что такое аффинажная разница
Аффинаж золота: суть процесса в промышленном масштабе и в домашних условиях, юридическая сторона добычи драгметалла
Случается, что золотое изделие уже носить нельзя: потерялась одна серьга, сломалось или треснуло колечко. Чаще всего такие украшения продают или сдают в ломбард. Что случается с ним дальше? Их переплавляют и изготавливают новые изделия. Существует такой процесс, как аффинаж золота. Расскажем о нем подробнее.
Что означает аффинаж золота в ювелирном деле
Итак, что же такое аффинаж золота? Так называется процесс чистки металла. Не внешней чистки, когда изделию возвращают былую чистоту и блеск. Аффинаж или аффинирование – это удаление из золота дополнительных примесей. Также этот процесс можно называть рафинированием. Рафинированное золото, как и сахар, — это идеально очищенный элемент.
Аффинаж добытого золота на заводе
К примеру, при добыче сложно найти идеально чистые золотые слитки. Чаще всего это крупицы, смешанные с другими породами или просто землей. Также важно знать, что драгоценные металлы, те же золото и серебро, добывают из одних и тех же руд. Поэтому всегда присутствуют в примесях друг друга.
Добытый драгметалл обрабатывается на заводе, там оно и подвергается аффинажу.
Результатом является получение аффинированного золота – металла 999,9-ой пробы.
Соответственно, использованные золотые изделия также имеют дополнительные примеси – другие металлы. Поэтому их нужно аффинировать. Так, из украшений 585 пробы вполне можно получить 999 пробу.
Сырье для аффинажной обработки
Чтобы получить аффинированное золото, работают с определенным сырьем. Это золотосодержащие материалы:
Как видно, золото – это не только продукт добычи в рудниках. Благородный металл присутствует в жизни каждого человека: в украшениях и бытовых предметах.
Правовые аспекты добычи золота методом аффинажа
Все сделки, касающиеся оборота драгоценных металлов, камней и жемчуга, государством контролируются на законных основаниях. Нелегальные продажи относятся к экономическим преступлениям, так как несут угрозу экономической безопасности страны.
Места проведения очистки металла
Подвергнуть золото аффинажу можно, соблюдая специальные условия. В каких местах проводится такая процедура?
Промышленная очистка на предприятиях методом электролиза
Аффинажную обработку драгметалла проводят промышленные предприятия, специализирующиеся на этом процессе. Аффинируют золото посредством электролиза. Этот процесс представляет собой проведение через электрический ток сырья, в результате чего оно разделяется на части. Из них благородный металл отделить легко. Таких предприятий совсем немного. Российские предприятия: «Уралэлектромедь», «Красцветмет», Колымский аффинажный завод, Новосибирский аффинажный завод, завод «Тау-Кен Алтын» в Казахстане.
Чистка металла электролизом
Оборудованные лаборатории
Если аффинирование проводится небольшими масштабами, то подойдут специально оборудованные лаборатории.
Домашние мастерские
Сложно представить, но аффинаж золота возможен в домашних условиях. Чтобы осуществить процесс, необходимы определенные материалы, оборудование и знание техники очистки.
Методы аффинажа
Очистить драгметалл или выделить его из примесей можно двумя способами:
Первый способ связан со взаимодействием веществ, второй – с электрическим током. Рассмотрим каждый из методов аффинажа.
Химические методы
Существует методы, которые применимы в домашних условиях. Но некоторые способы допустимы только в лабораториях ввиду повышенной опасности. Например, аффинирование осуществляют посредством сильнейшего реактива гидрата гидразина с формулой N2H4•H2O.
Перечислим и разберем, как проводят простейшие химические методы аффинирования.
Химический раствор для аффинажа золота
Сухая очистка методом Миллера
Данный способ аффинажной обработки драгоценных металлов применяется лишь промышленностью, так как используемый при аффинаже хлор обладает высоким уровнем токсичности и коррозийности. Собственно, сам способ: все сырье измельчается, через него пропускается газообразный хлор. Все неблагородные соединения соединяются с хлором и испаряются. Проба металла тем самым повышается. Из плюсов метода Миллера стоит выделить:
Для очистки сырья необходим тигель – это емкость, обладающая огнеупорностью. Когда золотосодержащие компоненты начинают плавиться, в тигель через специальную трубу поступает хлор, а затем лишние примеси выпариваются вместе с ним, хлорид благородного металла выступает на поверхности. Такой метод позволяет аффинировать золото даже из сплавов, состоящих из сложных компонентов.
