Благородные металлы

золото, серебро, платина и металлы платиновой группы (иридий, осмий, палладий, родий, рутений), получившие своё название главным образом благодаря высокой химической стойкости и красивому внешнему виду в изделиях. Кроме того, Золото, Серебро и Платина обладают высокой пластичностью, а металлы платиновой группы — тугоплавкостью. Эти достоинства отдельных Б. М. Сочетаются в их сплавах, широко применяемых в технике. Золото и серебро известны человечеству несколько тысячелетий. Об этом свидетельствуют изделия, найденные в древних захоронениях, и примитивные горные выработки, сохранившиеся до наших дней. Основными центрами добычи Б. М. В древности были Верхний Египет, Нубия, Испания, Колхида (Кавказ). Имеются сведения о добыче Б.

М. На Американском континенте (Центральная и Южная Америка) и в Азии (Индия, Алтай, Казахстан, Китай). На территории России золото добывали уже во 2—3-м тыс. До н. Э. (т. Н. Чудские работы). Из россыпей Б. М. Извлекали промывкой песков на щитах, поверх которых укладывали шкуры животных с подстриженной шерстью (для улавливания крупинок золота), а также при помощи примитивных желобов, лотков и ковшей. Б. М. Из руд добывали нагреванием породы до растрескивания с последующими дроблением глыб в каменных ступах, и стиранием жерновами и промывкой. Разделение по крупности проводили на ситах. Из техники того времени интересны способ разделения сплавов золота и серебра кислотами, выделение золота и серебра из свинцового сплава купеляцией (См.

Купеляция) (Древний Египет), извлечение золота амальгамированием ртутью или с помощью жировой поверхности (Древняя Греция). Купеляцию осуществляли в глиняных тиглях, куда добавляли свинец, соль, олово и отруби. В 11—6 вв. До н. Э. Золото добывали в Испании в долинах рек Тахо, Дуэро, Миньо и Гуадьяро. В 6—4 вв. До н. Э. Начались разработки коренных и россыпных месторождений золота в Трансильвании и Западных Карпатах. В средние века (вплоть до 18 в.) добывали преимущественно серебро, добыча золота снизилась. С 16 в. Испанцы начинают разработку Б. М. На территории Южной Америки. С 1532 — в Перу и Чили, а с 1537 — в Н. Гранаде (современная Колумбия). В Боливии в 1545 началась разработка «серебряной горы» Потоси. В 1577 были обнаружены золотоносные россыпи в Бразилии.

К середине 16 в. В Америке добывали золота и серебра в 5 раз больше чем, в Европе до открытия Нового Света. В 1- й половине 16 в. Испанские колонизаторы обратили внимание на неплавкий тяжелый белый металл, встречающийся попутно с золотом в россыпях Новой Гранады. По внешнему сходству с серебром (исп. Plata) они дали ему уменьшительное название «платина» (platina). Платина была известна ещё в древности, самородки этого металла находили вместе с золотом и называли их «белым золотом» (Египет, Испания, Абиссиния), «лягушачьим золотом» (остров Борнео) и т.д. Первоначально испанцы считали её вредной примесью, поэтому был издан правительственный декрет, предписывающий выбрасывать платину в море. Первое научное описание платины сделал Уотсон в 1741 в связи с началом её добычи в промышленных масштабах в Колумбии (1735).

В 1803 английский учёный У. Х. Волластон открыл Палладий и Родий, а в 1804 английский учёный С. Теннант открыл Иридий и Осмий. В 1808 русский учёный А. Снядицкий, исследуя платиновую руду, привезенную из Южной Америки, извлек новый химический элемент, названный им вестием. В 1844 профессор Казанского университета К. К. Клаус всесторонне изучил этот элемент и назвал его в честь России рутением. Металлы платиновой группы встречаются в природе чаще всего в полиметаллических (медно-никелевых) рудах, а также в месторождениях золота и платины. Добыча Б. М. В России началась в 17в. В Забайкалье с разработки серебряных руд, которая велась подземным способом. Первое письменное упоминание о добыче золота из россыпей Урала относится к 1669 (летопись Долматовского монастыря).

