Что такое аффинаж золота и драгоценных металлов

Аффинаж – это глубокая очистка драгоценного металла от примесей и отделение его от других компонентов сырья. Если говорить совсем просто, исходный материал может содержать золото, серебро, медь, железо, органические соединения и другие элементы одновременно, а после промышленной переработки получают отдельный металл с высокой степенью чистоты.

Термин происходит от французского affinage – очищение, рафинирование. В металлургии он часто относится именно к завершающей стадии получения чистого драгоценного металла. Аффинаж не следует путать с обогащением руды, механической и термической обработкой радиоэлектронного лома, простой переплавкой ювелирных изделий. Переплавка меняет форму материала, но сама по себе не удаляет примеси до нормативного уровня.

В России к драгоценным металлам относят золото, серебро, платину и металлы платиновой группы: палладий, иридий, родий, рутений и осмий. Для каждого из них применяется своя технологическая схема, поскольку примеси, химическая активность и поведение металлов в растворах и расплавах различаются.

Зачем проводят аффинаж

Драгоценные металлы редко поступают в производство в химически чистом виде. Даже самородное золото содержит серебро, медь и другие элементы. Сплав Доре, получаемый на горно-обогатительном комбинате, тоже является промежуточным продуктом: доля золота и серебра в нем высокая, однако состав зависит от месторождения и технологии обогащения.

Еще более неоднородным бывает вторичное сырье. Ювелирный лом содержит лигатуру – металлы, добавленные к золоту или серебру для изменения твердости, цвета и других свойств сплава. Электронный лом, контакты, катализаторы, производственные отходы и шламы могут содержать сразу несколько ценных компонентов в сравнительно небольших концентрациях.

Аффинаж решает две связанные задачи. Драгоценные металлы отделяют от неблагородных примесей, а также разделяют между собой. На выходе получают металл, химический состав которого подтвержден анализом и соответствует требованиям к аффинированной продукции.

По российскому законодательству аффинированное золото должно содержать не менее 995 массовых долей химически чистого золота на 1000 долей сплава. Для серебра, платины, палладия, родия, рутения и осмия установлен уровень не менее 999, для иридия – не менее 998. Конкретная товарная продукция, например золото аффинированное в слитках, может иметь более высокую чистоту, например 999,9 (99,99%).

Какое сырье направляют на аффинаж

Сырье условно делят на минеральное и вторичное. В первом случае речь идет о продуктах добычи и обогащения, во втором – о материалах, которые уже использовались в промышленности, технике или ювелирном производстве.

На аффинаж могут поступать:

• Золотосодержащие и серебросодержащие концентраты

• Сплавы Доре и другие промежуточные металлургические продукты

• Самородное золото и шлиховые концентраты

• Анодные шламы цветной металлургии

• Ювелирный и технологический лом

• Радиоэлектронный лом в разных стадиях первичной обработки

• Отходы производства, содержащие золото, серебро или платиновые металлы

• Катализаторы, контакты и отдельные виды промышленного сырья после предварительной переработки

Состав партии определяет дальнейшую схему. Нельзя выбрать один универсальный способ и применять его к любому материалу. Например, богатый золотосеребряный сплав и низкосортный многокомпонентный лом требуют разной подготовки, разных реагентов и разного числа стадий.

Что происходит с металлом на аффинажном предприятии

Промышленный аффинаж начинается не с растворения металла и не с электролиза, а с приемки и определения состава сырья. Массу партии фиксируют, материал подготавливают к опробованию, отбирают представительную пробу и проводят химический анализ. Для владельца сырья этот этап принципиален: именно по результатам опробования определяется фактическое содержание драгоценных металлов.

После этого сырье приводят к форме, удобной для переработки. В зависимости от материала применяют плавку, дробление, измельчение, обжиг и другие операции. Далее идет собственно разделение компонентов.

Типовая технологическая цепочка выглядит так:

1. Приемка, взвешивание и идентификация партии

2. Усреднение материала и отбор пробы

3. Анализ содержания золота, серебра, платиновых и сопутствующих металлов

4. Подготовка сырья и разделение основных компонентов

5. Глубокая очистка выбранным металлургическим, химическим или электрохимическим методом

6. Контроль чистоты полученного металла

7. Плавка аффинированного металла и выпуск в требуемой форме

Финальный продукт не обязательно представляет собой крупный слиток. В зависимости от назначения это могут быть слитки, гранулы, порошок, чернь, губчатый металл или иной полуфабрикат.

Основные методы аффинажа

На практике методы комбинируют. Выбор зависит от вида драгоценного металла, концентрации примесей, масштаба производства и требований к конечной чистоте.

Пирометаллургическая очистка

Пирометаллургические процессы идут при высоких температурах. Один из известных примеров для золота – хлорный процесс Миллера. Через расплав пропускают хлор, и примеси образуют хлориды. Часть соединений переходит в газовую фазу, часть собирается в шлаке, а золото остается в расплаве.

Метод хорошо подходит для предварительной глубокой очистки богатого золотого сырья и промышленной переработки крупных партий. Если требуется особо высокая чистота, после него может использоваться дополнительная электрохимическая стадия.

Электролитический аффинаж

При электролизе исходный драгоценный металл включают в электрохимическую систему как анодный материал. Под действием электрического тока металл переходит в раствор и затем осаждается на катоде, а значительная часть примесей остается в электролите или переходит в анодный шлам.

