Очистка золота - обработка золота.
Золотодобывающие предприятия отличаются от других горных предприятий тем, что их продукция (черновой металл) по сравнению с объемом перерабатываемой руды (песков) весьма незначительна. Угольные шахты направляют потребителям добытое полезное ископаемое практически полностью, железные рудники — в объеме до 50 %, большинство рудников цветной металлургии отгружают концентраты, объем которых составляет до 10 % от объема исходной руды. И только золотодобывающие предприятия дают продукцию в размере сотых долей процента от объема переработанной горной массы.В абсолютном большинстве случаев продукцию этих предприятий составляет так называемое черновое золото, которое получается в результате обработки добытой руды на золотоизвлекательной фабрике и дополнительной металлургической переработки концентратов.
Черновое золото может быть представлено шламами, сухим осадком или слитками металла. Продукцию приисков принято называть шлиховым золотом, хотя по существу это тот же самый черновой металл.
Содержание чистого золота в черновом зависит от пробы металла - разрабатываемом месторождении и от примесей, внесенных (или оставшихся) в процессе обработки руды и концентратов. Пробой золота принято называть число долей чистого металла в тысяче долей сплава или холодного раствора, каким является самородное золото.
Проба золота в некоторых месторождениях может быть очень высокой — 960, а иногда и выше. Но есть месторождения, где она не превышает 500-600. В целом проба золота из россыпных месторождений выше, чем из руд. Известны случаи, когда золото в россыпях имело пробу до 970.
В числе примесей чернового золота могут быть касситерит, ртуть, сульфиды и другие тяжелые минералы. Черновое золото путем специальной металлургической переработки доводят до чистоты, необходимой потребителю. Так, для технических целей требуется золото очень высокой чистоты — 999, а иногда 9999 (или, как говорят, “четыре девятки”). Для изготовления монет такая чистота не требуется. Когда золото было валютным металлом, то необходимой для него считалась чистота 995—996.
Первое описание технологии очистки золота содержится в рукописи монаха Теофила “О различных ремеслах”, относящейся к XII веку. Рукопись состоит из трех частей. Третья (самая большая) часть полностью посвящена обработке металлов, и, прежде всего, золота. Автор дает ряд рецептов его очистки и детальное описание печей, посуды и другой необходимой аппаратуры. Теофил рассказывает о том, как производить частичную очистку золота методом купелирования, как из золота удаляют медь методом цементации, как отделять серебро от золота путем плавления его с серой, и о многих других методах.
Рукопись относится к раннему средневековью, поэтому все описанные методы, вероятнее всего, были известны еще в древности.
Значительно позже сведения об очистке золота привел в своих трудах Агрикола.
В настоящее время очистка золота производится чаще всего на специальных заводах, которые называют аффинажными. Такие заводы могут обслуживать ряд предприятий. Так, например, один из заводов ЮАР перерабатывает черновое золото, чуть ли не сорока различных рудников. Но существуют горные предприятия, которые очистку нового золота ведут самостоятельно. В США, например, рудник “Хоумстейк” выдает свою продукцию в виде слитков стандартной пробы. В целом же вопрос о месте очистки решается с экономических позиций.
Очистка — очень сложный процесс. Он включает в себя многие операции по улавливанию паров золота, предотвращению его называемым рафинированием золота, или аффинажем.
Методы аффинажа зависят от состава чернового золота и требуемой чистоты продукции. Они делятся на три основные группы: сухие, при которых расплавленное золото обрабатывают химическими реагентами или же переплавляют с различными флюсами; мокрые, основанные на растворении примесей в различных кислотах; электролитические.
Иногда на одном заводе применяют не один, а два или все три метода в различных комбинациях.
В зарубежной практике из сухих методов наиболее распространена продувка газообразного хлора через расплавленное золото. Металлические примеси в этом случае превращаются в хлориды и всплывают в виде пены, которую удаляют. Такой метод обеспечивает чистоту золота, необходимую для валютных целей.
