какая бура используется для плавки золота
Аффинаж золота, пошаговая инструкция всего процесса
Аффинаж золота и его особенности
В данной статье хочу рассказать про очень интересный и в то же время сложный процесс, который называется аффинаж. Этот процесс используется в ювелирной промышленности. Рассмотрим именно аффинаж золота, ведь этот металл самый красивый и самый распространённый в ювелирной и стоматологической сфере. Аффинаж – это процесс очищения металла, в нашем случае золота, от других более дешёвых металлов.
Цель аффинажа — чистое золото
Очень часто золото очищают в зубопротезной сфере, для изготовления золотых зубов. В ювелирном же деле этот процесс применяют при изготовлении изделий с более высокой пробой металла, например 750 проба.
Ведь для создания, какого либо ювелирного шедевра, необходимо иметь абсолютно чистое золото наивысшей пробы, чтобы посредством внесения лигатуры других металлов получить сплав, нужного оттенка и нужной пробы.
Описание процесса аффинажа
Также понадобится пинцет большой и прочный, он пригодится для переноса в расплавленное золото кусочков цинка и для выемки уже застывшего, но ещё очень горячего слитка. Спица из черной стали или титановая палочка толщиной 2-3 мм нужна для размешивания расплава в тигле. Её можно приобрести в специализированных магазинах для ювелиров.
Мерная колба
Колба из огнеупорного стекла лабораторная, объёмом 500 мл, чтобы в ней можно было кипятить. Обычно такие колбы имеют знак — матовый кружочек на боку. Ещё нужна электроплитка с закрытой спиралью. Она нужна для подогрева раствора во время процесса аффинажа золота. Также необходим колпак с небольшим отверстием в донышке. Им надо будет накрывать тигель при прокалки золотосодержащего остатка непосредственно перед его плавкой.
Необходим также аппарат для плавки металла. Самый оптимальный вариант использовать горелку газосварочную, ацетиленовую или пропановую. Самая удобная пропановая горелка, потому что не придётся возиться с карбидом, и постоянно запускать ацетиленовый генератор.
Материалы необходимые для аффинажа
Бура
2) Также потребуется концентрированная азотная кислота (HNO3) – примерно 65 – 70% процентная.
3) Совсем немного потребуется соляной кислоты (HCL) – концентрация 36 – 38%. Она необходима только на отбеливатель, с помощью которого будем очищать металл. Состав отбеливателя должен быть следущим: 20 мл HCL (соляная кислота) + 10 мл HNO3 (азотная кислота) + 500мл Н2О (вода).
4) Для аффинажа необходим цинк-разрыхлитель. Поясню, что означает слово разрыхлитель. Золото такой металл, который очень устойчив к агрессивным средам, и растворить его можно только в Царской водке или в растворах солей цианистой кислоты.
Металл цинк
Аффинаж золота с цинком
Перед началом плавки металла обязательно нужно сначала просушить, а после прокалить на электроплите приготовленный тигель, который также можно купить в магазине ювелирных товаров. Его цена обычно колеблется от 35 до 100 рублей.
Тигель шамотный
Ни в коем случае, нельзя накалять влажный тигель, так как он может лопнуть. Тем более в нем категорически нельзя плавить металл, ведь он вместе с золотом, разлетится на мелкие кусочки, и вы никогда его не соберёте полностью. Начинать надо с того, что кончиком синего пламени горелки, хорошо прогреваем дно и стенки тигля.
Затем добавляем буру в прогретое углубление тигля и плавим её. По мере сжижения буры разгоняем её пламенем горелки по всему тиглю, до тех пор, пока большая его часть не покроется бурой, а лучше покрыть всю поверхность углубления тигля.
Затем, с помощью пинцета, переносим наши 10 грамм золотосодержащего лома в тигель и греем металл до покраснения. Далее берём щепотку буры и посыпаем лом ею и продолжаем греть дальше так, чтобы бура покрыла весь металл в тигле пленкой. Бура нужна для того, чтобы не дать окисной пленки образоваться на поверхности разогреваемого металла, так как она более тугоплавкая, чем расплавляемый металл.
