Cupellation

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 25 maj 2021; kontroller kräver 3 redigeringar .

Cupellation (av fr.  coupelle ) - pyrometallurgisk process , en typ av rostning, inklusive upphettning av mineraler, malmer, koncentrat eller legeringar som innehåller ädla metaller (guld, platina, silver), för att separera eller rena dem.

Som ett resultat av cupellation erhålls små mängder ädelmetaller. Denna process gör det möjligt att erhålla rena ädelmetaller från malmer som innehåller metalliska grundämnen som till exempel koppar , bly , zink , arsenik , antimon eller vismut . Det används i icke-järnmetallurgi, analysanalys . Förorenad metall är legerad med bly - den senare absorberar föroreningar. Den resulterande blyoxiden, tillsammans med oxider av mindre ädla metaller, avlägsnas från den porösa degeln. Detta är ett viktigt steg i silversmältningsprocessen. Guld och silver kan dock inte skiljas från varandra på detta sätt. En ugn med en degel i form av en kopp, kallad testdegel, används. Ugnen är täckt med märgel  - en porös kalkstenslera som absorberar blyoxid och avdunstar från den flytande legeringen under påverkan av luftflödet. Efter avslutad oxidation och övergången av bly till oxid får legeringens yta en karakteristisk iriserande färg.

Applikationer

Procedur

Cupellation utnyttjar de olika syreaffiniteterna hos de inblandade metallerna. Ädelmetaller som silver och guld är mycket svåra att oxidera. Å andra sidan oxideras basmetaller i flytande tillstånd mycket lätt. På så sätt kan ädelmetaller renas upp till 99,99 %.

För cupellation smälts metallen som ska testas med ungefär två gånger blymassan i koppen i en så kallad testugn i oxiderande atmosfär. Följande kemiska reaktion äger rum:

Det malda provet blandas med bly(II)oxid (PbO) och ett reduktionsmedel (som sot, kol eller mjöl) i pulverform och ett flussmedel (som borax ) och värms sedan upp. Metalliskt bly som bildas genom oxidreduktion innehåller också löst ädelmetall. Den smälta metallegeringen flyter ner till botten av pannan. Sedan överförs legeringen till en typsnitt - en porös degel , tillverkad till exempel av benaska eller magnesit , och värms upp, vilket ger lufttillgång. Under dessa förhållanden återoxideras bly till PbO. Föroreningar av andra metaller oxideras också, vilket är föroreningar, till exempel koppar eller tenn. Koncentrationen av ädelmetallen ökar således stadigt under oxidationen tills allt bly har omvandlats till bly(II)oxid och de medföljande metallerna också har oxiderats. På grund av den lägre ytspänningen hos oxidsmältan absorberas den i skålen, medan ädelmetallen blir kvar som en liten "pärla" (droppe av flytande metall). Bly kan framställas av blyoxid genom smältning i en reducerande atmosfär. Men en del av det bly som läcker ut som blyoxidgas eller blyånga går förlorat.

En skål (font) är ett kärl som liknar en degel, men gjort av ett poröst material. Oxidationsprocesser accelereras på grund av smältans mycket större yta, i motsats till en konventionell degel. Skålarna är gjorda av vegetabilisk aska, benaska och magnesia för att förhindra kemisk reaktion med blyoxid. Agricola rapporterar också behovet av att glödga typsnittet före användning för att förhindra att blyet skvalpar ut när det smälter.

Utvinning av silver från blymalmer

Native silver  är ett sällsynt element, även om det existerar som sådant. Det förekommer vanligtvis naturligt i kombination med andra metaller eller i mineraler som innehåller silverföreningar - vanligtvis i form av sulfider som galena (blysulfid) eller cerussit (blykarbonat). Sålunda kräver produktionen av primärsilver smältning och sedan cupellation från silverhaltiga blymalmer.

Malmer som galena (PbS) rostas först för att omvandla dem från en svavelförening till blyoxid . Om blyoxiden reduceras bildas svart bly ( Werckbley ). Råbly innehåller ofta 0,01 till 1 % silver.

