Rafinacja metali szlachetnych - czym jest i na czym polega

Rafinacja metali szlachetnych jest skomplikowanym i złożonym procesem, którego celem jest uzyskanie metalu o jak najwyższej czystości. Na czym dokładnie polega ten proces? Jak się go przeprowadza krok po kroku? Czy rafinacja złota różni się od procesu rafinacji innych metali szlachetnych? Przeczytaj artykuł i sprawdź, czym jest rafinacja metali szlachetnych oraz w jakim celu jest wykonywana.

Rafinacja metali szlachetnym – co to jest?

Metale szlachetne są często łączone ze sobą lub z innymi, nieszlachetnymi surowcami, uzyskując w ten sposób stop metali. Proces ten jest przeprowadzany w celu osiągnięcia lepszych właściwości metalu, a co za tym idzie, również jego jakości. Dobrym przykładem jest złota biżuteria, w której miękkie i plastyczne złoto mieszane jest np. z cyną lub niklem, co pozwala uzyskać stop o odpowiedniej twardości, wytrzymałości i pożądanym kolorze. Wykonana z takiego stopu biżuteria jest w stanie przetrwać wiele lat.

Proces rafinacji metali szlachetnych polega natomiast na odzyskaniu czystej postaci metali ze stopów poprzez ich rozpuszczenie i oddzielenie od siebie. Dzięki temu czyste metale mogą zostać ponownie wprowadzone zarówno do obiegu produkcyjnego, jak i przemysłowego, i można z nich wytworzyć nowe wyroby. Jest to zatem proces odwrotny od wytwarzania stopów.

Najczęściej przeprowadzany jest proces rafinacji srebra, złota, platyny i palladu. Jednak ważne jest to, aby odzysk metali szlachetnych odbywał się w odpowiednich warunkach i przy zachowaniu należytej ostrożności, szczególnie w przypadku takich kruszców jak złoto i srebro, ponieważ każdy błąd w tym procesie może niekorzystnie wpływać na jakość końcowego produktu i jego wartość.

Co ważne, rafinacja przyczynia się do wykorzystywania i gospodarowania zasobami złóż naturalnych metali szlachetnych w sposób bardziej zrównoważony, co przekłada się na ochronę środowiska i dobro całej planety.

Korzyści z rafinacji metali szlachetnych

Rafinacja metali szlachetnych pozwala na przekształcenie naturalnych surowców w metal charakteryzujący się najwyższą czystością, z którego można wyprodukować np. sztabki złota czy srebrne monety.

Ponadto dzięki temu, że podczas tego procesu wykorzystywane są zaawansowane techniki laboratoryjne, to udaje się odzyskać metale szlachetne z różnych zanieczyszczeń. To pozwala różnym gałęziom przemysłu wykorzystać surowiec do produkcji wielu produktów – od biżuterii, aż po elektronikę.

Proces ten wspiera również ochronę środowiska poprzez odzyskiwanie i efektywne wykorzystywanie surowców oraz minimalizowanie odpadów.

Odzyskiwanie metali szlachetnych – hydroliza

Hydroliza to jedna z najczęstszych metod oddzielania metali szlachetnych ze stopów. Polega na ich rozpuszczeniu w specjalnym roztworze wodnym, który składa się z kwasu chlorowodorowego i kwasu azotowego lub kwasu chlorowodorowego i chloru. Na przykład podczas rafinacji srebra i platyny, zaleca się pozostawienie roztworu na 24 godziny, aby sprawdzić, czy nie wydzieli się dodatkowy osad metalu.

Następnym etapem jest bezpośrednie wytrącanie lub redukowanie metali za pomocą gazu, soli czy związków organicznych. Równie często w tym celu wykorzystywane są także hydraty nitrowe.

Ostatnim krokiem jest oczyszczanie i rekrystalizowanie metalu. Jeśli jednak w procesie hydrolizy został użyty kwas solny, to niezbędna jest dodatkowa procedura – kalcynacja, podczas której metale szlachetne oddzielane są od soli.

Wynikiem końcowym wszystkich wymienionych etapów jest czysty metal szlachetny w postaci granulatu (okrągłych bryłek o nieregularnym kształcie), który przypomina naturalnie występujące w przyrodzie samorodki metali, np. złota i srebra.

Rafinacja srebra

Pierwszym krokiem rafinacji srebra jest rozpuszczenie stopu srebra w stężonym kwasie azotowym. Możliwe jest również przyspieszenie tego procesu za pomocą wyższej temperatury i odpowiednio przystosowanego do tego naczynia.

