Серебро — один из древнейших и ценных металлов с уникальными физическими и химическими свойствами, востребованное в ювелирном деле и электронике. В статье рассмотрим историю инноваций в добыче серебра и современные методы его извлечения из руды. Узнаете, где и как добывают серебро в России и мире, какие технологии применяются для аффинажа и какие страны лидируют по его производству. Эта информация будет полезна специалистам металлургии и интересующимся экономикой и технологиями ценных металлов.
Серебро: история инноваций
Джесси Дэй изучает истоки и применение одних из самых старинных денежных единиц на планете — серебряных монет. Он рассматривает процессы добычи серебра, разнообразные изделия из этого благородного металла, а также рассказывает о падении Рима, вызванном распространением поддельных монет.
Эксперты в области металлургии и горного дела отмечают, что история серебра как ценного металла насчитывает тысячи лет, начиная с древних цивилизаций, которые использовали его для создания украшений и монет. Современные технологии добычи серебра значительно изменились. В настоящее время основными методами являются подземная и открытая добыча, а также переработка вторичных материалов. Специалисты подчеркивают, что использование современных методов, таких как гидрометаллургия и флотация, позволяет значительно повысить эффективность извлечения серебра из руды. Кроме того, внимание к экологическим аспектам добычи становится все более актуальным, что побуждает компании внедрять инновационные решения для минимизации воздействия на окружающую среду. Таким образом, серебро продолжает оставаться важным элементом не только в ювелирной промышленности, но и в высоких технологиях, таких как электроника и солнечные панели.
Добыча серебра, история и культура
Серебро использовалось человечеством в качестве денежной единицы на протяжении всей цивилизации, начиная с расцвета и заканчивая падением Римской империи. Хотя большинство людей склонны думать о серебре как о бедном собрате золота, удивительная правда заключается в том, что серебро — второй по использованию ресурс на планете Земля, выше него в иерархии товаров стоит только нефть.
Серебро играет важнейшую роль в строительстве инфраструктуры всех видов и является необходимым ингредиентом для производства электроэнергии. Достаточно сказать, что без серебра мы жили бы в совершенно другом и, возможно, менее технологически развитом мире.
| Период/Инновация | Метод добычи | Влияние на историю/инновации |
|---|---|---|
| Древний мир (до 1000 г. до н.э.) | Поверхностная добыча, промывка россыпей | Использование серебра в украшениях, ритуальных предметах, ранних формах денег. |
| Античность (1000 г. до н.э. – 500 г. н.э.) | Шахтная добыча, плавка свинцовых руд (купеляция) | Расцвет серебряных монет, развитие торговли, создание крупных серебряных рудников (Лаврион). |
| Средневековье (500-1500 гг.) | Углубление шахт, использование водяных колес для откачки воды | Расширение добычи в Европе (Гарц, Рудные горы), применение серебра в церковной утвари, ювелирных изделиях. |
| Эпоха Великих географических открытий (1500-1800 гг.) | Открытие и разработка крупных месторождений в Новом Свете (Потоси, Мексика) | “Серебряный век” в Европе, глобализация торговли, инфляция (“революция цен”). |
| Промышленная революция (1800-1900 гг.) | Развитие горнодобывающей техники, цианирование | Увеличение объемов добычи, использование серебра в фотографии, электротехнике. |
| XX-XXI век | Комплексная переработка руд, вторичная переработка (рециклинг) | Применение серебра в электронике, медицине, солнечной энергетике, нанотехнологиях. |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о серебре и его добыче:
-
Древнейшие методы добычи: Серебро добывали еще в древности, и одним из первых методов было использование простых шахт и открытых карьеров. В Месопотамии, например, серебро использовали в качестве валюты и для создания ювелирных изделий уже около 3000 года до нашей эры. Древние египтяне также использовали серебро в своих ритуалах и украшениях.
-
Современные технологии: В XX веке технологии добычи серебра значительно усовершенствовались. Одним из наиболее эффективных методов является флотация, которая позволяет отделять серебро от других минералов с помощью химических реагентов. Это значительно увеличивает выход металла и снижает затраты на его производство.