Одно из первых месторождений золота в России было открыто в Карелии в 1737. Его разработка относится к 1745. Началом золотого промысла на Урале принято считать 1745, когда Е. Марков открыл Берёзовское рудное месторождение. В 1819 в россыпных месторождениях золота на Урале был обнаружен «новый сибирский металл» (платина). В 1824 на восточном склоне Уральских гор найдена богатая россыпь платины с золотом и заложен первый в России и Европе платиновый прииск. Позднее К. П. Голляховским и др. Открыта Исовская система золото-платиновых россыпей, получившая мировую известность. В 1828 русский учёный В. В. Любарский опубликовал работы о первом в мире коренном месторождении платины, обнаруженном у Главного Уральского хребта. 95% платины до 1915 в основном добывали из россыпей, остальное количество получали при электролитическом рафинировании меди и золота.

Для извлечения Б. М. Из россыпных месторождений в 19 в. Создаются многочисленные конструкции золотоизвлекательных машин (например, Бутара, Вашгерд). С 1-й половины 19 в. На уральских приисках широко применялась Буторная разработка. В 30-х гг. 19 в. На приисках воду для размыва пород россыпей подавали под напором. Дальнейшее совершенствование этого способа привело к созданию водобоев — прототипов Гидромонитора. В 1867 А. П. Чаусов около озера Байкал впервые осуществил гидравлическую разработку россыпи. Позднее (1888) этот способ был применен Е. А. Черкасовым в долине р. Чебалсук в Абаканской тайге. В начале 19 в. Для добычи золота и платины из обводнённых россыпей применили землечерпалки, а в 1870 в Новой Зеландии для этой цели — драгу (См.

Драга). Начиная со 2-й половины 19 в. Глубокие россыпи в России разрабатываются подземным способом, а в 90-х гг. 19 в. Внедряются экскаваторы и скреперы. В 1767 Ф. Бакунин в России впервые применил плавку серебряных руд с использованием шлаков в качестве флюсов. В работах шведского химика К. В. Шееле (1772) содержалось указание на переход золота в раствор при действии цианистых соединений. В 1843 русский учёный П. Р. Багратион опубликовал труд о растворении золота и серебра в водных растворах цианистых солей в присутствии кислорода и окислителей, заложив основы гидрометаллургии золота (см. Гидрометаллургия). Очистка и обработка платины затруднялась высокой температурой её плавления (1773,5°С). В 1-й половине 19 в. А. А. Мусин-Пушкин получил ковкую платину прокаливанием её амальгамы.

В 1827 русские учёные П. Г. Соболевский и В. В. Любарский предложили новый способ очистки сырой платины, положивший начало порошковой металлургии (См. Порошковая металлургия). В течение года этим способом было очищено впервые в мире около 800 кг платины, т. Е. Осуществлена переработка платины в больших масштабах. В 1859 французские учёные А. Э. Сент-Клер Девиль и А. Дебре впервые выплавили платину в печи в кислородно-водородном пламени. Первые работы по электролизу золота относятся к 1863, в производство этот метод введён в 80-х гг. 19 в. Кроме амальгамации (См. Амальгамация), в 1886 впервые в России было осуществлено извлечение золота из руд Хлорированием (Кочкарьский рудник на Урале). В 1896 на том же руднике пущен первый в России завод по извлечению золота Цианированием [первый такой завод построен в Йоханнесбурге (Южная Африка) в 1890].

Вскоре цианистый процесс применили для извлечения серебра из руд. В 1887—88 в Англии Дж. С. Мак-Артур и братья Р. И У. Форрест получили патенты на способы извлечения золота из руд обработкой их разбавленными щелочными цианистыми растворами и осаждения золота из этих растворов цинковой стружкой. В 1893 проведено осаждение золота электролизом, в 1894 — цинковой пылью. В СССР золото добывают в основном из россыпей. За рубежом около 90% золота — из рудных месторождений. По эффективности добычи Б. М. Из россыпей лучшим является дражный способ (см. Дражная разработка), менее экономичны скреперно-бульдозерный и гидравлический. Подземная разработка россыпей почти в 1,5 раза дороже дражного способа. В СССР её применяют на глубоких россыпях в долинах рр.

