На главную


§ 5. Добыча и получение драгоценных металлов

Предполагают, что первым металлом, найденным человеком, было золото. Самородки золота можно было сплющить, проделать в них отверстия, украшать ими свое оружие и одежду.
В природе встречается главным образом самородное золото — самородки, крупные зерна в песках и рудах.
Еще а древности золото добывалось и обрабатывалось многими народами. В Россию до XVIII в. золото ввозили. В середине XVIII в. Ерофеем Марковым были открыты под Екатеринбургом первые месторождения золота. В 1814 г. на Урале было открыто россыпное месторождение золота. Добыча золота в России носила кустарный характер. Золото старались добывать наиболее простым способом — из россыпей, методы его обработки были также очень несовершенны.
После Великой Октябрьской социалистической революции произошли коренные изменения и в золотодобывающей промышленности. Добыча золота в настоящее время высокомеханизирована. Россыпное золото добывают в основном двумя способами — гидравлическим и с помощью драг. Сущность гидравлического способа заключается в том, что вода под большим давлением, размывая породу, отделяет от нее золото, причем оставшаяся порода идет в дальнейшую переработку. Добыча золота вторым способом происходит так. Драга (плавучее сооружение, оснащенное цепью ковшей) вынимает со дна водоемов породу, которая промывается, в результате чего осаждается золото.
Основную массу золота получают из рудных залежей и добывают более трудоемкими способами. Золотосодержащую руду доставляют на специальные металлургические заводы. Для извлечения золота из руд существует несколько способов. Рассмотрим два основных: цианирование и амальгамацию. Самый распространенный способ — цианирование — основан на растворении золота в водных растворах цианистых щелочей. Это открытие принадлежит русскому ученому П. Р. Багратиону. В 1843 г. сообщение об этом было опубликовано в «Бюллетене С.-Петербургской Академии наук». В России цианирование было введено только в 1897 г. на Урале. Сущность этого процесса заключается в следующем. В результате обработки золотосодержащих руд цианистыми растворами получают золотосодержащий раствор, из которого после отфильтрации пустой породы металлическими осадителями (как правило, цинковой пылью) осаждают золото. Затем 15%-ным раствором серной кислоты удаляют примеси из осадка. Оставшуюся пульпу промывают, фильтруют, выпаривают, а затем сплавляют.
Амальгамация известна уже более 2 тыс. лет. Основана она на способности золота при нормальных условиях вступать в соединение со ртутью. Ртуть, в которой уже растворено небольшое количество золота, улучшает смачиваемость металла. Процесс происходит в специальных амальгамационных аппаратах. Измельченную руду пропускают вместе с водой по амальгамированной поверхности ртути. В результате частицы золота, смачиваясь ртутью, образуют полужидкую амальгаму, из которой путем отжима избытка ртути получают твердую часть амальгамы. Ее состав может иметь 1 ч. золота и 2 ч. ртути. После такой фильтрации ртуть испаряют, а оставшееся золото сплавляют в слитки. Ни при одном из вышерассмотренных способов получения золота не получают металл высокой чистоты. Поэтому для получения чистого золота полученные слитки отправляют на аффинажные (очистительные) заводы.
Самородное серебро встречается значительно реже самородного золота, и, вероятно, поэтому было открыто позже золота. Добыча самородного серебра составляет 20% от всей добычи серебра. Серебряные руды содержат до 80% серебра (аргентин — соединения серебра и серы), но основную массу серебра получают попутно при выплавке и рафинировании (очистке) свинца и меди. Из руд серебро получают цианированием и амальгамацией. Для цианирования серебра в отличие от цианирования золота используют более концентрированные цианистые растворы. После получения серебряных слитков их отправляют для дальнейшей очистки на аффинажные заводы.
Платина, как и золото, встречается в природе в самородках и рудах. Платина была известна человеку еще в глубокой древности, найденные самородки называли «белым золотом», а вот применение ей долгое время не находили. Добывать платину начали в середине XVIII в., но еще в течение полувека испытывали затруднения с ее применением из-за высокой температуры плавления. На рубеже XVIII и XIX вв. русские ученые и инженеры А. А. Мусин-Пушкин, П. Г. Соболевский, В. В. Любарский и И. И. Варфинский разработали основы методов аффинажа и обработки платиновых металлов. И с 1825 г. в России началась планомерная добыча платины. Основные способы добычи платины: промывка платиносодержащих песков и хлоринация. Получают платину и при электролизе золота.
В результате промывки платиносодержащих песков получают шлиховую платину, которую подвергают дальнейшей очистке на аффинажных предприятиях. Хлоринацией платину получают следующим образом: рудный концентрат подвергают в печах окислительному обжигу. После обжига его смешивают с поваренной солью и помещают в печь, наполненную хлором, и выдерживают в течение 4 ч при температуре 500 — 600°С. Полученный продукт обрабатывают раствором соляной кислоты, который выщелачивает из концентрата металлы платиновой группы. Затем производят последовательное осаждение металлов, находящихся в растворе: металлы платиновой группы осаждают цинковой пылью, медь — известняком, никель — белильной известью. Осадок, содержащий платиновые металлы, сплавляют. Дальнейшую очистку и разделение металлов платиновой группы производят на аффинажном заводе.
