Cupelare

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 25 mai 2021; verificările necesită 3 modificări .

Cupelation (din fr.  coupelle ) - procedeu pirometalurgic , un tip de prăjire, inclusiv încălzirea mineralelor, minereurilor, concentratelor sau aliajelor care conțin metale prețioase (aur, platină, argint), pentru a le separa sau purifica.

Ca urmare a cupelării, se obțin cantități mici de metale prețioase. Acest proces face posibilă obținerea de metale prețioase pure din minereuri care conțin elemente metalice precum cuprul , plumbul , zincul , arsenul , antimoniul sau bismutul , de exemplu . Folosit în metalurgia neferoasă, analiză de analiză. Metalul contaminat este aliat cu plumb - acesta din urmă absoarbe impuritățile. Oxidul de plumb rezultat, împreună cu oxizii de metale mai puțin nobile, este îndepărtat din creuzetul poros. Acesta este un pas important în procesul de topire a argintului. Cu toate acestea, aurul și argintul nu pot fi separate unul de celălalt în acest fel. Se folosește un cuptor cu creuzet sub formă de ceașcă, numit creuzet de testare. Cuptorul este acoperit cu marnă  - o argilă de calcar poroasă care absoarbe oxidul de plumb , evaporându-se din aliajul lichid sub influența fluxului de aer. După terminarea oxidării și tranziția plumbului la oxid, suprafața aliajului capătă o culoare irizată caracteristică.

Aplicații

Procedura

Cupelația exploatează diferitele afinități pentru oxigen ale metalelor implicate. Metalele nobile precum argintul și aurul sunt foarte greu de oxidat. Pe de altă parte, metalele de bază în stare lichidă se oxidează foarte ușor. În acest fel, metalele prețioase pot fi purificate până la 99,99%.

Pentru cupelare, metalul care trebuie testat este topit cu aproximativ dublul masei de plumb din cupă într-un așa-numit cuptor de testare într-o atmosferă oxidantă. Are loc următoarea reacție chimică:

Proba măcinată este amestecată cu oxid de plumb (II) (PbO) și un agent reducător (cum ar fi funingine, cărbune sau făină) sub formă de pulbere și un flux (cum ar fi borax ) și apoi încălzită. Plumbul metalic format prin oxid-reducere conține și metal nobil dizolvat. Aliajul de metal topit curge în jos pe fundul tigaii. Apoi, aliajul este transferat într-un font - un creuzet poros , realizat, de exemplu, din cenușă osoasă sau magnezit și încălzit, oferind acces la aer. În aceste condiții, plumbul este reoxidat la PbO. Se oxidează și impuritățile altor metale, care sunt impurități, de exemplu, cuprul sau staniul. Astfel, concentrația metalului nobil crește în mod constant în timpul oxidării până când tot plumbul a fost transformat în oxid de plumb (II) și metalele însoțitoare au fost, de asemenea, oxidate. Datorită tensiunii superficiale mai mici a topiturii de oxid, acesta este absorbit în vas, în timp ce metalul prețios rămâne ca o mică „perlă” (picătură de metal lichid). Plumbul poate fi produs din oxidul de plumb prin topire într-o atmosferă reducătoare. Cu toate acestea, o parte din plumbul care scapă sub formă de oxid de plumb sau vapori de plumb se pierde.

Un vas (font) este un vas asemănător unui creuzet, dar realizat dintr-un material poros. Procesele de oxidare sunt accelerate datorită suprafeței mult mai mari a topiturii, spre deosebire de un creuzet convențional. Bolurile sunt fabricate din cenusa vegetala, cenusa osoasa si magnezie pentru a preveni reactia chimica cu oxidul de plumb. Agricola raportează, de asemenea, necesitatea de a recoa fontul înainte de utilizare pentru a preveni slobozirea plumbului atunci când este topit.

Extracția argintului din minereurile de plumb

Argintul nativ  este un element rar, deși există ca atare. De obicei apare în mod natural în combinație cu alte metale sau în minerale care conțin compuși de argint - de obicei sub formă de sulfuri precum galena (sulfura de plumb) sau cerusita (carbonatul de plumb). Astfel, producția de argint primar necesită topirea și apoi cupelarea din minereurile de plumb purtătoare de argint.

Minereurile precum galena (PbS) sunt mai întâi prăjite pentru a le transforma dintr-un compus de sulf în oxid de plumb . Dacă oxidul de plumb este redus, atunci se formează plumbul negru ( Werckbley ). Plumbul brut conține adesea 0,01 până la 1% argint.

