Золотое прощание

Разделение золота – это отделение золота от серебра (и других металлических примесей). Золото и серебро часто добываются из одних и тех же руд , химически схожи и поэтому их трудно разделить. Сплав золота и серебра называется электрумом .

Современные технологии

Две технологии являются доминирующими. Оба они начинают с относительно чистого золота.

• Процесс Миллера позволяет получать золото чистотой до 99,5%. Процесс включает в себя продувку струи хлора через расплавленное золото. Примеси в золоте образуют хлориды, которые образуют шлак, плавающий на расплавленном золоте.
• Изобретенный Эмилем Вольвиллем в 1874 году процесс Вольвилля позволяет получать золото высочайшей чистоты (99,999%). Это электролитический процесс с использованием чистого золота в качестве катода (или титана в качестве стартового катода) и золотохлористоводородной кислоты (хлорид золота-соляная кислота) в качестве электролита; это делается путем растворения золота газообразным хлором в присутствии соляной кислоты. Золото растворяется на аноде, а чистое золото, проходя через кислоту за счет ионного переноса, осаждается на катоде. Серебро образует нерастворимую хлоридную слизь, а медь и платина образуют растворимые хлориды, которые удаляются. Эта процедура используется в очень больших промышленных масштабах и требует больших затрат на установку из-за количества золота, которое необходимо навсегда растворить в электролите.

Другой

Существуют альтернативные методы разделения золота. Серебро можно выборочно растворить, кипячение смеси с 30% азотной кислотой — процесс, который иногда называют инквартацией . Аффинирование — это в значительной степени устаревший процесс удаления серебра из золота с использованием концентрированной серной кислоты .

Бескислотное разделение (ALS) было исследовано для предварительного облагораживания сплавов Доре и ювелирных изделий даже при высоком содержании серебра, что обычно является проблемой для существующих процессов химического предварительного облагораживания. Металлы отделяют перегонкой.

Купелирование удаляет золото и серебро из смесей, содержащих свинец и другие металлы, но серебро невозможно отделить от золота только этим процессом.

История

Пробор золота как процесс был придуман специально для удаления серебра. Появление чеканки монет потребовало методов удаления примесей из золота. На протяжении веков были изобретены специальные средства разделения.

Основным древним процессом разделения золота была цементация соли, о чем имеются археологические свидетельства VI века до нашей эры в Сардисе , Лидия . В постсредневековый период расставание с использованием сурьмы , сульфатов и минеральных кислот также применялось .

Ранняя история

Самые ранние попытки аффинажа золота можно продемонстрировать по улучшению поверхности золотых колец. Качество золота было увеличено на поверхности на 80–95% золота по сравнению с 64–75% золота внутри, найденного в пещере Нахаль-Кана, датированной 4-м тысячелетием до нашей эры. Дополнительным свидетельством являются три золотых долота с королевского кладбища в Уре, датируемого 3-м тысячелетием до н.э., поверхность которых имела высокое содержание золота (83%), низкое серебро (9%) и медь (8%) по сравнению с внутренней частью, состоящей из 45% золота, 10 % серебра и 45 % меди. Поверхность была уплотнена и сильно отполирована, что указывает на раннее использование истощенной позолоты .

Древний и средневековый мир

Чеканка лидийских золотых монет начала VI века до н.э.

Отделение золота от серебра не практиковалось в древности до лидийского периода (с 12 века до н.э. по 546 г. до н.э.). Материал из Сардиса (в современной Турции ) является свидетельством самого раннего использования золотого и серебряного пробора в VI веке. Литературные источники и отсутствие вещественных доказательств позволяют предположить, что разделение золота и серебра не практиковалось до середины первого тысячелетия до нашей эры. Расставание с золотом произошло с изобретением чеканки монет, и нет никаких доказательств использования настоящих процессов аффинажа до появления чеканки монет. Поскольку очистка золота (в отличие от улучшения поверхности) приводит к заметной потере материала, не было особых причин делать это до появления чеканки монет и необходимости иметь стандартный сорт материала.

Первое возможное литературное упоминание о процессе разделения соли содержится в «Арташастре» трактате IV века до нашей эры , индийском , в котором упоминается нагревание золота с индийской землей. Под индийской землей подразумеваются почвы с высоким содержанием солей , селитры и солей аммония, поэтому они идеально подходят для процесса цементационного разделения. Более известное и более подробное раннее описание дано Диодором Сицилийским в I веке до нашей эры со ссылкой на ранее утерянную книгу Об Эритрейском море II века до нашей эры» Агатархида Книдского « . Ноттон провел эксперимент, воссоздающий процесс, описанный Диодором Сицилийским, путем нагревания смеси золота и соли в запечатанном горшке в течение 5 дней, и он оказался успешным.

