Дорогоцінні метали

Дорогоцінні метали – це метали, які не піддаються корозії і окисленню, що відрізняє їх від більшості металів. Дорогоцінними вони є завдяки їх рідкості (їх ще називають благородними). Основні благородні метали – золото, срібло, а також платина і решта 5 металів платинової групи – (рутеній, родій, паладій, осмій, іридій).

Свою назву вони отримали через високу цінність, оскільки ці метали є досить рідкісними, а також через свої унікальні, по відношенню до решти металів, фізичні та хімічні властивості.

Назву благородні метали вони отримали завдяки високій хімічній стійкості (практично не окислюються на повітрі) і блиск у виробах. Золото, срібло і чиста платина володіють високою пластичністю, а метали платинової групи, до того ж – дуже високою тугоплавкістю.

Дорогоцінні метали: історія

Древні віки

Самородне золото і срібло відомі людству декілька тисячоліть. Про це свідчать вироби, знайдені в древніх похованнях, і примітивні гірські виробітки, що збереглися до наших днів. В давнину основними центрами видобутку благородних металів були Верхній Єгипет, Нубія, Іспанія, Колхіда (Кавказ). Є відомості про видобуток і в Центральній та Південній Америці, в Азії (Індія, Алтай, Казахстан, Китай). З розсипів метали добували промивкою піску на шкурах тварин з підстриженою шерстю (для уловлювання крупинок золота), а також за допомогою примітивних жолобів, лотків і ковшів. З руд метали здобували нагріванням породи до розтріскування з подальшими дробленням брил у кам'яних ступах, стиранням жорнами і промивкою. Поділ за крупністю проводили на ситах. У Стародавньому Єгипті був відомий спосіб поділу сплавів золота і срібла кислотами, виділення золота і срібла з свинцевого сплаву купелюванням, вилучення золота шляхом амальгамування ртуттю, збір частинок за допомогою жирової поверхні (Стародавня Греція). Купелювання здійснювали в глиняних тиглях, куди додавали свинець, кухонну сіль, олово і висівки.

У XI-VI століттях до н. е. срібло видобували в Іспанії в долинах річок Тахо, Дуеро, Міньо і Гуадьяро. У VI-IV століттях до н. е. почалися розробки родовищ золота в Трансільванії і Західних Карпатах.

Видобуток в Середні століття

У Середні століття (аж до XVIII століття) добували переважно срібло, видобуток золота знизився через вичерпання доступних джерел. З XVI століття іспанці починають розробку дорогоцінних металів на території Південної Америки: з 1532 року – в Перу і Чилі, а з 1537 року – в Новій Гранаді (сучасна Колумбія). У Болівії в 1545 році почалася розробка «срібної гори» Потосі. У 1577 році були виявлені золотоносні розсипи в Бразилії. До середини XVI століття в Америці добували золота і срібла в 5 разів більше ніж в Європі до відкриття Нового Світу.

Відкриття платини

У 1-ій половині XVI століття іспанські колонізатори звернули увагу на неплавкий важкий білий метал, що зустрічається попутно із золотом в розсипах Нової Гранади. За зовнішньою подібністю з сріблом (ісп. plata) вони дали йому зменшувальне назву «платина» (ісп. platina), буквально - «сріблятко». Платина була відома ще в давнину, самородки цього металу знаходили разом із золотом і називали їх «білим золотом» (Древній Єгипет, Іспанія, Абіссінія), «жаб'ячим золотом» (острів Борнео) і т. д. Спочатку іспанці вважали її шкідливою домішкою, тому був виданий урядовий декрет, який наказував викидати платину в море. Перший науковий опис платини зробив Уотсон в 1741 році у зв'язку з початком її видобутку в промислових масштабах в Колумбії (1735 рік).

Відкриття паладію, родію, іридію, осмію і рутенію

У 1803 році англійський вчений У. Х. Волластон відкрив паладій і родій, а в 1804 англійський вчений С. Теннант відкрив іридій і осмій. У 1808 році російський учений А. Снядіцкій, досліджуючи платинову руду, привезену з Південної Америки, добув новий хімічний елемент, названий згодом рутенієм.

