Что значит аффинаж, и для чего это нужно драгоценным металлам

Парижская международная выставка 1925 года представила миру достижения в области науки и декоративно-прикладных искусств. Их смелое сочетание пришлось по вкусу современным модникам и модницам, а научно-технический прогресс с той поры стал оказывать значительное влияние на ювелирное производство. Аффинаж драгметаллов как метод получения высокочистых благородных металлов и сегодня позволяет украшениям соответствовать всем мировым стандартам.

Что значит аффинаж, и для чего это нужно драгоценным металлам

Некоторые понятия и определения

Термины «аффинаж» и «аффинирование» происходят от французского глагола affiner (очищать) и описывают в металлургии последовательность технологических процессов получения драгоценных металлов высокой степени чистоты. Известно, что популярное золото 585 пробы имеет всего 58,5% благородного исходника, а остальное — добавки, придающие ювелирным образцам необходимые качества (прочность, вес, цвет).

Аффинаж драгметаллов подразумевает очистку от всего лишнего. Различные методы направленного физического и химического воздействия дают возможность не только разделить вещества, но и изъять из состава загрязняющие примеси. Сырьём для аффинажа служит различный материал:

Сырье для аффинажа ювелирный или технологический лом

  • ювелирный или технологический лом;
  • золотосодержащие концентраты с приисков;
  • зёрна самородного шлихового золота;
  • шлам цехов электролизных покрытий из цинка и серебра, никеля и меди;
  • серебряная пена металлургических предприятий по производству свинца.

Подготовка любого сырья состоит из дробления, обжига и сплавления. Например, радиоэлектронные детали предварительно демонтируются и отделяются корпуса и коммутационной части, не имеющей включений драгметаллов. Это позволяет уменьшить число экологических проблем при переработке и получить пробу золота до 996,5 (99,65%), а серебра — до 999 (99,90%).

Все технологии можно грубо разделить на три условные группы:

  1. Мокрые. В их основе лежат химические превращения.
  2. Сухие, которые используют обработку парами хлора.
  3. Электролиз в специальных ваннах.

Одни методики требуют дорогостоящего оборудования и технологий и применимы только в условиях специализированных металлургических предприятий, другие достаточно легко выполняются народными умельцами. Химический аффинаж подходит и для ювелирной мастерской, и для домашней лаборатории, но в последнем случае работы нельзя начинать без вытяжного шкафа и использования средств индивидуальной защиты. Из числа приборов и химической посуды обязательно потребуется приобрести:

Тигель для нагрева, обжига, сжигания

  • тигель для нагрева, обжига, сжигания или плавления материалов на открытом огне;
  • прочный пинцет;
  • стальную спицу для перемешивания;
  • термостойкую стеклянную колбу;
  • электроплитку для подогрева растворов;
  • горелку для плавки металлов;
  • приспособления для фильтрации: ёмкость, марлю, бумагу.

В промышленности для аффинажа золота и серебра используют «сухой» метод: загрязнённые расплавы обрабатывают хлором, а летучие продукты реакции (хлориды примесей) улавливаются специальным оборудованием.

Широко применяется электролиз, когда очищенное вещество собирается на катоде, и очистка методом купелирования, основанная на свойствах свинца реагировать с кислородом воздуха, а затем испаряться и осаждаться на стенках печи.

Химическая очистка золота

Химическая очистка золота

Много веков золото служит символом успеха и универсальным платёжным агентом. Традиционные источники (разработка приисков и промывка песка) не всегда дают необходимый класс чистоты, а иногда золото буквально валяется под ногами, и получить его можно не выходя из квартиры. Известно два основных метода отделения золота от примесей. Первый — химический, применяется в ювелирных мастерских и умельцами, добывающими драгметалл из частей электрических контактов, полупроводниковых микросхем и деталей теле-, радиоаппаратуры.

Сначала при помощи магнита из общей массы отделяют включения, содержащие железо, так как переработка такого сырья происходит по другим стандартам. Если это сделать невозможно, то металлическое железо удаляется при обработке лома концентрированной серной или соляной кислотами. Оставшаяся после обезжелезивания смесь соединений золота с медью, цинком, оловом и серебром растворяется при нагревании в азотной кислоте с концентрацией от 30 до 40%.

Индикатором окончания реакции служит прекращение выделения диоксида азота при добавлении новой порции кислоты. После этого в смесь доливается насыщенный раствор хлорида натрия (обычной поваренной соли), вызывающий осаждение хлорида серебра. Отделённый при декантации золотосодержащий осадок заливается концентрированной соляной кислотой из расчёта 1:20. Смесь подогревается и кипятится, по каплям в неё добавляют азотную кислоту, пока оксиды азота не прекратят выделяться.

Упаривание с добавками соляной кислоты выполняют 3 раза, затем фильтруют, сухой остаток заливают насыщенным раствором сульфата железа, и дают смеси прогреться. Золото выделяется в виде чешуйчатых частиц красновато-коричневого цвета, которые фильтруют, промывают и кипятят в очередной порции азотной кислоты для удаления следов примесей. Остаток фильтруют, обильно промывают водой и высушивают. Полученную золотую пыль сплавляют с натриевой селитрой (нитратом натрия) и бурой (тетраборатом натрия), такие слитки называются «корольком» и содержат 99,95% чистого золота.

