Благородні метали
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Благородні метали

Благородні метали, золото, срібло, платина і метали платинової групи (іридій, осмій, паладій, родій, рутеній), що отримали свою назву головним чином завдяки високій хімічній стійкості і красивому зовнішньому вигляду у виробах. Крім того, золото, срібло і платина володіють високою пластичністю, а метали платинової групи — тугоплавкістю. Ці достоїнства окремих Би. м. поєднуються в їх сплавах, широко вживаних в техніці. Золото і срібло відомі людству декілька тисячоліть; про це свідчать вироби, знайдені в древніх похованнях, і примітивні гірські вироблення, що збереглися до наших днів. Основними центрами видобутку Б. м. в давнину були Верхній Єгипет, Нубія, Іспанія, Колхіда (Кавказ); є відомості про видобутку Б. м. на Американському континенті (Центральна і Південна Америка) і в Азії (Індія, Алтай, Казахстан, Китай). На території Росії золото добували вже в 2—3-м-коді тис. до н.е.(наша ера) (т.з. чудські роботи). З розсипів Би. м. витягували промиванням пісків на щитах, поверх яких укладали шкури тварин з підстриженою шерстю (для уловлювання крупинок золота), а також за допомогою примітивних жолобів, лотків і ковшів. Би. м. з руд добували нагріванням породи до розтріскування з подальшими дробленням глиб в кам'яних ступах, і стиранням жорнами і промиванням. Розділення по великій проводили на ситах. З техніки того часу цікаві спосіб розділення сплавів золота і срібла кислотами, виділення золота і срібла зі свинцевого сплаву купеляцией (Давній Єгипет), витягання золота амальгамуванням ртуттю або за допомогою жирової поверхні (Древня Греція). Купеляцию здійснювали в глиняних тиглях, куди додавали свинець, сіль, олово і висівки.

загрузка...

  В 11—6 вв.(століття) до н.е.(наша ера) золото добували в Іспанії в долинах річок Тахо, Дуеро, Міньо і Гуадьяро. У 6—4 вв.(століття) до н.е.(наша ера) почалися розробки корінних і розсипних родовищ золота в Трансільванії і Західних Карпатах. В середні віки (аж до 18 ст) добували переважно срібло, видобуток золота знизився. З 16 ст іспанці починають розробку Б. м. на території Південної Америки: з 1532 — в Перу і Чилі, а з 1537 — в Н. Гранаде (сучасна Колумбія). У Болівії в 1545 почалася розробка «срібної гори» Потоси. У 1577 були виявлені золотоносні розсипи в Бразилії. До середини 16 ст в Америці добували золото і срібло в 5 разів більш ніж, в Європі до відкриття Нового Світла.

  В 1- й половині 16 ст іспанські колонізатори звернули увагу на неплавкий важкий білий метал, що зустрічається попутно із золотом в розсипах Нової Гранади. По зовнішній схожості з сріблом (ісп. plata) вони дали йому зменшувальну назву «платина» (platina). Платина була відома ще в старовині, самородки цього металу знаходили разом із золотом і називали їх «білим золотом» (Єгипет, Іспанія, Абіссінія), «жаб'ячим золотом» (острів Борнео) і т.д. Спочатку іспанці вважали її шкідливою домішкою, тому був виданий урядовий декрет, приписуючий викидати платину в морі. Перший науковий опис платини зробив Уотсон в 1741 у зв'язку з початком її видобутку в промислових масштабах в Колумбії (1735).

  В 1803 англійський учений У. Х. Волластон відкрив паладій і родій, а в 1804 англійський учений С. Теннант відкрив іридій і осмій . У 1808 російський учений А. Снядіцкий, досліджуючи платинову руду, привезену з Південної Америки, витягував новий хімічний елемент, названий їм вестієм. У 1844 професор Казанського університету К. К. Клаус всесторонньо вивчив цей елемент і назвав його на честь Росії рутенієм. Метали платинової групи зустрічаються в природі найчастіше в поліметаллічеських (мідно-нікелевих) рудах, а також в родовищах золота і платини.

