Золото і його переробка

Реферат виконав студент Богдан Олександр

Національний Університет ім.Т.Г.Шевченка

Київ

Основні властивості Починати розмову про золото краще за все з властивостей цього металу і тільки потім переходити до того, як ці властивості використовуються людиною. Золото цікаве тим, що в його характеристики досить часто вживається слово "Дуже", але рідко "самий", тому що до "самого" цього металу майже завжди трохи не вистачає.

Воно дуже важкий, але платина все-таки важче. Щільність золота 19,32 г/см3. Це означає, що золота куля діаметром усього лише 46 мм буде мати масу, що дорівнює 1 кг. Тут ми вказали щільність хімічно чистого золота, але, оскільки в природі таке не зустрічається, його "природна" щільність в залежності від кількості домішок може складати від 15-16 до 18-19 г/см3.

Золото дуже м'який метал (і знову-таки не самий м'який, свинець і олово, наприклад, ще м'якше). Чисте золото дряпається нігтем. М'якість завжди робила золото дуже зручним для обробки матеріалом.

Але в той же час вона ніколи не доставляла радості власникам золотих прикрас, які легко дряпаються, втрачають свій блиск і привабливість. Тому при виготовленні ювелірних виробів в золото для міцності додають інші метали, звичайно мідь або срібло.

Золото дуже легко стирається, перетворюючись на найтоншу пил. Завдяки цій властивості воно розсіяно скрізь, і таким чином, широко поширена в природі.

Золото дуже ковке і тягуче, що, звичайно, є результатом його м'якості. Однак Ковкість і тягучість золота прийнято розглядати окремо, оскільки завдяки цим властивостям воно володіє такими можливостями для його обробки, які можуть вразити навіть дуже обізнаного людини. Золото можна розкувати до такої малої товщею, що воно стане на просвіт зеленого кольору. Товщина такого золотого листка становить 1 мкм (0,001 мм). 1 г золота можна перетворити на дріт довжиною понад 300 м, а одним кілограмом золотої фольги можна покрити поверхню площею 530 м2.

Золото - Хороший провідник тепла та електричного струму, знову-таки дуже хороший але не самий. За цими якостями воно поступається чотирьом металів, зокрема сріблу. Температура плавлення золота 1063 ОС, воно має велику леткість, яка зростає при підвищенні температури. Модуль пружності золота 79 х 103 Па.

Найбільшою міцністю при розриві володіє золота дріт, простягнута в холодному стані.

В природі золото зустрічається найчастіше в самородному вигляді. Рідше воно входить до складу деяких мінералів, частина з яких наведена нижче Табл.1.           

МІНЕРАЛ            

ХІМІЧНИЙ СКЛАД,%                   

Золото               

Au (70 --   100), Ag (сліди --   30), Fe (0 - 1), Cu (0 - 1,4)                

Електрум               

Au (57 - 70), Ag (30 - 43), Fe (0 -1), Cu (0 - 1,4)                

Кюстеліт               

Au (20 - 28), Ag (72 - 80)                

Срібло               

Au   (0-0,8), Ag (98 - 100), Fe (0 - 0,1), Cu (0 -0,01), Hg (0 - 1,1)                

Медист золото               

Au (74,3 - 80,1), Ag (2,3 - 20), Cu (9 - 20,4), Bi (0 --   0,26)                

Порпеціт               

Au (85,98), Ag (4,17), Cu (0,1), Pb (8,2 - 11,6)                

Мольдоніт               

Au (64,5), Bi (35,5)                

Золоті амальгами               

Au (34,2 - 41,6), Ag (0 - 5), Hg (57,4 - 61), Pt (0 - 0,1)                

Платіністое золото               

Au (86), Ag (3), Pt (10,5)                

Ірідістое золото            

  

Au   (62,1), Ag (2,1), Fe (0,6), Cu (0,6), Pb (сліди), Pt (3,8), Ir (30)                

Родістое золото               

Au (88,4), Rh (11,6)     

Крім вище зазначених зустрічаються також мінерали, в яких золото соедінео з телуром, - петціт, калаверіт, креннеріт, Сільванія, нагіягіт.

