Wie Goldschmelzen funktioniert

Gold kommt selten in reinem Zustand vor. Es ist in der Regel mit anderen Metallen und Verunreinigungen vermischt, die entfernt werden müssen, bevor es für Schmuck, Edelmetalle oder industrielle Anwendungen verwendet werden kann. Hier kommt das Schmelzen ins Spiel.

In diesem Artikel erklären wir den Prozess der Goldschmelze, einschließlich dessen, was es ist, wie es funktioniert und was danach geschieht (Goldveredelung und -prüfung).

Was ist Goldschmelzen?

Goldschmelzen ist der Prozess der Entfernung von Verunreinigungen aus Golderz, um reines, verwendbares Gold zu gewinnen. Abgebautes Gold enthält oft Verunreinigungen und andere Metalle wie Silber, Kupfer und Eisen. Durch Schmelzen werden diese Metalle entfernt, um eine reinere Form von Gold zu gewinnen.

Beim Schmelzen wird Gold auf seinen Schmelzpunkt von -1.064 °C (1.947 °F) erhitzt und mit bestimmten Chemikalien kombiniert, die dabei helfen, unerwünschte Elemente abzutrennen. Dieser Prozess wurde im Laufe der Zeit dank wissenschaftlicher und technologischer Fortschritte verfeinert, aber das Prinzip bleibt dasselbe: Rohgold wird zu einer Form gereinigt, die sich leicht zu Schmuck, Münzen, Barren oder für industrielle Zwecke verarbeiten lässt.

Geschichte der Goldverhüttung

Das Schmelzen von Gold ist eine der ältesten bekannten metallurgischen Praktiken, deren Ursprünge vermutlich bis in die Zeit zwischen 6.000 und 3.000 v. Chr. zurückreichen. Die Anfänge des Goldschmelzens liegen in Mesopotamien und Syrien, wo alte Zivilisationen erstmals lernten, wie man aus Roherz reines Gold gewinnt.

Um 600 v. Chr. beherrschten die Ägypter bereits die Goldverhüttung, indem sie Öfen einsetzten, um Verunreinigungen aus dem gelben Metall zu entfernen. Diese Technik verbreitete sich im gesamten Mittelmeerraum, und im antiken Griechenland beschrieb der Philosoph Heraklit den Prozess der Verhüttung.

Im Laufe der Zeit haben sich die für die Verhüttung verwendeten Werkzeuge und Technologien weiterentwickelt, aber das Grundprinzip der Goldverhüttung besteht nach wie vor darin, durch Hitze und Flussmittel reines Gold von allen anderen Bestandteilen zu trennen.

Weitere Informationen: Wie entsteht Gold und woher kommt es?

Wie funktioniert die Goldverhüttung?

Das Schmelzen von Gold ist ein mehrstufiger Prozess, der extrem hohe Temperaturen und spezielle Chemikalien erfordert. Hier ein Überblick über den Prozess des Goldschmelzens, Schritt für Schritt:

1. Zerkleinern des Erzes

Der erste Schritt besteht darin, das goldhaltige Erz zu zerkleinern oder zu pulverisieren, sodass feine Partikel entstehen. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche des Materials, was die Trennung des Goldes von den umgebenden Mineralien während des Schmelzvorgangs erleichtert.

2. Erhitzen von Golderz in einem Ofen

Das zerkleinerte Erz wird dann in einen Ofen gegeben, der Temperaturen weit über dem Schmelzpunkt von Gold von 1.064 °C erreichen kann. Um diese intensive Hitze zu erzeugen, werden häufig Hochöfen oder Induktionsöfen verwendet. Sobald das Gold geschmolzen ist, beginnt es sich vom umgebenden Gestein und den Metallen zu trennen.

3. Flussmittel hinzufügen

Als nächstes werden der geschmolzenen Mischung Chemikalien hinzugefügt. Diese werden als „Flussmittel“ bezeichnet und umfassen Borax, Siliziumdioxid, Natriumnitrat, Natriumcarbonat und Bleioxid. Flussmittel erfüllen im Schmelzprozess mehrere Zwecke:

• Sie verbinden sich mit Verunreinigungen wie Kupfer, Zink oder Eisen, um diese vom Gold zu trennen.
• Sie senken den Schmelzpunkt der Charge, um das Schmelzen effizienter zu machen.
• Sie bilden eine schützende Schlackeschicht, die an die Oberfläche schwimmt und unerwünschte Oxide einschließt.