Плиний в своей «Естественной истории» несколько раз упоминает очистку золота и ссылается на процесс солевой цементации при расслоении золота. Он говорит, что золото « обжаривается с двойной массой соли и с тройной массой мисы (сульфата железа), а также с двумя порциями соли и одной из камня, называемого сланцем ». Здесь он описывает нагревание золота . золото с солью и сульфатами железа, которые растворяют медь и серебро в золоте. Разделительные сосуды, используемые для аффинажа золота методом цементации, были найдены в Лондоне , Линкольне , Йорке и Винчестере . Лондонские сосуды, датируемые периодом Флавиев (ок. 70–85 гг. Н.э.), были запечатаны с помощью фиксирующей глины ; РФА- анализ обнаружил золото и серебро, при этом самая высокая концентрация вокруг запечатанной области указывает на возможную утечку серебра в виде летучего хлорида серебра .

Золотое разделение широко использовалось в древние времена, но только в период Средневековья были написаны четкие и подробные описания процессов. Все археологические находки времен Римской империи и раннего средневековья указывают на твердофазный процесс с использованием поваренной соли в качестве активного ингредиента. Единственная большая группа средневековых разделительных сосудов, обнаруженная на данный момент, была найдена на стоянках Коппергейт и Пикадилли в Йорке. Розовато-фиолетовый цвет сосудов показал, что они использовались в процессе солевой цементации, при котором железо удаляется из глины в виде хлорида железа . Другие фрагменты сосудов известны из Карлайла и Винчестера. Теофил был немецким монахом XII века и в своей книге De Diversus Artibus дает наиболее четкое описание процесса цементации солей.

разломите на мелкие кусочки черепицу или кусок обожженной и покрасневшей печной глины и, когда она превратится в порошок, разделите ее на две равные по весу части и прибавьте к ней третью часть соли того же веса. Затем его следует слегка сбрызнуть мочой и перемешать, чтобы он не слипался, а просто увлажнялся.

— Теофил ,

Затем эту смесь добавляют в глиняный горшок и накрывают тонкими листами золотой фольги . Затем горшок запечатывают и нагревают в печи.

Затем положи огонь и дрова внизу и смотри, чтобы в течение дня и ночи не было недостатка в обильном огне. Утром же выньте золото, снова расплавьте его, забейте и положите в печь, как прежде. Еще через день и ночь снова выньте его, примешайте к нему немного красной меди, расплавьте, как прежде, и положите обратно в печь. А когда достанете его в третий раз, вымойте и тщательно высушите. Взвесьте его, когда он высохнет, и посмотрите, сколько потеряно, затем сложите его и сохраните.

— Теофил ,

Именно в средневековый период была открыта дистилляция , и первое описание производства азотной кислоты было дано Псевдо-Гебером в Summa Perfectionis , 1330. Азотная кислота способна растворять серебро. При добавлении нашатырного спирта к азотной кислоте образуется царская водка , и эта кислота способна растворять золото. Обе кислоты используются при кислотном методе разделения, но кислоты были дорогими, поэтому их не использовали до постсредневекового периода.

От средневековья до современности

Дистилляция с использованием перегонного куба

Титульный лист книги Агриколы De Re Metallica издания 1556 года.

Подробное описание процессов цементации соли дано Бирингуччо в его книге «Метод цементации золота и доведения его до предельной пробы». ; в Probierbuchlein – «Маленькие книжки по анализу»; Георгиуса Агриколы в книге 10 De Re Metallica ; и Эркером в его «Трактате о рудах и анализе» . Это был период, когда начали изучаться новые методы. Грануляция золота вместо золотой фольги увеличила площадь поверхности и, следовательно, эффективность реакции. Солевая цементация оставалась основным методом разделения до 16 века, но в более позднем средневековье процессы с использованием серы , сурьмы стали использоваться и минеральных кислот. На территории Лондона есть археологические находки перегонных сосудов для производства кислот в Британии XV века, которые включают фрагменты керамических тыквенных культур (сосудов для нагревания реагирующих химикатов), которые использовались с перегонными кубами для перегонки. К 18 веку цементация использовалась редко и была заменена кислотной обработкой. Метод кислотного разделения продолжал использоваться и в наше время, но были открыты и другие методы. В 1860-х годах в Австралии был разработан процесс Миллера , в ходе которого серебро удалялось путем барботирования газообразного хлора через смесь расплавленного золота. Вскоре после этого, в 1870-х годах, был разработан электролитический аффинаж золота, процесс Вольвилля , для решения проблемы удаления платины из золота. Эта техника является наиболее распространенной на сегодняшний день.

