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. Ouro
2015/2016 – 1.º Semestre
Grupo 12
Supervisor: Aurora Futuro Monitora: Joana Duarte
Trabalho realizado pelos alunos de MIEMM e LCEEMG:
Bernardo Martins
Cristina Lopes
Francisco Carneiro
Gil Leite
João Bebiano
Rui Pereira
Vasco Valente
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
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Índice
Resumo ....................................................................2
Agradecimentos .......................................................3
Lista de Figuras ........................................................4
Introdução ................................................................5
Ligas Metálicas do Ouro ..........................................6
Definição ..............................................................6
Áreas de Aplicação ..............................................8
Estudo de caso – Minas Romanas de Tresminas ...11
Separação do Ouro .................................................13
Separação Hidrogravítica .............................13
Lixiviação ........................................................14
Conclusão ...............................................................15
Referências Bibliográficas .....................................16
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Resumo
No âmbito da unidade curricular “Projeto FEUP”, este relatório visa dar a conhecer o
ouro como substância, bem como os assuntos associados a este tema, nomeadamente as
suas ligas metálicas, as suas áreas de aplicação, ilustração do estudo de caso – Minas
Romanas de Tresminas, e respetiva extração e a separação do ouro (referência a diversos
métodos).
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Agradecimentos
Ao longo da realização deste trabalho, proposto pela unidade curricular Projecto
FEUP, foi possível contar com a ajuda de algumas pessoas que sempre se
disponibilizaram para nos ajudar nesta tarefa.
Por este motivo, não podíamos deixar de agradecer pela disponibilidade, supervisão e
ajuda prestada ao longo da realização deste trabalho à Professora Aurora Futuro,
responsável pela supervisão, e à monitora Joana Duarte.
Foi graças também ao trabalho das docentes que se reuniram as melhores condições
para a integração dos alunos na Faculdade de Engenharia, permitindo desde início
trabalhar de forma eficaz.
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Lista de Figuras
Figura 1 - Áreas de Aplicação das ligas do ouro
Figura 2 - Bateria de telemóvel
Figura 3 - Colar em ouro
Figura 4 - Mina Romana de Tresminas
Figura 5 - Jiga
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Introdução
No âmbito da unidade curricular “Projecto FEUP” foi proposta a realização de um
trabalho de grupo, composto por várias atividades, tais como: a realização de um relatório
técnico/científico, a criação de um poster e uma apresentação oral do trabalho a um júri.
A todos os grupos foram atribuídos temas relacionados com os cursos em questão,
pelo que a este grupo foi atribuído o metal ouro. O principal objectivo desta unidade
curricular é integrar os novos alunos na dinâmica da faculdade e visamos conseguir
atingir esse objectivo.
Neste relatório vão ser abordadas algumas formas de extração do ouro, como a
jigagem, a flutuação e a lixiviação. Para além disso, serão apresentadas também as ligas
metálicas do ouro e um estudo de caso com base nas Minas Romanas de Tresminas. Para
colmatar todo o conhecimento obtido em relação ao ouro, no relatório constam as áreas
de aplicação do elemento químico metálico em estudo.
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Ligas Metálicas do Ouro
Definição
Sendo um elemento químico metálico o ouro aparece na tabela periódica com número
de atómico 79 e massa atómica de aproximadamente 196,967. É o metal estrutural mais
maleável e dúctil conhecido pelo Homem e também o mais valioso não só pelas suas
qualidades físicas mas também pela sua reduzida abundância em estado puro. Essas
qualidades físicas estão relacionadas com o facto de este ser um material inerte que não
corrói ou mancha e de ter uma grande condutividade eléctrica e térmica.
A pureza do ouro é fornecida através da unidade de massa, o quilate, obtida através
da razão entre a massa do ouro e a massa total da peça, multiplicada por 24. Assim pode-
se apurar de forma mais eficaz o grau de pureza de um dado objecto composto por ligas
metálicas com base no ouro.
Quanto às ligas metálicas, estas são obtidas através da junção do ouro com diferentes
metais que permitem adquirir outras características (cor, dureza, condutividade, etc.)
tendo em vista o uso que vai ser dado à liga.
São muitas as áreas de emprego do ouro e por sua vez são muitas também as
diferentes combinações que podemos realizar de forma a obtermos a liga ideal para a sua
finalidade. Tomemos como exemplo o proof gold com um grau de pureza próximo dos
99,95% de ouro na sua constituição que apenas é utilizado para fins de calibração de
máquinas e sistemas. Podemos assim constatar que dependendo da sua utilização final o
ouro pode ser manipulado de forma a cumprir apenas e só o seu propósito.
