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23 de marzo del 2025
Rendimiento de los papeles de filtro Whatman™ 40 y 41 para análisis cuantitativos sin cenizas en aplicaciones de control de calidad en minería
El objetivo de este trabajo fue demostrar el desempeño de los papeles filtro cuantitativos sin cenizas Whatman Grado 40 y Grado 41 en aplicaciones específicas de la industria minera.
Estos papeles fueron evaluados en tres pruebas de contenido metálico utilizadas comúnmente en laboratorios de control de calidad:
- Molibdeno alto
- Plomo
- Zinc
Los resultados mostraron que cumplen con los requisitos del cliente en:
- Velocidad de filtración
- Claridad del filtrado
- Precisión en el contenido metálico
Esto se debe a que estos papeles están fabricados bajo especificaciones estrictas, clave para la industria minera.
Introducción
En la industria minera, los laboratorios de control de calidad analizan rutinariamente el contenido de diferentes metales en muestras de mineral.
La preparación de la muestra es un factor crítico para obtener resultados consistentes. Por lo tanto, el uso de papeles filtro de alta calidad mejora la precisión de las pruebas.
El papel filtro cuantitativo Whatman está hecho de algodón puro y tratado para eliminar la mayoría de las impurezas. Es útil para análisis gravimétricos y preparación de muestras para análisis instrumental.
En comparación con otros papeles, el papel filtro cuantitativo sin cenizas Whatman ofrece:
- Alta capacidad de carga
- Alta retención de partículas
MATERIALES Y MÉTODOS
1. Análisis de molibdeno alto
El desempeño del papel filtro cuantitativo es importante en la prueba de molibdeno alto (Hi Mo). Los principales factores críticos de calidad (CTQ) en las pruebas de desempeño son la velocidad de filtración, la claridad del filtrado y el contenido de molibdeno (Mo). Se realizaron análisis en diez muestras utilizando papel Whatman Grado 40 y el siguiente procedimiento.
Procedimiento para la prueba de molibdeno alto
- Se pesó una muestra de 0.20 g (± 0.1 mg) en un vaso de precipitados de 250 ml, luego se agregaron 30 ml de solución saturada de ácido nítrico–clorato de potasio y 20 ml de ácido clorhídrico para disolver la muestra.
- Se añadieron agua caliente y 40 ml de amoníaco para precipitar los metales interferentes, los cuales luego se eliminaron con papel filtro cualitativo.
- Se añadió una solución indicadora de naranja de metilo (4 gotas) al filtrado. Se utilizó una proporción 1:1 de ácido clorhídrico y agua para ajustar el filtrado a color rosado y facilitar la precipitación de molibdato de plomo, luego se utilizó acetato de amonio al 50% para ajustar nuevamente el filtrado a color naranja.
- Se añadió lentamente una solución de acetato de plomo al 4%/ácido acético glacial al 40% (30 ml) al vaso con agitación para precipitar el molibdato de plomo.
- El precipitado se separó de la solución utilizando dos capas de papel filtro cuantitativo Whatman Grado 40 (figura 2), luego el precipitado se lavó de 10 a 12 veces con nitrato de amonio caliente/amoniaco al 2%.
Figura 2. Retención del precipitado de molibdato de plomo utilizando papel de filtro Whatman Grado 40.
- El papel filtro con el precipitado se colocó en un horno mufla a 600 °C durante 20 minutos para obtener un peso constante
- El porcentaje de molibdeno se calculó utilizando la siguiente fórmula:
2. Análisis de plomo
El desempeño del papel filtro cuantitativo es importante en el análisis de plomo, que es una de las principales aplicaciones en la industria minera. Los factores críticos de calidad (CTQ) en las pruebas de desempeño son la velocidad de filtración, la claridad y el contenido de plomo (Pb). Se realizaron análisis en diez muestras utilizando papel Whatman Grado 40 y el siguiente procedimiento.
Procedimiento para el análisis de plomo
- Se pesó una muestra de 0.10 g (± 0.1 mg) en un vaso de precipitados de 250 ml, se añadieron 15 ml de ácido clorhídrico concentrado y se dejó hervir durante algunos minutos. Se añadieron 5 ml de ácido nítrico y se continuó calentando hasta que la muestra estuvo casi seca. Luego se añadieron 10 ml de ácido sulfúrico concentrado y se calentó hasta observar humo blanco intenso. La solución se enfrió a temperatura ambiente.
- Se añadieron 60 ml de agua y 2 g de ácido tartárico, y se dejó hervir durante 3 minutos. El vaso se enfrió externamente con agua durante 40 minutos hasta que se formó un precipitado (PbSO₄).
- El precipitado se separó de la solución utilizando una capa de papel filtro cuantitativo Whatman Grado 40 (Figura 3), luego el precipitado se lavó con ácido sulfúrico al 2% hasta que no se detectó hierro.
- El filtro con el precipitado se colocó nuevamente en el vaso de 250 ml, se añadieron 40 ml de solución tampón de acetato de sodio/ácido acético glacial y se dejó hervir durante 3 minutos.