-
Экологические аспекты: Добыча серебра, как и других металлов, может иметь серьезные экологические последствия. Современные компании все чаще внедряют устойчивые практики, такие как переработка отходов и использование менее вредных химикатов, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду. Например, некоторые шахты используют системы замкнутого водоснабжения, чтобы сократить потребление воды и предотвратить загрязнение.
Что такое серебро и как оно используется?
Серебро — это металл, обладающий высокой устойчивостью к коррозии, влаге и щелочам, а также практически не подверженный разрушению на молекулярном уровне. Его податливость и гибкость делают его идеальным для создания разнообразных изделий. Символ элемента Ag, обозначающего серебро, происходит от латинского слова Argentum и санскритского argunas, что переводится как «яркий». Серебро уникально тем, что выполняет функции консерванта и средства обмена, а также находит широкое применение в различных отраслях. В то время как золото, более известный его родственник, используется в некоторых промышленных целях, таких как микропроцессоры и чипы памяти, оно, безусловно, является самым ценным денежным металлом.
Серебро, в свою очередь, представляет собой такой востребованный товар, что 50% его спроса связано с промышленным использованием, и его применение охватывает множество сфер. Его редкость и историческая роль в качестве денег делают его идеальной валютой для торговли.
Ювелирные изделия — это наиболее очевидный продукт из серебра. Хотя их основное предназначение — это украшение, серебряные и золотые изделия также могут служить средством сбережения и обмена в периоды экономических нестабильностей. Однако основное применение серебра связано с производством электроники. Этот металл обладает наивысшей электро- и теплопроводностью среди всех металлов, что делает его необходимым для эффективного проведения электричества. Электрические переключатели, печатные платы, сверхпроводники и гальванические покрытия — все это требует использования серебра в процессе производства. Важно помнить, что это ограниченный ресурс с конечными запасами. Серебро также находит применение в текстиле и одежде, музыкальных инструментах и оконных конструкциях. Оно играет важную роль в производстве электроэнергии, так как является ключевым компонентом солнечных панелей и часто используется в управляющих стержнях для снижения деления ядер в ядерных реакторах. Серебро необходимо для сварки благодаря своей прочности и гибкости. Этот металл также используется в химической промышленности, выступая катализатором в производстве формальдегида, который применяется в твердых пластмассах, а также в производстве окиси этилена для создания формованных и гибких пластмасс, таких как полиэстер.
Удивительно, но йодид серебра также используется в метеорологии: с его помощью вызывают дождь для уменьшения силы ураганов.
Кроме того, серебро находит широкое применение в медицине благодаря своим противомикробным свойствам. Оно уничтожает бактерии, поглощая кислород и лишая их возможности дышать. До появления современных медикаментов серебряные листы использовались для покрытия ран, способствуя их заживлению. В больницах этот драгоценный металл применяется для обработки поверхностей и медицинского оборудования, что помогает предотвратить распространение болезнетворных микроорганизмов, а также широко используется в стоматологии для создания инструментов и пломб. Серебро необходимо для креплений в двигателях и батареях электромобилей, что делает его важным элементом автомобильной отрасли. Хотя с распространением цифровой фотографии его значение несколько снизилось, серебро по-прежнему остается важным компонентом традиционной пленочной фотографии. Существует множество других применений серебра, и можно с уверенностью сказать, что это один из самых значимых ресурсов и ключевых элементов почти всех современных технологий. Теперь, когда мы ознакомились с тем, как используется серебро, давайте рассмотрим, как его добывают.
Читайте также:
Серебро в природе
Среднее содержание этого элемента в земной коре составляет около 70 мг на тонну руды. В природе он обычно встречается вкрапленным в другие минералы. Серебро в чистом виде встречается редко. В горах и осадочных породах оно обычно вкраплено в сульфиды, глину и мусковит. Серебро часто добывают в районах, где в качестве побочного продукта могут добываться также золото, медь и свинцовая руда. Этот метод считается наиболее рациональным. Из этих руд лишь некоторые содержат большое количество Ag, из которого можно извлечь этот элемент:
- Самородное серебро.
- Прустит.
- Электрум.
- Полибазит.
- Пироргерид.
- Агвиларит.
- Жискразит.