Исторические процессы

Солевая цементация

Этот процесс использовался от Лидии до постсредневековых времен. Это твердотельный процесс, в котором в качестве активного ингредиента используется поваренная соль , но можно использовать смесь селитры (KNO ₃ ) и зеленого купороса (FeSO ₄ ). Основной процесс заключался в смешивании серебросодержащей золотой фольги (в более поздние периоды использовались гранулы), поваренной соли и кирпичной пыли или обожженной глины в закрытом и запечатанном контейнере. Феофил упоминает о добавлении в смесь мочи. При нагревании серебро реагирует с солью с образованием хлорида серебра, который удаляется, оставляя после себя очищенное золото. Условия, необходимые для этого процесса, ниже 1000 °C, поскольку золото не должно плавиться. Серебро можно получить, переплавив обломки. Нагрев может занять 24 часа. Гувер и Гувер объясняет процесс так: при нагревании соль (хлорид натрия, NaCl) разлагается в присутствии кремнезема и глинозема (из кирпичной пыли или глины) с образованием соляной кислоты, а также некоторого количества хлора. Он реагирует с серебром с образованием хлорида серебра (AgCl). Моча кислая и способствует разложению. Хлорид серебра летуч и легко удаляется из металла. Контейнер запечатывают, чтобы предотвратить утечку серебра, которое можно будет восстановить позже. Ноттон в экспериментах установил, что за один нагрев содержание золота можно поднять от 37,5% до 93%.

Серо-сурьмяные процессы

Разделение золота и серебра серой, De Re Metallica 1556 г.

Это похоже на процесс цементации соли, но вместо хлоридов образуются сульфиды. Мелко измельченное примесное золото и элементарная сера взаимодействуют при умеренном нагревании в герметичном тигле. Примеси образуют сульфиды металлов, а золото остается непрореагировавшим. Газообразный сульфид конденсируется на ткани тигля. Процесс получения сурьмы тот же, но используется антимонит (Sb ₂ S ₃ вместо серы ), поскольку антимонит стабилен при более высокой температуре, чем сера. Это намного быстрее, чем соляной процесс, и дает более чистое золото, но также позволяет растворить часть золота. Этот процесс впервые описан в Probierbuchlein .

Кислотное расставание

Осадок чистого золота, полученный в царской водкой . процессе аффинажа

Дистилляция использовалась в Европе 12 века после ее завоза с Востока. и после этого периода могли быть созданы более мощные кислоты. Азотную кислоту ( aqua fortis , называемую Agricola aqua valens ) можно получить путем перегонки селитры (KNO ₃ ) с водой и квасцами (KAl(SO ₄ ) ₂ ) или купороса (FeSO ₄ ).

2KNO ₃ + H ₂ O + FeSO ₄ → FeO + K ₂ SO ₄ + 2HNO ₃

Азотная кислота после дистилляции для увеличения силы кислоты способна растворять серебро, но не растворяет (сама по себе) золото. Однако азотная кислота не способна (полностью) извлечь серебро и другие примеси из сплава с высоким содержанием золота. Поэтому одну часть золотого лома обычно сплавляли с тремя частями меди (четвертование) перед разделением азотной кислотой. Другой метод использует серебро вместо меди. Одна часть чистого золота сплавляется с тремя частями стерлингового серебра (инквартирование). Полученное шестикаратное (6-каратное) золото затем можно развести разбавленной азотной кислотой (одна часть 68–70% азотной кислоты на одну часть дистиллированной воды). При таком низком каратном золоте (6 карат) и при средне-сильном нагреве разбавленная азотная кислота растворяет стерлинговое серебро (и другие недрагоценные металлы в каратном золоте), начиная с внешней поверхности 6-каратного золотого сплава и переходя в золотой сплав, образуя сотовую структуру, проникая в металлы. Поскольку азотная кислота не растворяет золото, после завершения реакции останется почти чистое золото (чистота очень близка к 99,5%). После удаления твердого золота из жидкости можно извлечь другие элементы, такие как серебро и медь. Чтобы получить золото очень высокого уровня чистоты (золото 999 пробы), его иногда дополнительно обрабатывают царской водкой для эффективного удаления всех примесей.

Царская водка также использовалась для прощания. Его получали путем добавления нашатырного спирта к азотной кислоте, в результате чего получалась смесь соляной и азотной кислот. Эта кислота растворяла золото до растворимого хлорида , а серебро подвергалось воздействию и выпадало в осадок в виде нерастворимого хлорида. Серебро удаляли фильтрованием, а затем извлекали золото путем выпаривания жидкости и нагревания остатка. Азотная кислота пригодилась для отделения небольших количеств золота от серебра, а царская водка использовалась для отделения небольших количеств серебра от золота. Процесс царской кислоты используется переработчиками золотого лома, используемого в производстве ювелирных изделий. Этот процесс также хорошо подходит для переработки бывших в употреблении или сломанных ювелирных изделий потребителей непосредственно обратно на мировой рынок в количестве 24 карата.

