La licuación es un método metalúrgico para separar metales de un mineral o aleación . Una mezcla de metales se funde junto con una tercera, después de lo cual la mezcla se separa mediante extracción líquida . Este método se utilizó en gran medida para separar la plata del cobre con plomo , pero también se puede utilizar para eliminar los minerales de antimonio del mineral y refinar el estaño .
Separación de cobre y plata
El primer uso conocido de licuación a gran escala fue en Alemania a mediados del siglo XV. Los trabajadores del metal sabían desde hacía mucho tiempo que el mineral de cobre de Europa Central era rico en plata, por lo que era solo cuestión de tiempo hasta que se descubriera un método que pudiera separar los dos metales. [1]
Proceso
El proceso del siglo XVI de separar el cobre y la plata mediante licuación, descrito por Georg Agricola en su tratado De re metallica de 1556 , [2] permaneció casi sin cambios hasta el siglo XIX cuando fue reemplazado por procesos más baratos y eficientes como la sulfatación y, finalmente, métodos electrolíticos . [3]
La licuación requiere que el cobre rico en plata se derrita primero con aproximadamente tres veces su peso en plomo; como la plata tiene una mayor afinidad con el plomo, la mayor parte de la plata terminaría dentro de este en lugar del cobre. [4] Si se analiza el cobre y se descubre que contiene muy poca plata para que la licuación sea económicamente viable (alrededor del 0,31% es el mínimo requerido, [3] ) se funde y se deja asentar de modo que gran parte de la plata se hunda hacia el fondo. A continuación, se extraen las 'tapas' y se utilizan para producir cobre, mientras que las 'partes inferiores' ricas en plata se utilizan en el proceso de licuación. [2] La aleación de cobre y plomo creada se puede extraer y fundir en grandes lingotes plano-convexos conocidos como "tortas de licuación". A medida que los metales se enfrían y solidifican, el cobre y el plomo que contiene plata se separan, ya que son inmiscibles entre sí.
La proporción de plomo a cobre en estas tortas es un factor importante para que el proceso funcione de manera eficiente. Agricola recomendó 3 partes de cobre por 8-12 partes de plomo. El cobre debe analizarse para determinar con precisión la cantidad de plata que contiene; para el cobre rico en plata, el extremo superior de esta relación se usó para asegurarse de que la máxima cantidad de plata posible terminara dentro del plomo. Sin embargo, también debe haber suficiente cobre para permitir que las tortas mantengan su forma una vez que la mayor parte del plomo se haya escurrido; demasiado cobre y atraparía parte del plomo dentro y el proceso sería muy ineficiente. [2]
El tamaño de estos pasteles se mantuvo constante desde que Agricola escribió sobre ellos en 1556 hasta el siglo XIX, cuando el proceso quedó obsoleto. Por lo general, tenían de 2 ½ a 3 ½ pulgadas (6,4 a 8,9 cm) de espesor, alrededor de 2 pies (0,61 m) de diámetro y pesaban de 225 a 375 libras (102 kg a 170 kg). Esta consistencia no es sin razón, ya que el tamaño de las tortas es muy importante para el buen funcionamiento del proceso de licuación. Si las tortas son demasiado pequeñas, el producto no valdría la pena el tiempo y los costos invertidos en el proceso; si son demasiado grandes, el cobre comenzará a derretirse antes de que se haya escurrido la cantidad máxima de plomo. [2]
Las tortas se calientan en un horno de licuación , generalmente cuatro o cinco a la vez, a una temperatura superior al punto de fusión del plomo (327 ° C ), pero inferior al del cobre (1084 ° C), de modo que el plomo rico en plata se derrita. y fluye. [5] Como el punto de fusión del plomo es tan bajo, no se requiere un horno de alta temperatura y se puede alimentar con leña. [4] Es importante que esto se lleve a cabo en una atmósfera reductora , es decir, con poco oxígeno , para evitar la oxidación del plomo ; por lo tanto, las tortas quedan bien cubiertas de carbón y se deja entrar poco aire en el horno. [2] Sin embargo, es imposible detener la oxidación del plomo, que cae y forma proyecciones puntiagudas conocidas como "espinas de licuación" en el canal debajo del hogar. [3]
El método de copelación más antiguo y relativamente simple se puede utilizar para separar la plata del plomo. Si se analiza el plomo y se descubre que no contiene suficiente plata para que el proceso de copelación valga la pena, se reutiliza en tortas de licuación hasta que tenga suficiente plata. [2]
Las "tortas de licuación agotadas" que todavía contienen algo de plomo y plata se "secan" en un horno especial que se calienta a una temperatura más alta en condiciones oxidantes. Esencialmente, esta es solo otra etapa de licuación y la mayor parte del plomo restante se expulsa y oxida para formar espinas de licuación, aunque algo permanece como metal de plomo. Luego, el cobre se puede refinar para eliminar otras impurezas y producir cobre metálico. [2]
Los productos de desecho se pueden reutilizar para producir nuevas tortas de licuado para tratar de minimizar la pérdida de metales, especialmente plata. [2] Los productos de desecho se encuentran principalmente en forma de espinas de licuación del proceso de licuación y secado, pero también se producen algunas escorias .