Электрическая плита
Кусочки цинка должны быть маленького размера потому, что существует большая разница температур плавления сплава золота и цинка, примерно около 500 градусов. Поэтому большой кусок цинка может привести к выбросу сплава из тигля. Самый оптимальный размер кусков цинка, составляет не более 6х6х6 мм.
Каждый следующий кусочек цинка, следует добавлять только после того, как в жидком золоте растворится предыдущий. Когда весь цинк внесен полностью, необходимо жидкий металл помешать спицей. В это самое время температура плавления полученного сплава золота и цинка существенно понижается, примерно до 500 градусов иногда ниже, соответственно греть расплав надо меньше.
Температуру нагрева металла можно регулировать, то приближая, то удаляя пламя горелки. После этого надо вытащить полученный сплав из тигля. Его необходимо тихонько покалывать пинцетом, для того чтобы увидеть тот момент, когда металл, схватился, а бура ещё нет и его можно взять и опустить в воду.
Если возьмёте раньше, то слиток распадется на отдельные кусочки, и пока вы будете их извлекать по одному, бура застынет, и некоторые кусочки приклеится к тиглю и придется опять греть тигель с металлом.
Надо помнить, что тигель, в котором вы смешивали золото и цинк, будет служить только исключительно для этих целей. Чистое золото после всего процесса аффинажа, плавят в другом чистом тигле. После смешивания цинка и золотого лома, полученный сплав становится очень хрупкий и имеет серебристый цвет.
Перед началом следующего этапа очистки золота от примесей, нужно размельчить полученный сплав, чем мельче, тем лучше. Оптимальный вариант растолочь полученный кусок металла в ступке до порошкообразного состояния.
Ступку можно приобрести в хозяйственном магазине. Полученный металл очень хрупок, поэтому растолочь его совсем не трудно, однако перед этим необходимо ступку накрыть материей, предварительно проделав в ней небольшое отверстие для пестика, которым будете размельчать металл.
Это обязательно следует сделать, так как от ударов пестика о металл мелкие кусочки сплава обязательно будут вылетать из ступки, и вы останетесь без металла. Из расчета того, что металл, который мы получили весит около 20 грамм, азотной кислоты 65% концентрации, потребуется около 200мл.
Предупреждение: в процессе реакции между азотной кислотой и сплавом золота с цинком происходит нагревание и обильное выделение удушливых, вредных для здоровья человека паров азотной кислоты, поэтому аффинаж нужно проводить на улице, в защитной маске, чтобы пары не попали в легкие. Идеальным вариантом, для аффинажа золота является дачный участок или огород в частном доме, куда есть возможность протянуть удлинитель, чтобы подключить электроплитку.
Наступил момент перехода непосредственно к аффинажу. Полученный порошок из металла золото с цинком помещаем в стеклянную колбу, которую желательно сразу установить на электроплитку. После, необходимо залить в колбу с порошком 60-70мл концентрированной азотной кислоты. Сразу же пойдёт реакция, из колбы мгновенно повалит цветной пар. Следует держаться от него подальше.
Дожидаемся, пока реакция начнет медленно утихать. Затем добавим ещё 40-50мл кислоты, и реакция снова заметно оживёт. Дальше можно ещё раза два повторить процедуру доливания кислоты, однако общий объём использованной кислоты не должен превышать объём 200мл.
После того, как очень бурная реакция станет, вялой, необходимо включить электроплитку и довести всё содержимое колбы до 100 градусов, то есть до кипения. Кипятить смесь надо на медленном огне до того момента, пока выходящий из колбы пар, будет светлый, такой как пар кипящей воды.
Следующим этапом, необходимо промыть получившейся осадок, состоящий из золотых хлопьев. После остывания раствора, в колбу нужно добавить чистую холодную воду, примерно до половины всего объёма колбы. Затем надо немного взболтать раствор и после оседания хлопьев золота на дно, аккуратно, не спеша, так чтобы осадок остался в колбе и не вылился вместе с жидкостью, сливаем всю жидкость в фаянсовую тарелку.
Убедившись, что молекулы, как можно дальше друг от друга, жидкость можно слить в канализацию. Таким образом, промываем осадок до тех пор, пока вода после взбалтывания вместе с осадком золота не будет совершенно прозрачной.
