Debido al aumento de los equipos eléctricos y electrónicos (AEE), la plata de alta pureza sigue teniendo una gran demanda. Durante los últimos 4 años, la demanda de plata ha superado la producción minera de plata, pero la oferta mundial casi ha satisfecho la demanda todos los años, gracias a la recuperación y refinación de la plata. El reciclaje de plata también será fundamental para satisfacer la demanda futura, especialmente ahora que vemos que la demanda general de metales aumenta en todo el mundo, en relación con el crecimiento tecnológico. La plata de alta pureza se puede producir a partir de refinación de plata y el reciclaje de plata mediante la utilización de una serie de métodos y procesos, como la electroextracción y la electrorrefinación de plata. Me gustaría profundizar en cómo se llevan a cabo estos procesos y en las perspectivas de la producción de plata.
El valor de la plata
La plata es un metal precioso; actualmente (11 de diciembre de 2017) está valorada en 15,79 USD/ozt. La plata tiene una variedad de usos, que van desde la joyería y la platería hasta la electrónica y la energía renovable. Como catalizador, la plata se utiliza en la producción de dos productos químicos industriales principales: el óxido de etileno y el formaldehído, y en el primero se consumen 10 millones de onzas de plata al año. La plata también es un componente importante de la energía fotovoltaica: la industria de los paneles solares consumió más de 80 millones de onzas de plata en 2016. Debido a su alta conductividad, la plata se emplea ampliamente en equipos eléctricos y electrónicos, que incluyen, entre otros: placas de circuitos impresos (PCB) en teléfonos, ordenadores y televisores; en interruptores de membrana utilizados en botones; y en dispositivos como las etiquetas RFID. Si bien estos dispositivos requieren pequeñas cantidades de plata, todavía representa un porcentaje relativamente grande del valor monetario en relación con la cantidad real utilizada. Es por ello que muchos de estos dispositivos se reciclan y se dedica mucha investigación y esfuerzo a estos procesos. Los minerales de plata suelen contener un contenido muy bajo de plata, por lo que se han desarrollado muchos métodos con el objetivo de extraer plata de la electrónica.
Producción de plata de alta pureza
En 2016, se extrajeron 886 millones de onzas de plata, del suministro total del año de 1007 millones de onzas.
La principal fuente de plata son los minerales, con aproximadamente el 25% recuperado de minerales predominantemente de plata, mientras que el 75% restante se recupera como subproducto de otros metales como el oro o metales básicos como el cobre, el plomo y el zinc.
Descarga GRATUITA - Folleto de Silver Recovery
Métodos de refinación y recuperación de plata
Concentrados de cobre
Los concentrados de sulfuro de cobre se funden, lo que da como resultado cobre blíster, que contiene aproximadamente el 97-99% de la plata que estaba en el concentrado original. A continuación, el cobre blíster se refina electrolíticamente y se acumulan «limos» en el ánodo o en el fondo del tanque de refinación. Estos limos contienen impurezas insolubles, como la plata. Los limos se recolectan y funden, oxidando todos los metales excepto el oro, los metales del grupo del platino (PGM) y la plata. El metal que se recupera se denomina doré, que normalmente contiene entre un 0,5 y un 5% de oro y entre un 0,1 y un 1% de PGM; el resto es plata. El metal dorado se funde en ánodos y se electroliza en una solución de nitrato para obtener plata de alta pureza.
Concentrados de oro
La lixiviación con cianuro se usa a menudo para recuperar oro de sus minerales. Las partículas finas de oro se disuelven fácilmente en el cianuro, normalmente con concentraciones de NaCN del 0,02 al 0,05%; si el contenido de oxígeno disuelto de la solución no es lo suficientemente alto, puede ser necesaria la aireación.
4 Au + 8 NaCN + O2 + 2 H2O → 4 NaAu (CN)2 + 4 NaOH
Una vez disuelto en el cianuro, el oro debe recuperarse de la solución de cianuro preñada. Con frecuencia, se utiliza el proceso de precipitación de zinc de Merrill-Crowe, o la adsorción del oro en carbón activado.
Los pasos del proceso Merrill-Crowe son la eliminación del oxígeno, la mezcla de polvo fino de zinc y la recuperación del precipitado de oro por filtración. La adición de zinc conduce a la formación de un complejo de cianuro de zinc y un metal dorado.
2 Au (CN) + Zn → 2 Au + Zn (CN)42-
El ácido sulfúrico se usa para disolver cualquier impureza de zinc que se haya precipitado con el oro. Los sólidos dorados finales se funden en lingotes dorados.
