Аффинажный завод: как происходит очистка драгоценных металлов и почему это важно

Аффинажные заводы выполняют ответственную работу и являются необходимым звеном в добыче и обработке драгоценных металлов. Заводы специализируются на обработке золотых, серебряных, платиновых, палладиевых сплавов, очистке их от органических и неметаллических примесей, различных газов, которые в дальнейшем негативно влияют на качество и чистоту благородных металлов. Нежелательные компоненты удаляются механическим, термическим или химическим способом с использованием реагентов. Из металлов после высокой степени их очистки изготавливают ювелирные украшения и драгоценности, банковские слитки, электронные устройства, коллекционные монеты и прочие дорогостоящие изделия. 

Чистота золота и серебра, имеющая большое значение при изготовлении ювелирной продукции, означает их количество в общем объеме и измеряется в каратах (величине, выраженной в 24-х единицах). Так, 100%-е содержание означает 24 карата, 50%-е – 12 карат. Для качества золота есть и другая величина – проба: 585-я содержит 58,33% чистого золота, 750-я – 75 и 999-я – 99,99%. Металлы с самой высокой чистотой часто используются и в оборудовании для научных экспериментов, где даже незначительная доля нежелательных компонентов способна изменить электрические и механические свойства металла. 

История аффинажа

 

Отделением чистого металла от руды начали заниматься еще в древности, попытки обработки золота и серебра были еще до нашей эры. Несколько тысяч лет назад в древней Индии и Египте для разделения металлов от горных пород использовали обезжиривание. В средневековой Европе для получения драгметаллов применяли простое плавление руды на огненном пламени. Рудокопы в те времена извлекали из кварцевых жил только видимое глазами золото, его дробили и промывали в емкостях с водой. О качестве драгоценных изделий свидетельствуют научные исследования, проводимые с найденными археологическими находками, многие из которых были созданы человеком более 6 тысяч лет назад. Золото, которое не поддавалось коррозии и ржавлению, во многих культурах древнего народа воспринималось как источник жизненной энергии и символ бессмертия. 

Одним из более чем 850 артефактов был обнаружен браслет, состоящий из множества золотых цилиндров, скрепленным металлическим шнурком. В «символической могиле» находили ожерелья, пояса и серьги, макеты молота и серпа, пластины с изображением зверей и рога животных, созданные из благородного металла. Тогда золотые украшения были доступны лишь избранным, для правителей они означали как доказательство их статуса и власти. Позже для разделения металлов от различных соединений стали применять обжиг с добавлением соли, серы, мышьяка или селитры. В 19 веке руду начали плавить в домнах, использовать метод купелирования, кислотного аффинажа. Золото стало ассоциироваться с красотой и богатством. С 1970 распространенным способом стала высокотемпературная хлоринация, называемая процессом Миллера. 

Сегодня сложный процесс аффинажа требует специального оборудования, высокой квалификации специалистов и проводится в несколько этапов с использованием новейших технологий, основанных на современных технических и научных разработках и достижениях. 

Процесс аффинажа 

На перерабатывающие предприятия поступает сырье в виде чернового золота, минералов и горных пород, содержащих драгметаллы, шламов, образованных в результате электролитического рафинирования никеля и меди, промышленного лома, бытового в виде монет, посуды, медалей и значков, электронного из радиодеталей и микросхем. В составе сырья, содержащего драгоценные металлы, присутствует разное количество примесей (литургия) – медь, свинец, сурьма, олово, висмут, мышьяк. Сырье плавят в графитовых электрических или газовых печах с использованием термостойких и жаростойких тиглей. Золотые вкрапления преобладают в черновой меди и сплавах из цианистых осадков. Основной целью аффинажа является усовершенствование металла по внешним, физическим и химическим показателям. 

Аффинажный процесс состоит из нескольких этапов: 

• сбора и первичной обработки сырья – сортировки, дробления, измельчения с применением решеток, грохотов; 
• физической очистки, удаляющей нежелательные примеси методом плавления и выпаривания; 
• удаление остаточных примесей воздействием химических соединений и реагентов; 
• доведение драгоценного металла до самой высокой степени чистоты. 

