Аффинаж драгоценных металлов включает три основных метода: пирометаллургическое рафинирование, гидрометаллургическое рафинирование и электролитическое рафинирование. Электролитическое рафинирование — распространённый метод, при котором в качестве анода используется черновой металл , в качестве катода — фольга из высокочистого металла, а в качестве электролита — раствор соли металла. В результате электрохимического взаимодействия черновой металл растворяется, а на катоде осаждается более чистый металл. Этот метод подходит для очистки большинства металлов, особенно эффективен для золота, серебра, меди, свинца, олова и других.
Системы гидрометаллургического рафинирования извлекают драгоценные металлы из руды, лома или сплавов посредством химических реакций. Основное оборудование обычно включает гидрометаллургические реакторы, емкости для выщелачивания титана и емкости для восстановления титана с эмалированным покрытием. Этот метод рафинирования драгоценных металлов отличается простотой эксплуатации, низкой стоимостью и высокой степенью извлечения, позволяя перерабатывать бедные руды и сложные материалы.
Пирометаллургическое рафинирование происходит в условиях высокотемпературной плавки с применением физических или химических методов удаления примесей из черновых металлов. Сюда входят такие процессы, как окислительное рафинирование, сульфидирование и хлорирование. Другой подход – дистилляционное рафинирование, использующее различное давление паров основного металла и примесей посредством многократных циклов испарения и конденсации для удаления загрязнений. Эти разнообразные методы аффинажа драгоценных металлов можно гибко выбирать и комбинировать в зависимости от состава исходного сырья и требуемой чистоты.
Основные методы очистки золота от драгоценных металлов включают электролитическое рафинирование, высокотемпературное хлорирование и химические процессы. При электролитическом рафинировании в качестве анода используется черновое золото, а в качестве катода – пластины из чистого золота или титана . Постоянный ток подается на водный раствор золота, что приводит к растворению чернового золота (анода) и осаждению более чистого золота на катоде. Этот метод, изобретенный немецким химиком Вёрфелем в XIX веке, широко применяется и по сей день.
Метод высокотемпературного хлорирования, предложенный австралийцем Миллером в 1887 году, является методом грубой очистки. Он включает в себя введение газообразного хлора в расплавленное черновое золото, что приводит к хлорированию примесей в следующем порядке: железа, цинка, свинца, меди и серебра. Эти примеси образуют хлориды и отделяются от золота. Аффинажный завод Rand в Южной Африке использует этот метод для получения монетарного золота. 500 кг чернового золота помещают в графитовые тигли, футерованные оксидом свинца, вводят газообразный хлор при температуре 1423 К, получая золото чистотой 99,5–99,6%.
Химические методы обычно включают два процесса: растворение золота и восстановление золота. Они подходят для аффинажа небольших партий чернового золота с содержанием серебра менее 8%. Черное золото обычно растворяют с использованием царской водки. Золото растворяется, а серебро остается в остатке в виде хлорида серебра, отделенного от золота. Затем золото восстанавливают из золотосодержащего раствора с использованием восстановителей, таких как щавелевая кислота, сульфат железа или SO₂. Восстановление щавелевой кислотой обеспечивает высокую селективность и быструю обработку, что делает его широко распространенным. Во время восстановления золотосодержащий раствор нагревают до 343 К, при этом pH поддерживается в диапазоне 1–1,5. Добавление щавелевой кислоты обеспечивает чистоту золота 99,9–99,99%. Освоение этих разнообразных методов аффинажа золота из драгоценных металлов имеет решающее значение для производства высокочистого золота.
Аффинаж металлов платиновой группы (включая платину , палладий , родий , иридий , осмий и рутений ) из драгоценных металлов представляет собой одну из самых сложных областей аффинажа. Процесс аффинажа металлов платиновой группы обычно включает три этапа: растворение материала, очистку и извлечение драгоценного металла , при этом очистка является важнейшей стадией. Аффинажные материалы обычно представляют собой сырые металлы платиновой группы, полученные после разделения. Если материал твердый, его необходимо растворить перед очисткой.
Методы аффинажа металлов платиновой группы могут включать традиционные методы, экстракцию растворителем или их комбинацию. Современная аффинажная очистка металлов платиновой группы от драгоценных металлов часто использует высокоэффективную технологию экстракции растворителем. Благодаря использованию специальных химических реагентов и условий процесса этот метод позволяет эффективно отделять драгоценные металлы от сложных матриц. Благодаря многостадийным химическим реакциям и процессам разделения металлы платиновой группы могут быть очищены до чистоты 99,9% и выше.
Процессы производства металлов относительно просты. Например, аммонийные соли платины разлагаются при прокаливании при температуре 633–1073 К с образованием металлической платины. Аммонийные соли палладия, родия, иридия и рутения восстанавливаются водородом во время прокаливания, образуя соответствующие металлы. Органические реагенты, такие как гидразингидрат или муравьиная кислота, также могут использоваться для восстановления растворов с получением металлических порошков общей чистоты. Продукты очистки включают чистые металлы, металлы высокой чистоты, спектрально чистые металлы, шламы и химические соединения. Понимание этих специализированных методов очистки металлов платиновой группы от драгоценных металлов имеет решающее значение для использования этих редких и ценных металлов.
Электролитическое рафинирование — основной метод очистки серебра от драгоценных металлов. Электролитическое рафинирование серебра , впервые запатентованное Мёбиусом в 1884 году, остаётся основным методом очистки серебра в мире. Этот процесс включает в себя вертикальный или горизонтальный электролиз, где черновое серебро служит анодом. Постоянный ток подается на электролитическую ячейку с электролитом на основе нитрата серебра, растворяя черновое серебро в аноде и осаждая более чистое серебро на катоде .
Помимо электролиза , для аффинажа серебра могут также использоваться гидрометаллургические методы. Современные системы аффинажа серебра из драгоценных металлов обычно используют гидрометаллургическое оборудование, включая гидрометаллургические реакторы, титановые выщелачивающие сосуды и эмалированные/титановые восстановительные сосуды. Эти системы обеспечивают эффективное извлечение и очистку серебра посредством таких процессов, как выщелачивание, фильтрация, очистка и осаждение.
Другой метод очистки серебра от драгоценных металлов – химическая переработка, обычно включающая два основных этапа: растворение и восстановление. Серебро растворяется в азотной кислоте, образуя раствор нитрата серебра. Этот раствор затем можно обработать осаждающим агентом, например, хлоридом натрия, для получения осадка хлорида серебра, или напрямую восстановить до металлического серебра с помощью восстановителя. Выбор различных методов переработки серебра из драгоценных металлов зависит от масштаба производства, характеристик сырья и требуемой чистоты продукта. Каждый метод имеет свои особенности применения и преимущества.
Язык