Лены и Колымы. Серебро добывают главным образом из рудных месторождений. Оно встречается в основном в свинцово-цинковых месторождениях, дающих ежегодно около 50% всего добываемого серебра. Из медных руд получают 15%, из золотых 10% серебра. Около 25% добычи серебра приходится на серебряные жильные месторождения. Значительную часть платиновых металлов извлекают из медно-никелевых руд. Платину и металлы её группы выплавляют вместе с медью и никелем, и при очистке последних электролизом они остаются в шламе. Для извлечения Б. М. Широко пользуются методами гидрометаллургии, часто комбинируемыми с обогащением. Гравитационное обогащение Б. М. Позволяет выделять крупные частицы металла. Его дополняют цианирование и амальгамация, первое теоретическое обоснование которой дано советским учёным И.

Н. Плаксиным в 1927. Для цианирования наиболее благоприятно хлористое серебро. Сульфидные серебряные руды часто цианируют после предварительного хлорирующего обжига. Золото и серебро из цианистых растворов осаждают обычно металлическим цинком, реже углём и смолами (ионитами). Извлекают золото и серебро из руд селективной флотацией (См. Флотация). Около 80% серебра получают главным образом пирометаллургией (См. Пирометаллургия), остальное количество — амальгамацией и цианированием. Б. М. Высокой чистоты получают Аффинажем. Потери золота при этом (включая плавку) не превышают 0,06%, содержание золота в аффинированном металле обычно не ниже 999,9 пробы (См. Проба). Потери платиновых металлов не свыше 0,1%. Ведутся работы по интенсификации цианистого процесса (цианирование под давлением или при продувке кислорода), изыскиваются нетоксичные растворители для извлечения Б.

М., разрабатываются комбинированные методы (например, флотационно-гидрометаллургический), применяются органические реагенты и др. Осаждение Б. М. Из цианистых растворов и пульп эффективно осуществляется с помощью ионообменных смол. Успешно извлекаются Б. М. Из месторождений при помощи бактерий (см. Бактериальное выщелачивание). Сохраняя функции валютных металлов, главным образом золото (см. Деньги), Б. М. В то же время получили широкое применение в технике. В электротехнической промышленности из Б. М. Изготовляют контакты с большой степенью надёжности (стойкость против коррозии, устойчивость к действию образующейся на контактах кратковременной электрической дуги). В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной.

Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5% палладия). Представляют интерес металлокерамические контакты, изготовляемые на основе серебра как токопроводящего компонента. Магнитные сплавы Б. М. С высокой коэрцитивной силой употребляют при изготовлении малогабаритных электроприборов. Сопротивления (потенциометры) для автоматических приборов и тензометров делают из сплавов Б. М. (главным образом палладия с серебром, реже с другими металлами). У них малый температурный коэффициент электрического сопротивления, малая термоэлектродвижущая сила в паре с медью, высокое сопротивление износу, высокая температура плавления, они не окисляются. В химическом машиностроении и лабораторной технике из Б.

М. Изготовляют различные коррозионностойкие аппараты, электрические нагреватели, высокотемпературные печи, аппаратуру для производства оптического стекла и стекловолокна, термопары, эталоны сопротивления и др. При этом Б. М. Используются в чистом виде, как биметалл и в сплавах (см. Платиновые сплавы). Химические реакторы и их части делают целиком из Б. М. Или только покрывают фольгой из Б. М. Покрытые платиной аппараты применяют при изготовлении чистых химических препаратов и в пищевой промышленности. Когда химической стойкости и тугоплавкости платины или палладия недостаточно, их заменяют сплавами платины с металлами, повышающими эти свойства. Иридием (5—25%), родием (3—10%) и рутением (2—10%). Примером использования Б.