Мокрый метод с царской водкой
Мокрый метод позволяет аффинировать золото от лигатуры посредством растворения определенными жидкостями. Например, один из популярных аффинажных методов – растворение золотого лома царской водкой.
Для справки: царская водка – это смесь концентрированных кислот: азотной и соляной. Кстати, царская водка – это редкое вещество, которое благородный металл растворяет.
Как выглядит процесс аффинажа? Царская водка вместе с металлом и медным купоросом нагревается, в результате чего происходит осаждение золота. При правильном процессе на выходе получается металл чистой 999-ой пробы.
Еще одно средство для мокрой аффинажной обработки: раствор Люголя, смесь йода и калия.
Золото в жидком виде, например, раствор, можно обрабатывать порошком хлорида олова. Смесь оставляют в емкости примерно на сутки, по истечении этого срока металл оседает на дно. Этот способ удобен и безопасен, потому что нет токсичных выделений.
Электролитический метод
Электролиз – это метод, с помощью которого происходит выделение элементов сырья на электродах. Аффинаж осуществляется в фарфоровых ванных объемом до 25 литров. Содержимое ванн нагревают на водяной бане. При нагревании до 50-60 градусов через раствор кислоты и хлорного золота (электролит) проходит электрический ток. На электроды ложится драгметалл частицами.
Аффинаж золота электролизом проводить в домашних условиях очень опасно. Его проводят только лабораторно.
Как провести аффинаж микросхем в домашних условиях
Несмотря на сложность аффинажной процедуры, провести ее можно дома самостоятельно. Можно аффинировать как ювелирный и бытовой, так и технический лом, те же микросхемы, которые людьми обычно выбрасываются. Главное – создать соответствующие условия, правильно подготовить сырье и необходимое оборудование.
Необходимые инструменты, материалы и сырье
Какие золотосодержащие детали можно использовать?
Весь этот хлам может годами валяться где-то на чердаке или на даче, а хозяин даже не будет подозревать, насколько он богат золотом.
Золотосодержащие детали
Что еще необходимо, помимо микросхем?
Смешивая данные ингредиенты, можно получить хлорноватистую кислоту, отделяющую драгоценный металл из компонентов.
Также процедуру можно провести с помощью железного купороса. Для этого нужны:
Также понадобятся фарфоровые емкости для плавления, емкости для сливания и деревянные палочки для размешивания.
Подготовка к процедуре
Аффинажная обработка золота проводится при следующих условиях:
Остывшее золото нужно промыть под проточной чистой водой.
Аффинажная обработка золота
Основные меры безопасности
Соблюдение правил безопасности – одно из основных при аффинаже. Чтобы осаждение золота проходило правильно и безопасно для жизни, нужно использовать пригодные для использования компоненты. При работе следует надеть перчатки и защитные маски на лицо. Нельзя, чтобы рядом находились дети.
Таинство аффинажа
Обычному человеку сложно вникать в сложные термины вроде сульфита, пиросульфита или метабильсуфита натрия. Все эти термины относятся к аффинажной обработке золота с помощью кислот. Но процесс получения настоящего драгметалла поистине красив и неповторим. Из жидкости с пузырьками, затем из серой или коричневой массы зарождается золотая масса – блестящая и переливающаяся. Впоследствии эта масса станет основой какого-нибудь не менее неповторимого украшения: сережек, браслетов или подвесок.
Сплав золотого осадка в слиток золота
Чтобы провести аффинаж дома, понадобится следующее оборудование:
Обязательно посмотреть, чтобы все подготовленные инструменты были целые, без трещин. Нельзя использовать грязное оборудование. Химические вещества должны иметь актуальный срок годности.
Сплав золотого осадка
Пошаговая инструкция, как подготовиться к аффинажу:
Процесс получения чистого драгметалла очень красивый и завораживающий.