Дорогоцінні метали: видобуток

Для добування дорогоцінних металів з розсипних родовищ в XIX столітті створюються численні конструкції золотодобувних машин. У 30-х рр. XIX століття на копальнях воду для розмиву порід розсипів подавали під напором. Подальше вдосконалення цього способу призвело до створення водобоїв – прототипів гідромонітора. На початку XIX століття для видобутку золота і платини з обводнених розсипів застосували землечерпалки, а в 1870 році в Новій Зеландії для цієї мети – драгу.

У 1843 році була опублікована праця про розчинення золота і срібла у водних розчинах ціаністих солей у присутності кисню і окислювачів, заклавши основи гідрометалургії золота.

Технологія металевої платини

Очищення і обробка платини утруднялася високою температурою її плавлення (1773,5 °C). У 1-ій половині XIX століття було отримано ковку платину прожарюванням її амальгами. У 1827 році було запропоновано новий спосіб очищення сирої платини, що поклав початок 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 вчені А. Е. Сент-Клер Девіль і А. Дебре вперше виплавили платину в печі в киснево-водневому полум'ї. Перші роботи із електролізу золота відносяться до 1863 року, у виробництво цей метод введений в 80-х рр. XIX століття.

Ціаністий процес

У 1887-1888 роках в Англії Дж. С. Мак-Артур і брати Р. і У. Форрести отримали патенти на способи добування золота з руд обробкою їх розведеними лужними ціаністими розчинами та осадження золота з цих розчинів цинковою стружкою. У 1893 році проведено осадження золота електролізом, в 1894 році – цинковим пилом.

Гідрометалургія

Для добування дорогоцінних металів широко користуються методами гідрометалургії, часто комбінований зі збагаченням. Гравітаційне збагачення благородних металів дозволяє виділяти великі частки металу. Його доповнюють ціануванням і амальгамуванням. Для ціанування найбільш сприятливе хлористе срібло. Золото і срібло з ціаністих розчинів зазвичай осаджують металевим цинком, рідше вугіллям і смолами (іонітами). Добувають золото і срібло з руд селективною флотацією. Близько 80% срібла отримують головним чином пірометалургією, решту – амальгамацією та ціануванням.

Афінаж

Дорогоцінні метали високої чистоти отримують афінажем. Втрати золота при цьому (включаючи плавку) не перевищують 0,06%, вміст золота в афінованому металі зазвичай не нижчий 999,9 проби. Втрати платинових металів не більше 0,1%. Ведуться роботи з інтенсифікації ціаністого процесу (ціанування під тиском або при продувці кисню), вишукуються нетоксичні розчинники для добування дорогоцінних металів, розробляються комбіновані методи (наприклад, флотаційно-гідрометалургійний), застосовуються органічні реагенти та ін. Осадження дорогоцінних металів з ціаністих розчинів і пульп ефективно здійснюється за допомогою іонообмінних смол. Успішно добуваються благородні метали з родовищ за допомогою бактерій.

Дорогоцінні метали: застосування

Валютні метали

Зберігає функції валютних металів, головним чином, золото. Срібло раніше теж активно використовувалося в якості грошей, але потім, після надмірного насичення ринку, воно фактично втратило цю функцію.

В даний час срібло зберігається в складі валютних резервів деяких Центральних банків, але в досить малих об’ємах.

Срібло, як і деякі інші дорогоцінні метали можна використовувати приватним особам і компаніям для накопичень. Ф'ючерси на срібло активно використовуються спекулянтами.

Застосування в техніці

У електротехнічній промисловості з дорогоцінних металів виготовляють контакти з великим ступенем надійності (стійкість проти корозії, стійкість до дії короткочасної електричної дуги). У техніці слабких струмів при малих напругах в ланцюгах використовуються контакти зі сплавів золота зі сріблом, золота з платиною, золота зі сріблом і платиною. Для зв’язкової апаратури широко застосовують сплави паладію зі сріблом (від 60 до 5% паладію).

Представляють інтерес металокерамічні контакти, виготовлені на основі срібла як струмопровідного компоненту. Магнітні сплави дорогоцінних металів з високою коерцитивною силою вживають при виготовленні малогабаритних електроприладів. Опори (потенціометри) для автоматичних приладів і тензометрів роблять зі сплавів благородних металів (головним чином паладію зі сріблом, рідше з іншими металами). У них малий температурний коефіцієнт електричного опору, мала термоелектрорушійна сила в парі з міддю, висока опірність до зношення, висока температура плавлення, вони не окислюються.