Pérdida de metal
Este proceso no es 100% eficiente. En los Lautenthal, Altenau , y Sankt Andreasberg fundición -obras en el Alto Harz entre 1857 y 1860 el 25% de la plata, se perdió el 25,1% del plomo y el 9,3% del cobre. Parte de esto se pierde en la escoria que no vale la pena reutilizar, parte se pierde por lo que se denomina "quemado" y parte de la plata se pierde en el cobre refinado. [6] Por lo tanto, está claro que se necesitaba un suministro constante de plomo para compensar la pérdida en varias etapas.
Primeras instancias
La liquidación se documenta por primera vez en los archivos de la fundición municipal de Nuremberg en 1453. Nuremberg fue uno de los principales centros de refinación y fabricación de metales de Alemania, y fue un líder en técnicas metalúrgicas. Pronto surgieron cinco plantas de licuado alrededor de la ciudad, y en 15 años se habían extendido por Alemania, Polonia y los Alpes italianos . [1]
Esto a menudo se considera como el comienzo de la licuación, pero la evidencia sugiere que la licuación puede haber existido en un uso a menor escala siglos antes. La naturaleza sofisticada de las plantas de licuado del siglo XV con hornos hechos a medida sería sorprendente para una nueva tecnología. También hubo una versión mucho más simple pero más laboriosa del método traído a Japón por los portugueses en 1591; esto es posiblemente los restos de un método europeo anterior. [7]
Agricola analiza varios tipos de cobre producidos a partir del proceso de licuación; uno de ellos es el caldarium o 'caldero de cobre' que contiene un alto nivel de plomo y se utilizó para hacer calderos medievales . El análisis de los calderos del siglo XIII muestra que están hechos de cobre con un bajo nivel de plata y altos niveles de plomo que coincidirían con el producido por licuación. [5]
La liquidación puede haber existido incluso ya en el siglo XII; en On Divers Arts de Theophilus hace una posible referencia a la licuación:
"Cuando la piedra comienza a ablandarse, el plomo fluye a través de ciertas pequeñas cavidades y el cobre queda dentro". [7]
Sin embargo, no era un experto en metalurgia, por lo que sus escritos pueden no ser precisos, y aunque hubo calderos similares en el siglo XII, no se ha publicado ningún análisis de composición que respalde esta teoría. [5]
En contra de la idea de que este proceso se utilizó de manera significativa antes de que se generalizara a mediados del siglo XV, está el hecho de que tuvo que realizarse a gran escala para ser financieramente viable. No hay evidencia de licuación a gran escala antes de Nuremberg. Además, la licuación eficaz requiere un médico extremadamente experto. Es poco probable que alguien con tanta habilidad dedique mucho tiempo a algo que no sea rentable. [1]
Algunos sugieren que la licuación existió incluso antes. Los textos babilónicos de Mari mencionan que el 'cobre de montaña' se 'lavaba' para producir 'cobre lavado' y que el plomo se usaba con plata para producir 'plata lavada'. Algunos dicen que esto muestra que la licuación se estaba llevando a cabo en el Cercano Oriente ya en el segundo milenio antes de Cristo . Sin embargo, es fundamental que estos textos no mencionen específicamente el uso de plomo con cobre para producir plata, como se esperaría de la licuación. [8]
Importancia
