Добыча серебра: происхождение и уникальные свойства, технологии добычи, применение

Серебро — благородный металл характерного серебристо-белого цвета. Известен он с давних времен, добывается на разных материках. Металл популярен в ювелирном деле, медицине, различных производствах и промышленности.

Историческая справка

Люди знакомы с серебром с древнейших времен, так как оно было популярным самородком и не требовало плавления руды. К древнейшим центрам добычи и обработки металла относят доисторическую Сардинию, где он стал известен еще в период раннего энеолита.

Серебро включают археологические находки на разных континентах. На территории Древнего Египта нашли аксессуары, датированные 5,5–7 тысячелетиями. Металл тогда получали из древнейших месторождений в Сирии.

Элементу издревле присваиваются магические и целебные свойства. Из-за этого его ассоциировали с Луной, использовали алхимики.

По значимости среди драгоценных металлов серебро уступает только золоту. Очищать его люди научились примерно 2,5 тысячелетия назад. Раньше использовали большие ступы для измельчения руды — получали порошок, в котором серебро отделяли от разных примесей.

Стоимость драгоценного металла начала быстро расти после чеканки первых монет. Произошло это в Месопотамии еще за полтысячелетия до нашей эры. Серебром рассчитывались и на Руси — сначала от бруска металла отрубали нужный кусок, потом появились монеты.

Серебро в природе

Найти чистый металл можно нечасто. Большой его объем составляют сульфиты и глинистые сланцы. На тонну породы приходится 60–70 мг (максимум 1 г) драгоценного элемента.

Серебро выгодно добывать из золотосеребряных, медных и свинцовых руд. Есть разные соединения:

1. Электрум — вид самородного золота, содержит до 50 % серебра. Соединение представлено пластинчатыми образованиями или дендритами белого, светло-желтого, зеленовато цвета. Бывает непрозрачным, с металлическим блеском.
2. Аргентит — серебросодержащая руда, соединение с серой. Встречается сплошной массой, в пластинках или кристаллах. Бывает железно-черного или черновато-серого цвета. Соединение непрозрачно, имеет металлический блеск.
3. Галенит — важнейший источник свинца. Кроме серебра может содержать кадмий, селен и другие примеси. Встречается сплошными массами и кубическими кристаллами. Характерен свинцово-серый цвет, непрозрачность и тусклый металлический блеск.
4. Прустит — мышьяково-серебряная обманка. Встречается просвечивающими сплошными массами алого, багряно-красного, красновато-серого цвета. Характерен алмазный блеск и потемнение на свету.
5. Пираргирит — сравнительно редкий минерал, является соединением с сурьмой, содержит почти 60 % серебра. Встречается дендритами, зернистыми вкраплениями, налетом. Бывает пурпурно-красного цвета, полупрозрачен, просвечивает. Характерен алмазный полуметаллический блеск.
6. Стефанит (кислое, ломкое или черное серебро) — содержит почти 70 % драгоценного металла, а также серу и сурьму. Встречается сплошными массами и кристаллами серого или черного цвета.

Находят драгоценный металл также на месторождениях кварца, угля, нефти, полиметаллов. Морская вода содержит микроскопические частицы серебра, но добывать его при таких условиях трудно, поскольку необходимая технологическая база отсутствует. Для получения 1 г металла нужно 25 тысяч тонн морской воды.

Небольшое количество элемента содержат живые организмы. Драгоценный металл есть и в падающих на планету метеоритах.

Ученые подсчитали, что добыто было примерно 700 тысяч тонн серебра. Даже самородки распознать нелегко, так как металл покрывает темно-серый налет сульфида. Иногда он напоминает запутанную проволоку или сухой мох, имеет коричневатую или ржавую окраску. Такой эффект дает гидроксид железа, покрывающий металл.

От Македонского до Сапковского

В войсках Александра Македонского военачальники болели реже, чем рядовые. А ведь и питание, и условия в походах были одинаковы для всех. Причина крепкого здоровья (так предполагают историки медицины) в посуде. Рядовые ели из оловянных тарелок, военачальникам полагалась серебряная.

Наш русский рубль неразрывно связан с серебром. Нет, драгоценного металла в рублевых и других расходных монетах сейчас нет. А вот название монета получила от слова «рубить». В Древней Руси имели хождения серебряные слитки или прутки; их называли гривны. От них отрубали кусочек (соответствующий цене товара), он и назывался рубль.

Драгоценному металлу всегда приписывали мистическую силу. Защита от любой нечисти (даже вампиров и оборотней, которых могло убить только серебряное оружие), от дурного глаза и прочей ночной жути.

Те, кто читал книги Сапковского о ведьмаке Геральде (или играл в компьютерные игры по книге), знают: меч ведьмака был из чистого металла серебра. Ведь профессией ривийца было уничтожение всяческой нечисти.