Самородні золото, яке має домішки срібла і міді, істотно відрізняється від штучних сплавів з цими ж металами. Сплав має однорідну структуру, яка утворюється в результаті затвердіння розплавленої суміші металів. Самородна метал з'являється в результаті кристалізації з водних розчинів.

В чистому вигляді золото має гарний солом'яно-жовтий колір з сильним металевим блиском. У даному випадку можна сказати що золото - самий жовтий з усіх металів.

В природі золото в чистому вигляді не зустрічається, а метали-домішки (насамперед мідь і срібло) надають йому різні кольори і відтінки - від блідо-жовтого (навіть зеленуватого) до яскраво жовто-червоного. Домішка паладію забарвлює золото в білий колір ( "біле" золото).

Колір золота також залежить від товщі шматка металу і його агрегатного стану. Так, дуже тонка золота платівка має на просвіт, як говорилося вище, зелений колір. Такого ж кольору і розтоплене золото, а його пари - зеленувато-жовтого. У депрессионном стані золото звичайно рубінового або темно-фіолетового кольору. До кольору золота ми ще повернемося, коли будемо говорити про його застосування.

Іноді самородне золото буває вкрите плівкою оксидів заліза. У цьому випадку колір його може бути самим рядовим - брудно-бурим, коричневим, а то й майже чорним. При видобутку таке золото дуже важко відрізнити від вміщає порожньої породи, і тому потрібен дуже ретельний контроль, щоб уникнути втрат. Про таке золоті говорять що воно "в сорочці", яка може складатися не тільки з оксидів заліза. У деяких випадках це можуть бути дрібні частки пустої породи, вдавлені в поверхню Золотин. Треба сказати, що така "сорочка" не тільки заважає розрізняти золото, а й ускладнює його обробку - амальгамацію або ціанування

Золото добре поглинає рентгенівські промені. Дробність атомної маси природного золота (196,9) говорить про те, що воно складається з суміші різних ізотопів. Як і покладено "благородному" металу, золото в хімічні реакції набуває дуже не охоче (знову "дуже"), але з деякими елементами воно все-таки взаємодіє, зокрема з галоідамі (хлором, бромом, йодом), утворюючи з'єднання типу AuCl, AuCl3. Взаємодіє вона також з ціанідами, ртуттю і телуром. Існують сполуки отримані штучним шляхом, в тому числі і так зване гримучої золото - Au (NH) 3, (CH) 3, що легко вибухає при ударі або просто при нагріванні. У деяких рідинах, хоча і дуже важко, золото розчиняється. У воді, яка містить хлор, сірчану кислоту або гумусові кислоти, можна розчинити невелика кількість золота; в суміші азотної (одна частина) і соляної (три частини) кислот, званої "Царська вода", а також у ціаніду (в слабких розчинах) розчинність золота значно вище, і цим широко користуються в практиці золотодобування. Витяг золота з руд, пісків і концентратів, засноване на його розчиненні в ціаніду, - один з основних процесів при його гідрометалургійному переробці.

Золото кристалізується в кубічної системі. Форма кристалів може бути подовженою або октаедричні. При затвердінні після плавки кристали золота виглядають неправильними багатокутниками. Чим повільніше йде охолодження, тим більше розміри кристалів.

В 1953 Ф. Фріденсбург, виходячи з граничної глибини розробки 3000 м, визначив, що земна кора містить 4 470 000 000 т золота. В даний час золоті копальні ПАР впритул підійшли до 4-кілометровій глибині. Результати розрахунків для цієї глибини ще більш вражаючі.

Знахідки золота в метеоритах є незаперечним доказом того, що золото поширено не тільки на Землі, але і на інших космічних тілах. Про це, до тати, спектральні лінії золота виявлені на Сонце.