Способ очистки аффинированного золота
После того, как золото застывает слитком, поместить его в раствор соляной и азотной кислот с водой (пропорции: 20/10/500 мл). После 5 минут кипячения солянокислой массы аффинированный металл промыть чистой водой, смыв избыток буры. Провести полировку мягкой тряпочкой для придания блеска. Процесс аффинажа закончен.
При аффинажной обработке благородного металла важно соблюдать правила техники безопасности. Проводить процедуру следует только на свежем воздухе, подальше от жилых помещений. Если у вас частный дом, то на заднем участке, можно на даче. Во время самой процедуры работать в перчатках, не наклоняться к тиглю или колбе близко, чтобы выделяемые нитриты не попали на лицо, глаза.
Как реализовать аффинированное золото
Учитывая, что цена на чистый благородный металл по курсу Центрального банка составляет 3780 рублей за грамм, аффинаж золота – выгодное занятие. Цены можно отслеживать по банковским графикам, ежедневно обновляющимся. Главное, знать, как реализовать полученный металл.
Простой экспрессный низкобюджетный способ определения пробы шлихового золота для минимизации «аффинажной разницы» при разработке россыпных месторождений золота
Предприятия, ведущие разработку россыпных месторождений золота, нередко сталкиваются с проблемой так называемой «аффинажной разницы» — несоответствием между собственными данными о пробе (содержании) золота в шлиховом сырье, отправляемом на аффинаж, и результатами аналитического определения того же параметра аффинажным заводом. Последние, собственно, и являются основанием для расчета между поставщиком и заводом.
Между тем, в особенности в условиях кредитного финансирования, только достоверное знание содержания золота в каждой партии шлихового золота, отправляемого на аффинажный завод, позволяет с приемлемой точностью планировать показатели производственно-хозяйственной деятельности предприятия, в том числе финансовые потоки.
Поскольку аффинажный завод — специализированное предприятие, обладающее соответствующей аналитической базой и апробированной методикой пробоотбора, заключающейся, как правило, в трехкратном пересечении струи разливаемого металла при приемной плавке с целью обеспечения представительности аналитической пробы, мы не будем ставить под сомнения результаты аффинажного завода. Хотя процедура арбитражного анализа контрольной пробы и предусмотрена стандартной формой договора с аффинажным заводом, наш опыт показывает, что основная причина «аффинажной разницы» кроется в недостаточном знании поставщиком своего сырья.
Из собственного опыта:
Месторождение 1 — небольшая аллювиальная верхнечетвертичная россыпь золота ближнего сноса. Медианный размер золотин — 0,65 мм.
В ходе разведки (1984–85 гг.) было выполнено 49(!) определений пробы золота по объединенным навескам, наработанным из валовых проб шурфов, относительно равномерно характеризующих всю площадь месторождения. Проба золота по отдельным определениям колеблется от 742 до 873 (здесь и далее проба в мг х.ч. металла на грамм шлихового сырья) при среднем арифметическом значении 813. Метод анализа и масса аналитических навесок в отчете не приведены.
В начале отработки россыпи (2019 г.) выполнено два аналитических определения пробы золота по двум граммовым навескам из лунковых проб, отобранных в средней части россыпи при эксплуатационном опробовании полигонов. Определения выполнены в сертифицированной лаборатории гравиметрическим методом (ОМ 117-2-21-91). Получены значения 862,4 и 881,8. Параллельное определение пробы золота тех же навесок в той же лаборатории рентгенофлуоресцентным методом (анализатор ПРИЗМА М(Au), МКХА ФР.1.31.2007.04218) показало близкие цифры — 867,3 и 886,7 соответственно.
Следует отметить, что при просмотре золота месторождения под бинокуляром во всех классах крупности отчетливо выделяется два типа золота: ярко-желтое весьма высокопробное (преобладает); светлое зеленовато-желтое низкопробное, присутствующее в подчиненном количестве (10–25%). Количественные соотношения этих двух типов золота в отдельных участках россыпи (объективный фактор) и аналитических навесках массой 0,5–1,0 г (а вот тут уже значима случайная составляющая, тем большая, чем крупнее золото месторождения) и определяют результат анализа, если абстрагироваться от точности метода и возможных аналитических ошибок.