Наступает заключительный этап окончательной очистки и получения золотого слитка высокой пробы. Наш осадок в колбе имеет вид коричневых хлопьев. После тщательного ополаскивания, чистую воду из колбы сливаем практически полностью, оставляя небольшую часть, чтобы она покрывала золотой осадок. Так будет намного легче вытряхнуть его из колбы.
Для качественного сбора осадка, необходимо взять суповую фарфоровую тарелку. На её дно застилают двойной слой марли. Остаток из колбы сливаем на центр марли. В случае, если из колбы вытряхнулись не все кусочки золотого осадка, то можно налить ещё немного воды, встряхнуть её и вылить снова в тарелку на марлю.
После того, как весь осадок собрался на марле, посыпаем обильно его бурой. После чего золото завязываем в марле в тугой узелок. Узелок необходимо промокнуть фильтровальной бумагой. Теперь помещаем узелок с золотом в тигель. Напомню, что тигель обязательно должен быть идеально высушен и прокален на электроплитки в течение часа, не меньше. Иначе, во время плавки, остаток влаги превратится в пар, и тигель лопнет, а драгоценный металл разлетится в разные стороны.
Узел с золотом и углубление тигля посыпаем бурой и в таком состоянии ставим на электроплитку, а сверху тигель накрываем колпаком. Включаем электроплитку и нагреваем до тех пор, пока вся марля не истлеет, а бура расплавится и склеит весь осадок в небольшой ком.
После этого снимаем колпак, убеждаемся, что золото всё склеилось бурой и начинаем плавить его. Ком в тигле из буры и золота, греем, до тех пор, пока металл совсем расплавится и образует красный шарик на дне тигля. На раскалённое золото посыпаем немного буры, она поможет убрать остаточные загрязнения другими металлами.
Если расплавленная бура приобретает зеленый или синий цвета, это указывает на то, что бура соединяется с остатками окислов цветных металлов. Убедимся в чистоте полученного металла. Для этого уберем пламя горелки от раскалённого металла на несколько секунд, и если золото начнет твердеть, а его поверхность останется чистой и блестящей, значит перед нами золото высшей пробы.
А если на поверхности золота появляется едва заметная пленка и присутствует легкая матовость и блеклость, то золото необходимо ещё немного погонять пламенем и посыпать чистой бурой. Полученное, чистое золото очень красивое, даже не в изделии, а в простом куске металла, от него трудно отвести взгляд.
Оно очень эластичное и мягкое. Даже при прокатке его на вальцах в тонкую пластину, края этой пластины будут абсолютно ровными, не появится ни одной трещины на краях пластины. После того, как металл затвердеет на дне тигля, вынимаем его сразу.
Слиток чистого золота необходимо очистить от буры. Для этого его надо прокипятить в растворе отбела. Состав отбела: 20мл HCL (соляная к-та) + 10мл HNO3 (азотная к-та) на 500мл H2O (воды). Полученный кусок металла помещаем в колбу, заливаем отбел и кипятим минут пять. Достаём слиток, прополаскиваем в чистой воде и золото высшей пробы готово.
Плавка золота с применением буры
Бура (тетраборат натрия) — весьма распространенное вещество, широко используется в быту: входит в состав чистящих средств, в некоторые формулы отбеливания зубов и т.д. Бура не токсична, что подтверждено исследованиями Департамента сельского хозяйства США в 2006 году. Она не наносит особого вреда ни окружающей среде, ни здоровью человека, даже при потреблении внутрь. (Возможны некоторые негативные последствия при неправильной работе с этим веществом, например, раздражение глаз, которое, однако, безболезненно и быстро проходит).
На Филиппинах кустарные золотодобытчики широко используют буру при извлечении золота. Бура легкодоступна, стоит недорого. Старатели обнаружили, что с ее помощью удается извлекать золота больше, чем другими методами, например, амальгамацией. Золотодобытчики из филиппинской провинции Бенгет отладили каждый этап этого процесса.