Da Gold ein Edelmetall ist, das mit den meisten Chemikalien nicht reagiert, verbinden sich die Verunreinigungen mit dem Flussmittel und nicht mit dem Gold selbst. Die Schlacke kann dann abgeschöpft werden, sodass eine Edelmetalllegierung zurückbleibt.

4. Kühlen und Trennen

Wenn die geschmolzene Mischung abkühlt, sinken das schwerere Gold und Silber auf den Boden des Ofens, während die leichtere Schlacke oben bleibt. Nach dem Erstarren wird die Schlacke entfernt und oft wiederaufbereitet, um die verbleibenden Edelmetalle zurückzugewinnen.

5. Veredelung zu einer höheren Reinheit

Durch das Schmelzen entsteht ein Produkt namens Doré-Barren, das in der Regel etwa 90 bis 98 % Gold mit Spuren von Silber und anderen Metallen enthält. Um die für Anlagegold erforderliche Reinheit von 99,99 % zu erreichen, werden Doré-Barren einer weiteren Veredelung unterzogen, beispielsweise durch Elektrolyse oder chemische Behandlung.

Was passiert nach dem Schmelzen von Gold?

Wie bereits erwähnt, entsteht bei der Goldschmelze kein reines Gold, sondern Goldnuggets oder Doré-Barren, bei denen es sich um raue, unraffinierte Blöcke handelt, die in der Regel eine Mischung aus Gold und Silber enthalten. Der Goldgehalt liegt in diesem Stadium in der Regel bei etwa 90 % Reinheit, was bedeutet, dass es weiter raffiniert werden muss, bevor es in Schmuck oder Barren verwendet werden kann.

Siehe: Was ist ein Gussbarren?

Was ist Goldraffinierung?

Die Goldraffination ist der nächste Schritt nach dem Schmelzen, bei dem Gold von einer Reinheit von etwa 90 % auf den hohen Reinheitsgrad gebracht wird, der für Schmuck, Investitionen oder industrielle Anwendungen erforderlich ist. Der Zweck der Raffination besteht darin, die letzten Spuren anderer Metalle zu entfernen, damit das Endprodukt eine Reinheit von 99,5 bis 99,999 % erreicht.

Es gibt verschiedene Methoden, um Gold zu einer höheren Reinheit zu veredeln:

• Miller-Verfahren: Hierbei wird Chlorgas in geschmolzenes Gold eingebracht, das mit Verunreinigungen reagiert und diese abtrennt. Es handelt sich um ein schnelles, effizientes und kostengünstiges Verfahren, bei dem Gold mit einer Reinheit von etwa 99,5 % gewonnen wird. Daher ist es ein gängiger erster Schritt im Raffinationsprozess.
• Wohlwill-Verfahren: Dies ist ein elektrolytisches Verfahren, das häufig nach der Miller-Veredelung angewendet wird. Dabei wird Gold in einer Säurelösung aufgelöst und anschließend mit elektrischem Strom durchflossen. Verunreinigungen werden entfernt, um Gold mit einer Reinheit von bis zu 99,999 % zu erhalten, dem höchsten auf kommerzieller Ebene erreichbaren Reinheitsgrad.
• Merrill-Crowe-Verfahren: Dieses Verfahren ist im Bergbau weit verbreitet und basiert auf der Zinkausfällung, um Gold aus Cyanidlösungen zurückzugewinnen.
• Königswasserverfahren: In kleinerem Maßstab kann Gold mit Königswasser, einer Mischung aus Salpetersäure und Salzsäure, raffiniert werden. Dadurch wird das Gold aufgelöst und kann erneut ausgefällt und gereinigt werden, um eine Reinheit von bis zu 99,9 % zu erreichen.

Beachten Sie, dass selbst mit diesen fortschrittlichen Veredelungsmethoden ein Reinheitsgrad von 100 % nicht erreicht werden kann. Der höchste jemals gemessene Reinheitsgrad lag bei 99,9999 % (sechs Neuner) und wurde 1957 von der Perth Mint ermittelt.

Nachdem das Gold raffiniert wurde, wird es erneut geschmolzen und in Formen gegossen, um Goldbarren (d. h. gegossene Goldbarren) herzustellen. Diese Barren werden dann in Tresoren gelagert und auf den globalen Märkten gehandelt. Neben gegossenen Barren kann Gold auch zu Münzen, Schmuck oder kleineren geprägten Barren verarbeitet werden.

Siehe: Welche Arten von Goldbarren gibt es?