John U. Nef, un experto en economía del Renacimiento , describió la licuación como "incluso más importante que la invención de la imprenta " para el desarrollo de la industria durante este período. [9] Aumentó la producción de plata a gran escala. Entre 1460 y 1530, la producción de plata se multiplicó por cinco en Europa central. [10] Esto tuvo un efecto secundario de reducir los costos de producción de cobre en un momento en que su demanda había aumentado debido a las necesidades de la industria de fabricación de latón , [9] y el uso de cobre en barcos y techos. La producción de plomo también recibió un impulso; de hecho, la falta de plomo disponible retrasó el proceso de licuación hasta que se descubrió una gran costura con plomo en Tarnowitz en Polonia . [1]
La liquidación provocó un aumento en las operaciones mineras y una nueva clase de comerciantes adinerados clamó por participar. Algunos de los comerciantes más ricos de Europa invirtieron en la minería, incluido el banquero real francés Jacques Coeur y la poderosa familia Medici de Florencia. Sin embargo, la mayor parte de los fondos procedían de comerciantes de las ciudades vecinas. Por ejemplo, los burgueses de Nuremberg financiaron minas en las montañas de Bohemia y Harz. [1]
Surgieron muchas nuevas minas de cobre y plata. Una mina en Joachimstal , en Erzgebirge , tuvo tanto éxito que se creó una moneda llamada ' Joachimstaler ', que dio lugar al término dólar . [1] Otros notables incluyeron a Schneeberg y Annaberg (también en Erzgebirge), Schwaz , en el valle del Inn y en Neusohl en Hungría . La nueva riqueza minera permitió la reapertura de algunas de las minas más grandes de siglos anteriores, como las minas de cobre y plomo plateadas de Rammelsberg . Estas antiguas minas habían sido abandonadas anteriormente debido a inundaciones, derrumbes, falta de tecnología o simplemente por falta de dinero. Ahora, los pozos podrían hundirse más profundamente y el agua drenada de manera más eficiente, por lo que los mineros podrían trabajar las costuras una vez que estén fuera de su alcance. [9]
La riqueza basada en la liquidación ayudó a construir carreteras entre las regiones mineras y de procesamiento, y financió mejoras en la tecnología minera. Por tanto, su influencia fue más allá del simple aumento de la producción de plata y cobre. Ayudó a reactivar la economía de gran parte de Europa y la extracción de otros metales como el hierro y el mercurio .
Referencias
- ^ a b c d e f Lynch, M., 2004. Minería en la historia mundial . Londres: Reaktion Books. ISBN 1861891733
- ↑ a b c d e f g h Hoover, HC y Hoover LH, 1950. De re metallica / Georgius Agricola . Nueva York: Dover.
- ↑ a b c Sisco, AG y Smith, CS, 1951. Tratado de Lazarus Ercker sobre minerales y ensayos . Chicago, Ill .: University of Chicago Press.
- ^ a b Tylecote, RF, 1992. Una historia de la metalurgia . 2ª ed. Londres: Instituto de Metales.
- ^ a b c Dungworth, D. y Nicholas, M., 2004. Caldarium? Un bronce de antimonio utilizado para vasijas domésticas de fundición medievales y posmedievales en la metalurgia histórica: revista de la Sociedad de Metalurgia Histórica , 38 (1), páginas 24–34.
- ^ Percy, J., 1880. Metalurgia: el arte de extraer metales de sus minerales: plata y oro . Londres: John Murray.
- ↑ a b Hawthorne, JG y Smith, CS , 1976. Sobre Divers Arts por Theophilus . Chicago; Londres: University of Chicago Press.
- ^ Kalyanaraman, S., 1998. Electrum, oro, plata: Soma en el Rigveda . https://www.scribd.com/doc/2670091/Electrum-Gold-and-Silver
- ↑ a b c Nef, JU, 1941. La Europa industrial en la época de la Reforma (ca. 1515 - ca. 1540). Revista de Economía Política , vol. 49, núm. 1 (febrero), págs. 1-40. Chicago: Prensa de la Universidad de Chicago.
- ^ Nef, JU, 1987. Minería y metalurgia en la civilización medieval de (ed) Pastan, MM, The Cambridge Economic History of Europe, Vol.2: Trade and Industry in the Middle Ages pp691-761. Cambridge: Cambridge University Press.