В воде Мирового океана концентрация драгоценного металла гораздо выше, чем в почве. Однако из-за сложного и дорогостоящего технологического процесса добыча Ag из воды нерентабельна. Для живых существ этот элемент жизненно необходим, даже если его содержание в организме невелико. Он участвует почти во всех метаболических процессах. Его часто находят в метеоритах.
В мировой истории есть интересный случай, когда в одной из западных стран человек нашел большой серебряный самородок. Его вес составлял 1 065 килограммов.
Методы разработки рудников
Историки полагают, что серебро начали добывать примерно 7000 лет назад. В древние времена люди знали лишь о самородках этого металла. Найти его было крайне сложно, так как слитки часто были покрыты серными отложениями. К II веку до нашей эры серебро стало значительно более ценным, чем золото, и в Испании начали развивать рудники. В настоящее время основная часть серебра добывается с использованием пирометаллургических технологий.
Руды извлекаются как открытым, так и закрытым способом. Геологи, используя специализированное оборудование, сначала выявляют наличие различных минералов, включая драгоценные металлы. После этого начинается процесс добычи полезных ископаемых. Руда дробится, а серебро извлекается с помощью цианирования или амальгамации.
Метод амальгамации применяется уже более двух тысяч лет. Он основан на том, что серебро хорошо взаимодействует с ртутью. Измельченную породу пропускают через жидкую ртуть. После удаления излишков ртути остаются твердые частицы реагирующего вещества. При испарении ртути получается чистое серебро, которое затем переплавляют в слитки.
При цианировании серебро растворяется в цианиде щелочного металла. После фильтрации раствора металл осаждается. Остальные примеси легко удаляются с помощью серной кислоты.
Мировые запасы элемента
До начала 19 века Центральная и Южная Америка и Мексика были самыми важными экспортерами драгоценных металлов на мировом рынке. На их долю приходилось около 85 % мирового производства серебра. С развитием современных технологий производство и торговля этим металлом превратились в глобальную индустрию.
Месторождения серебра разбросаны по всему миру, и Перу остается мировым лидером с запасами серебра около 120 000 тонн.
Польша находится на втором месте с примерно 85 000 тонн. В этой стране серебро часто добывается как побочный продукт при производстве меди или цинка. На третьем месте — Чили, на четвертом — Австралия и на пятом — Россия. В общей сложности в настоящее время добывается около 600 000 тонн. Однако при таких темпах производства мировые запасы серебра скоро будут исчерпаны. Наиболее важные производители серебра перечислены в таблице ниже.
| Страна | Объёмы добычи, тыс. тонн |
| Всего | 16,9 |
| Перу | 3,4 |
| Мексика | 3,3 |
| Австралия | 2,2 |
| Чили | 1,4 |
| Польша | 1,3 |
| США | 1,2 |
| Канады | 1 |
| Боливия | 0,8 |
| Другие страны | 2,2 |
Мексиканские горнодобывающие компании являются самыми прибыльными. Это объясняет их высокий потенциал. За Мексикой следуют Китай, Перу, Австралия и Россия.
Методы выделения серебра из руды
Для получения серебра руда, содержащаяся в значительных объемах, сначала подвергается тщательному дроблению. Далее фракция, размер которой не превышает 5-6 мм, обрабатывается с использованием одного из доступных методов обогащения.
Цианирование
Одним из наиболее популярных методов обогащения является воздействие на минерал цианидом (соединением синильной кислоты) в сочетании с кислородом для получения серебросодержащего раствора. Этот раствор фильтруется и затем выпадает в осадок на дно резервуара.
Но это еще не все. Массу обрабатывают серной кислотой для удаления ненужных примесей, затем промывают, фильтруют, выпаривают и снова смазывают. Результатом этого длительного технологического процесса являются готовые серебряные слитки, которые отправляются на аффинаж.
Амальгация
Метод, известный еще с древних времен, остается востребованным и в наши дни. Соединяя серебро и ртуть, получают жидкую массу, которую затем подвергают сжатию и испарению. В результате образуется твердая амальгама, которая далее отправляется на специализированные предприятия для дальнейшей очистки.