Neben frisch geförderten Barren wird die Goldveredelung auch für recyceltes Gold genutzt, das etwa 25 % des Angebots pro Jahr ausmacht. Das meiste recycelte Gold stammt aus altem Schmuck und Altgold, das aufgekauft, eingeschmolzen und zu reinem Gold veredelt wird. Dies trägt dazu bei, die Verfügbarkeit von Gold zu sichern und gleichzeitig den Bedarf an neuem Abbau zu reduzieren, was einen nachhaltigeren Weg für Goldinvestitionen bietet.

Was ist Schlacke?

Beim Schmelzen von Gold verbinden sich die dabei verwendeten Verunreinigungen und Flussmittel zu einem Nebenprodukt, das als Schlacke bezeichnet wird. Schlacke ist ein glasartiges, steiniges Material, das auf dem geschmolzenen Gold (oder Doré-Metall) im Tiegel schwimmt. Es wird dann abgeschöpft und entsorgt oder in einigen Fällen wiederaufbereitet, um die darin enthaltenen geringen Mengen an Edelmetallen zurückzugewinnen.

Schlacke ist wichtig, weil sie zeigt, ob der Schmelzprozess korrekt durchgeführt wurde. Wenn die Schlacke gut ausgebildet ist, bedeutet dies, dass Verunreinigungen wie Eisen, Kupfer oder Zink erfolgreich mit Flussmitteln wie Siliziumdioxid, Borax oder Natriumnitrat gebunden wurden und darunter reineres Gold zurückbleibt.

Je nachdem, wie sie abkühlt, kann Schlacke ein unterschiedliches Aussehen und eine unterschiedliche Beschaffenheit annehmen:

• Langsam abgekühlte Schlacke ist hart, kompakt und steinig und wird oft unter normalen Luftbedingungen abgekühlt.
• Wassermantelgekühlte Schlacke bildet sich schnell mit Hohlräumen aus Dampf, wodurch ein leichteres und weniger dichtes Material entsteht.
• Granulierte Schlacke wird schnell in Wasser abgeschreckt, wodurch kleine, sandähnliche Glaspartikel entstehen.

Goldanalyse

Bei der Goldanalyse wird die Reinheit und der Gehalt von Gold gemessen, bevor es verkauft, raffiniert oder bewertet werden kann. Die zuverlässigste und am weitesten verbreitete Technik ist auch eine, die seit Hunderten von Jahren angewendet wird – die Feuerprobe.

Weiterlesen: Was sind Goldpunzen?

So funktioniert die Feuerprobe:

1. Eine goldhaltige Probe wird zusammen mit Flussmitteln wie Siliziumdioxid und Borax, Bleioxid (Litharge) und einem Reduktionsmittel wie Mehl in einen Tontiegel gegeben.
2. Die Mischung wird auf sehr hohe Temperaturen erhitzt, damit die Flussmittel den Schmelzpunkt unerwünschter Materialien senken.
3. Das Bleioxid wird zu metallischem Blei reduziert, das die Edelmetalle (Gold, Silber und Metalle der Platingruppe mit Ausnahme von Osmium und Ruthenium) sammelt und absorbiert.
4. Während die Probe abkühlt, bildet sich am Boden des Tiegels ein Knopf aus Blei, während leichtere Verunreinigungen oben eine glasartige Schlacke bilden.
5. Der Bleiknopf wird dann in einer oxidierenden Umgebung erneut erhitzt, um das Blei zu entfernen und eine glänzende Perle aus Edelmetallen zurückzulassen.
6. Schließlich wird die Perle mit Salpetersäure behandelt, um das Silber aufzulösen und reines Gold zurückzulassen, das zur Analyse gewogen werden kann.

Die Feuerprobe ist zwar zerstörend, aber auch äußerst genau, weshalb sie sowohl im Bergbau als auch in der Raffination als Standard für die Prüfung der Goldreinheit gilt.

Bei Schmuck wird die Reinheit von Gold in Karat angegeben, wobei 100 % reines Gold 24 Karat entspricht. Jedes Karat entspricht einem Goldgehalt von 4,167 %, sodass 18-karätiges Gold zu 75 % rein ist. Die Feinheit ist eine weitere Möglichkeit, die Reinheit von Gold zu messen, und wird in Tausendstel angegeben. Gold mit einer Reinheit von 99,9 % wird als „drei Neuner Feinheit” bezeichnet.

Weiterlesen: Goldreinheit, Feingehalt und Karat - was ist das und wie kann man es überprüfen?

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