Na escala de pureza do ouro a seguir ao proof gold, temos o ouro de 24 quilates com
um grau de pureza de cerca de 99,7% que é utilizado regularmente no sector joalheiro. A
partir dos 24 quilates o ouro já começa a modificar a sua principal característica, a cor.
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Com 22 quilates temos o ouro amarelo (1), nos 18 quilates, o ouro vermelho (2), ouro
rosa (3), ouro branco (4), ouro verde (5) e ainda ouro azul (6), cuja composição
apresentamos de seguida:
1. Ouro Amarelo: 91,67% de ouro, 5% de prata, 2% de cobre e 1,33% de zinco;
2. Ouro Vermelho: 75% de ouro e 25% de cobre;
3. Ouro Rosa: 75% de ouro, 20% cobre e 5% de prata;
4. Ouro Branco: 75% de ouro e 25% de platina, ou ainda 75% de ouro,10% de
paládio, 10% de níquel e 5% de zinco;
5. Ouro Verde: 75% de ouro, 20% de prata e 5% de cobre;
6. Ouro Azul: 75% de ouro e 25% de ferro;
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Áreas de Aplicação
Atualmente grande parte da produção mundial de ouro destina-se ao mercado
joalheiro, porém nos últimos anos essa tendência tem vindo a diminuir, uma vez que cada
vez mais as ligas de ouro são usadas na produção de equipamentos electrónicos e no
sector da medicina dentária, assim como em novas indústrias em expansão.
Figura 1 – Áreas de Aplicação das ligas do ouro
Fonte: GFMS Gold Survey 2015
A indústria eletrónica tem sido uma área onde a utilização e procura de ouro tem sido
bastante grande, esta crescente procura está relacionada com o fabrico de telemóveis e
gadgets relacionados com as telecomunicações.
Se examinarmos as baterias dos nossos telemóveis (figura 1) certamente verificamos
que os contactos são revestidos a ouro assim, como na produção de circuitos eléctricos
onde são usados fios de ouro para realizar a ligação entre placas ou até semicondutores. E
não é só nestes exemplos que encontramos o uso de ouro; nos mais banais objetos ou
serviços do nosso quotidiano encontramos ligas de ouro assim como ouro no seu estado
quase puro.
60%
8% 1%
2%
29%
Joalheria
Indus. Eletronica
Medicina
Outras Industrias
Barras e Moedas
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Uma área com grande potencial num futuro próximo é a nanotecnologia onde são
usados materiais a nível nanométrico para a construção de constituintes também
nanométricos. A um nível nanométrico o ouro pode ser usado nas diferentes áreas da
medicina e electrónica.
Na área da medicina, investigadores conseguem acoplar a nanopartículas de ouro,
moléculas que são atraídas para regiões do corpo do paciente onde se encontram
moléculas com características cancerígenas de forma a destruir as últimas evitando assim
métodos de tratamento mais “radicais” ou destrutivos como a quimioterapia. Este método
também tem outras aplicações a nível terapêutico, onde as moléculas são mais uma vez
acopladas a partículas de ouro e que “viajam” até regiões neurológicas e atuam de forma
eficaz no que toca à doença ou anomalia do paciente.
A nível das tecnologias as partículas manométricas são utilizadas na criação de fios
de ouro nanométricos, sensores e dispositivos também estes a nível nanométrico.
Os fios de ouro nanométricos são utilizados como pontos de conexão entre os
sensores e dispositivos que têm como principal característica a capacidade de se auto-
repararem quando sujeitos a determinadas condições. Os sensores tendo um tamanho
muito reduzido também conseguem ter uma capacidade de sensibilidade ou leitura muito
elevada permitindo detetar a presença de nanopartículas na sua superfície.
Outro grande uso do ouro já mencionado encontra-se na área da medicina, mais
precisamente na medicina dentária. Aqui utilizam-se ligas de ouro com platina e prata
para a produção de próteses dentárias. Também são produzidas coroas dentárias de forma
a substituir o dente do paciente por um produzido inteiramente em ligas de ouro que mais
tarde são revestidos por um verniz de porcelana de forma a produzir um acabamento
similar ao de um dente.