Вообще, накопленная за последние 40 лет статистика микрорентгеноспектральных (точечных микрозондовых) анализов золотин свидетельствует, что в любой россыпи (равно и в коренном месторождении), а зачастую и в отдельных золотинах всегда присутствует золото разной пробы, но средняя проба золота для каждой россыпи — параметр достаточно стабильный, отражающий особенности золота коренного источника и его последующую эволюцию в ходе коро- и россыпеобразования. Для россыпей дальнего сноса этот параметр достаточно выдержан на участках значительной протяженности, для россыпей ближнего сноса чаще закономерно изменяется вдоль простирания залежи. Также достаточно очевидно, что частная аналитическая навеска массой 0,5–1,0 г для среднего, а тем более крупного золота не обеспечивает представительность по среднему составу (пробе золота). И это, по нашему мнению, первая причина низкой достоверности единичных анализов. Вторая, соответственно, — аналитическая ошибка.
Месторождение 1 было отработано в течение 2019–2020 гг. По данным аффинажного завода, средняя проба золота по месторождению составила 882, при этом в центральной и хвостовой частях россыпи, вне зависимости от размера партии и года отработки, достигала 900–904, а в головной закономерно снижалась до 870–855.
Месторождение 2 — крупная глубокозалегающая аллювиальная россыпь золота палеогенового возраста. Медианный размер золотин — 0,83 мм.
В ходе разведки (1973–1974 гг.) по отрабатываемому в настоящее время участку россыпи протяженностью 3,5 км при ширине от 50 до 500 м было выполнено 11 определений пробы золота по объединенным навескам из проб скважин ударно-канатного бурения массой от 315 до 680 мг. Разброс значений от 727 до 840 при среднем 766,4.
В 2019 г. гравиметрическим методом проанализировано 5 навесок шлихового золота массой от 935,2 до 1288,5 мг, наработанных в ходе опережающей и сопровождающей эксплуатационной разведки из скважин ударно-канатного бурения, и бороздовых проб по участкам, вовлекаемым в первоочередную отработку. Результаты анализа существенно отличались от данных разведки 1973–1974 гг. Разброс значений составил от 860 до 977 при среднем 913,4. По данным аффинажного завода (три партии суммарной массой 200 кг), средняя проба золота «отошла» 825,9 при среднем отклонении по партиям всего 1,35 ед. То есть разведданные 1973–1974 гг. занизили истинную пробу по месторождению на 59,5 ед. (6%), определения 2019 г. завысили на 87,5 ед. (8,8%). Естественно, это вызвало вопросы не только у специалистов, но и у руководства предприятия.
А между тем существует простой, давно известный, проверенный ювелирами метод определения пробы золота в двухкомпонентных золотосодержащих сплавах (при известном составе лигатуры количество компонентов непринципиально), т.н. метод гидростатического взвешивания. Путем взвешивания слитка изучаемого сплава на воздухе и в жидкости (воде) определяется плотность слитка, а дальше по известной формуле рассчитывается его теоретический состав (доля золота).
В последние десятилетия плавка (в том числе обогатительная) шлихового золота, в особенности тонких и мелких фракций в индукционных печах перед отправкой на аффинаж, широко вошла в практику золотодобывающих предприятий. Оборудование недорогое, простое в использовании, поэтому получение аналитического слитка из субмономинеральной фракции золота массой 5–500 г не является технически сложной задачей (рис.).
Аналитические слитки золота для определения пробы методом гидростатического взвешивания
Мы рекомендуем использовать объединенные навески из проб опережающей и/или сопровождающей эксплуатационной разведки (буровых, бороздовых, лунковых), поскольку они при той же массе равномерно характеризуют месторождение/отрабатываемый блок/выемочную единицу. При отсутствии таковых допустимо использовать навеску кассового золота (в этом варианте дополнительным бонусом будет определение доли механической примеси тяжелых минералов («грязи») в кассе (разница между массой шлихового золота перед плавкой и массой полученного слитка).