Але золото зустрічається не тільки в гірських породах. Дуже багато його в морях і океанах, хоча концентрація його і загальна кількість не встановлені. Раннє вважалося, що в тонні морської води перебуває від 5 до 10 мг золота. У настою час можна вважати встановленим, що насправді його трохи менше -- від 0,001 до 0,4 мг. Але якщо взяти навіть вміст золота у тонні води рівним 0,02 мг, то і в цьому випадку в Світовому океані має бути близько 27 млн. т жовтого металу. Цілком закономірно, що людина вже не раз замислювався над тим, як отримати золото з морської води. У цьому напрямку працювали багато фахівці, але результати поки що невтішні. При існуючому рівні технологій, золото з морської води добувати можна, але витрати виробництва при це будуть настільки великі, що сама видобуток втрачає будь-який сенс.

Джон Густафон повідомляє, що професор Тюбінгенського університету Байєр з 100 л води, взятої в неаполітанському затоці, витягнув 1,4 мг золота. Це незвичайно висока концентрація. У прибережних водах США в 1901 році Вагнером було встановлено зміст золота в тоні води, що дорівнює 16 мг. В 1923 році дослідження Хабера і Арреніуса в Атлантичному океані біля берегів Північної Європи показали вміст золота на тонну води рівним 0,014-0,4 мг. Біля берегів Австралії були виявлені порівняно високі концентрації - від 3,65 до 65 мг/т.

В морській воді міститься не тільки розчиненими золото. Нещодавно в Червоному морі виявлені так звані "придонні мули", які, крім золота, у значних кількостях містять в підвішеному стані багато інших корисні матеріали.

Припускають, що "придонні мули" утворилися в результаті діяльності природних джерел термальних вод. Золото тут представлено настільки малими частками, що його витяг поки не може бути здійснено. І все-таки золота "придонних мулів" змушує багатьох дослідників шукати шляхи його отримання, оскільки колосальна кількість дорогоцінного металу, наявність якого передбачається в земному ядрі, добути ще важче.

Золото потрапляє у води морів самими різними шляхами. Перш за все цьому сприяють річки, які на своєму шляху розмивають золотовмісні породи, розчиняють деяку кількість звільнився золота і несуть у своїх струменях найдрібніші золоті пилинки.

Згідно розрахунками річка Амур щорічно викидає в Татарська протока більше 8 т золота, що перевищує річний видобуток ряду золотодобувних країн.

Частина золота потрапляє в море з метеоритного речовини. У своїй книжці Л. В. Фірсов вказує, що щорічно в атмосфері землі розпорошується близько 3500т метеоритного речовини, у якому знаходиться приблизно 18 кг золота. Отже, тільки за останній мільйон років в земній атмосфері було розпорошено 18 тис. т золота, більша частина якого в кінцевому підсумку потрапила у Світовий океан.

За спостереженнями французьких вчених вулкан Етна на острові Сицилія щоденно разом з попелом викидає в атмосферу у вигляді дрібних часток 2,5 кг золота.

Золото потрапляє в океан і з золотовмісних гірських порід, що мають вихід в береговій зоні або на морському дні.

Можна сказати що золото оточує нас буквально по всюди, у невеликих концентраціях воно міститься в грунті, грунтових водах, рослинах, організмах тварин. У рослини воно потрапляє разом із солями, розчиненими в грунтових водах, з рослинною їжею надходить в організм тварин. Вперше "рослинне" золото виявлено в золі рослин французьким хіміком Клодом Луї Бертола. З тонни ялинової деревини можна витягти 1,27 мг золота, з тонни осики - 2 мг, з тонни берези - лише 0,6 мг. Добре накопичує золото кукурудза, а звичайний хвощ, зростаючий на грунті з вмістом золота близько 0,1 мг на тонні, може накопичити стільки металу, що в тонні золи виявиться 6 г золота. У тонні кам'яного вугілля виявляють до 10 мг золота (вугілля утворюється з деревини).