На аффинажных предприятиях применяется несколько технологий производства: 

• Плавление исходного сырья в специальных печах под воздействием высокой температуры в среде инертных газов способствует его разделению на сам металл и нежелательные примеси. Процесс плавления ведется под шлаковым слоем с целью минимизации потерь по причине улетучивания и лишнего перегрева. Плавка сырья, содержащего золото, происходит при температуре до 1250, серебра – до 1070 градусов. После очистки от шлаков получают благородный металл с высокой степенью чистоты.
• Химические реагенты в результате реакций способствуют удалению окислов и примесей с последующей фильтрацией. 
• Хлорирование и кислотный метод, купелирование, электрохимическое рафинирование, жидкостная экстракция и дистилляция также являются методами проведения аффинажа. 

Выбор оптимального способа производства зависит от экологического и финансового фактора, существующей инфраструктуры, но главное – от состава, качества исходного сырья и присутствующих в нем компонентов. Но основной и самый эффективный метод в промышленном масштабе считается электролиз, разделяющий металлы по электрохимическим свойствам. 

На заводах используют оборудование для сортировки, измельчения и дробления, печи или камеры для термической обработки, плавильные печи, емкости для химических и электролитических процессов, центрифуги. 

Технология на современных аффинажных заводах

 

Современной и наиболее совершенной технологией, которая в основном (80%) применяется на предприятиях, является электролиз, где расщепление соединений металла на ионы происходит под воздействием электрического тока с последующим их оседанием на электродах. При использовании метода электролиза достигается высокая чистота металла, это содействует повышению его стоимости. 

Процесс происходит в контейнерах, ваннах или других специальных емкостях, наполненных раствором электролита, содержащего обрабатываемый благородный металл. В него погружаются электроды и подключаются к источнику электрического тока. Под его воздействием ионы металла из раствора переносятся и оседают на электродах в виде частиц чистого металла, а посторонние примеси опускаются на дно контейнера. Сейчас разработаны новые электролиты по современным технологиям, это существенно повышает эффективность процесса и сокращает время проведения реакции. 

Роль аффинажных заводов в экологии 

Аффинажные заводы по очистке и переработке металлов считаются экологически безопасными. На производствах работает техника и оборудование, позволяющая минимизировать потери дорогостоящих металлов, а это приводит к снижению добычи новых металлосодержащих пород и других природных ресурсов. На заводах устанавливают современные системы фильтрации и очистки воздуха, обезвреживающие установки. 

Специалисты заводов постоянно контролируют количество выбросов вредных веществ в атмосферу, регулировка оборудования позволяет свести их до минимальных значений. Все процессы производства на аффинажных заводах проводятся на закрытой системе и способствуют максимальному извлечению металлов из сырья, минимизировать процент отходов и снизить риски загрязнения почвы, грунтовых и поверхностных вод. Таким образом, производство на аффинажных заводах содействует ограничению вредных выбросов в атмосферу и окружающую среду, сохранению природных ресурсов и обеспечению экологической безопасности. 

Заключение 

Аффинажные заводы имеют большое значение в сфере металлообработки. В результате многоэтапных технологических процессов на производствах получают драгоценные металлы высокой чистоты. Это имеет большое значение для изготовления ювелирных украшений, где соответствие стандарту качества является приоритетным показателем. Чем выше чистота драгметалла, тем больше он стоит на рынке и является мотивацией для поиска более эффективных технологий. Аффинаж способствует экономии природных ресурсов, минимизирует потери при переработке сырья и затраты на производство, а также улучшает технические характеристики металла, такие как теплопередача и электрическая проводимость. Это свойство особенно ценится в электронике, радиотехнике и электротехнике. Безопасные производства предоставляют возможность перерабатывать отходы, содержащие драгметаллы и способствуют снижению негативного воздействия на окружающую среду.