2017, 95, 18-19
3) Gabriela V. Figueroa Martinez e colaboradores em Advances in Chemical Engineering and Science, 2012, 2, 342-349
4) PROTOCOLO - NP 01 – LACFI – INMETRO . Maio, 2014. Síntese de Nanopartículas de Ouro. Gizelle I. Almerindo, Michelle Medeiros, Eduardo Wanderlind, Haidi D. Fiedler e Faruk Nome.
5) Gizelle I. Almerindo, A.P.A. Gaborim, L.M. Nicolazi, M. Idrees, F. Nome, Haidi D. Fiedler, Rene A. Nome em J. Braz. Chem. Soc. 2017, http://dx.doi.org/10.21577/0103-5053.20170015


Inglês
THE EVOLUTION OF GOLD MINING: FROM ANTIQUITY TO TODAY by Faruk Nome, INCT-Catalysis, Faculty of Chemistry, Federal University of Santa Catarina, Brazil 
Translated by Natanael F. França Rocha and Gustavo Felipe Schütz, Florianópolis, Brazil

Metals such as gold, silver and copper have been known since ancient times by the Egyptians, Greeks and Romans. Metals existed naturally in their metallic form, as shown in Figure 1 below:
i) a gold nugget of approximately 6000 BC;
ii) the King Tutankhamun's hammered gold mask (1343 BC); and
iii) a piece of hammered gold found in Peru, evincing that metallurgy and gold work were also dominated by the Chavín culture (1500 BC - 500 AD).1

Figure 1. (i) Antique metallic gold; (ii) Mask of King Tut (Egypt); and (iii) Golden piece of the Chavín culture (Peru)


The production of modern gold differs fundamentally from that of the times when mercury was used to obtain gold nuggets.2,3 Mercury is extremely toxic. There are many rivers contaminated with mercury in the world, whose contaminant was introduced as a result of the process of gold extraction.

Today, the problem is different. Tons of ores are treated in order to obtain small amounts of gold by means of modern but still very dangerous techniques. The modern version in most of the gold production processes in the world makes use of sodium cyanide – an extremely toxic salt.

The following is a simplified description of the processes used today. In the first step, ore undergoes crushing and milling to reduce particle sizes up to 200 mesh (unit used to define grain size) or smaller. This step is critical for the recovery of the maximum amount of the gold available in the material.

The second step consists of preparing slurry from the solid material and putting it in contact with a solution of sodium cyanide. The reaction turns the metallic gold (solid) into a cyanide salt, as described in the equation below. This cyanide salt is water-soluble and enables the dissolution of the gold present in the solid material.

2 Au + 4 NaCN + O2 + 2 H20 2 NaAu(CN)2 + 2 NaOH + H2O2

There are many processes used in this gold dissolution step to constantly maintain high alkalinity and thus increase efficiency and prevent the formation of hydrocyanic acid. For example, the use of calcium hydroxide allows the pH to remain between 10 and 11. This process of solubilizing gold is called cyanidation and enables solid gold to be dissolved in the cyanide solution where it can be concentrated by various processes, among which: i) carburizing with zinc; ii) activated carbon adsorption; and iii) extraction by ion-exchange resins. The concentrated material is then purified through an electrolytic process where gold is deposited on the cathode so, in successive processes, it can be refined.

Figure 2. Cathode with deposited gold.


These processes of utilization of cyanide operate on huge scales. In Mexico, there is a gold extraction plant of 40,000 metric tons per year located in Coatzacoalcos and a similar one being planned in the state of Durango. These two plants use cyanide from a plant of the Cyanco Corporation, which generates 55,000 metric tons per year in Alvin, Texas, near the Mexican border.

Certainly, the methods of gold purification keep being highly risky and should be operated only by trained professionals. The latent risk of disposal of cyanide residues remains and causes environmental disasters. For example, in the year 2000 in Romania, a dam with water contaminated with cyanide caused the contamination of many rivers in the region (including the Danube), which resulted in the creation of the International Cyanide Management Code. This protocol regulates gold mining processes and was signed by most of the mines of the world.

Naturally, the need for bench-scale (laboratory)4 protocols for both control and production of gold should be a fundamental part of Chemistry education. Such protocols are key, for instance, to avoid accidents with gold or with minerals in general, or even to prevent disasters such as those occurring in many parts of the world, including the case of Mariana in the state of Minas Gerais, Brazil, in 2015.5

References:
1) Faruk Nome em http://www.ccell11.com/2013/05/v12-quimica-e-inovacao-atraves-da.html#ING
2) Marc. S. Reisch em Chemical & Engineering News, 2017, 95, 18-19
3) Gabriela V. Figueroa Martinez e colaboradores em Advances in Chemical Engineering and Science, 2012, 2, 342-349
4) PROTOCOLO - NP 01 – LACFI – INMETRO . Maio, 2014. Síntese de Nanopartículas de Ouro. Gizelle I. Almerindo, Michelle Medeiros, Eduardo Wanderlind, Haidi D. Fiedler e Faruk Nome.
5) Gizelle I. Almerindo, A.P.A. Gaborim, L.M. Nicolazi, M. Idrees, F. Nome, Haidi D. Fiedler, Rene A. Nome em J. Braz. Chem. Soc. 2017, http://dx.doi.org/10.21577/0103-5053.20170015

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