  Видобуток Би. м. в Росії почалася в 17в. у Забайкаллі з розробки срібних руд, яка велася підземним способом. Перша письмова згадка про видобуток золота з розсипів Уралу відноситься до 1669 (літопис Долматовського монастиря). Одне з перших родовищ золота в Росії було відкрито в Карелії в 1737; його розробка відноситься до 1745. Початком золотого промислу на Уралі прийнято вважати 1745, коли Е. Марков відкрив Березовськоє рудне родовище. У 1819 в розсипних родовищах золота на Уралі був виявлений «новий сибірський метал» (платина). У 1824 на східному схилі Уральських гір знайдений багатий розсип платини із золотом і закладений перший в Росії і Європі платинова копальня. Пізніше К. П. Голляховським і ін. відкрита Ісовськая система платинових для золота розсипів, що здобула світову популярність. У 1828 російський учений В. В. Любарський опублікував роботи про перше в світі корінне родовище платини, виявлене в Головного Уральського хребта. 95% платини до 1915 в основному добували з розсипів, останню кількість отримували при електролітичному рафінуванні міді і золото.

  Для витягання Б. м. з розсипних родовищ в 19 ст створюються багаточисельні конструкції золотоїзвлекательних машин (наприклад, бутара, вашгерд ) . З 1-ою половини 19 ст на уральських копальнях широко застосовувалася буторная розробка . В 30-х рр. 19 ст на копальнях воду для розмиву порід розсипів подавали під натиском. Подальше вдосконалення цього способу привело до створення водобоїв — прототипів гідромонітора . В 1867 А. П. Чаусов біля озера Байкал вперше здійснив гідравлічну розробку розсипи; пізніше (1888) цей спосіб був застосований Е. А. Черкасовим в долині р. Чебалсук в Абаканськой тайзі. На початку 19 ст для видобутку золота і платини з розсипів, що обводнюють, застосували землечерпалки, а в 1870 в Новій Зеландії для цієї мети — драгу .

  Починаючи з 2-ої половини 19 ст глибокі розсипи в Росії розробляються підземним способом, а в 90-х рр. 19 ст упроваджуються екскаватори і скрепери.

  В 1767 Ф. Бакунін в Росії вперше застосував плавку срібних руд з використанням шлаків як флюси. У роботах шведського хіміка К. В. Шєєле (1772) містилася вказівка на перехід золота в розчин при дії ціаністих з'єднань. У 1843 російський учений П. Р. Багратіон опублікував працю про розчинення золота і срібла у водних розчинах ціаністих солей у присутності кисню і окислювачів, заклавши основи гідрометалургії золота (див. Гідрометалургія ).

  Очищенню і обробці платини важко високою температурою її плавлення (1773,5°С). У 1-ій половині 19 ст А. А. Мусин-Пушкин отримав ковку платину прожаренням її амальгами. У 1827 росіяни учені П. Г. Собольовський і В. В. Любарський запропонували новий спосіб очищення сирої платини, що поклав почало порошковій металургії . Протягом року цим способом було очищено вперше в світі близько 800 кг платини, тобто здійснена переробка платини у великих масштабах. У 1859 французькі учені А. Е. Сент-Клер Девіль і А. Дебре вперше виплавили платину в печі в киснево-водневому полум'ї. Перші роботи по електролізу золота відносяться до 1863, у виробництво цей метод введений в 80-х рр. 19 ст

  Окрім амальгамування, в 1886 вперше в Росії було здійснено витягання золота з руд хлоруванням (Кочкарьський копальня на Уралі). У 1896 на тій же копальні пущений перший в Росії завод по витяганню золота ціануванням [перший такий завод побудований в Йоханнесбурге (Південна Африка) в 1890]. Незабаром ціаністий процес застосувало для витягання срібло з руд.

  В 1887—88 в Англії Дж. С. Мак-Артур і брати Р. і У. Форрест отримали патенти на способи витягання золота з руд обробкою їх розбавленими лужними ціаністими розчинами і осадження золота з цих розчинів цинковою стружкою. У 1893 проведено осадження золота електролізом, в 1894 — цинковим пилом. У СРСР золото добувають в основному з розсипів; за кордоном близько 90% золота — з рудних родовищ.