См. также

• Купелирование
• Золото
• Добыча золота
• Добыча золота
• Металлургический анализ

Ссылки

• Фаоро, Г. (2015). «Бескислотная сепарация: новая технология аффинажа золота и серебра». Алхимик . 79 : стр. 9–11. https://www.lbma.org.uk/alchemist/issue-79/acidless-separation
• Бэйли, Дж. 1990. Археологические свидетельства расставания. В книге Э. Перницкой и Г. А. Вагнера (ред.) Археометрия '90 . Базель; Бостон: Birkhäuser Verlag 19–28. ISBN   0-817-62522-4 , 978-0-817-62522-1
• Бэйли, Дж. 1992. Обработка цветных металлов в Коппергейте, 16–22. Археология Йорка 17/7. Лондон: CBA
• Бэйли, Дж. 2008. Средневековая очистка драгоценных металлов: сравнение археологии и современных текстов. Мартинон-Торрес М. и Ререн Т. (ред.) Археология, история и наука: интеграция подходов к древним материалам. Уолнат-Крик: Left Coast Press, 131–150.
• Craddock, PT 2000a Исторический обзор переработки золота: 1 Обработка поверхности и очистка во всем мире и в Европе до 1500 года нашей эры. В книге А. Рэймиджа и П. Т. Крэддока (ред.) Золото короля Креза; Раскопки в Сардисе и история переработки золота. Лондон: Издательство Британского музея, 27–53. ISBN   978-0-674-50370-0 , 0-674-50370-8
• Крэддок, ПТ, 2000b Исторический обзор переработки золота: 2 Постсредневековая Европа. В А. Рэймидже и П. Т. Крэддоке (ред.) Золото короля Креза; Раскопки в Сардисе и история переработки золота. Лондон: Издательство Британского музея, 54–71. ISBN   978-0-674-50370-0 , 0-674-50370-8
• Додуэлл, ЧР (1971). «Золотая металлургия в двенадцатом веке» . Золотой бюллетень . 4 (3): 51–55. дои : 10.1007/BF03215143 .
• Хоторн, Дж. Г.; Смит, CS (1979). О различных искусствах: выдающийся средневековый трактат по живописи, стеклу и работе с металлом . Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN  978-0-486-23784-8 .
• Гувер, Х.К. и Гувер, Л.Г., 1950. Георгиус Агрикола: De re Metallica Нью-Йорк: Дувр. ISBN   978-0-486-60006-2 , 0-486-60006-8
• Племянница, С. (1995). «Истощение позолоты третьего тысячелетия до нашей эры». Ирак . 57 : 41–47. дои : 10.2307/4200400 . JSTOR   4200400 .
• Ноттон, JHF (1974). «Очистка древнеегипетского золота» . Золотой бюллетень . 7 (2): 50–56. дои : 10.1007/BF03215038 .
• Рэпсон, Уильям С. (1992). «Горное дело, добыча и переработка золота». Междисциплинарные научные обзоры . 17 (3): 203–212. Бибкод : 1992ISRv...17..203R . дои : 10.1179/030801892789816145 .
• Ререн, Т. 2003. Тигли как реакционные сосуды в древней металлургии. В Крэддоке П. Т. и Лэнге Дж. (ред.) Горное дело и производство металлов на протяжении веков. Лондон: Издательство Британского музея. стр. 207–215. ISBN   978-0-714-12770-5
• Тейлор, Ф.С. 1956. Донаучная промышленная химия. В К. Сингере, Э. Дж. Холмьярде, А. Р. Холле и Т. И. Уильямсе (ред.) История технологий: Том 2, Средиземноморские цивилизации и средние века; от 700 г. до н.э. до 1500 г. н.э. Оксфорд: Clarendon Press. стр. 347–382. ISBN   978-0-198-58106-2 , 0-714-12770-1
• Яннопулос, Дж. К. (1991). Добывающая металлургия золота . Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд. ISBN  978-0-442-31797-3 .
• А.И. Хлебников (2014). «Современный промышленный опыт применения вакуумной перегонки серебра для разделения золотосеребряных сплавов». Цветные металлы. 2014 №2, 25-28 ISSN 2414-0155
• МБ Мойман (2016). «Обработка золотой руды». Глава 34–7. Будущее развитие нефтепереработки Доре. 613 Под редакцией Майка Д. Адамса. ISBN   978-0-444-63658-4 .
• Боскато, М. (2016). «Презентация нового бескислотного процесса аффинажа золота и серебра». Форум ювелирных технологий .