Figura 3. Retención del precipitado de PbSO4 utilizando papel de filtro Whatman Grado 40.
- El filtro con el precipitado se colocó nuevamente en el vaso de 250 ml, se añadieron 40 ml de solución tampón de acetato de sodio/ácido acético glacial y se dejó hervir durante 3 minutos.
- Se añadieron 60 ml de agua, 10 ml de citrato de amonio y 2 gotas de reactivo naranja de xilenol al 0.2%. Se realizó la titulación con una solución de EDTA 0.011 M.
- La concentración de plomo se calculó utilizando la siguiente fórmula:
3. Análisis de zinc
La prueba de zinc es una de las pruebas de metales más importantes en aplicaciones mineras. El desempeño del papel filtro cuantitativo es crítico durante los pasos de preparación de la muestra en el análisis de zinc. Los factores críticos de calidad (CTQ) en las pruebas de desempeño son la velocidad de filtración, la claridad y el contenido de zinc (Zn). Se realizaron análisis en diez muestras utilizando papel Whatman Grado 41 y el siguiente procedimiento.
Procedimiento para el análisis de zinc
- Se pesó una muestra de 0.20 g (± 0.1 mg) en un vaso de precipitados de 400 ml, se añadió una pequeña cantidad de agua y 15 ml de ácido clorhídrico, y la muestra se calentó hasta ebullición durante aproximadamente 3 minutos para disolverla y eliminar el sulfuro de hidrógeno.
- Se añadieron 5 ml de ácido nítrico para descomponer completamente la muestra. Se añadieron 12 ml de ácido sulfúrico (1:1 en agua) y se continuó calentando hasta observar humo blanco. La muestra se enfrió a temperatura ambiente.
- Se añadieron 40 ml de cloruro de amonio (20%) y 5 ml de hidróxido de amonio altamente concentrado a la solución, que luego se calentó hasta ebullición durante 3–5 minutos. El precipitado se eliminó utilizando papel filtro cuantitativo Whatman Grado 41 (figura 4). Se utilizó solución de limpieza tibia para lavar el vaso y el precipitado 2–3 veces hasta un volumen total de aproximadamente 300 ml. El filtrado se evaporó hasta aproximadamente 200 ml.
Figura 4. Uso del papel de filtro Whatman Grado 41 en el análisis de zinc.
- Al filtrado se le añadieron 5 ml de cloruro de potasio (20%) y 2 gotas de ácido ascórbico, seguido de 1 gota de indicador naranja de metilo (0.2%). Se añadió ácido sulfúrico (1:1 en agua) hasta que la solución se volvió roja. Se añadió solución saturada de sulfourea (5 ml), luego 20 ml de tampón de ácido acético-acetato de sodio. Se tituló con solución estándar de EDTA hasta color amarillo brillante.
- La concentración de zinc se calculó utilizando la siguiente fórmula:
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Análisis de alto contenido de molibdeno y plomo
Los resultados de diez muestras de papel de filtro cuantitativo sin cenizas Whatman Grado 40, utilizado en análisis de alto contenido de molibdeno y plomo, se presentan en las Tablas 1 y 2, respectivamente. Se obtuvo una velocidad y un rendimiento de filtración consistentes en ambos análisis. El cliente está satisfecho con el rendimiento del papel de filtro Whatman Grado 40 en los análisis de alto contenido de molibdeno y plomo.
Table 1. Results of high molybdenum analysis
VELOCIDAD DE FILTRACIÓN | ||||
| PRIMEROS 20 ML | PRIMEROS 40 ML | ÚLTIMOS 30 ML | MO (%) |
1 | 2 min, 23 s | 6 min, 48 s | 11 min, 32 s | 45.56 |
2 | 2 min, 54 s | 7 min, 12 s | 12 min, 40 s | 45.76 |
3 | 2 min, 3 s | 6 min, 31 s | 11 min, 25 s | 45.54 |
4 | 1 min, 36 s | 5 min, 12 s | 9 min, 46 s | 45.68 |
5 | 1 min, 48 s | 4 min, 47 s | 7 min, 16 s | 45.75 |
6 | 1 min, 34 s | 5 min, 44 s | 9 min, 20 s | 45.73 |
7 | 2 min, 16 s | 6 min, 30 s | 11 min, 28 s | 45.65 |
8 | 1 min, 48 s | 4 min, 2 s | 10 min, 15 s | 45.48 |
9 | 1 min, 22 s | 3 min, 10 s | 9 min, 36 s | 45.72 |
10 | 1 min, 43 s | 3 min, 53 s | 9 min, 15 s | 45.75 |
*La velocidad de filtración varía según el tamaño del embudo, el volumen de la muestra y las condiciones experimentales.