Пирометаллургическим способом
Следует отметить, что большая часть производимого в мире серебра (четыре пятых от общего объема) является побочным продуктом переработки сложных руд. Пирометаллургический процесс позволяет получить соединения меди, свинца и цинка, содержащие серебро. Драгоценный металл отделяется от других химических элементов с помощью процессов Паркеса, Паттисона и Куппинга. В этом процессе последовательно используются электролиз, осаждение и отжиг.
Измельчение и флотация
Так как применение добытой руды в ее первозданном виде в качестве сырья является неэффективным, сначала ее подвергают дроблению и флотации, что подразумевает отделение от бесполезной породы с использованием жидкости.
Аффинаж
Извлечение чистого серебра называется аффинажем, который включает в себя ряд последовательных технологических процессов:
- Нагрев в тигельной печи, проводимый с целью избавления от примесей.
- Разлив получаемого расплава в формы – аноды.
- Электролиз в растворе азотной кислоты, содержащей в своём составе нитрат серебра. Так как аноды уже получены, то катодами в этом процессе служат полосы нержавеющей стали.
- Плавка и разлив на слитки.
Пробы серебра
Абсолютно чистое серебро не существует. Независимо от того, насколько тщательно оно обрабатывается, в его составе всегда будут находиться примеси. Наиболее распространенной из них является медь, но также могут присутствовать никель, висмут, железо, свинец и сурьма. В процессе пайки в серебро иногда добавляют кадмий и цинк.
Важно понимать разницу между чистотой и наличием примесей в сплавах этого ценного металла. Ранее эту проблему решали с помощью маркировки, указывающей процентное содержание серебра, что выражалось в каратах (например, один килограмм серебра 925 пробы содержит 925 граммов чистого серебра).
Логично, что на протяжении долгого времени в разных странах использовались различные системы маркировки: от 325 до 1000 пробы. Существуют даже неофициальные (поддельные) марки, которые часто применяются мошенниками (например, 825 проба). Однако на территории России официально признаны следующие цифровые обозначения содержания серебра.
- Сплавы 800 и 830 проб предназначены для производства недорогих ювелирных изделий и столовых приборов.
- 875 проба подходит для создания предметов интерьера, посуды и некоторых видов украшений.
- 925 проба – стерлинговое серебро, из которого изготавливается подавляющее большинство продаваемых украшений, а также монеты и интерьерные изделия.
- 960 проба – это самые дорогие ювелирные изделия, которые подвержены деформации.
- 999 проба – это припой, используемый в технических целях, обычно в виде слитков для хранения.
Сфера применения
Химическая промышленность
Одной из классических сфер применения серебра является химическая промышленность. Прежде всего, это специализированные заводы, занимающиеся производством фенола и уксусной кислоты в замороженном виде. Кроме того, серебро используется для покрытия различных видов оборудования и его компонентов. Также изготавливаются прочные серебряные трубы, предназначенные для транспортировки высокоагрессивных жидкостей.
Множество лабораторного оборудования и инструментов, используемых в химической отрасли, содержит серебро в своем составе. В этих лабораториях происходит плавление щелочей и солей металлов, получаемых из щелочных растворов.
В химической промышленности серебро и его соединения часто применяются в качестве катализаторов в различных процессах.
Производство контактов для различных электротехнических изделий
Серебро также незаменимо для производства множества электротехнических изделий. Так называемая техническая проба 999 обладает чрезвычайно высокой электропроводностью, теплопроводностью и отражением света.
Этот материал используется для производства кабелей, сварных швов, контактов и покрытий с уникальными техническими параметрами. В список изделий из серебра входят многие электронные компоненты:
- диоды, резисторы, транзисторы, конденсаторы, микросхемы;
- предохранители, разъёмы, реле, кабельная продукция.
Производство аккумуляторных батарей
Современное общество предъявляет высокие требования к уровню комфорта. Крошечные серебряно-цинковые батареи идеально подходят для этой задачи, так как они обладают выдающейся долговечностью и способны поддерживать стабильное напряжение на протяжении длительного времени при высокой энергоемкости.
Более крупные серебряно-цинковые аккумуляторы имеют аналогичные характеристики и являются серьезными конкурентами для своих кислотных и щелочных аналогов. Они особенно востребованы в транспортных средствах, где отсутствует возможность подключения к стационарным источникам энергии.