Для золота широко известен процесс Вольвилля. Электролитическая очистка применяется и для серебра. Метод ценят за высокую степень разделения компонентов и возможность получать металл очень высокой чистоты, но процесс требует точного контроля состава электролита, силы тока, температуры и содержания примесей.

Гидрометаллургические методы

Гидрометаллургия основана на переводе металлов в раствор и последующем избирательном выделении нужного компонента. Используются растворение, осаждение, фильтрация, экстракция и другие операции.

Для золота известны схемы с хлоридными растворами, в том числе с применением смеси соляной и азотной кислот, которую называют царской водкой. В промышленности такая операция является частью контролируемой химико-металлургической технологии, а не бытовым способом очистки. Состав растворов, газоочистка, улавливание драгоценного металла из промежуточных продуктов и обращение с отходами имеют такое же значение, как основная реакция.

Для платиновых металлов гидрометаллургические схемы особенно сложны. Платина, палладий, родий, иридий, рутений и осмий близки по ряду свойств и часто присутствуют вместе, поэтому их последовательно разделяют за счет различий в химическом поведении соединений.

Чем отличается аффинаж золота от очистки серебра и платины

Золото химически устойчиво, поэтому многие схемы строятся на переводе примесей в соединения, которые легче удалить, либо на растворении самого золота с последующим селективным осаждением или электрохимическим выделением.

Серебро активно взаимодействует с рядом реагентов и хорошо поддается электролитической очистке. В серебросодержащем сырье существенную роль играет отделение меди и золота. При переработке золотосеребряных сплавов обе линии тесно связаны: серебро, удаленное на одной стадии, не считается отходом и направляется на дальнейшее извлечение.

Платиновые металлы требуют более многоступенчатой схемы. Их ценность высока, а различия в химических свойствах отдельных элементов сравнительно невелики. Производству приходится контролировать многочисленные промежуточные растворы, осадки и шламы, чтобы сократить потери родия, палладия, платины и других компонентов.

Что требуется для промышленного аффинажа

Для полноценного аффинажа недостаточно набора химических реактивов. Нужна технологическая линия, рассчитанная на конкретное сырье, лабораторный контроль и система учета металла на всех стадиях. На производстве применяются плавильные печи, электролизеры, реакторы, фильтрационное оборудование, системы вентиляции и газоочистки, весовое и аналитическое оборудование.

Отдельная задача – металлургический баланс. Драгоценный металл распределяется между принятым на склад сырьем, готовой продукцией, растворами, шламами, шлаками, пылью и другими промежуточными продуктами. Поэтому предприятие учитывает готовый металл и возвратные продукты, из которых драгоценные компоненты еще предстоит извлечь.

В России сам аффинаж драгоценных металлов вправе выполнять специализированные организации, включенные в утвержденный Правительством перечень. Обработка и переработка лома и отходов драгоценных металлов регулируется отдельно и для соответствующей деятельности предусмотрены специальные требования. Поэтому промышленный аффинаж – это одновременно металлургический процесс, лабораторный контроль и регулируемая государством производственная деятельность.

Почему аффинаж нельзя сводить к домашней химической очистке

В интернете под аффинажем нередко понимают извлечение золота из старых радиодеталей или ювелирного лома с помощью кислот. С технологической точки зрения это слишком упрощенное представление.

При работе с многокомпонентным сырьем важно знать исходный состав, понимать поведение каждого металла на разных стадиях и контролировать потери. Раствор, шлам или фильтрационный осадок, который внешне кажется отходом, может содержать заметную долю золота, серебра или металлов платиновой группы.

Есть и вопросы экологии и безопасности. Кислотные и хлоридные процессы  сопровождаются образованием едких и токсичных паров, газов и жидких отходов. На производстве для этого используются герметичное оборудование, вытяжные системы, скрубберы, колонны нейтрализации, производится обезвреживание технологических растворов и регламентированный контроль. Поэтому вытяжной шкаф, бытовая емкость, нагреватель и несколько реактивов не являются эквивалентом аффинажной установки.

Кроме того, даже при обеспечении приемлемых норм чистоты готовой продукции, технологических потерь, промышленной и экологической безопасности металл, полученный на предприятии, не входящем в перечень, утвержденный Правительством РФ, не может считаться аффинированным. По закону это промежуточный продукт, который все равно должен быть отправлен для окончательной переработки на специализированное предприятие.

Что получают после аффинажа

Главный результат – драгоценный металл с установленной химической чистотой. После анализа его могут переплавить и разлить в слитки, превратить в гранулы или использовать как сырье для ювелирного производства или изготовления изделий технического назначения.

Аффинированное золото и другие драгоценные металлы идут на изготовление стандартных и мерных слитков, гранул, анодов, ювелирных сплавов, электротехнической продукции, химических соединений, материалов для приборостроения и других изделий. При этом аффинаж возвращает в оборот металл из вторичного сырья: производственного брака, отходов различных производств, катализаторов, ювелирного и технического лома.

Поэтому смысл аффинажа проще всего сформулировать так: это технологический процесс, в ходе которого драгоценный металл отделяют от примесей и других ценных компонентов, подтверждают его состав и доводят до установленной степени чистоты. Для золота это может быть трансформация от низкосодержащего лома, сплава или концентрата к практически чистому металлу, пригодному для выпуска стандартизированной продукции и дальнейшего промышленного использования.