VELOCIDAD DE FILTRACIÓN | ||||
| PRIMEROS 20 ML | PRIMEROS 40 ML | ÚLTIMOS 30 ML | PB (%) |
1 | 53 s | 2 min, 10 s | 4 min, 48 s | 58.20 |
2 | 54 s | 2 min, 23 s | 5 min, 10 s | 57.95 |
3 | 1 min, 2 s | 3 min, 42 s | 5 min, 25 s | 58.20 |
4 | 51 s | 3 min, 30 s | 6 min, 5 s | 57.95 |
5 | 1 min, 27 s | 3 min, 33 s | 5 min, 28 s | 58.20 |
6 | 1 min, 25 s | 4 min, 18 s | 6 min, 22 s | 58.33 |
7 | 1 min, 6 s | 3 min, 54 s | 5 min, 50 s | 58.08 |
8 | 1 min, 1 s | 2 min, 21 s | 5 min, 20 s | 58.20 |
9 | 1 min, 30 s | 4 min, 11 s | 6 min, 56 s | 58.59 |
10 | 1 min, 58 s | 4 min, 6 s | 6 min, 28 s | 58.20 |
* La velocidad de filtración varía según el tamaño del embudo, el volumen de la muestra y las condiciones experimentales.
Análisis de zinc
En la Tabla 3 se presentan los resultados de diez muestras de papel de filtro cuantitativo sin cenizas Whatman Grado 41, utilizado en el análisis de zinc. Se logró una velocidad y un rendimiento de filtración consistentes. El cliente está satisfecho con el rendimiento del papel de filtro Whatman Grado 41 en el análisis de zinc.
Tabla 3. Resultados del análisis de zinc
VELOCIDAD DE FILTRACIÓN | ||||
| PRIMEROS 20 ML | PRIMEROS 40 ML | ÚLTIMOS 30 ML | PB (%) |
1 | 27 s | 1 min, 15 s | 2 min, 30 s | 42.76 |
2 | 40 s | 1 min, 42 s | 2 min, 10 s | 42.59 |
3 | 15 s | 46 s | 2 min, 25 s | 43.81 |
4 | 45 s | 1 min, 56 s | 2 min, 18 s | 42.59 |
5 | 20 s | 1 min, 22 s | 2 min, 10 s | 42.59 |
6 | 35 s | 1 min, 12 s | 2 min, 28 s | 42.59 |
7 | 36 s | 1 min, 26 s | 2 min, 18 s | 58.08 |
8 | 46 s | 2 min, 20 s | 5 min, 20 s | 42.76 |
9 | 58 s | 1 min, 45 s | 2 min, 35 s | 42.76 |
10 | 32 s | 1 min, 43 s | 2 min, 12 s | 42.76 |
Conclusión
Este trabajo demuestra que los papeles de filtro cuantitativos Whatman de grados 40 y 41 presentan un buen rendimiento de separación, velocidad y repetibilidad en análisis de alto contenido de molibdeno, plomo y zinc.
Se cumplieron todos los requisitos del cliente en las tres pruebas. Por lo tanto, estos papeles tienen el potencial de mejorar el proceso de control de calidad en la industria minera.Quantitative filter paper characteristics
CARACTERÍSTICAS CUANTITATIVAS DEL PAPEL DE FILTRO
GRADO | RETENCIÓN NOMINAL DE PARTÍCULAS EN LÍQUIDO | VELOCIDAD DE FILTRACIÓN(APROX.)HERZBERG (S) | ESPESOR TÍPICO(ΜM) | GRAMAJE (G/M2) | CONTENIDO DE CENIZA | FLUJO – ASPECTO |
40 | 8 | 340 | 210 | 95 | < 0.007% | Medio |
41 | 20 | 54 | 220 | 85 | < 0.007% | Rápido |
INFORMACIÓN PARA REALIZAR PEDIDO
PRODUCTO | CANTIDAD | NÚMERO DE CÓDIGO |
Grado 40, Ø 9 cm | 100 unidades/paquete | 1440-090 |
Grado 40, Ø 11 cm | 100 unidades/paquete | 1440-110 |
Grado 40, Ø 12.5 cm | 100 unidades/paquete | 1440-125 |
Grado 40, Ø 15 cm | 100 unidades/paquete | 1440-150 |
Grado 40, Ø 18.5 cm | 100 unidades/paquete | 1440-185 |
Grado 40, Ø 24 cm | 100 unidades/paquete | 1440-240 |
Grado 40, Ø 9 cm | 100 unidades/paquete | 1441-090 |
Grado 40, Ø 11 cm | 100 unidades/paquete | 1441-110 |
Grado 40, Ø 12.5 cm | 100 unidades/paquete | 1441-125 |
Grado 40, Ø 15 cm | 100 unidades/paquete | 1441-150 |
Grado 40, Ø 18.5 cm | 100 unidades/paquete | 1441-185 |
Grado 40, Ø 24 cm | 100 unidades/paquete | 1441-240 |
REFERENCIAS: Los datos para el análisis de altos niveles de molibdeno, plomo y zinc fueron facilitados por el Laboratorio de Investigación Geológica de Hubei, Hubei (China).
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