  По ефективності видобутку Б. м. з розсипів кращим є дражний спосіб (див. Дражная розробка ), менш економічний скреперно-бульдозерний і гідравлічний. Підземна розробка розсипів майже в 1,5 разу дорожче за дражного спосіб; у СРСР її застосовують на глибоких розсипах в долинах рр. Олени і Колими. Срібло добувають головним чином з рудних родовищ. Воно зустрічається в основному в свинцево-цинкових родовищах, що дають щорік близько 50% всього срібла, що добувається; з мідних руд отримують 15%, із золотих 10% срібла; близько 25% видобутку срібла доводиться на срібні жильні родовища. Значну частину платинових металів витягують з мідно-нікелевих руд. Платину і метали її групи виплавляють разом з міддю і нікелем, і при очищенні останніх електролізом вони залишаються в шламі.

  Для витягання Б. м. широко користуються методами гідрометалургії, часто комбінованими із збагаченням. Гравітаційне збагачення Би. м. дозволяє виділяти крупні частки металу. Його доповнюють ціанування і амальгамування, перше теоретичне обгрунтування якого дане радянським ученим І. Н. Плаксиним в 1927. Для ціанування найбільш сприятливе хлористе срібло; сульфідні срібні руди часто ціанують після попереднього хлоруючого випалення. Золото і срібло з ціаністих розчинів облягають зазвичай металевим цинком, рідше вугіллям і смолами (іонітами). Витягують золото і срібло з руд селективною флотацією . Близько 80% срібла отримують головним чином пірометалургією, остання кількість — амальгамуванням і ціануванням.

  Би. м. високої чистоти отримують аффінажем . Втрати золота при цьому (включаючи плавку) не перевищують 0,06%, вміст золота в афінованому металі зазвичай не нижче 999,9 проби ; втрати платинових металів не понад 0,1%. Ведуться роботи по інтенсифікації ціаністого процесу (ціанування під тиском або при продуванні кисню), знаходяться нетоксичні розчинники для витягання Б. м., розробляються комбіновані методи (наприклад, флотационно-гидрометаллургичеський), застосовуються органічні реагенти і ін. Осадження Б. м. з ціаністих розчинів і пульп ефективно здійснюється за допомогою іонообмінних смол. Успішно витягуються Б. м. з родовищ за допомогою бактерій (див. Бактерійне вилуговування ).

  Зберігаючи функції валютних металів, головним чином золото (див. Гроші ) , Б . м. в той же час отримали широке вживання в техніці.

  В електротехнічній промисловості з Би. м. виготовляють контакти з великою мірою надійності (стійкість проти корозії, стійкість до дії тієї, що утворюється на контактах короткочасної електричної дуги). У техніці слабких струмів при малій напрузі в ланцюгах використовуються контакти із сплавів золота з сріблом, золото з платиною, золото з сріблом і платиною. Для слабкострумової і средненагруженной апаратура зв'язку широко застосовує сплави паладію з сріблом (від 60 до 5% паладію). Представляють інтерес металокерамічні контакти, що виготовляються на основі срібла як струмопровідного компонента. Магнітні сплави Б. м. з високою коерцитівной силою вживають при виготовленні малогабаритних електроприладів. Опори (потенціометри) для автоматичних приладів і тензометрів роблять із сплавів Би. м. (головним чином паладію з сріблом, рідше з іншими металами). У них малий температурний коефіцієнт електричного опору, мала термоелектрорушійна сила в парі з міддю, високий опір зносу, висока температура плавлення, вони не окислюються.

  В хімічному машинобудуванні і лабораторній техніці з Би. м. виготовляють різні корозійностійкі апарати, електричні нагрівачі, високотемпературні печі, апаратуру для виробництва оптичного скла і скловолокна, термопари, еталони опору і ін. При цьому Б. м. використовуються в чистому вигляді, як біметал і в сплавах (див. Платинові сплави ). Хімічні реактори і їх частини роблять цілком з Би. м. або лише покривають фольгою з Би. м. Покриті платиною апарати застосовують при виготовленні чистих хімічних препаратів і в харчовій промисловості. Коли хімічній стійкості і тугоплавкості платини або паладію недостатньо, їх замінюють сплавами платини з металами, що підвищують ці властивості: іридієм (5—25%), родієм (3—10%) і рутенієм (2—10%). Прикладом використання Б. м. в цих областях техніки є виготовлення казанів і чаш для плавки лугів або роботи з соляною оцетовою і бензойною кислотами; автоклавів, дистиляторів, колб, мішалок і ін.