Застосування в хімічному машинобудуванні та лабораторній техніці

Стійкі метали йдуть на виготовлення деталей, що працюють в агресивних середовищах – технологічні апарати, реактори, електричні нагрівачі, високотемпературні печі, апаратура для виробництва оптичного скла і скловолокна, термопари, еталони опору та ін.

Використовуються в чистому вигляді і в сплавах. Хімічні реактори та їх частини роблять або повністю з благородних металів, або тільки покривають фольгою з дорогоцінних металів. Покриті платиною апарати застосовують при виготовленні чистих хімічних препаратів і в харчовій промисловості. Коли хімічної 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 благородних металів в цих областях техніки є виготовлення котлів та чаш для плавки лугів або роботи з соляною, оцтовою і бензойною кислотами; автоклавів, дистиляторів, колб, мішалок та ін.

Застосування в медицині

У медицині дорогоцінні метали застосовують для виготовлення інструментів, деталей приладів, протезів, а також різних препаратів, головним чином на основі срібла. Сплави платини з іридію, паладієм і золотом майже незамінні при виготовленні голок для шприців. Дорогоцінні метали застосовують при променевій терапії (голки з радіоактивного золота для руйнування злоякісних пухлин), а також в препаратах, що підвищують захисні властивості організму.

В електроніці

В електронній техніці із золота, легованого германієм, індієм, галієм, кремнієм, оловом, селеном, роблять контакти в напівпровідникових діодах і транзисторах. Золотом і сріблом напилюють поверхню хвилеводів (скін-ефект).

У фото-кінопромисловості

До початку ери цифрової фотографії солі срібла були головною сировиною при виготовленні світлочутливих матеріалів (хлориди, броміди або йодиди). На зорі фотографії використовували солі золота і платини.

У ювелірній промисловості

Сплави дорогоцінних металів використовують у ювелірній справі і декоративно-прикладному мистецтві. Це надзвичайно велика і вагома галузь їхнього застосування.

Захисні покриття

Як покриття інших металів дорогоцінні метали оберігають основні метали від корозії або надають поверхні цих металів властивості, властиві благородним металам (наприклад, відбивна здатність, колір, блиск і т. д.). Золото ефективно відбиває тепло і світло від поверхні ракет і космічних кораблів. Для відбиття інфрачервоної радіації в космосі досить найтоншого шару золота товщиною 1/60 мкм. Для захисту від зовнішніх впливів, 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 запобігання від перегріву і корозії.

Дорогоцінні метали використовують також у виробництві дзеркал (сріблення скла розчинами або покриття сріблом розпиленням у вакуумі). Найтоншу плівку дорогоцінних металів наносять зсередини і зовні на кожухи авіаційних двигунів літаків висотної авіації.

Дорогоцінні метали покривають відбивачі в апаратах для сушіння інфрачервоними променями, електроконтакти і деталі провідників, а також радіоапаратуру та обладнання для рентгено- та радіотерапії.

Як антикорозійне покриття дорогоцінні метали використовують при виробництві труб, вентилів і ємностей спеціального призначення. Розроблено широкий асортимент золотовмісних пігментів для покриття металів, кераміки, дерева.

Припої та антифрикційні сплави

Припої зі сріблом значно перевершують по міцності мідно-цинкові, свинцеві і олов'яні, їх застосовують для пайки радіаторів, карбюраторів, фільтрів і т. д.

Зносостійкі вузли

Сплави іридію з осмієм, а також золота з платиною та паладієм використовують для виготовлення компасних голок, напайок.

Хімічна промисловість: каталізатори

Високі каталітичні властивості деяких дорогоцінних металів дозволяють застосовувати їх в якості каталізаторів: платину – при виробництві сірчаної та азотної кислот; срібло – при виготовленні формаліну. Радіоактивне золото замінює дорожчу платину як каталізатор у хімічній та нафтопереробній промисловості. Благородні метали використовують також для очищення води. А ще платина є каталізатором горіння.

За матеріалами: wikipedia.org.

Читайте також:

Меню