Figura 2 – Bateria de telemóvel
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Uma das novas áreas em que o ouro é necessário e talvez com a maior capacidade de
expansão é a utilização como catalisador industrial. Nesta situação o ouro transforma
gases nocivos em outros não nocivos. O único obstáculo é que a utilização como
catalisador apenas é obtida quando a partícula de ouro tem o tamanho de cerca de 5
nanómetros. Algumas das reacções químicas são:
• Oxidação de monóxido de carbono em vapor de hidrogénio;
• Decomposição oxidativa de dioxinas;
• Remoção de sulfureto de hidrogénio e de dióxido de enxofre;
• Etc;
Para além das aplicações já mencionadas, o ouro é muitas vezes aplicado em
processos fotográficos onde é utilizado sob a forma de ácido (cloroaúrico), mas também
na gastronomia sob a forma de pó e na decoração onde é utilizado com forma de
revestimento (materiais banhados a ouro e a folha de ouro).
O uso mais comum do ouro, a indústria joalheira (figura 3) utiliza principalmente
ligas menos nobres tais como o ouro branco que perdendo a característica da cor natural
do ouro ganha no aspecto de durabilidade, o que não é possível no ouro de vinte e quatro
quilates, que tem como característica ser muito dúctil e maleável.
Figura 3- Colar em ouro
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Estudo de caso – Minas Romanas de
Tresminas
O complexo mineiro romano de Tresminas (figura 4) representa um dos mais
importantes conjuntos de arqueologia mineira e um dos maiores na produção de Ouro em
toda a Península Ibérica.
Figura 4- Mina Romana de Tresminas
As minas de Tresminas localizam-se, tal como o próprio nome indica, na aldeia de
Tresminas, no Município de Vila Pouca de Aguiar pertencente ao distrito de Vila Real.
No complexo mineiro de Tresminas, consideradas umas das maiores da Europa, a
exploração e extração de ouro realizou-se durante anos. Inicialmente a exploração de
Tresminas foi realizada pelos romanos recorrendo ao tipo de exploração mineira a céu
aberto, onde os corpos mineralizados, constituídos por massas filonianas eram
desmontados a partir dos afloramentos.
Estes trabalhos efetuavam-se escavando trincheiras (ou sanjas) que por vezes podiam
atingir, na sua fase final de exploração, profundidades de cento e vinte metros.
O complexo mineiro de Tresminas estava dividido em três locais de extração, a Corta
de Covas, apresentando um comprimento de quatrocentos e trinta metros e uma
profundidade de sessenta metros, a Corta da Ribeirinha, com um comprimento de cerca
de trezentos e setenta metros e uma profundidade que ultrapassava os cem metros e por
último o Corta dos Laginhos, com um comprimento com cerca de cem metros e uma
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profundidade de nove metros. Este último local, a Corta dos Laginhos a exploração foi
predominantemente subterrânea.
Durante a exploração romana a concentração dos minérios de ouro era feita
recorrendo a processos hidrogravíticos, que utilizam a diferença de densidade para a
separação do ouro dos restantes minerais. Posteriormente, já no século XX, surgiram
outros processos físicos de concentração, como por exemplo a flutuação.
1) Separação hidrogravítica consiste num processo de separação que utiliza a
densidade como propriedade diferencial para separar o Ouro Grosseiro (ou
outro mineral denso) de materiais menos densos. Durante a época romana (e
ainda na Idade Média) o vaso onde a separação das partículas se processava
eram cestos de vime, que eram repetitivamente submersos e emersos em
tanques com água. Quando mergulhados a água entra (através do entrançado)
no leito formado pelas partículas afastando-as entre si. Posteriormente quando
retirados, a água escapa-se e as partículas aproximam-se de novo, Mas durante
este processo, o ouro que é mais denso, vai progressivamente penetrando no
leito e aproximando-se do fundo do cesto, enquanto as partículas mais leves
ficam à superfície.
2) O processo anteriormente descrito apenas podia ser utilizado quando aparecia
ouro com calibres grosseiros. Quando este era muito fino era necessário
utilizar outros “vasos separadores” onde a separação hidrogravítica se
processasse. Naquela altura, eram utilizadas peles de animais que recobriam
canais escavados no terreno e onde eram lançadas polpas constituídas por
material finamente moído misturado com água. Porque o Ouro era denso e
aderia á gordura, este fiava retido e revestia os “pêlos”, ficando a pele com um
tom dourado. Posteriormente as peles eram lavadas e o ouro recolhido.