Свойства

Популярность серебра и множество сфер его применения объясняется физическими и химическими свойствами элемента.

Физические свойства

Чистый элемент тяжелый, его плотность 10,5 г/см³. У металла серебристо-белый цвет и следующие физические свойства:

• мягкость;
• необыкновенная пластичность — при обработке материал легко меняет форму;
• теплопроводность 429 Вт/(м*К) — самый высокий показатель среди металлов;
• самая высокая электропроводность (при комнатной температуре) среди металлов;
• относительная тугоплавкость — температура плавления 962 °C;
• отражающая способность — свойство применяется для изготовления зеркал;
• подверженности коррозии нет.

Химические свойства

В периодической системе Менделеева у серебра 47-й атомный номер. Он относится к 11 группе (подгруппа меди). Химические свойства элемента следующие:

• отсутствие реакции с другими веществами (природные условия);
• противостояние царской водке;
• отсутствие воздействия кислорода, кремния;
• растворение в ртути с образованием амальгамы (жидкого сплава) — это свойство используется при обработке металла;
• растворение в азотной, соляной (если есть кислород), горячей концентрированной серной кислоте;
• образование сульфида при нагревании с серой;
• при ультрафиолетовом облучении, окислении озоном и кислородной плазмой — образуются тонкие пленки;
• чувствительность к сере;
• потускнение (потемнение) со временем — причиной является реакция со следами сероводорода в воздухе, образуется налет сульфида с розоватой пленкой;
• нерастворимость солей серебра в воде за исключением нитрата, фторида, перхлората.

ПРИМЕНЕНИЕ

Серебро применяется главным образом в сплавах с медью для выделки серебряных изделий, монет и др. Чистое серебро употребляется для филигранных работ, изготовления тиглей для плавления щелочей, для серебрения, для получения химических соединений и других целей. Главная масса серебра (около 80%) добывается не в самородном виде, а в качестве побочного продукта из богатых серебром свинцово-цинковых, золотых и медных месторождений. Области применения серебра постоянно расширяются, и его применение — это не только сплавы, но и химические соединения. Определённое количество серебра постоянно расходуется для производства серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, обладающих очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью и способных при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи.

Способы извлечения серебра

Сегодня серебряные самородки находят реже. Добыча бывает разной:

• шахтная (под землей) — создается система галерей;
• карьерная или открытая (над землей) — выкапываются массивные траншеи;
• скважинная — для выемки руд используют бур;
• морская (ниже уровня моря).

Для серебра чаще используется шахтная добыча. Прибегают также к карьерному способу, развивают скважинный метод. Извлекают руду в процессе следующих этапов:

• бурение отверстий и закладка взрывчатки;
• поднятие на поверхность фрагментов ископаемых;
• тщательно обследование руды;
• измельчение породы с помощью специальной дробилки.

Из добытой руды элемент нужно выделить. Делается это с помощью цианирования или амальгамации.

Цианирование

Эта методика подразумевает тандем кислорода и цианида — по отдельности эти компоненты не действуют. Ее применяют для обработки породы, целевое сырье растворяется.

Следующий этап — фильтрация. С помощью цинкового порошка получают осадок, который сплавляют. На этом обработка не заканчивается — необходимо полное очищение от примесей. Этим занимаются на специализированных заводах.

Амальгамация

Для обработки используется ртуть. На руду воздействуют температурой в 1000 °C. Сырье плавится, туда добавляют химикаты, чтобы драгоценный металл не выгорал.

Затем термическую обработку повторяют, чтобы жидкость выпарилась. Все металлы, содержащиеся в руде, расплавляются. Процесс занимает 4 часа. Серебро разливают по формам — остывает оно всего за 5 минут.

Полученные слитки сравниваются с эталоном. Делают это для определения пробы.

История открытия

Серебро знакомо людям давно. Впервые историки отмечают его значимость примерно в 4 тысячелетии до н. э. Тогда из этого благородного металла появились первые украшения, которые использовали как обменную валюту.

Со временем люди узнали свойства этого материала и стали использовать его для очистки воды от примесей. Шаманы, ясновидящие ценили этот металл, называя его защитником души. Из него изготавливались ритуальные ножи, священное оружие. Астрологи называли этот материал лунным камнем. Он должен был указывать дорогу заблудившимся путникам, изгонять нечисть, тьму на пути.

Работы по добыче серебра в России

Россия — один из лидеров по добыче серебра — более 1,6 тысяч тонн в год. Добывается металл в 20 российских регионах — более 100 месторождений. Лидирует Магаданская область — ведущее месторождение Дукатское и месторождения Лунное и Джульетта. Они приносят почти 50 % добываемого в стране серебра.

25 % добычи этого металла по стране приходится на регионы Урала. Крупные залежи есть в Читинском и Хабаровском районах.