После дробления руду пускают на дальнейшее измельчение. Его осуществляют в металлических барабанах с твердыми металлическими прутьями или шарами. Ртуть не добавляют. Затем измельченную руду промывают на шлюзе. Не только в разных странах, но даже в разных поселениях кустарных золотодобытчиков на Филиппинах используют различные виды этого промприбора. Устройство на рис. 1 считается здесь наиболее эффективным, хотя в других регионах мира, например, в Танзании, можно встретить еще более простые модификации шлюзов.
Материал в шлюзе двигается по дну, покрытому специальной тканью — современным эквивалентом руна. Лучше использовать войлок: он может «захватывать» тяжелые частицы (золото) из пульпы. Когда ткань заполняется тяжелым материалом, ее промывают в баке (рис. 2).
Далее материал из бака промывают на лотке. Для того чтобы чешуйчатое золото при промывке не сносилось с лотка, добавляют немного мыла (для снижения поверхностного натяжения воды). Промывать надо тщательно для получения высокого содержания золота в получившемся концентрате (рис. 3).
Затем концентрат с лотка помещают в небольшой пластиковый пакетик с бурой и небольшим количеством воды (рис. 4).
Пакетик кладут в глиняную чашку вместе с несколькими кусками древесного угля, которые затем поджигают. С помощью ручного или электрического вентилятора раздувают пламя, температура огня повышается. Спустя несколько минут расплавленное золото скапливается на дне чашки (рис. 5). Успех этого метода обеспечивает тот факт, что бура снижает точку плавления золота до уровня, доступного в условиях ограниченных возможностей мелкомасштабной золотодобычи.
Использование буры для извлечения золота дает три основных преимущества для мелкомасштабных добытчиков:
1. Не используется сильный токсин — ртуть.
2. Степень извлечения золота выше, чем при амальгамации
3. Данный метод дешевле амальгамации.
Остановить использование ртути мелкомасштабными золотодобытчиками—задача не только региональная, но и глобальная. Имеющихся доводов, касающихся опасности для здоровья и окружающей среды, недостаточно, чтобы убедить кустарных старателей сменить технологию амальгамации на плавку с бурой. Одна из главных причина этому — добытчик придает высочайшее значение экономическому выживанию своей семьи или общины в ущерб личному здоровью. Однако можно показать рабочим, что с помощью буры удается извлекать намного больше золота, чем используя ртуть, при этом не увеличивается трудоемкость или стоимость добычи.
Следует отметить, что метод плавки концентрата с бурой пригоден не для всех типов золотых руд (мелкозернистых, богатых серой и т.д.) Разумно предварительно проверить, подходит ли для данного типа руды эта технология.
Как организовать обучение: пример из Калинга (Северные Филиппины). Метод плавки с бурой малоизвестен среди кустарных старателей мира и даже в других сообществах золотодобытчиков на Филиппинах. Для распространения знаний об этой технологии в 2011 году в двух поселениях старателей-кустарей была реализована программа, которая включала следующее:
Обучение методу плавки с бурой вместо амальгамации.
Анализ текущих проблем, вызванных использованием ртути при золотодобыче, и уровня здравоохранения в выбранных поселениях.
Обучение проводилось в районе Калинга на острове Лусон. Инструктор, проводивший его, успешно применяет плавку с бурой не один десяток лет. Демонстрация всего процесса была организована следующим образом.
В течение нескольких дней случайным образом было отобрано 16 мешков золотой руды общим весом 50 кг. Далее из одного мешка извлекали золото амальгамацией (удалось извлечь 1,2 г), из другого — с помощью буры (извлечение увеличилось до 3,5 г). Процесс повторили несколько раз.
Всего с помощью амальгамации из 7 мешков извлекли 8,4 г золота. Метод с бурой позволил извлечь из оставшихся 7 мешков 23 г.
В результате добытчики из Калинга поняли, что у них есть возможность за меньшие деньги с помощью буры извлекать почти в 3 раза больше золота, чем с помощью ртути. И сегодня данная технология в этих поселениях — обычное дело.