Использование драгоценных металлов в качестве валютных ценностей и для приготовления сплавов требует получения их в состоянии высокой чистоты. Это достигается путем аффинажа (очистки) на специальных аффинажных заводах или в аффинажных цехах металлургических предприятий. Техника аффинажа основана преимущественно на электролитическом разделении или на селективном осаждении химических соединений металлов. Основным сырьем, поступающим в плавку для аффинажа, является: шлиховой металл, получаемый при обогащении россыпей; металл, получаемый в результате обработки цианистых остатков; металл, получаемый в результате отгонки ртути из амальгамы; металлический лом ювелирных, технических и бытовых изделий. Металлы, содержащие золото и серебро, перед аффинажем подвергаются приемной плавке для оценки состава металла в полученном слитке. Платиновый шлиховой металл и платиновые шламы приемной плавки не проходят, а поступают непосредственно в обработку.
Аффинаж серебряных и золотых сплавов проводится электролизом: серебряных сплавов, содержащих золото, — в азотнокислом электролите, золотых сплавов, содержащих серебро, — в соляном.
Электролиз в азотнокислом электролите основан на растворимости серебра и нерастворимости золота на аноде в азотнокислом электролите и на осаждении чистого серебра из раствора на катоде. Анод отливается из аффинируемого металла, а катод — из серебра, или металла, не растворимого в азотной кислоте (например, алюминия). Электролит состоит из слабого раствора азотнокислого серебра (1 — 2% AgNO3) и азотной кислоты (1 — 1,5% HNO3)- Осевшее в результате электролиза серебро после фильтрации и промывки прессуют и отправляют в плавку. Золотой шлам промывают и перед плавкой обрабатывают одним из трех веществ: азотной кислотой, серной кислотой или царской водкой. При обработке азотной кислотой серебро, содержащееся в шламе, полностью растворяется. Ее применяют при малом содержании теллура и селена. Серную кислоту используют при повышенном содержании теллура и селена, так как они в крепкой серной кислоте растворяются. Царскую водку применяют для получения из шламов серебряного электролиза вместе с золотом платиновых металлов.
Аффинаж золота электролизом ведут в растворе хлорного золота и соляной кислоты. Аноды таких ванн отливают из металла, поступающего в аффинаж, а катод для осаждения золота изготовляют из волнистой золотой жести. Полученное на катоде в результате электролиза золото имеет чистоту 999,9-й пробы. Золотой шлам, выпавший на дно ванны в виде тонкого порошка, подлежит дополнительной обработке. Накопленные в электролите платину и палладий осаждают хлористым аммонием, высушивают и, прокаливая, превращают в металлическую губку, которую направляют на аффинаж платиновых металлов.
Основными источниками сырой платины и ее спутников служат: шламы электролиза никеля и меди; шлиховая платина, полученная обогащением россыпей; сырая платина — побочный продукт электролиза золота и различный лом. При аффинаже шлихового металла основной подготовительной операцией является растворение в царской водке (4 г HCl на 1 г HNO3). Осмий при этом остается в нерастворимой части минералов, а из полученных растворов последовательно осаждают платиновые металлы.
В первую очередь осаждают платину. Для этого в раствор добавляют раствор хлористого аммония, получая при этом осадок хлороплатината аммония. Осадок промывают раствором хлористого аммония, а затем соляной кислотой. После обработки осадок высушивают и прокаливают, получая после плавки техническую платину, чистота которой 99,84 — 99,86%. Химически чистую платину получают дополнительным растворением и осаждением.
Иридий осаждается из раствора медленнее. При этом, кроме иридия, осаждаемого в виде хлороиридата аммония, осаждается и оставшаяся в растворе платина — в виде хлороплатината аммония. Прокаливание осадка дает губку, содержащую смесь иридия с некоторым количеством платины. Чтобы отделить иридий от платины, губку обрабатывают разбавленной царской водкой, в которой растворяется только платина. Затем ее осаждают.
После осаждения из раствора платины и иридия раствор подкисляют серной кислотой и подвергают цементации железом и цинком для осаждения оставшихся в нем металлов. Осажденные осадки черного цвета отфильтровывают, промывают горячей водой, высушивают и прокаливают.
Прокаленный осадок обрабатывают горячей разбавленной серной кислотой для удаления меди. Очищенный от меди осадок обрабатывают разбавленной царской водкой, в результате чего получают раствор, содержащий палладий и часть платины, и нерастворимую чернь, в которой находятся иридий и родий. Чернь отделяется фильтрованием через бумагу и промывается горячей водой. Из раствора после растворения осажденных металлов и фильтрации его хлористым аммонием осаждают платину. Палладий осаждается в виде хлоропалладозамина, для чего раствор нейтрализуют водным раствором аммиака, а затем подкисляют соляной кислотой. Осадок прокаливают, измельчают, и в струе водорода восстанавливают палладий.
Современный электролитический метод дает высокую степень очистки, большую производительность и безвреден.


предыдущая страница оглавление следующая страница