  В медицині Б.м. застосовують для виготовлення інструментів, деталей, приладів, протезів, а також різних препаратів, головним чином на основі срібла. Сплави платини з іридієм, паладієм і золотом майже незамінні при виготовленні голок для шприців. З медичних препаратів, що містять Би. м., найбільш поширені ляпіс, протаргол і ін. Би. м. застосовують при променевій терапії (голки з радіоактивного золота для руйнування злоякісних пухлин), а також в препаратах, що підвищують захисні властивості організму.

  В електронній техніці із золота, легованого германієм, індієм, геллієм, кремнієм, оловом, селеном, роблять контакти в напівпровідникових діодах і транзисторах.

  У фото-кінопромисловій Б.м. застосовують у вигляді солей при виготовленні світлочутливих матеріалів (головним чином срібло у вигляді бромистої солі, найважливішою частиною світлочутливої емульсії, що є), рідше — соли золота і платини при вірірованії зображення (див. Фарбування фотографічних зображень ).

  В ювелірній справі і декоративно-прикладному мистецтві застосовують сплави Б. м. (див. Ювелірні сплави ).

  Як покриття інших металів Би. м. оберігають основні метали від корозії або додають поверхні цих металів властивості, властиві Б. м. (наприклад, відбивна здатність, колір, блиск і т.д.). Золото ефективно відображає тепло і світло від поверхні ракет і космічних кораблів. Для віддзеркалення інфрачервоної радіації в космосі досить якнайтоншого шаруючи золото в 1 / 60 мкм. Для захисту від зовнішніх дій, а також для поліпшення спостереження за супутниками на їх зовнішню оболонку наносять золоте покриття. Золотом покривають деякі внутрішні деталі супутників, а також приміщення для апаратури з метою оберігання від перегріву і корозії. Б. м. використовують також у виробництві дзеркал (сріблення скла розчинами або покриття сріблом розпиляло у вакуумі). Якнайтоншу плівку Б. м. наносять зсередини і зовні на кожухи авіаційних двигунів літаків висотної авіації. Б. м. покривають відбивачі в апаратах для сушки інфрачервоними променями, електроконтакти і деталі провідників, а також радіоапаратуру і устаткування для рентгено- і радіотерапій. Як антикорозійне покриття Б. м. використовують при виробництві труб, вентилів і ємкостей спеціального призначення. Розроблений широкий асортимент золотовмісних пігментів для покриття металів, кераміки дерева.

  Широко поширені антифрикційні сплави, припої на основі Б. м. Наприклад, припої з сріблом значно перевершують по міцності мідно-цинкові, свинцеві і олов'яні, їх застосовують для паяння радіаторів, карбюраторів, фільтрів і т.д.

  Сплави іридію з осмієм, а також золото з платиною і паладієм використовує для виготовлення компасних голок, напайок «вічного» пір'я.

  Високі каталітичні властивості деяких Би. м. дозволяють застосовувати їх як каталізатори: платину — при виробництві сірчаної і азотної кислот; срібло — при виготовленні формаліну. Радіоактивне золото замінює дорожчу платину як каталізатор в хімічній і нафтопереробній промисловості. Б. м. використовують також для очищення води.

  Літ.: Чижиків Д. М., Металургія важких кольорових металів, М., 1948; Метали і сплави в електротехніці, 3 видавництва, т. 1—2, М.— Л., 1957; Плаксин І. Н., Металургія благородних металів, М., 1958; Данільовський І. Ст, Російське золото, М., 1959; Бузланов Р. Ф., Виробництво і вживання металів платинової групи в промисловості, М., 1961: Вязельщиков Ст П., Паріцкий З. Н., Довідник по обробці золотовмісних руд і розсипів, М., 1963; Аналіз благородних металів, М., 1955; Пробоотбіраніє і аналіз благородних металів, М., 1968; Йорданов Х. Ст, Записки по металургія на редките метали, Софія, 1959; Silver, Princeton, [N. Y.], 1967.

  Л. М. Гейман.