Этот метод извлечения золота еще не распространился из Северного Лусона в другие части Филиппин. Однако был разработан и начат 3-летний образовательный проект, финансируемый правительством Дании. В проекте вместо ориентировки на здоровье и безопасность для окружающей среды при использовании буры особый акцент делается на экономические плюсы этой технологии для мелкомасштабных добытчиков. Сравнивая степень извлечения золота при использовании ртути и буры, старатели выяснили, что они могут получить больше золота с помощью второго метода. Более того, его применение не потребует ни большего количества времени, ни новых вложений. Цель образовательного проекта — убедить 1500 кустарных золотодобытчиков по всему Лусону принять данный метод. Затем эту деятельность следует развернуть в других частях Филиппин и по всему миру. Стоит отметить, что для более точных методических и практических рекомендаций в области применения и ограничения метода плавки с бурой, конечно же, требуются дальнейшие научные исследования.
Есть надежда, что чем больше золотодобытчиков узнает о данном методе, тем шире он будет распространяться. Еще один способ эффективно пропагандировать эти знания — это видео: в 2011 году студией «Heinemann Media» был снят фильм на английском и тагальском (официальный язык Республики Филиппины) языках, в котором описывается применение технологии использования буры.
Технология проведения аффинажа золота
Процесс аффинажа представляет собой достаточно сложный механизм получения драгоценного металла более высокой пробы. В результате правильно проведенной процедуры из золота выводятся примеси других металлов, которые непосредственно влияют на его качество и стоимость.
Инструменты и расходные материалы
Аффинаж золота, будучи сложным процессом, требует немалой подготовки, особенно если процедура будет выполняться в домашних условиях. Итак, потребуются:
Материалы для аффинажа
Последовательность аффинажа золота: плавка металла
Прежде чем провести аффинаж золота железным купоросом, сделаем небольшие расчеты. Допустим, что очистки требует 10 г золота различной пробы, это может быть металл 585 и 333 пробы. Для его рыхления потребуется 10 г цинка. Однако как показывает практика, стоит позаботиться о небольшом запасе в 2-3 грамма.
Все работы по плавке в домашних условиях проводятся только после тщательной просушки и прокалки приготовленного тигля. Обратите внимание на то, что накалять непросушенный тигель нельзя, в противном случае велика вероятность его растрескивания. Кончиком синего пламени, которое производит горелка, аккуратно начинайте прокалку со стенок и дна тигля.
Только после прогрева емкости можно переходить к следующему этапу. В углубление тигля засыпьте буру. В процессе сжигания материала важно разогнать его по всей поверхности. Достигнув достаточного покрытия, перенесите золотой лом в емкость и продолжайте процесс нагревания.
После того как металл обретет красный цвет, засыпьте его бурой и продолжайте воздействовать высокими температурами. Преимущество использования буры для очистки в том, что она предотвращает образование окисной пленки, которая появляется в процессе нагревания металла. Такое действие буре под силу благодаря ее физико-химическим свойствам, которые сделали ее более тугоплавким материалом, чем золото.
Для плавки золота 999 пробы потребуется не менее 1068°С. Если вам приходится проводить рафинирование золота, которое имеет примеси меди и серебра и отмечено 500 пробой, необходима температура в 970°С, 333 пробы — 900°С.
Последовательность аффинажа золота: добавление цинка
Процесс нагревания продолжается до тех пор, пака на дне емкости не образуется небольшой шарик. После этого небольшими порциями (не более 6х6х6 мм) добавляется цинк. После добавления первой порции необходимо продолжать нагревание сплава. Необходимость закладывать небольшие кусочки цинка связана с разностью температур плавления цинка и золота, которая достигает более чем 500°С. Несоблюдение данной рекомендации может привести к выбросу сплава из емкости.
К каждому следующему кусочку стоит переходить только после полного растворения предыдущего. Внеся последний кусочек цинка, тщательно перемешайте массу подготовленной заранее спицей. В этот момент температура плавления опускается до 500°С, поэтому сплав не требует длительного и интенсивного нагревания.
Вытащив сплав из тигля, аккуратно прокалывайте его при помощи пинцета. Данным методом вы сможете вовремя определить момент схватывания металла и выбрать время для его опускания в воду. Если выполнить процедуру раньше положенного времени, велика вероятность того, что полученный слиток расколется на массу мелких элементов. Доставая мельчайшие частички, вы рискуете пропустить момент застывания буры, из-за которой кусочки приклеятся к стенкам емкости, и потребуется повторный нагрев для их извлечения.