Posteriormente outros processos de separação surgiram, como por exemplo a
flutuação, já anteriormente referida. Neste processo, a propriedade diferencial utilizada é
a flutuabilidade que é característica dos sulfuretos, que são os companheiros habituais do
ouro e consiste no seguinte:
O minério finamente moído é colocado misturado com água numa tina agitada,
onde é introduzido ar e espumantes (reagentes químicos para produzir
espumas – bolhas de ar). Os sulfuretos (com o ouro) vão aderir às bolhas de ar
sobem com espuma e são retirados pelo topo da célula, ficando as Gangas no
fundo.
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Separação do Ouro
Separação Hidrogravítica
É um processo de concentração gravítica mais complexo devido às suas variações
hidrodinâmicas, nesse processo a separação dos minerais de densidades diferentes é
realizada num leito dilatado por uma corrente pulsante de água, produzindo a
estratificação dos minerais. Utiliza-se uma jiga (figura 1), o objeto fundamental para que
este processo resulte.
Outro tipo de separação hidrogravítica baseia-se na utilização de mesas vibratórias.
Este processo consiste num deck de madeira revestido com material com alto coeficiente
de fricção (borracha ou plástico), parcialmente coberto com ressaltos, inclinado e sujeito
a um movimento assimétrico na direção dos ressaltos com aumento de velocidade no
sentido da descarga do concentrado e uma reversão súbita no sentido contrário,
diminuindo a velocidade no final do curso.
Figura 5 - Jiga
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14 Ouro
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Lixiviação Para a separação do ouro da crusta e dos concentrados previamente referidos são
usados diversos métodos sendo o método industrialmente mais usado a lixiviação com
cianetos ou cianetação (90% da produção aurífera nos EUA usa este método).
Cianetos são compostos feitos a partir de um átomo de carbono e um átomo de azoto.
Estes ditos compostos são solúveis em água e vão induzir a dissolução do ouro,
permitindo que átomos de ouro, prata e outros materiais se dissolvam também.
Exemplo:
4Au + 8KCN + O2 + 2H2O ⇔ 4KAuCN2 + 4KHO
Com o auxílio dos cianetos, o ouro pode ser dissolvido para que se passe ao processo
seguinte.
Neste momento um dos processos que pode ser usado é a precipitação.
Exemplo:
2KAuC2N2 + Zn ⇔ 2Au + K2ZnC4N4
No entanto o processo mais utilizado é a eletrólise, em que com o auxílio de elétrodos
e de corrente elétrica provoca-se uma reação de oxidação-redução. Disto resulta uma
agregação do ouro ao cátodo, enquanto o restante material é dissolvido. Depois de
separado o ouro é fundido, terminando a separação.
Apesar de ser o processo mais viável economicamente, o cianeto tem riscos
ambientais associados.
Os cianetos são substâncias de elevada toxicidade (2% de uma colher de chá em
cianeto pode matar uma pessoa adulta) que provocam incapacidade respiratória, com
incidentes registados no passado, seja com os trabalhadores das minas seja com a fauna
local.
Apesar dos perigos associados a este método, o uso de cianetos torna reservas não
lucrativas em reservas que podem ser aproveitadas para serem exploradas, de modo que
este método continua a ser utilizado.
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15 Ouro
2015/11/30
Conclusão
A realização deste projeto teve como objetivo consolidar conceitos relacionados com
o ouro, especificando as técnicas de extração utilizadas atualmente e nos tempos mais
remotos, com visão sobre as Minas Romanas de Tresminas, desde a utilização dos
processos físicos dos romanos, que utilizavam cestos de vime para, através da densidade
das partículas, recolher o ouro quando o cesto era mergulhado na água.
Em contraste com as técnicas utilizadas na altura, atualmente utilizam-se a flutuação
e a lixiviação, bastante mais eficazes e práticas. Para compreensão do termo “ouro”, as
ligas metálicas deste elemento químico dão-nos bases de entendimento para obter uma
análise do elemento com maior pormenor. Para além disso, foi essencial elaborar um
breve estudo das áreas de aplicação com intuito de visar o lado prático do ouro.
Em suma, este projeto foi enriquecedor visto que existem grandes probabilidades de
no futuro ingressarmos nesta área de estudo.
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2015/11/30
Referências Bibliográficas
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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
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2015/11/30
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