Ювелирная отрасль
Серебро использовалось в качестве ювелирных изделий с древних времен благодаря определенным свойствам, таким как гигиеничность, долговечность, коррозионная стойкость и ковкость. Не только в виде сплава 925, но и в сочетании со многими другими металлами.
Современной разработкой, например, является высокопрочный серебряно-платиновый сплав с содержанием платины 5 % и высокой стойкостью к окислителям. Также возможно серебрение различных металлических изделий.
Фотография
Около 25% мирового объема производства серебра идет на нужды фотографии. Даже до появления этого искусства уникальные светочувствительные характеристики данного драгоценного металла применялись для создания дагерротипов. В дальнейшем использование светочувствительных материалов, основанных на кристаллах галогенида серебра, дало возможность получать качественные фотографии за минимально короткие сроки.
Изготовление медалей и других наград
Благодаря простоте механического воздействия для придания необходимой формы и создания нужного изображения, серебро еще на заре цивилизации использовалось как материал для изготовления различных наград, символов, памятников, призов и медалей. И сегодня многие компании готовы предложить свои услуги по изготовлению таких изделий из серебристо-белого металла по желанию заказчика.
Получение серебра из радиодеталей
Серебро можно извлечь из радиокомпонентов, таких как транзисторы, телевизоры и магнитофоны. Для этого необходимо удалить ненужные элементы, включая пластмассу, контактные детали и полимеры. Процесс растворения образцов осуществляется с помощью азотной кислоты при температуре около 60 °C. После этого в раствор добавляется соляная кислота. Для осаждения хлорида серебра раствор нагревают с постоянным перемешиванием. Затем его охлаждают и добавляют немного соляной кислоты для завершения процесса осаждения.
После этого раствор оставляют на 12 часов для отстаивания. Затем его фильтруют, сушат и плавят вместе с пекарским порошком при высокой температуре. Остывшую смесь промывают струей воды для удаления остатков других компонентов.
Серебро является самым проводящим и отражающим металлом на планете, что гарантирует его постоянную ценность.
Измельчение и флотация
Добывать его непосредственно из породы невыгодно, поскольку содержание полезных элементов в исходной породе невелико. Транспортировка породы на большие расстояния, при которой теряется большая часть материала, по меньшей мере, глупо. По этой причине первый этап переработки руды осуществляется вблизи рудника.
Порода дробится до размера песка в грохотах и мельницах, затем измельченная руда поступает во флотационные машины, где жидкости с различными свойствами материала используются для отделения богатых металлами частиц от пустой породы. Полученный таким образом рудный концентрат направляется на дальнейшую переработку или продажу.
Аффинаж
Аффинаж — это процесс промышленного извлечения чистого металла из руды.
Сначала руду помещают в тигель, где ее нагревают до такой температуры, при которой примеси отделяются от драгоценного металла в сплаве.
Полученный сплав заливается в формы, известные как аноды, и затем направляется в специализированное оборудование для последующего электролитического рафинирования.
Слив серебряно-золотого сплава в аноды.
Серебряные аноды после слива.
После этого аноды помещаются в электролит — раствор азотной кислоты и нитрата серебра. Аноды изготавливаются в печах и имеют форму пипеток, а катоды представляют собой полосы из нержавеющей стали.
Серебряный катод перед плавкой.
Полученное серебро снова переплавляется и отливается в слитки.
Пробы
Тонкость указывает на процентное содержание чистого металла в изделии, сплаве или слитке. Наиболее распространенная примесь, которая остается в серебряных изделиях, — медь.
Столовые приборы (не считаются ювелирными изделиями, так называемые желтые столовые приборы).
Посуда, предметы интерьера и ювелирные изделия
Ювелирные изделия и предметы интерьера, столовые приборы, монеты, сувениры (в основном стерлинги)
Высококачественные ювелирные изделия и посуда (очень мягкие, легко податливые)
Серебряные слитки, сварные изделия, посуда (мягкие, труднообрабатываемые, легко деформируемые)
Экологические аспекты добычи и переработки серебра
Добыча и переработка серебра, как и других металлов, имеет значительное воздействие на окружающую среду. Процессы, связанные с извлечением этого драгоценного металла, могут приводить к различным экологическим проблемам, включая загрязнение воды, почвы и воздуха, а также разрушение экосистем.