Что немаловажно, для получения результатов приемлемой точности совершенно нет необходимости в приобретении специализированных весов или комплектов к весам для гидростатического определения плотности; нет также необходимости в содержании штата лаборантов; введения поправки на температурные условия взвешивания. Вполне достаточно аналитических весов, имеющихся в стандартном наборе оборудования ЗПК/геологической службы прииска.
Процедура измерения проста:
1) На весах определяется масса измеряемого слитка.
2) На весы устанавливается любой сосуд с водой. Показания весов обнуляются (стандартная кнопка «тарирование», имеющаяся на большинстве моделей).
3) Измеряемый слиток на тонком, независимом от весов (можно держать рукой) подвесе (леска, медная проволока диаметром 0,1–0,2 мм) погружается в сосуд с водой на глубину порядка 1 см. Важно, чтобы слиток не касался дна и стенок сосуда. Согласно закону Архимеда, в этом положении весы покажут массу жидкости, взятую в объеме тела. В данном случае в объеме слитка (объемом подвеса можно пренебречь — при диаметре проволоки 0,2 мм и длине погруженной в воду его части 2 см — это 0,63 мм 3 ). Плотность воды зависит от минерализации (количества растворенных в ней веществ), температуры и давления. Для наших целей вполне достаточно принять плотность воды, используемую в школьных задачках по физике, — 1000 г/л. При таком допущении весы показывают объем слитка в единицах измерения, соответствующих этапу взвешивания, на котором была определена масса слитка (г — см 3 ; мг — мм 3 ).
Измерения закончены, дальше расчет:
1) Измеренная плотность слитка равна:
где ρсл — плотность слитка, г/см 3 (мг/мм 3 );
Мсл — измеренная масса слитка г (мг);
Vсл — измеренный объем слитка.
2) Из школьного курса физики известно, что плотность двухкомпонентного сплава зависит только от плотности компонентов и соотношения их масс в сплаве и определяется простой формулой:
3) Известно, что в россыпях основной постоянной примесью в шлиховом золоте служит серебро (0,5–55%). Согласно [1]: «Если не считать спорадически встречающихся разновидностей, можно заключить, что серебро — это единственный элемент, концентрация которого в самородном золоте колеблется от долей процента до десятков процентов». То есть природное шлиховое золото и полученный из него измеряемый слиток можно рассматривать как двухкомпонентный золотосеребряный сплав. Плотность золота (19,32 г/см 3 ) и серебра (10,49 г/см 3 ) являются константами.
Таким образом, массовая доля золота в слитке связана однозначной зависимостью с его измеренной плотностью. Расчет пробы можно выполнять по формуле или воспользоваться нормативной таблицей (табл. 1).
Технология повышения качества золотосодержащего сырья, отправляемого на аффинажные заводы
Проблема качества золотосодержащего сырья, которое предприятия-поставщики отправляют на аффинажные заводы, весьма актуальна. Конечной продукцией большинства золотодобывающих предприятий является золото лигатурное, к которому аффинажные заводы предъявляют весьма жесткие требования. Оно должно соответствовать ТУ–117-2-7-75. В табл. 1 представлены технические требования на золото лигатурное.
Чем больше примесей содержится в золотосодержащем сырье, тем с большим количеством проблем сталкиваются как предприятия-поставщики, так и аффинажные заводы.
Проблема 1. От качества сырья существенно зависит стоимость аффинажных услуг
Чем ниже содержание золота в материале, тем больше стоимость аффинажа. Так, при массовой доле золота ниже 30–40 % стоимость повышается в два раза (в среднем по аффинажным заводам — с 3 руб./г до 7 руб./г аффинированного золота). Извлечение золота из сырья также зависит от качества материала. При переработке низкокачественного лигатурного золота извлечение снижается на 0,15 %. Если в перерабатываемом сырье присутствует повышенное количество примесей, таких как свинец, ртуть, то стоимость аффинажных услуг дополнительно возрастает, в некоторых случаях на 50–100 %. Все это приводит к значительным затратам предприятий, поставляющих золотосодержащее сырье на аффинаж.