Более высокая степень очистки достигается при применении электролиза, который позволяет получить золото чистотой 999,9 и даже 9999,9.
Летучесть расплавленного золота затрудняет все процессы, связанные с его плавкой, поскольку требует специальных мер для предотвращения потерь, а следовательно, и удорожания очистки.
С аффинажного завода потребитель получает золото нужной чистоты. Однако для большинства изделий золото высокой чистоты непригодно. Потребителю необходимо создать сплав золота с заранее заданными свойствами. Поэтому промышленное использование драгоценного металла чаще всего начинают с его “загрязнения” другими металлами, обычно серебром или медью. Эти металлы в ювелирной промышленности принято называть лигатурой, а полученные сплавы — лигатурным золотом. Подбирая лигатуру, можно не только изменять свойства металла, но и придавать ему нужный цвет.
На любых золотых изделиях, в том числе и на слитках, должен стоять государственный знак, подтверждающий количество чистого золота в данном сплаве, — проба. Обычно этот знак состоит из числа, показывающего пробу, и какого-нибудь рисунка-символа. До 1958 года на золотых изделиях в нашей стране изображалась голова рабочего. После 1958 года — серп и молот. В царской России на золотых изделиях изображали женскую голову в кокошнике.
В большинстве стран для чеканки применяют сплав, имеющий пробу 900 (в Англии - 916).
Проба может быть выражена не только в граммах, но и в каратах. В последнем случае она показывает, сколько каратов (1 карат = 0,2 г) чистого золота содержится в 24 каратах сплава. Проба при этом выражается числами 22,18 и 14.
До 1926 года в Советском Союзе существовала проба в старых русских мерах. Ока показывала, сколько долей чистого золота содержится в 96 долях сплава (старый русский фунт содержал 96 золотников по 2,266 г каждый). Поэтому до сих пор бытует выражение “золото 96-й пробы”, причем часто такое золото называют “червонным”, т.е. таким, из которого чеканят золотые монеты “червонцы”. В действительности же золото 96-й пробы — это чистое золото, из которого никогда деньги не чеканились.
В настоящее время во всем мире наиболее распространена метрическая система проб. Что же касается проб различных промышленных сплавов, то они могут быть самыми разными.
Любопытна история самого названия меры массы “карат”. Так назывались зерна субтропического дерева цератонии, которые, высыхая, сохраняли свою первоначальную массу. Эти зерна стали использовать для взвешивания драгоценных камней и золота. Но постоянная масса карата была установлена только в 1907 году — 0,2 г. При вводе метрической системы проб в каратную, каждый карат эквивалентен 41,5 г.
Необходимость в определении пробы золота возникла сразу, как только из него стали чеканить монеты. Действительно, каждый город чеканил свои монеты, различные не только по форме, но и по качеству золота, из которого они были изготовлены. Не имея возможности определить количество чистого золота в каждой монете, нельзя было установить их сравнительную ценность. Впервые качество золота стали проверять, проводя изделием по шлифованной поверхности черного сланца и оценивая цвет появившейся полосы. Очень интересно, что этот, казалось бы, весьма примитивный метод сохранился и до наших дней. Имеется набор эталонов, и черту, оставленную испытуемым изделием, сравнивают с этими эталонами. Он специалист может довольно точно таким способом установить пробу металла в изделии. Но этот способ контрольный. Государственную оценку пробы ставят на основании так называемого пробирного анализа, при котором состав сплава определяют с абсолютной точностью. Методов пробирного анализа несколько. Иногда пробу определяют в растворе сплава в кислотах и восстановлением металлов из раствора. В последние годы применяют ядерно-физические методы анализа.
Строго говоря, и оценка пробы по полосе на пробирном камне тоже метод пробирного анализа, но визуальный. Иногда его приходится применять для оценки уже готовых изделий, от которых не отделить часть для более точных методов анализа.