Bly(II)oxid kan erhållas genom att passera en luftström över smält bly:

Denna reaktion är grunden för cupellation, vars biprodukt är bly(II)oxid. Det bildas också när malmer som innehåller bly rostas, såsom galena :

Bly smälter vid 327 ° C, blyoxid vid 888 ° C och silver smälter vid 960 ° C. För att separera silvret smälts legeringen igen vid en hög temperatur på 960 ° C till 1000 ° C i en oxiderande miljö. Bly oxideras till blymonoxid, känd som litharge, som fångar upp syre från andra närvarande metaller. Flytande blyoxid avlägsnas eller absorberas av kapillärverkan i fodret.

Om nödvändigt, efter ytterligare steg av anrikning, förfinas bly-silverlegeringen. Under drift smälts legeringen i en löpande ugn. Smältan renas med luft. Bly oxideras till bly(II)oxid. Å andra sidan oxiderar inte silver som ädelmetall. Den flytande blyoxiden bildar ett matt lager på smältan. Detta skikt tas kontinuerligt bort eller absorberas av speciellt förberedda degelväggar. Slutligen bildas endast ett mycket tunt flimrande oxidmembran. Genom att bryta oxidfilmen kan du se det återstående flytande silver.

Återvinning av cupellationsprodukter

Silver erhållet genom cuppelling kan också innehålla en betydande inblandning av guld. Den första guldraffineringstekniken är saltraffinering (saltcementering).

Saltcementering är ganska enkelt. Förutom en legering av guld och silver tillsätts lite bränd lera eller gammalt tegeldamm, salt och lagom mycket urin till kärlet för att fukta det hela. Det slutna kärlet hålls upphettat, men inte så varmt att guldet smälter, d.v.s. vid mindre än 1000 °C.

När det värms upp i närvaro av kiseldioxid och aluminiumoxid (som finns i ler-/tegeldamm), bryts saltet ner för att bilda saltsyra och klor. Surheten i urinen främjar denna nedbrytning. Saltsyra i denna reaktion interagerar med silver och bildar silverklorid, som separeras från guld. När detta händer är reaktionsprodukterna flyktiga, så det är viktigt att hålla kärlet stängt. Efter cirka 24 timmar innehåller guld nästan inget silver med en renhet på cirka 90 % eller högre. Genom att ta bort guldet är det möjligt att förvandla silverkloriden tillbaka till silver, vilket ger två separata renade ädelmetallprover.

Historik

Den första kända användningen av silver var i Främre Orienten, i Anatolien och Mesopotamien, under det 4:e årtusendet f.Kr. Arkeologiska fynd av silver och blyföremål, samt kex och slagg, har studerats på många områden, och metallurgisk analys visar att en person redan vid den tiden med säkerhet utvinner silver från blymalmer, så denna metod kunde ha varit känd tidigare. I det forntida Egypten var en metod känd för att separera guld och silver från blylegering genom cupellation. Cupellation utfördes i lerdeglar, där bly [1] och salpeter [2] tillsattes . Under nästa järnålder genomfördes cupellation genom att smälta nedbrutna metaller med tillsats av bly; götet som härrörde från denna smältning upphettades sedan i en fontugn för att separera ädelmetallerna. Vissa gruvor - i Rio Tinto , nära Huelva, i Spanien, och Lavrian-gruvorna i Grekland - har blivit politiskt och ekonomiskt viktiga platser i hela Medelhavet. Omkring 500 f.Kr e. V. kontroll över Lavrian-gruvorna gav Aten en politisk fördel och dominans i Medelhavet, tack vare vilken de kunde besegra perserna.

Under den antika romartiden behövde imperiet stora mängder bly för att stödja den romerska civilisationen över ett stort område. Romarna var ivriga att öppna bly-silvergruvor i vilket område de erövrade. Silvermynt blev ett vanligt bytesmedel, så kontroll över produktionen och brytningen av silver gav Rom ekonomisk och politisk makt. Blymalmer under Romarriket var värda att bryta om deras silverhalt var 0,01 % eller mer.

Se även

Litteratur

Anteckningar

  1. ↑ Ph.D. T.I. Mayakova. Analysanalys: från den antika världen till idag. Översikt  // Gold Mining: Journal. - 2007. - December ( nr 97 ). Arkiverad från originalet den 21 april 2021.
  2. ↑ Historia av kemin  // Wikipedia. — 2020-11-04.