Инициатором поисков серебра в России стал Петр I. Сегодня переработкой занимается множество организаций, крупнейшая среди них «Полиметалл». Она же занимается разведывательными работами, чтобы определить новые месторождения. На экспорт Россия отправляет незначительную часть добычи.

Пусть будет светлым, как Луна

Для серебра неблагоприятными факторами являются:

• человеческий пот;
• косметические и лечебные препараты, содержащие серу, йод;
• прием витаминно-минеральных добавок;
• высокая температура (баня, сауна).

Все это может нанести вред цвету и внешнему виду серебряной вещицы.

Почистить серебро в домашних условиях несложно. Подержите изделие в мыльной воде, ополосните, насухо вытрите фланелью или замшей.

Хотя бы раз в год отнесите украшение к ювелиру. Он восстановит блеск и первозданную красоту любимой безделушки специальными средствами.

Полезно знать: не меряйте чужие серебряные украшения и не давайте мерить свои.

Работы по добыче серебра в мире

В мире ежегодно добывают более 20 тысяч тонн серебра. Примерно 25 % этого объема приходится на Мексику. Есть и другие государства-лидеры:

• Перу — более 4 тысяч тонн в год;
• Китай — около 3,5 тысяч тонн в год;
• Австралия — около 2 тысяч тонн в год.

Не следует путать объем добычи и запасы драгоценного металла. По второму показателю статистика другая:

• около 23 % мировых запасов у Перу;
• 15 % запасов приходится на Польшу, Австралию и Чили;
• 7–8 % в Мексике и Китае;
• 5 % приходится на США.

Геологическая служба США выяснила, что без открытия новых крупных месторождений серебра его мировые запасы могут закончиться через 20 лет. Максимальным потенциалом обладают Канада, Германия и Норвегия.

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура серебра

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. ЗL 4 4L6 3 6L 2 9РС. Кристаллическая структура. Гранецентрированный куб. Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы очень редки. Встречающиеся формы: , . Двойники по (111). Агрегаты. Встречается иногда в виде типичных «вязаных» перистых дендритов, тонких неправильных пластин и листочков. Характерны также моховидные, волосовидные и проводочные формы. Наиболее распространены зерна неправильной формы и более крупные сплошные скопления — самородки.

Очищение металла

Существуют и другие способы по добычи чистого серебра, например, пирометаллургичкий способ. Им пользуются только в том случае, когда концентратом выступают свинцовые или медные элементы.

Вас может заинтересовать: Серебро 925 пробы: характеристики и особенности

Сырые медные соединения помещают в электрическую ванну для возникновения электролиза. Медь растворяется, а серебро осаживается на дно.

Сырой свинец обрабатывают цинком при высокой температуре в 450 градусов. Серебро имеет свойство тяготеть к цинку и таким образом лучше растворяется. Отделенный слой серебра и цинка извлекается, и далее задача состоит в том, чтобы отделить драгоценный металл.

Температура 1250° способна выпарить цинк, но серебро не остается в чистом виде: все еще присутствуют свинец и мышьяк. А вот после обработки кислородом при 1000° серебро предстает в том виде, в котором его можно плавить на слитки.

Нужно отметить, что это достаточно выгодный способ очищения металла, так как свинец и медь не являются дорогими соединениями, а значит, и их переработка не требует серьезных денежных вложений.

Характеристики и виды

Особенность серебра – этот красивый металл теряет спустя некоторое время свою яркость и блеск из-за сероводородного влияния, а это вещество содержится в воздушной массе. Высокие электро- и тепло- проводимости также являются особенностями серебра. Он легче меди и тяжелее золота. Серебро устойчиво к действию щелочей, органических и минеральных кислот. Металл относят к разряду благородных, а некоторые люди считают, что он имеет даже мистическую силу (ассоциации с луной, чистотой, светом, также говорят, что серебра боится всякая нечисть). Этому металлу присвоен номер 47 в таблице Менделеева (периодическая таблица химических элементов).

Кристаллическая решетка серебра — гранецентрированная, кубическая. Условное химическое обозначение металла — Ag.

Существует около 50 известных человеку серебросодержащих природных минералов, но для промышленности важность имеют всего около 15-20 подвидов: самородное серебро, электрумы (золото и серебро), аргентиты (серебро и сера), кюстелиты (серебро и золото), пруститы (серебро и мышьяк-сера), бромаргериты (серебро и бром), стефаниты (серебро и сурьма-сера), дискразиты (серебро и сурьма), фрейбергиты (медь-сера и серебро), полибазиты (серебро и медь-сурьма-сера), аргентоярозиты (серебро и железо-сера), кераргириты (серебро и хлор), пираргириты (серебро и сурьма-сера), агвилариты (серебро и селен-сера) и т.д.