Oxidul de plumb(II) poate fi obținut prin trecerea unui curent de aer peste plumbul topit:

Această reacție stă la baza cupelării, al cărei produs secundar este oxidul de plumb (II). De asemenea, se formează atunci când minereurile care conțin plumb sunt prăjite, cum ar fi galena :

Plumbul se topește la 327 ° C, oxidul de plumb la 888 ° C și argintul se topește la 960 ° C. Pentru a separa argintul, aliajul este topit din nou la o temperatură ridicată de 960 ° C până la 1000 ° C într-un mediu oxidant. Plumbul se oxidează în monoxid de plumb, cunoscut sub numele de litarg, care captează oxigenul din alte metale prezente. Oxidul lichid de plumb este îndepărtat sau absorbit prin acțiune capilară în căptușeală.

Dacă este necesar, după etape suplimentare de îmbogățire, aliajul plumb-argint este rafinat. În timpul operațiunilor de funcționare, aliajul este topit într-un cuptor în funcțiune. Topitura este purjată cu aer. Plumbul este oxidat la oxid de plumb(II). Pe de altă parte, argintul, ca metal nobil, nu se oxidează. Oxidul de plumb plutitor formează un strat mat pe topitură. Acest strat este îndepărtat sau absorbit continuu de pereții creuzetului special pregătiți. În cele din urmă, se formează doar o membrană de oxid pâlpâitor foarte subțire. Rupând pelicula de oxid, puteți vedea argintul lichid rămas.

Reciclarea produselor cupelare

Argintul obținut prin cupeling ar putea conține, de asemenea, un amestec semnificativ de aur. Prima tehnologie de rafinare a aurului este rafinarea sării (cimentarea cu sare).

Cimentarea cu sare este destul de simplă. Pe lângă un aliaj de aur și argint, puțin argilă arsă sau praf de cărămidă veche, sare și doar suficientă urină se adaugă în vas pentru a umezi totul. Vasul închis este menținut încălzit, dar nu atât de fierbinte încât să topească aurul, adică la mai puțin de 1000 °C.

Când este încălzită în prezența siliciului și a aluminei (care se găsesc în praful de argilă/cărămidă), sarea se descompune pentru a forma acid clorhidric și clor. Aciditatea urinei favorizează această descompunere. Acidul clorhidric în această reacție interacționează cu argintul, formând clorură de argint, care este separată de aur. Când se întâmplă acest lucru, produșii de reacție sunt volatili, așa că este important să țineți vasul închis. După aproximativ 24 de ore, aurul nu va conține aproape niciun argint la o puritate de aproximativ 90% sau mai mare. Prin îndepărtarea aurului, este posibil să se transforme clorura de argint înapoi în argint, producând două mostre separate de metale prețioase purificate.

Istorie

Prima utilizare cunoscută a argintului a fost în Orientul Apropiat, în Anatolia și Mesopotamia, în mileniul IV î.Hr. Descoperirile arheologice de obiecte din argint și plumb, precum și biscuiți și zguri, au fost studiate în multe zone, iar analizele metalurgice arată că la acea vreme o persoană extragea deja cu încredere argint din minereurile de plumb, așa că această metodă ar fi putut fi cunoscută mai devreme. În Egiptul Antic, era cunoscută o metodă pentru separarea aurului și argintului de aliajul de plumb prin copelare. Cupelația s-a realizat în creuzete de lut, unde s-a adăugat plumb [1] și salpetru [2] . În timpul următoarei epoci a fierului, cupelarea a fost realizată prin topirea metalelor descompuse cu adaos de plumb; lingoul rezultat din această topire a fost apoi încălzit într-un cuptor cu fontă pentru a separa metalele prețioase. Unele mine - la Rio Tinto , lângă Huelva, în Spania, și minele Lavrian din Grecia - au devenit locuri importante din punct de vedere politic și economic în întreaga Mediterană. În jurul anului 500 î.Hr e. V. controlul asupra minelor lavriene a oferit Atenei un avantaj politic și o dominație în Marea Mediterană, datorită cărora au putut să-i învingă pe perși.

În epoca romană antică, imperiul avea nevoie de cantități mari de plumb pentru a susține civilizația romană pe o suprafață mare. Romanii erau dornici să deschidă mine de plumb-argint în orice zonă pe care o cucereau. Monedele de argint au devenit un mijloc comun de schimb, astfel încât controlul asupra producției și extragerii de argint a dat Romei putere economică și politică. Minereurile de plumb din timpul Imperiului Roman meritau exploatate dacă conținutul lor de argint era de 0,01% sau mai mult.

Vezi și

Literatură

Note

  1. ↑ Ph.D. T.I. Mayakova. Analiza analizei: din lumea antică până în zilele noastre. Prezentare generală  // Exploatarea aurului: Jurnal. - 2007. - Decembrie ( Nr. 97 ). Arhivat din original pe 21 aprilie 2021.
  2. ↑ Istoria chimiei  // Wikipedia. — 2020-11-04.