Получение ртути

В природе ртуть находится как в самородном виде, так и образует ряд минералов. В природе известно около 20 минералов ртути, но главное промышленное значение имеет киноварь HgS (86,2 % Hg), так называемая красная ртуть. В природе ртути не так уж много, она встречается в некоторых местах в сравнительно больших количествах. В России известны 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. т (на 2002 г.). Основные месторождения (содержание Hg ≥ 1%)  в Камчатском крае, Республике Саха (Якутия).

Ртуть получают сжиганием киновари (cульфида ртути). Этот способ применяли алхимики древности.

Уравнение реакции горения киновари: HgS + O₂ → Hg + SO₂↑.

5.2.11. Благородные металлы общая характеристика и применение

К благородным металлам относят золото, серебро, пла­тину и металлы платиновой группы  палладий, рутений, осмий, родий, иридий. Благородные металлы имеют красивый внешний вид, стойки к окислению и воздействию кислот, обладают высокой тем­пературой плавления, хорошо обрабатываются давлением. За все существование человечества добыто около 100 тыс. т золота. В отличие от других металлов благо­родные металлы в основном находятся в самородном, т.е. ме­таллическом состоянии. Под самородком не следует понимать чистый металл  как правило, это сплавы. Например, самородное золото может содержать 40 % серебра. Область применения бла­городных металлов специфична. Раньше их использовали исклю­чительно для изготовления украшений и как валюту, в настоя­щее время все большую часть потребляет техника, особенно микроэлектроника. В США и Японии среднее потребление золота на технические нужды составляет 80-90 т в год.

В ювелирных сплавах содержание золота, платины, серебра характеризуется пробой, в технических сплавах  маркой сплава. В мире существует 4 системы проб: тысячная, золотниковая, каратная и унциевая. Они отличаются тем, что принято за 100 %.

В России стандартной принята тысячная проба, которая характеризует содержание золота в сплаве с точностью до деся­тых долей процента. Тысячная проба показывает количество грамм благородного металла, содержащееся в 1000 г сплава. Например, 583 проба содержит 58,3% золота, остальная часть сплава называется лигатурой, состав элементов которой не регламентируется. Для ювелирных изделий в России установлены: для золота  375, 500, 583, 750, 958 пробы, для серебра  750, 800, 916, 925, 960 пробы.

В каратной пробе за 100 % принято 24 карата, 1 карат равен 0,2 г. Каратная проба применяется для измерения массы камней.

В унциевой пробе за 100 % принято 480 унций, одна тройская унция равна 31,1035 г.

В золотниковой пробе за 100 % принято 96 золотников, 1 золотник равен 4,266 г, 1 русская унция была равна 29,85 г.

В технических марках сплава указывается полный химиче­ский состав в процентах.

Золото: свойства, применение и получение

Золото (лат. Aurum, Au)  благородный металл желтого цвета, очень тяжелый металл: плотность чистого золота равна 19 621 кг/м³ (шар из чистого золота диаметром 46 мм имеет массу 1 кг). Золото — очень мягкий, высокопластичный металл: оно может быть проковано в листки толщиной до ~0,1 мкм (сусальное золото). При такой толщине золото полупрозрачно и в отраженном свете имеет желтый цвет, в проходящем — окрашено в дополнительный к желтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 500 м/г. Золото  самый инертный металл. При нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот. Однако была открыта способность царской водки (смесь концентрированных азотной HNO3 (63 %) (1 объем) и соляной HCl (3 объема) кислот) растворять золото.

В Российской империи действовала классическая форма абсолютной ликвидности золота  золотой стандарт, при котором размер золотого запаса полностью соответствовал массе бумажных денег в обращении. Это исклю­чало необходимость экспорта золота и способствовало аккумули­рованию драгоценного металла в золотом запасе страны. С 1918 по 1991 г. СССР произвел более 11 тыс. т золота. Около 3 тыс. т было использовано страной за это время для промышленных нужд. СССР начал продавать золото на мировых рынках в 1953 году. К 1991 г. объем продаж советского золо­та составил 8191 тонн. Максимальный послереволюционный запас СССР имел в 1953 г.  2049,8 т, затем запас стал уменьшаться, достиг к 1991 г. 484 т, в 1995 г. составлял 278 т, в 2003 г.  390 тонн. По состоянию на начало 2011 г. Россия занимала 8 место в мире по объему золота, находящегося в государственном резерве (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Крупнейшие золотые запасы в мире

№ п/п	Страна / организация	Золото, т	Доля золота в общем объеме международных резервов, %
1	США	8 133,5	74,2%
2	Германия	3 401,0	71,4%
3	Международный валютный фонд	2 814,0	-
4	Италия	2 451,8	71,2%
5	Франция	2 435,4	66,2%
6	Китай	1 054,1	1,6%
7	Швейцария	1 040,1	17,8%
8	Россия	836,7	7,7%
9	Япония	765,2	3,3%
10	Нидерланды	612,5	58,9%

По разведанным запасам и прогнозным ресурсам золота Россия занимает 6-е место после ЮАР, США, Австралии, Китая и Ка­нады. В России существует около 16 золотодобывающих компаний. Лидером добычи золота в России является компания ОАО «Полюс Золото», на которую приходится около 20 % рынка. Наибольшее количество золота добывается в Чукотском АО, Красноярском крае и Амурской области.