Następnie uzyskany w procesie płynny stop należy przelać do odrębnego naczynia, w którym rozcieńcza się go ciepłą wodą, uzyskując w ten sposób osad siarczanu srebra, określany również jako papka. To właśnie z powstałej papki wydziela się czysty metal, który jest ceniony przez firmy jubilerskie i różnego rodzaju gałęzie przemysłu. Warto go zbadać pod kątem zawartości srebra.

Jednak to nie koniec procesu rafinacji srebra, ponieważ niezbędne jest również jego oczyszczenie za pomocą wody zmieszanej z kwasem solnym oraz przetopienie. Końcowy etap odbywa się w specjalnie do tego przeznaczonym grafitowym tyglu.

Rafinacja srebra może także odbywać się poprzez rozpuszczenie stopu w stężonym kwasie siarkowym i wytrącenie czystego surowca za pomocą żelaza. Jednak jest to metoda, w której dość często dochodzi do zanieczyszczenia srebra miedzią. To sprawia, że dodatkowo należy przeprowadzić oczyszczenie i przetopienie metalu.

Proces rafinacji metali szlachetnych – złoto

Kopalnie złota przetwarzają rudy przy użyciu różnych technik i dzięki dużej elastyczności udaje się im wytworzyć stop składający się głównie ze złota. Tego rodzaju stop musi zostać następnie poddany rafinacji, aby móc wyodrębnić czyste złoto.

W procesie rafinacji złota wykorzystuje się dwie główne metody, takie jak proces Millera i Wohlwilla. Proces Millera następuje przy użyciu gazowego chloru, który pomaga ekstrahować zanieczyszczenia na powierzchni stopionego i oczyszczonego złota w postaci warstw. Aby do tego doszło, niezbędne jest podgrzanie złota do temperatury jego topnienia, która wynosi 1064,4°C. Jednak ta metoda chociaż prosta i szybka, pozwala uzyskać złoto o czystości 99,5%.

Proces Wohlwilla natomiast zwiększa czystość złota do 99,99%. Jest to możliwe dzięki elektrolizie, w której odlew nieczystego złota jest opuszczany do roztworu elektrolitu składającego się z kwasu solnego i chlorku złota. Następnie pod wpływem pola elektrycznego zanieczyszczenia przechodzą do roztworu lub opadają na dno zbiornika, w którym odbywa się cały proces, w postaci nierozpuszczalnego osadu, uzyskując złoto o wysokiej czystości.

Rafinacja platyny

Proces rafinacji platyny jest zdecydowanie trudniejszy, ponieważ w stopach tego metalu często występują również inne platynowce. Dlatego pozyskiwanie surowca rozpoczyna się od pocięcia stopu na mniejsze kawałki, a następnie rozpuszczenia ich w gorącym roztworze wody królewskiej.

Jeżeli proces zachodzi powoli, to jest to znak, że w stopie obecny jest iryd. W takim przypadku należy do całości dodać odpowiednią ilość ołowiu i wszystko stopić. Uzyskany stop traktuje się następnie gorącym kwasem azotowym, który rozpuszcza inne metale, takie jak miedź, ołów, pallad, rod i żelazo, co pozwala uzyskać platynę, którą następnie ponownie zanurza się w wodzie królewskiej i ogrzewa. W ten sposób platyna się rozpuszcza, a nierozpuszczony pozostaje iryd.

Otrzymany roztwór platyny zagęszcza się poprzez odparowanie cieczy, a następnie działanie na niego stężonym roztworem salmiaku, który powoduje natychmiastowe wydzielenie się niemal czystej platyny.

Z czego można odzyskać metale szlachetne?

Metale szlachetne można odzyskać z wielu różnych przedmiotów codziennego użytku. Jednak głównie pozyskuje się je z elektroniki. Na przykład złoto znajduje się w takich produktach jak laptopy, tablety, telefony komórkowe, telewizory, sprzęt do nagłośnienia czy drobne AGD (np. suszarka, żelazko).

Ponadto złoto i srebro można również odzyskiwać z biżuterii, a pallad z bezużytecznych przedmiotów, jak np. odpady produkcyjne.

Rafinacja metali szlachetnych – podsumowanie

Proces rafinacji metali szlachetnych, takich jak złoto, srebro, platyna i pallad, polega na odzyskaniu czystej postaci metali ze stopów poprzez ich rozpuszczenie i oddzielenie od siebie. Dzięki temu czyste metale mogą zostać ponownie wprowadzone zarówno do obiegu produkcyjnego, jak i przemysłowego.

Jednak rafinacja metali szlachetnych wymaga zachowania należytej ostrożności, szczególnie w przypadku takich kruszców jak złoto i srebro, ponieważ każdy błąd w tym procesie może niekorzystnie wpływać na jakość końcowego produktu i jego wartość.