В Британському центрі ядерних досліджень проаналізували шерсть оленів та інших тварин із заповідників країни і встановили в ній наявність золота. У воді і в грунті заповідника цей метал не виявлено. Тому питання звідки він узявся в вовни тварин поки не ясний. Золото формується в білкової структури волосся в невеликих, але однакових для всіх тварин кількостях. Це дозволяє думати, що воно відіграє певну роль у життєдіяльності організмів.

Таким чином, золото є всюди, навіть в виноградне вино (це виявив русел Д'Арсе ще в 1779 році).

Якщо умовно вважати (з огляду на всі розроблялися родовища в світі) промисловим вважати вміст золота в руді 3-4 г/т, то це складе 0,0003-0,0004%. По відношенню до олов'яної руді це в тисячу разів менша концентрація, а по відношенню до залізно руді в сотні тисяч разів. Цим і визначається висока трудомісткість видобутку золота. Знайти золоту руду, вигідну для розробки теж набагато важче, ніж залізне. Родовища золотих руд відрізняються вельми складною будовою і заляганням.

Місцезнаходження найбагатших родовищ

Хоча промислові концентрації золота зазвичай невисокі, проте зустрічалися родовища з разюче великим вмістом дорогоцінного металу. Так відомі рудники і копальні, де середній вміст золота становило 60-80, а іноді і 100г на кожну тонну руди або пісків.

До ним у першу чергу слід віднести "Дорн" в Південній Кароліні, "Літтл Джоні" в Колорадо (США), "Санта Маргарита" в районі Чихуахуа (Мексика), "Ель Каласо" (Венесуела), "Тімбукту Риф" (Західна Австралія). У районі Клондайка широку популярність здобули такі розсипи, як "Ельдорадо" і "Бонанца" (Південна Америка).

Коли мова йде про золото, зазвичай називають його пробу і відзначають її у вигляді цифри на виробі. ПРОБА - ЦЕ ЧИСЛО вагових частин ХІМІЧНО ЧИСТОГО ЗОЛОТА В 1000 ЧАСТИНА самородні золото або сплавів.

В Росії в ювелірній справі для золота встановлені такі проби: 375, 500, 583, 750, 958. У застосуванні до золота використовується і така одиниця як КАРАТ. Але цей , "Золотий карат" означає не абсолютну кількість золота, а відносне його вміст у сплаві. Прийнято, що чистого золота відповідає 24 карата, тоді золото 500 проби буде 12 карат, а 750 - 18 карат. Унція-1 унція золота дорівнює 31,1 г.

Проба в різних системах        

Система проб         

Сплав, його застосування             

Метрична         

каратна         

Русская             

1000         

24         

96         

Чисте золото             

958         

23         

92         

Високопробні ювелірний сплав             

916         

22         

88         

Британський монетний сплав             

900         

21,6         

86,4         

Міжнародний монетний сплав             

750         

18         

72         

Сплав для дорогих ювелірних виробів             

583         

14         

56         

Ювелірний сплав, пір'я для ручок, годинників             

500         

12         

48         

Сплав для дешевих ювелірних виробів             

375         

9         

36         

Сплав для дешевих ювелірних виробів     

Динаміка зміни цін на золото.

Скорочення пропозиції золота з нової видобутку відшкодовуються поставками вторинного металу, одержуваного від переробки раніше виготовленої золотовмісної продукції (золотого брухту). Надходження з цього джерела перевищили 600-тонну позначку.

Переробка золотого брухту (в т чистого металу)                 

1991         

1992         

1993         

1994         

1995             

Індустріальні країни         

120         

89         

118         

115         

123             

У тому числі:   

США            

39            

44            

51            

54            

55             

Японія         

43         

13         

20         

14         

16             

Італія         

14         

11         

23         

23         

27             

Країни, що розвиваються         

330         

359         

414         

457         

461             

У тому числі:   

Індія            

70            

75            

91            

90            

97             

Єгипет         

54         

57         

46         

43         

40             

Саудівська Аравія         

48         

73         

91         

96         

97             

"Східний блок"         

20         

25         

26         

22         

18             

Світовий підсумок         

470         

473         

558         

594         

602     

Особливості скупки і переробки золотого брухту в різних регіонах світу:

Переважна частка вторинного металу відбувається переважно з Середнього Сходу, Індійського субконтиненту.