Прежде чем продолжить аффинаж, необходимо измельчить материал. Оптимальным решением для данной процедуры будет изготовление порошка с помощью ступки.
Перед тем как приступить к процедуре, обязательно накройте ступку марлей, поскольку мельчайшие частички золота будут вылетать под ударами, вы рискуете потерять значительную часть драгоценного металла.
Промывка золота
Стеклянную колбу тщательно закрепите над электроплитой. В пробирку пересыпьте полученный порошок, аккуратно добавьте концентрат азотной кислоты в количестве 60-70 мл. Реакция взаимодействия происходит моментально, из колбы начнет выделяться цветной дым. В данный момент важно обеспечить безопасность своего пребывания рядом с колбой и держаться как можно дальше до завершения реакции. Если позволяет техническая оснащенность, выполняйте процедуру в хорошо проветриваемом помещении или на улице. На следующем этапе добавьте еще 50 мл кислоты и повторите процедуру два раза. Обратите внимание, что общий объем использованной кислоты должен ограничиваться 200 мл.
После того как реакция окончательно прекратится, установите колбу на плиту и нагрейте до температуры закипания (100°С). Процесс кипячения должен происходить при слабом воздействии тепла до тех пор, пока пар не обретет светлый оттенок, каким обладает вода при кипячении.
После перечисленных выше действий в осадок выпадает небольшое количество золотых хлопьев, требующих промывания. После того как раствор остынет, в колбу долейте холодную воду, которая должна занимать ½ объема емкости. Аккуратно взболтайте раствор и после оседания хлопьев слейте жидкость. С особой осторожностью выполняйте последнюю операцию, чтобы хлопья не вылились вместе с промывочной водой. Повторять действие необходимо до тех пор, пока сливаемая вода не станет чистой и прозрачной.
Прозрачность сливаемой воды указывает на то, что золото полностью лишилось дополнительных включений и цинка. При соблюдении технологии на дне колбы останется золото высочайшего качества с пробой не ниже 999.
Получение слитка
Аффинаж золота заканчивается формированием золотого слитка. На данном этапе золото выглядит совсем не так, как все привыкли его представлять, это всего лишь осадок в виде коричневых хлопьев. Чтобы качественно его собрать, потребуется обычная фарфоровая тарелка. Дно тарелки выстелите марлей, сложенной вдвое. Содержимое колбы вылейте в центр марли. Если на дне или стенках емкости остались хлопья, извлеките их, налив небольшое количество чистой воды.
Весь осадок, который оказался на марле, обильно посыпьте бурой, а марлю завяжите в тугой узел. Узелок поместите в тигель, который предварительно необходимо просушить и прокалить. Процедура прокаливания должна занимать не менее часа. В противном случае остаток влаги превратится в пар и спровоцирует растрескивание стенок сосуда.
На дно тигля насыпьте буру и в таком состоянии установите на поверхность электроплиты для нагревания. Нагревать содержимое необходимо до тех пор, пока не истлеет марля, а бура не склеит осадок в единый ком. На данном этапе можно снять колпак и продолжать нагревание до момента, пока осадок не превратится в красный шарик на дне сосуда. Систематически посыпайте образовывающийся шарик бурой, которая поможет избавиться от остаточных загрязнений.
Электролитический способ с применением буры имеет существенное преимущество — он до последнего момента позволяет контролировать остаточные примеси в драгоценном металле. Если на завершающем этапе переплавки в слиток бура обретает синий или зеленый оттенок, значит, еще происходит процесс взаимодействия с окислами. Данный факт не зависит от пробы золота, которое использовалось для переплавки.
О завершении последнего этапа можно говорить только тогда, когда при остывании золото начнет твердеть, приобретая чистую и блестящую поверхность. Если же взору открывается иная картина — заметная пленка, легкая матовость и блеклость, то золото требует дальнейшего нагревания с использованием буры.
После отвердевания металла его необходимо очистить от буры, в этом поможет процесс кипячения в отбеле. Для приготовления раствора соедините 20 мл соляной кислоты, 10 мл азотной кислоты и 0,5 л воды. Слиток необходимо кипятить в течение 5 минут и по прошествии времени ополоснуть чистой водой.