М. В этих областях техники является изготовление котлов и чаш для плавки щелочей или работы с соляной, уксусной и бензойной кислотами. Автоклавов, дистилляторов, колб, мешалок и др. В медицине Б.м. Применяют для изготовления инструментов, деталей, приборов, протезов, а также различных препаратов, главным образом на основе серебра. Сплавы платины с иридием, палладием и золотом почти незаменимы при изготовлении игл для шприцев. Из медицинских препаратов, содержащих Б. М., наиболее распространены ляпис, Протаргол и др. Б. М. Применяют при лучевой терапии (иглы из радиоактивного золота для разрушения злокачественных опухолей), а также в препаратах, повышающих защитные свойства организма. В электронной технике из золота, легированного германием, индием, геллием, кремнием, оловом, селеном, делают контакты в полупроводниковых диодах и транзисторах.

В фото-кинопромышленности Б.м. Применяют в виде солей при изготовлении светочувствительных материалов (главным образом серебро в виде бромистой соли, являющейся важнейшей частью светочувствительной эмульсии), реже — соли золота и платины при вирировании изображения (см. Окрашивание фотографических изображений). В ювелирном деле и декоративно-прикладном искусстве применяют сплавы Б. М. (см. Ювелирные сплавы). В качестве покрытий других металлов Б. М. Предохраняют основные металлы от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие Б. М. (например, отражательная способность, цвет, блеск и т.д.). Золото эффективно отражает тепло и свет от поверхности ракет и космических кораблей. Для отражения инфракрасной радиации в космосе достаточно тончайшего слоя золота в 1/60 мкм.

Для защиты от внешних воздействий, а также для улучшения наблюдения за спутниками на их внешнюю оболочку наносят золотое покрытие. Золотом покрывают некоторые внутренние детали спутников, а также помещения для аппаратуры с целью предохранения от перегрева и коррозии. Б. М. Используют также в производстве зеркал (серебрение стекла растворами или покрытие серебром распылением в вакууме). Тончайшую плёнку Б. М. Наносят изнутри и снаружи на кожухи авиационных двигателей самолётов высотной авиации. Б. М. Покрывают отражатели в аппаратах для сушки инфракрасными лучами, электроконтакты и детали проводников, а также радиоаппаратуру и оборудование для рентгено- и радиотерапии. В качестве антикоррозийного покрытия Б. М. Используют при производстве труб, вентилей и ёмкостей специального назначения.

Разработан широкий ассортимент золотосодержащих пигментов для покрытия металлов, керамики, дерева. Широко распространены антифрикционные сплавы, припои на основе Б. М. Например, припои с серебром значительно превосходят по прочности медно-цинковые, свинцовые и оловянные, их применяют для пайки радиаторов, карбюраторов, фильтров и т.д. Сплавы иридия с осмием, а также золота с платиной и палладием используют для изготовления компасных игл, напаек «вечных» перьев. Высокие каталитические свойства некоторых Б. М. Позволяют применять их в качестве катализаторов. Платину — при производстве серной и азотной кислот. Серебро — при изготовлении формалина. Радиоактивное золото заменяет более дорогую платину в качестве катализатора в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Б. М. Используют также для очистки воды. Лит. Чижиков Д. М., Металлургия тяжёлых цветных металлов, М., 1948. Металлы и сплавы в электротехнике, 3 изд., т. 1—2, М.— Л., 1957. Плаксин И. Н., Металлургия благородных металлов, М., 1958. Данилевский И. В., Русское золото, М., 1959. Бузланов Г. Ф., Производство и применение металлов платиновой группы в промышленности, М., 1961. Вязельщиков В. П., Парицкий З. Н., Справочник по обработке золотосодержащих руд и россыпей, М., 1963. Анализ благородных металлов, М., 1955. Пробоотбирание и анализ благородных металлов, М., 1968. Йорданов Х. В., Записки по металлургия на редките метали, София, 1959. Silver, Princeton, [N. Y.], 1967. Л. М. Гейман..