Головний джерело золотого брухту - ювелірна продукція, що вийшла з моди або реалізована власниками внаслідок потреби в грошах. У США переробляють понад 45% усього золотого брухту розвинених країн, з цих виробів підлогуучают 75% вторинного металу.

Вторинний метал формує істотну частину сировинної бази ювелірного промислу країн, що розвиваються.

Золото зустрічається в природі майже виключно в самородному стані, головним обра-зом у вигляді дрібних зерен, вкраплених в кварц або містяться в кварцовому піску. У небоьшіх ко-лічествах золото трапляється в сульфідних рудах заліза, свинцю і міді. Сліди його відкриті в мор-ської воді. Загальний зміст золота в земній корі складає близько 5 * 10-7 вагу.%. Великі місце-народження золота знаходяться в Південній Африці, на Алясці, в Канаді та Австралії.

Золото відокремлюється від піску і подрібненої кварцовою породи промиванням водою, яка відносить частки піску, як більш легкі, або обробкою піску рідинами, розчиняють золото. Найчастіше застосовується розчин ціаніду натрію (NaCN), в якому золото розчиняється в Присутніх-вії кисню з утворенням компелексних аніонів [Au (CN) 2 ]-:

4Au + 8NaCN + O2 + 2H20 -> 4Na [Au (CN) 2] + 4NaOH

З отриманого розчину золото виділяють цинком:

2Na [Au (CN) 2] + Zn -> Na2 [Zn (CN) 4] + 2Au

Звільнене золото обробляють для відділення від нього цинку розведеної сірчаної кис-лотой, промивають і висушують. Подальша очищення золота від домішок (головним чином від се-ребра) проводиться обробкою його гарячою концентрованої сірчаної кислотою або шляхом електро-лізу.

Метод добування золота із руд за допомогою розчинів ціанідів калію або натрію був разр-ботан в 1843 році російським інженером П. Р. Багратіоном. Цей метод, що належить до гідрометал-лургіческім способам отримання металів, в даний час найбільш поширений в металург-гии золота.

Золото - Яскраво-жовтий блискучий метал. Воно дуже ковке і пластично; шляхом прокатки з не-го можна отримати листочки завтовшки менше 0.0002 мм, а з 1 грама золота можна витягнути прово-Локу завдовжки 3.5 км. Золото - чудовий провідник тепла і електричного струму, який поступається в цьому відношенні тільки срібла і міді.

Зважаючи м'якості золото вживається в сплавах, зазвичай з сріблом або міддю. Ці сплави застосовуються для електричних контактів, для зубопротезування і в ювелірній справі. У хімічному відношенні золото - малоактивний метал. На повітрі воно не змінюється навіть при сильному нагріванні. Кислоти окремо не діють на золото, але в суміші соляної та азотної кислот (царській горілці) золото легко розчиняється:

Au + HNO3 + 3HCl -> AuCl3 + NO + 2H2O

Так само легко розчиняється золото в хлорного воді і в аеріруемих (продуваються повітрям) розчинах ціанідів лужним металів. Ртуть теж розчиняє золото, утворюючи амальгаму, яка при вмісті більш 15% золота стає твердою.

Відомі два ряди сполук золота, що відповідають ступенями окислення 1 і 3. Так, золо-то утворює два оксиду - оксид золота (I), або закис золота, - Au2O - і оксид золота (III), або окис золота - Au2O3. Більш стійкі сполуки, в яких золото має ступінь окислення +3.

Всі з'єднання золота легко розкладаються при нагріванні з виділенням металевого золота.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://ref.com.ua