Одним из основных методов добычи серебра является горное дело, которое включает в себя открытые и подземные шахты. Открытая добыча, как правило, более разрушительна для окружающей среды, так как требует удаления больших объемов земли и породы. Это может привести к эрозии почвы, разрушению мест обитания животных и растений, а также к изменению ландшафта. В процессе открытой добычи также образуются отвалов, которые могут содержать токсичные вещества, способные загрязнять близлежащие водоемы.
Подземная добыча, хотя и менее разрушительна для поверхности, также имеет свои экологические риски. В процессе бурения и взрывных работ могут возникать утечки химических веществ, используемых для обработки руды, что может привести к загрязнению подземных вод. Кроме того, подземные шахты могут вызывать просадки земли, что также негативно сказывается на экосистемах.
После добычи серебра необходимо его переработка, которая включает в себя несколько этапов: дробление, измельчение, флотацию и гидрометаллургию. Эти процессы часто требуют использования химических реагентов, таких как цианиды и сера, которые могут быть опасны для окружающей среды. Неправильное обращение с этими веществами может привести к их попаданию в водоемы и почву, вызывая серьезные экологические проблемы.
Для минимизации негативного воздействия на окружающую среду многие компании внедряют современные технологии и методы, направленные на снижение загрязнения. Например, использование замкнутых систем водоснабжения позволяет сократить количество сточных вод, а также уменьшить потребление воды в процессе переработки. Также активно развиваются технологии, позволяющие перерабатывать отходы и повторно использовать химические реагенты, что снижает риск загрязнения.
Кроме того, важным аспектом является соблюдение экологических норм и стандартов, которые регулируют деятельность горнодобывающих компаний. В большинстве стран существуют строгие требования к проведению экологической экспертизы перед началом добычи, а также к мониторингу состояния окружающей среды в процессе работы. Это позволяет выявлять и устранять потенциальные угрозы для экологии на ранних стадиях.
Таким образом, хотя добыча и переработка серебра сопряжены с определенными экологическими рисками, современные технологии и строгие регуляторные меры могут значительно снизить их влияние на окружающую среду. Важно, чтобы компании, занимающиеся добычей серебра, продолжали внедрять инновации и следовать принципам устойчивого развития, чтобы минимизировать свое воздействие на природу.
Вопрос-ответ
Как добывают серебро?
Серебросодержащую руду доставляют на специальные металлургические заводы. Под воздействием цианида и кислорода воздуха серебро, содержащееся в минерале, растворяется в цианиде. Результат — серебросодержащий раствор, который отфильтровывают (при помощи цинковой пыли) и получают серебряный осадок.
Откуда изначально берётся серебро?
Как образуется серебро в Земле. Серебро образуется из соединений серы в земной коре, где температура её земной коры достигает от 200 до 400 градусов по Фаренгейту. В природе серебро встречается в соединениях с другими металлами или в минералах с соединениями серебра. К таким минералам обычно относятся сульфиды, такие как церуссит или галенит.
Как раньше добывали серебро?
Человечество научилось отделять серебро от золота при выплавке полимерных руд. Наиболее крупное месторождение было в греческих Лаврионских рудниках, около 30 км от Афин. Насчитывающее более 3 500-летнюю историю, это место сейчас используется для добычи свинца.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите историю серебра и его применения в различных культурах. Это поможет вам лучше понять, как серебро стало важным элементом в экономике и искусстве, а также его роль в современных технологиях.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на экологические аспекты добычи серебра. Узнайте о методах, которые минимизируют вред окружающей среде, и поддерживайте компании, которые придерживаются устойчивых практик.
СОВЕТ №3
Если вы планируете инвестировать в серебро, изучите различные способы, такие как покупка физических слитков, монет или инвестирование в серебряные ETF. Это поможет вам выбрать наиболее подходящий вариант для ваших финансовых целей.
СОВЕТ №4
Следите за новыми технологиями в области переработки и использования серебра. Инновации в этой сфере могут значительно повлиять на спрос и предложение, что, в свою очередь, отразится на ценах на серебро.