La plata también se lixivia fácilmente usando cianuro, y se puede recuperar usando los mismos métodos empleados para la recuperación de oro, tal como se describió anteriormente. Sin embargo, la extracción eléctrica ha demostrado ser una alternativa económica, más aún cuando se utiliza la tecnología electromagnética. La extracción eléctrica se puede utilizar directamente después de la lixiviación con cianuro, lo que reduce los pasos del proceso y, por lo tanto, los costos operativos.
Concentrados de plomo
Los concentrados de sulfuro de plomo se tuestan y funden para formar lingotes de plomo. Las diversas impurezas, como el antimonio, el arsénico, la plata y el estaño, se eliminan mediante varios procesos diferentes; la plata se elimina mediante el proceso de Parkes. En este método de extracción líquido-líquido, se añade zinc a una mezcla fundida de plomo y plata y se enfría lentamente. Debido al alto punto de fusión del zinc y a su menor gravedad específica, se solidifica antes que el plomo. La plata de la mezcla se concentra en la corteza de zinc, ya que es 3000 veces más soluble en zinc que en plomo. El oro también reacciona con el zinc agregado, y esta aleación de oro, plata y zinc se elimina fácilmente del plomo líquido. El residuo restante de plomo, oro y plata se trata mediante copelación, el proceso de calentamiento a altas temperaturas (>800 °C) en condiciones fuertemente oxidantes para eliminar las impurezas. En primer lugar, se oxidan y eliminan el antimonio, el arsénico y el zinc, seguido del plomo, siendo el bismuto, el cobre y el telurio los últimos en oxidarse y eliminarse en forma de escoria conocida como «litargo de cobre». La aleación de oro y plata restante normalmente tiene una pureza del 99,9%. Para separar el oro de la plata refinada, se utiliza un proceso conocido como «separación». El método más comúnmente empleado es la digestión de la aleación con ácido nítrico, donde la plata se disuelve, el oro restante se lava y la plata precipita de los lavados en forma de cloruro de plata, mediante la adición de sal.
Concentrados de zinc
Los concentrados de sulfuro de zinc se tuestan y se lixivian con ácido sulfúrico. La lixiviación con ácido sulfúrico disuelve la mayor parte del zinc, dejando entre un 5 y un 10% en el residuo, junto con las impurezas del oro, el plomo y la plata. Este residuo se funde para formar una escoria y se inyecta carbón o coque en polvo a la masa fundida junto con el aire, un proceso conocido como formación de humo de escoria. El zinc se reduce y se vaporiza a partir de la escoria; el plomo se convierte en su forma metálica y disuelve la plata y el oro. Los lingotes de plomo metálico se recolectan y refinan, de manera que la plata de alta pureza se puede recuperar mediante el proceso de Parkes descrito anteriormente.
Reciclaje de plata
Aproximadamente el 55% de la plata utilizada en todo el mundo en 2016 se destinó a la fabricación industrial, lo que incluye la industria fotográfica y los aparatos electrónicos electrónicos. Un poco más del 25% de la plata se utilizó en la fabricación de joyas y platería. En la industria fotográfica, la plata se puede reciclar de las soluciones de procesamiento fotográfico usadas mediante métodos electrolíticos. En la industria de la joyería, la chatarra de joyería de alta calidad se puede volver a alear y la plata se puede reciclar in situ. El proceso incluye la recolección del polvo fino que se genera cuando los metales preciosos se pulen y muelen, lo que se conoce como «barrido de joyas». El polvo se funde y se electrorrefina para obtener plata pura. A menudo, la chatarra de plata de baja calidad tiene un valor muy bajo y se devuelve a una fundición para su procesamiento. Los métodos que se aplican al reciclaje del oro, como la cianuración, no suelen ser económicos para la chatarra de plata.
Electrorrefinación y purificación de plata
La plata se puede refinar mediante electrólisis, utilizando ánodos compuestos de plata y oro crudos: aproximadamente un 60% de plata, un 30% de oro y el 10% restante como metales básicos. Los ánodos se fabrican cargando lingotes de plata y oro en un horno, el mismo horno que se utiliza para fundir plata fina y oro para convertirlos en barras. Los cátodos utilizados en electrólisis de plata son láminas delgadas de plata fina 1000, el polvo de plata cristalizado se acumula en los cátodos y se elimina golpeando o barriendo los cátodos. El polvo de plata se lava en una centrífuga para liberar el metal de las impurezas solubles y el ácido. Luego, este polvo se funde en barras. El electrolito de este proceso está compuesto por un 3% de plata, en forma de nitrato de plata, entre un 1,5 y un 2% de ácido nítrico libre y un poco de pegamento líquido, con el fin de endurecer el depósito de plata en el cátodo. Si el electrolito contiene más del 8% de cobre, también se depositará en el cátodo, por lo que se debe controlar la concentración de plata en el electrolito. Para evitar que la plata se adhiera a los cátodos, las láminas catódicas se tratan con una «droga» que consiste en nitrato de plata, nitrato de cobre y ácido clorhídrico. Los ánodos se retiran cuando la plata se ha agotado hasta aproximadamente el 10% del ánodo, que ahora es oro crudo u «negro», que contiene aproximadamente un 1% de metales básicos. Los ánodos se funden y están listos para la electrólisis del oro.
