Хлорный аффинаж серебра и золота

Хлорный аффинаж серебра и золота — это метод очистки (рафинирования) серебра, золота от примесей.

Через расплавленный неочищенный сплав пропускают газообразный хлор (Cl₂).

Хлор реагирует с менее благородными металлами (медь, свинец, цинк и т.д.), а также с другими примесями (например, железом), образуя их хлориды.

Эти хлориды обычно легче и всплывают на поверхность в виде шлака или улетучиваются, оставляя более чистое серебро.

Основная идея в том, что хлор более активно взаимодействует с примесями, чем с самим серебром или золотом, позволяя отделить их.

Что такое хлорный аффинаж серебра

Это процесс — основан на том, что неблагородные металлы и серебро окисляются газообразным хлором значительно легче, чем золото.

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:

1. Железо.
2. Цинк.
3. Свинец.
4. Медь.
5. Серебро.
6. 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.

 Часто задаваемые вопросы