Аффинаж. Чистка золота и серебра до 999 пробы

Происхождение термина «аффинаж» восходит к французскому слову affinage, образованному от глагола affiner — что означает «переделка» либо «очистка». Зачастую этот термин может использоваться как в прямом, так и в переносном смысле — но с практической точки зрения чаще всего употребляется применительно к физико-химическим процессам глубокой очистки (рафинирования) так называемых «благородных металлов», куда входят золото, серебро и металлы так называемой платиновой группы (осмий, рутений, палладий, иридий, родий, платина) и в бытовом сознании связан прежде всего с ювелирным делом.

Немного истории

Важно понимать, что совокупность методов, используемых для чистки золота и серебра, постоянно менялась — по мере накопления человечеством практических знаний и глубокого понимания происходящих процессов. Первое знакомство человека с золотом и серебром связано с их обнаружением в природе в так называемым самородном (металлическом) состоянии — в виде включений в горные породы, свободных россыпей или же вообще отдельных самородков.

При этом «степень благородства» (то есть способность оставаться в неизменном состоянии под действием внешних факторов) у золота и серебра различается очень сильно: если золото в обычных условиях весьма инертно к воздействию практически всех доступных химических реагентов, то серебро крайне легко вступает в ряд химических реакций уже при комнатной температуре: так, оно легко покрывается характерным налётом сульфида серебра при контакте с кожными выделениями — и именно этим объясняется быстрое потемнение носимых чисто серебряных ювелирных украшений.

Одним из первых аффинажных процессов следует считать ртутный аффинаж, известный ещё со времён античности. Он построен на том, что самородная ртуть начинает растворять в себе множество металлов уже при комнатной температуре с образованием амальгам (жидких и твёрдых интерметаллических соединений ртути). Поскольку температура кипения ртути достаточно низка (~357°C), путём умеренного нагрева полученных амальгам ртуть из них можно было отогнать обратно, получив в остатке растворённый ранее металл (именно на этом процессе базировалась уверенность алхимиков во взаимном переходе одних металлов в другие, а ртуть при этом считалась их неизменной составляющей частью).

Если же во время процесса амальгама активно контактировала с воздухом, кислотами/щелочами либо иными добавочными веществами, то существенная часть менее благородных растворённых в ней металлов успевала прореагировать и выделиться из массы амальгамы в виде несовместимых со ртутью соединений, шлаков и так далее. Амальгамация как способ излечения и рафинирования благородных металлов была весьма распространена до 20-х годов прошлого столетия — и только развитие электрохимических способов аффинажа практически вытеснило этот крайне неэкологичный и опасный метод чистки золота и серебра.

Методики аффинажа золота

Химический аффинаж золота основан на последовательном взаимодействии рафинируемого металла с азотной и соляной кислотами. При первоначальной реакции дисперсного «грязного» металла с азотной кислотой из него уносятся цинк, олово, медь и ряд других металлов. Далее остаток аккуратно обрабатывают смесью этих кислот («царской водкой»), которая за счёт действия выделяющихся хлора и нитрозилхлорида растворяет золото. Затем к профильтрованному раствору добавляется восстановитель (например, «железный купорос» — железо в виде двухвалентного сульфата) и восстановленное золото выпадает в виде легко фильтрующегося коричневого осадка, который промывается, сушится и затем сплавляется под слоем буры и натриевой селитры в королёк (слиток золота чистотой порядка 99.95%).

Электрохимический аффинаж золота отличается тем, что после перевода золота в раствор следует его выделение (и отделение) от сопутствующих металлов посредством прохождения через этот раствор электрического тока. При этом тонкий контроль за электрохимическими потенциалами электродов (прежде всего катода) позволяет сразу же выделять очень чистый металл, переводя остальные примеси в раствор или же в нерастворимый анодный шлам. К чисто промышленным методам аффинажа золота относится метод Миллера, использующий газообразный хлор, продуваемый через расплав: большинство примесей из сырья удаляется в виде крайне ядовитых высоко летучих высших хлоридов. Для производства данный метод интересен тем, что позволяет относительно легко отделить от золота примесь серебра, скапливающуюся в виде плава хлорида серебра (с сопутствующими элементами) на поверхности.

Методики аффинажа серебра

К наиболее старым методам химического аффинажа серебра относят так называемое купелирование. Метод базируется на свойстве свинца (плавится при ~327°C) растворять серебро и ряд других металлов в значительных количествах, а при дальнейшем окислении — удалять из сплава «менее благородные» металлы вместе с окисью свинца. Процесс проводят в специальных печах, продуваемых током воздуха — до полного окисления свинца. Электролитический аффинаж серебра в целом подобен аналогичному процессу для золота, за исключением состава электролита: тут он содержит азотнокислое серебро и азотную кислоту (в воде хлорид серебра малорастворим, но может образовывать умеренно растворимые комплексные хлориды — например, с хлоридом натрия).