Electroobtención de plata
La electroobtención de plata es otro método eficaz para la purificación y recuperación de plata, especialmente directamente a partir de soluciones que contienen plata. Algunos ejemplos de ello son las soluciones de la industria fotográfica o del reciclaje de la energía fotovoltaica.
Como se describe en la sección sobre concentrados de oro, el oro y la plata se precipitan de la solución utilizando zinc, en el proceso Merrill-Crowe, en función de su nobleza. Al ser más nobles, prefieren permanecer en sus estados metálicos. El Ag (I) tiene un potencial de reducción de 0,8 V; el Au (I) de 1,7 V. Basándose en el mismo principio del potencial de reducción, el oro y la plata también pueden extraerse electrónicamente fácilmente para convertirlos en productos de alta pureza.
Con la tecnología emew, la plata se puede recuperar con una pureza de hasta el 99,999%, incluso en presencia de metales básicos. Las impurezas como el cadmio, el cobre, el plomo y otras se rechazan fácilmente. Con las celdas de pulido EMEW, el electrolito se puede agotar a <10 ppm.
Las ventajas de la tecnología EMEW incluyen la capacidad de recuperar plata de alta pureza a partir de muchas soluciones diferentes:
- Cianuro cáustico PLS
- Electrolito de ácido nítrico
- Subproductos de refinería
- Corrientes de sangrado
- Corrientes de efluentes
- Materiales de desecho de baja calidad
- Chatarra de plata y residuos de trituradoras
- Baños de enchapado
Una gran refinería de metales preciosos en la India produce más de una tonelada por día de plata de alta pureza utilizando la tecnología EMEW. Con el cátodo de gran área superficial de EMEW, también reducen la plata del electrolito a menos de 5 ppm y eliminan la precipitación de cloruro de plata durante el tratamiento del efluente.
La electroextracción directa se puede usar en una amplia gama de electrolitos que contienen plata. Con la tecnología EMEW, se puede producir un 99,99% de plata a partir de un electrolito con tan solo 10 g/L de plata, lo que brinda una clara y obvia ventaja sobre la refinación de plata convencional. Tabla 1 a continuación se describen las principales diferencias entre la electrorrefinación y la extracción electromagnética de plata.
Tabla 1: Electrorrefinación convencional frente a la tecnología eNewPowder para la recuperación de plata
Electrorrefinación convencional
Tecnología EMewPowder
Concentración de solución requerida para el 99,99% de Ag
>50 g/L de Ag
>10 g/L de Ag
Tasa de producción
Disminuye al disminuir el peso del ánodo
Tasa de producción constante
Fundición y manipulación de ánodos
Sí
No
Carga de reciclaje
Reciclado de ánodos gastados, refusión
Sin carga de reciclaje, sin ánodos gastados que volver a fundir
Capital circulante
Inventario elevado
(3 veces la tasa de producción)
Inventario bajo
(un tercio de la sala de emergencias convencional)
Lanzamiento dorado
24-72 horas
De 6 a 8 horas
Solución para hemorragias
Precipitación de AgCl
La plata se recupera directamente de la hemorragia y se recicla de nuevo en el proceso
Recuperación de polvo de plata
La extracción de polvo de plata es manual
Operación totalmente automatizada y controlada por PLC
Robo o hurto
Alto potencial
Totalmente cerrado, cerrado, de bajo potencial
Perspectivas futuras sobre la recuperación de la plata
La recuperación de la plata y el reciclaje de la plata se logra mediante varios métodos, incluidos el proceso de Parkes, la copelación, la separación, la generación de humo de escoria y la electrólisis (electrorrefinación y extracción eléctrica). La plata se recupera con mayor frecuencia de minerales de baja calidad, con un contenido de plata inferior al 2%. Las técnicas mencionadas anteriormente, si bien se emplean para la recuperación de plata de los minerales, también se pueden utilizar para la recuperación de plata de los AEE, incluidos los paneles solares y las placas de circuitos. El reciclaje de la plata de estos AEE será un área muy importante para el futuro, ya que la demanda de metales aumenta con los nuevos avances tecnológicos. En los Estados Unidos, Lazard citó que las nuevas plantas de energía solar son ahora más baratas que las nuevas centrales de carbón, gas natural o energía nuclear, y el precio sigue bajando. En Australia, China, India, Arabia Saudí y los Emiratos Árabes Unidos, los costos están cayendo aún más rápido. Con tanto crecimiento en la industria, significa que será necesario reciclar más paneles solares en los próximos años.