Проблема 2. Производство приемной плавки на аффинажном заводе
Для определения содержания благородных металлов в поступающем сырье многие аффинажные заводы производят приемную плавку. Ее сущность заключается в том, что золотосодержащее сырье с флюсами загружают в плавильные печи. Металл плавят до получения жидкотекучих шлаков, образующихся на поверхности расплава. После окончания газовыделения, полного расплавления материала и достижения температуры 1100–1150 °С расплав разливают в слитки. Отбор проб производят методом пересечения струи в начале, середине и конце выпуска металла из ванны печи. Трудности, с которыми сталкиваются аффинажные заводы при приемной плавке золота лигатурного с низким содержанием благородных металлов, заключаются в том, что в процессе плавки образуется промежуточная (между шлаком и сплавом) сульфидная фаза (штейн). Массовая доля золота в штейне может составлять 2–5 %, поэтому получение штейна влечет за собой дополнительные работы по переплавке материала, с разделением тугоплавкой и легкоплавкой части и отдельным переопробованием. Все это увеличивает себестоимость работ по аффинажу.
Проблема 3. Возникновение аффинажной разницы
В некоторых случаях возникают расхождения в данных предприятия-поставщика и аффинажных заводов по количеству химически чистого драгоценного металла в партии сырья более установленного норматива, оговоренного в договорах на переработку. Разрешение данных споров производится путем проведения арбитражного анализа контрольных проб. Арбитражный анализ выполняется по согласованию сторон в аналитических лабораториях, имеющих соответственную аккредитацию и аттестованных на проведение данных видов работ. Проведение арбитражного анализа увеличивает затраты предприятий, а также задерживает сроки отгрузки готовой продукции.
Проблема 4. Представительное опробование у предприятия-производителя
Проблема представительного опробования золота лигатурного на золотодобывающих предприятиях стоит весьма остро. Чем ниже массовая доля благородных металлов в золоте лигатурном, тем более тщательными должны быть пробоотбор и пробоподготовка проб к анализу. При расхождении результатов параллельного определения содержания благородных металлов в пробе многие существующие методики рекомендуют выяснять причины этого расхождения, но не указывают, где и каким образом. Все это ложится на плечи золотодобывающих предприятий и заставляет их пользоваться услугами консалтинговых фирм или научно-исследовательских институтов, но зачастую проблемы так и остаются до конца не разрешенными.
В целях исключения подобных проблем золотодобывающие предприятия занимаются поиском решений по приведению катодных осадков золота и золота лигатурного в соответствии с ТУ, а также разработкой технологии извлечения примесей из золотосодержащего сырья. Данная технология должна соответствовать следующим требованиям:
1) затраты на производство должны быть минимальными;
2) данная технология должна максимально удалять примеси из золотосодержащего сырья.
Одним из способов получения золота лигатурного с минимальным количеством примесей является обработка катодных осадков растворами кислот перед поступлением на плавку. Удаление таких примесей как медь, цинк, свинец, железо, идет весьма интенсивно; масса катодных осадков снижается весьма значительно, что способствует сокращению количества плавок, экономии флюсов, электроэнергии. В случае, если основной примесью в катодных осадках является медь, то растворы после кислотной обработки можно использовать в качестве исходных для получения цементационной меди на железную стружку, затем эту медь реализовывать на медеплавильные заводы. Данная технология не требует значительных капитальных вложений и может способствовать получению экономической прибыли для золотодобывающих предприятий.
Эта методика была исследована на одном из предприятий в Амурской области. Катодные осадки, получаемые на предприятии, содержат большое количество примесей. Состав осадков представлен в табл. 2.
Состав катодного осадка после его обработки соляной кислотой представлен в табл. 3.
Извлечение примесей в раствор представлено в табл. 4.
Химический состав раствора представлен в табл. 5.
Цементацию меди из раствора проводили железной стружкой, которая является отходами ремонтно-механического цеха предприятия. В раствор добавляли стружку после прекращения осаждения меди, что определяли визуально, и раствор анализировали на содержание цветной группы; состав цементационной меди определяли расчетным путем. В табл. 6 представлен химический состав растворов после цементации.
В табл. 7 представлен состав цементационной меди.
Таблица 1. Технические требования на золото лигатурное