Хлорный аффинаж серебра
Сущность этого метода заключается в продувании хлора через расплавленное черновое золото.
Хлор в первую очередь взаимодействует с неблагородными металлами и серебром, золото и металлы платиновой группы реагируют в последнюю очередь.
Образующиеся расплавленные хлориды неблагородных металлов и серебра не растворяются в металлическом золоте и, имея меньшую плотность, всплывают на поверхность.
Часть хлоридов неблагородных металлов улетучивается.
Примерное представление о порядке образования хлоридов можно составить на основе величин изменения изо-барно-изотермического потенциала реакций образования хлоридов.
Как видно из этих данных, в первую очередь следует ожидать образования хлоридов неблагородных металлов, затем—серебра и в последнюю очередь— золота.
Применение хлорного аффинажа серебра
Хлорный процесс широко применяют в ЮАР. Металл, поступающий на аффинаж, содержит 88—90 % Au и 7— 11 % Ag.
Основные примеси — медь, свинец, железо, цинк.
Хлорный аффинаж серебра ведут в графитовых тиглях с корундовой футеровкой в индукционных электрических печах.
Черновой металл, прошедший приемную плавку, в виде слитков загружают в помещенный в печь тигель вместимостью 500 кг (по золоту).
Для образования шлака в тигель загружают небольшое количество смеси буры, кварца и хлористого натрия.
Образующийся тонкий слой шлака уменьшает улетучивание металла и предохраняет стенки тигля от разъедания.
После расплавления металла через крышку тигля в расплав вводят одну или две фарфоровые трубки, по которым подают газообразный хлор.
Для лучшей диспергации хлора в стенках трубки сделаны отверстия. Процесс ведут при 1150 °С.
Порядок перехода металлов в хлориды
В реальных условиях хлорного процесса порядок перехода примесей в хлориды в общем такой же, как это следует из термодинамических расчетов.
Первыми хлорируются:
- Железо.
- Цинк.
- Свинец.
- Медь.
- Серебро.
- Золото.
Низкокипящие хлориды железа и цинка переходят в газовую фазу.
Хлорид свинца частично улетучивается, частично всплывает на поверхность металла.
Улетучивание хлоридов вызывает интенсивное бурление расплава, поэтому подачу хлора в этот период ведут медленно.
Медь и серебро
Медь и серебро начинают реагировать с хлором лишь после того, как прохлорируется основная масса железа, цинка и свинца.
Температура кипения AgCl и CuCl выше температуры ведения процесса, поэтому хлориды серебра и меди остаются в тигле, образуя слой расплавленных хлоридов на поверхности золота.
Ввиду того, что хлориды не улетучиваются, подачу хлора в этот период можно увеличить, не опасаясь разбрызгивания расплава.
Накапливающиеся на поверхности металла расплавленные хлориды, а также шлак периодически удаляют из тигля и загружают новую порцию флюса.
К концу процесса абсорбция хлора расплавом замедляется, поэтому скорость подачи хлора уменьшают.
Конец процесса определяют по появлению желтого налета золота на трубках, подводящих хлор, и по появлению над расплавом красного дыма, окраска которого объясняется присутствием в нем хлорида золота.
По окончании хлорирования с поверхности металла удаляют остатки хлоридов и шлака, очищенное золото переводят в миксер и разливают в слитки.
Смесь хлоридов и шлака, полученная в результате хлорирования чернового золота, содержит значительное количество запутавшихся в них корольков золота.
Для извлечения золота ее плавят в тиглях при 1100°С. Расплав расслаивается на слой шлака (сверху) и слой хлоридов.
Серебряно золотой сплав из хлоридов
На поверхность расплава отдельными небольшими порциями загружают соду, при этом часть серебра восстанавливается:
4AgCl + 2Na2CО3 = 4Ag + 4NaCl + 2CО2 + О2
и опускаясь в виде мелких капель на дно тигля, увлекает большую часть золота, находящегося в хлоридах.
Общее количество вводимой соды составляет около 4 % массы хлоридов.
При этом восстанавливается примерно пятая часть содержащегося в хлоридах серебра, что обеспечивает высокую степень извлечения золота.
Полученный серебряно-золотой сплав снова поступает на хлорирование вместе с новой партией золота.
Обеззолоченные хлориды
Обеззолоченные хлориды служат сырьем для получения серебра. Они содержат до 70 % хлорида серебра, остальное — хлориды меди, натрия, свинца.
Переработка хлоридов может осуществляться различными методами.
По одному из них хлориды дробят до крупности 25 мм и многократно обрабатывают во вращающихся бочках горячим 5 %-ным раствором NaCl, подкисленным соляной кислотой.
Хлориды натрия и свинца переходят в раствор; присутствие в растворе ионов Сl— способствует выщелачиванию малорастворимого в воде хлорида CuCl:
CuCl + Сl⁻= СuCl⁻2 .
Остающийся в нерастворимом остатке хлорид серебра восстанавливают до металла с помощью металлического железа или цинка:
2AgCl + Zn = 2Ag + Zn²⁺ + 2Сl⁻.
По другому методу расплавленные хлориды гранулируют выливанием их в воду.
Полученные мелкие гранулы (—2 мм) обрабатывают водным раствором хлората натрия NaClO3 в присутствии НСl.
При этом малорастворимый в воде хлорид CuCl окисляется до хорошо растворимого СuCl2:
6СuСl + СlO⁻3 + 6Н⁺ = 6Сu²⁺ + 7Сl⁻ + 3H2O,
что резко интенсифицирует процесс обезмеживания.
Восстановление хлорида серебра
Одновременно выщелачиваются хлориды натрия и свинца. Очищенный хлорид серебра восстанавливают до металла цинковым порошком.
Губчатое серебро после промывки и сушки переплавляют в аноды для дальнейшего электролитического рафинирования. Чистота металла в анодах — 998—999 проб.
Аффинаж хлорированием проще и дешевле электролитического процесса и пригоден для рафинирования золота любой чистоты, но дает недостаточно чистое золото (обычно 995—996 пробы).
Такой металл годится для использования в монетарных целях, но не удовлетворяет требованиям современной техники.
К недостаткам хлорного метода аффинажа следует также отнести существенные потери серебра и платиновых металлов (если они присутствуют в, исходном металле), которые остаются в очищенном золоте.