В 2009 г. ЮАР покинулa тройку лидеров по добыче золота. Первое место занимает Китай (314 т), потом следуют Австралия (227 т), США (216 т). Россия в 2009 г. добыла 183 т золота.

Для получения золота используются его основные физические и химические свойства: присутствие в природе в самородном состоянии, способность реагировать лишь с немногими веществами (ртуть, цианиды). С развитием современных технологий используют следующие способы получения золота: промывка, амальгамация, цианирование, регенерация.

Метод промывки основан на высокой плотности золота, благодаря которой в потоке воды минералы с плотностью меньше золота (а это почти все минералы земной коры) смываются, и золото концентрируется в тяжелой фракции. Песок, состоящий из минералов повышенной плотности, называется шлихом. Этот процесс называется отмывкой шлиха или шлихованием. В небольших объемах это можно выполнять вручную, при помощи промывочного лотка. Этот способ используется с древнейших времен и до сих пор для отработки маленьких россыпных месторождений старателями, но основное его применение  поиск месторождений золота, алмазов и других ценных металлов.

Промывка используется для разработки крупных россыпных месторождений, но при этом применяются специальные технические устройства: драги и промывочные устройства.

Метод амальгамации основан на способности ртути образовывать сплавы  амальгамы с различными металлами, в том числе и с золотом. В этом методе увлажненная дробленая порода смешивалась с ртутью и подвергалась дополнительному измельчению в мельницах  бегунных чашах. Амальгаму золота (и сопутствующих металлов) извлекали из получившегося шлама промывкой, после чего ртуть отгонялась из собранной амальгамы и использовалась повторно. Метод амальгамации применим только на месторождениях с высоким содержанием золота или при его обогащении. Сейчас этот способ используется очень редко, главным образом старателями в Африке и Южной Америке.

Метод цианирования основан на реакции золота с цианидами в присутствии кислорода воздуха: измельченная золотоносная порода обрабатывается разбавленным (0,3-0,03 %) раствором цианида натрия, золото из образующегося раствора цианоаурата натрия Na[Au(CN)₂] осаждается либо цинковой пылью, либо на специальных ионнообменых смолах. Развитие технологии привело к появлению метода кучного выщелачивания, который заключается в следующем: готовится водонепроницаемая площадка, на нее насыпается руда и ее орошают растворами цианидов, которые, просачиваясь через толщу породы, растворяют золото. После этого они поступают в специальные сорбционные колонны, в которых золото осаждается, а регенерированный раствор вновь отправляется на кучу. Метод цианирования ограничен минеральным составом руд, он неприменим, если руда содержит большое количество сульфидов или арсенидов, так как цианиды реагируют с этими минералами. Поэтому цианированием перерабатываются малосульфидные руды или руды из зоны окисления, в которой сульфиды и арсениды окислены атмосферным кислородом. Для извлечения золота из сульфидных руд используются сложные многоэтапные технологии. Золото, добытое из месторождений, содержит различные примеси, поэтому его подвергают специальным процессам высокой очистки, которые производятся на аффинажных заводах.

Регенерация осуществляется действием 10 % раствора щелочи на растворы солей золота с последующим осаждением аффинажного золота на алюминий из горячего раствора гидроксида.

СЕРЕБРО: СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ И ПОЛУЧЕНИЕ

Серебро (лат. Argentum,Аg)  ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета. Температура плавления  960 °C, плотность  10,5 г/см³. Серебро прекрасно поддается полировке, занимает первое место среди металлов по тепло- и электропроводности, растворяется серной и азотной кислотой, реагирует с сероводородом, пластичен и малопрочен, раскатывается в прозрачную с голубоватым оттен­ком фольгу до 25·10^-5 мм.

25 % серебра добывается из руд, 75 %  как со­путствующий металл при добыче меди, свинца и т.д. В России первое серебро было добыто в начале XVIII в. на Нерчинских рудниках Забайкалья. Некоторое количество добывалось на Алтае. Лишь в середине XX в. освоены многочисленные месторождения на Дальнем Востоке. На 2008 г. лидером добычи серебра в России является компания «Полиметалл», добывшая в 2008 г. 535 тонн. В 2010 г. в России добыто 1400 т серебра.

Большое количество серебра идет в фото-, кинопромыш­ленность, из сплавов серебра находят применение серебряные припои, используемые для пайки цветных металлов и обозначае­мые ПСр. и цифрой, показывающей содержание серебра, на­пример, ПСр.28 содержит 28 % серебра. Серебро широко приме­няется в электро-, радиопромышленности, при изготовлении зер­кал, термосов и т.д.

Из руд серебро получают цианированием и амальгамацией.