En estudios de investigación, se ha recuperado hasta el 95% de la plata y el cobre de la electrólisis de las células solares gastadas, y un módulo de células solares de silicio estándar de 60 células contiene aproximadamente 6 g de plata. Con una recuperación del 95%, 5,7 g (0,183 ozt) de plata a 15,79 dólares por onza equivalen a 2,89 dólares por módulo. El tamaño del mercado mundial de reciclaje de paneles solares se valoró en 63,8 millones de dólares en 2016, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) proyectada del 22,1%, prevista para 2025. Con una vida útil prevista de 20 a 30 años, no sorprende que el mercado del reciclaje sea muy próspero en el nuevo futuro.
El Servicio Geológico de los Estados Unidos informó que las reservas de plata conocidas en todo el mundo suman 530 000 toneladas y, en 2016, se extrajeron 885,8 millones de onzas. A este ritmo, las reservas mundiales se agotarán en 20 años. Aprovechar el potencial de la tecnología electromagnética para la recuperación de plata de una variedad de minerales y RAEE que contienen plata ayudará a suministrar plata de alta calidad para satisfacer la demanda en los próximos años. Tras la lixiviación con cianuro u otros procesos de lixiviación de concentrados minerales, las soluciones de purga se pueden utilizar mediante un sistema electromagnético para recuperar la plata de una amplia gama de concentraciones de plata. Para obtener más información sobre el poder del emew para la recuperación de plata y varios estudios de casos prácticos, visite el Descargas sección en nuestro sitio web.
Descarga GRATUITA: beneficios de emew para la producción de plata
Fuentes:
Adams, Mike D. (2005). Avances en el procesamiento del mineral de oro. Elsevier. págs. XXXVII—XLII.
https://asu.pure.elsevier.com/en/publications/a-process-to-recover-silver-from-silicon-solar-cells
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7750344
https://www.britannica.com/technology/silver-processing
https://www.denvermineral.com/merrill-crowe-systems/
https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/solar-panel-recycling-market
http://www.mine-engineer.com/mining/minproc/cyanide_leach.htm
https://www.revolvy.com/main/index.php?s=Parkes%20process
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024816001227
https://www.silverinstitute.org/silver-catalysts/
https://www.silverinstitute.org/silver-in-electronics/
https://www.silverinstitute.org/silver-solar-technology/
https://www.thebalancesmb.com/an-introduction-to-metal-recycling-4057469
https://www.911metallurgist.com/electrolytic-refining/
Perfiles de procesos industriales para uso ambiental, volumen 168. (1980). Cincinnati: Laboratorio de Investigación Ambiental Industrial, Oficina de Investigación y Desarrollo, Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos.
El análisis del costo nivelado de la energía de Lazard. (2016). 10a ed. [libro electrónico] Lazard. Disponible en: https://www.lazard.com/media/438038/levelized-cost-of-energy-v100.pdf [Consultado el 8 de diciembre de 2017].
Leong, W. W. y Mujumdar, A. S. (2009). Procesos de extracción y recuperación de oro. [pdf] Singapur: Universidad Nacional de Singapur. Disponible en: https://pdfs.semanticscholar.org/7559/67e38c3b788c9d41aaedec4f3d5ebd921855.pdf [Consultado el 8 de diciembre de 2017]
Percy, J. (1870). La metalurgia del plomo. Londres: J. Murray. págs. 148
U.S. Geological, Survey Mineral, Resúmenes de productos básicos, 2015.
Wiebe, J. (2017). Actualización de Silver Survey 2017. [libro electrónico] Thomson Reuters. Disponible en: https://www.silverinstitute.org/wp-content/uploads/2017/11/SilverMarke-2017_Interim.pdf [Consultado el 8 de diciembre de 2017].
Encuesta mundial sobre la plata, 2015.
Publicaciones relacionadas
Silver refining
Electrodeposición 101: ¿Qué es la electrodeposición?
10 preguntas con respuesta acerca de la electrorrefinación y la electrodeposición