Электролиз и метод Миллера

Второй способ аффинирования золота — электролитический, его применяют крупные производства с большими объёмами переработки. Анодом для электролиза служит очищаемое золото массой до 2 кг, а катодом — золотая жесть толщиной от 0,1 до 0,25 мм, изготовленная из чистого металла методом прокатки и рифлёная для жёсткости на специальном прессе.

Электролиз золота

Реакция происходит в смеси растворов соляной кислоты и хлорного золота, для чего используются небольшие фарфоровые или винипластовые ванны ёмкостью от 20 до 65 литров. Их устанавливают в водяных банях, что позволяет поддерживать температуру электролита от 50 до 60 °C. Раствор перемешивается сжатым воздухом методом барботирования, а выделяющийся во время реакции хлор удаляется посредством вытяжки. Золото осаждается на катоде в виде блестящей плёнки, скорость процесса зависит от плотности используемого тока.

Ещё один промышленный способ аффинажа — метод Миллера, использующий ядовитый газообразный хлор. Он применяется, если нужно удалить серебро из золотых сплавов и для получения золота из материалов природного или искусственного происхождения, имеющих малый процент содержания драгметалла. Измельчённое сырьё, имеющее большое количество посторонних примесей, при обработке парами хлора в первую очередь расстаётся металлами, которые слабее по окислительным способностям.

Сначала в реакцию хлорирования вступают цинк и железо, затем сурьма и олово, далее — медь и свинец. Последними в этом списке находятся серебро и золото. Преимуществом метода является отсутствие иных химических реагентов, кроме хлора, и малые габариты реактора (от 1,0 до 1,5 м).

Существенный недостаток — высокая опасность отравления образующимися летучими соединениями. Например, хлорид ртути (сулема) — опаснейший нейротоксин, накапливаясь в человеческом организме, не выводится и медленно его убивает.

Методы рафинирования серебра

Технология очистки серебра выбирается в зависимости от исходного количества сырья, состояния перерабатываемого материала и возможностей непрерывного производства. Как и в случае золота, это может быть и химический способ, и электролиз, и купелирование.

Электролитический аффинаж необходим, когда есть ежедневная потребность в металлическом серебре с высокой пробой. Формы из песчаника заполняются раствором нитрата серебра и азотной кислотой, анодами служат фрагменты загрязнённого серебряного сырья, а катодами — полоски нержавеющей стали. Специальные холщовые чехлы, надеваемые на аноды, собирают нерастворимые примеси, а на поверхности катода образуется кристаллический слой серебра, который регулярно счищают.

Методы рафинирования серебра

Низкую пробу серебряных сплавов повышают купелированием — окислительным плавлением в пламенных печах при температурах до 1000 °C. Под действием нагнетаемого кислорода, свинец и другие неблагородные металлы окисляются. Смесь жидких оксидов поглощается покрытием печи, которое выполнено из пористой глины с добавками мергеля, а чистое серебро остаётся на поверхности. Радужная окраска стенок с серебристыми проблесками свидетельствует об окончании процесса купелирования.

В условиях домашней лаборатории наиболее доступен химический способ, когда серебро из растворов сульфатов и хлоридов извлекается путём последовательных манипуляций. Если безводный хлорид серебра смешать с карбонатом натрия в пропорции 1:1 и медленно нагревать до расплавления в специальном тигле, то жидкое серебро соберётся на дне посуды. А если к хлориду серебра добавить алюминий или железо, залить 20%-й серной или соляной кислотой и дождаться прекращения выделения водорода, то получится серый порошок серебра. Его необходимо промыть, высушить и переплавить.

Перспективы развития отрасли

Не только ювелирные мастерские и домашние умельцы испытывают потребности в высокочистых драгоценных металлах. Последним, кстати, важно не забывать, что при аффинаже золота и продаже результатов химических превращений могут возникнуть разногласия с действующим законодательством, поэтому так важно не переступать грани дозволенного…

Петербургский Монетный двор,

Петербургский Монетный двор, открытый в 1724 году по инициативе и при деятельном участии Петра I, был в России того времени первым аффинажным предприятием, а сегодня эта цифра вплотную приблизилась к десяти. Большинство заводов работают с золотом, добытым на рудниках, и в число их клиентов входят крупнейшие отечественные золотодобытчики. Существенными критериями для выбора аффинажного завода являются:

Аффинаж золота

  • уровень производственной дисциплины;
  • грамотный документооборот;
  • короткие сроки выполнения работ;
  • высокий процент извлечения золота;
  • доступность цен.

Для этого предприятиям необходимы грамотные долгосрочные стратегии, предполагающие уменьшение себестоимости аффинажа. Сюда же относится и расширение рамок сырьевой базы, внедрение инновационных энергосберегающих технологий, модернизация отсталых участков. Это не только позволит отвечать запросам самых требовательных заказчиков, но и наращивать золотовалютный запас страны.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector