Такие веркблей очищают с помощью шерберной плавки, которая представляет собой окислительно-растворит. плавление при 900-1050 °С в шербере-неглубокой чашечке из огнеупорной глины диаметром 50-75 мм. Шерберная плавка применяется и как самостоят. метод для плавления небольших (1-5 г) навесок материала, богатого золотом и серебром. В состав шихты при этом входят металлич. Рb и бура.
В ходе плавки примеси окисляются и переходят в шлак. Окислителями служат воздух. поступающий через открытую дверь печи. а также образовавшийся при окислении свинца РbО. Как и при тигельной плавке, веркблей отделяют от шлака и купелируют для выделения благородных металлов. т.е. подвергают окислит. плавлению при 850-900 °С в пористых неглубоких чашечках (капелях) диаметром 40-60 мм, изготовленных из костяной муки, магнезита или цемента. При этом свинец окисляется до РbО, большая часть которого (до 98,5%) всасывается пористой массой капели, а остальная часть испаряется. Оксид свинца окисляет металлы-примеси, растворяет их оксиды и вместе с ними поглощается капелью.
Пробирный анализ 1
Золото и серебро в виде сплава (королька) остаются на капели. Полученный королек взвешивают на пробирных (микроаналит.) весах. Затем серебро раств. в разб. HNO 3 ; оставшуюся золотую «корточку» промывают, прокаливают и взвешивают. Количеств. разделение происходит при отношении Ag к Аu не более 3:1, иначе может произойти потеря тонких частиц золота.
Массу серебра определяют по разности масс королька и чистого золота. Предел обнаружения 0,1 г/т ограничен чувствительностью пробирных весов (0,01 мг) и навеской материала. Ниж. границы определяемых содержаний обычно составляют 1 г/т для золота и 3 г/т для серебра.
Если королек содержит платиновые металлы, анализ его хим.. методами представляет сложный и длительный процесс. Получили распространение комбинир. методы анализа с использованием пробирного концентрирования, т. е. определение благородных металлов (в т.ч. Pt, Pd, Rh, Ir, Ru) в корольке или свинцовом сплаве (масса 0,1-2 г) методами эмиссионного спектрального, атомно-абсорбц., активац., фотометрич. анализа и др. Пределы обнаружения Аи при этом достигают 0,005 г/т, Ag-0,1 г/т.
пробирный анализ называют также определение пробы ювелирных изделий (т. е. количеств. содержания Аи, Ag или Pt, выраженного обычно числом массовых частей благородного металла в 1000 мас. ч. сплава, из которого сделано изделие), которое проводят, как правило, без нарушения их целостности. Для этого сравнивают линии, прочерченные изделием на пробирном камне (кремнистый сланец черного или коричневого цвета), с линиями, прочерченными эталонами-т.наз. пробирными иглами известного состава, иногда после смачивания линий спец. растворами.
пробирный анализ- один из самых старых аналит. методов; о нем было известно еще за 2000 лет до н.э. В 1540 В. Берингуччи, а в 1555 Г. Агрикола опубликовали первые руководства по пробирному искусству. В 1763 М. В. Ломоносов описал пробирный анализ в книге «Первые основания металлургии или руд.ых дел».
Золото и технологии. Автоматизация пробирного анализа
Лит.: Плаксин И.Н., Опробование и пробирный анализ, М., 1947; Пробоотбирание и анализ благородных металлов. 2 изд., М., 1978; Haffty J., Riley L. В., Goss W. D., A manual on fire assaying and determination of the noble metals in geological materials, Wash., 1977. Л.П. Колосова.
Источник: www.chemport.ru
Пробирный анализ: от древнего мира до наших дней. Обзор
Первые зачатки пробирного анализа относятся к истории древнего мира. Уже несколько тысяч лет назад был известен процесс купелирования, применяемый для выделения золота и серебра из сплава со свинцом. Тогда уже было открыто избирательное всасывание окислов свинца поверхностью сосуда из костяной золы (аналогичного современной капели).
В гробницах египетских фараонов были найдены золотые корольки, полученные в результате купелирования. Кроме того, применяли способ разделения сплавов золота и серебра действием кислот. Развитие методов оценки достоинства золотых сплавов в Египте было тем более важно, что египетским жрецам были известны приемы фальсификации золота сплавами на медной основе.
Первое систематическое изложение пробирного искусства (так назывался, а часто называется и в настоящее время пробирный анализ) приведено в труде итальянского металлурга Ванноччио Берингуччио, впервые опубликованном в 1540 г. Этот трактат, изложенный в десяти книгах, представляет яркий памятник эпохи итальянского возрождения и довольно полно отражает состояние металлургии того времени. В частности, металлургии золота и серебра и пробирного искусства. В последующем этот труд несколько раз переиздавался на протяжении более ста лет. На рис.1 и рис.2 представлены иллюстрации из этой книги (изготовление капелей и купелирование).
В дальнейшем описание методов пробирного анализа приводится в знаменитом труде по металлургии «Dе ге Меtаlliса», написанном Агриколой (Георгиусом) в XVI веке, а также в труде его современника Эркера. К XVII веку относятся труды Савота (Париж) и Рейнолдса (Лондон).
Судя по описанию Пеписа в 1666 г., способ разделения металлов, применявшийся на Лондонском монетном дворе в Тауэре, весьма походил на некоторые современные методы пробирного анализа.
Постановка дела в Тауэре была в конце XVII века значительно усовершенствована знаменитым ученым Исааком Ньютоном, который в течение последних 25 лет своей жизни стоял во главе Лондонского монетного двора. Весной 1698 г. с постановкой дела в Тауэре знакомился Петр I, в бумагах которого остались собственноручные записи по пробирному анализу.
Возникновение пробирного анализа в России относится к началу XVIII века. В приходно-расходной книге «Приказа рудных дел» за 1707 г. встречаются записи о покупке реагентов для испытания руд. Первые сведения о постройке в Петербурге «пробирной» лаборатории относятся к 1720 г.
Детальное изложение пробирного искусства можно найти в книге М. В. Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел», опубликованной в 1763 г., но написанной задолго до этого. В этом труде содержится не только методика опробования руд плавкой на золото, серебро и другие металлы, но также детально описываются устройство и предметы оборудования пробирной лаборатории (рис. 3, 4).
В эпоху, когда аналитической химии в современном понимании не существовало, задачи пробирного искусства были весьма широки и распространялись на многие металлы. Ввиду того, что в этих условиях искусство выполнения анализа преобладало над пониманием существа дела, термин «пробирное искусство» завоевал себе полное право на существование.
В настоящее время пробирный анализ, в связи с развитием учения о физикохимических основах металлургических процессов и в результате усовершенствования методов аналитической химии, далеко ушел вперед в своем развитии по сравнению с методами, которые ранее описывались в курсах «Пробирного искусства». Пробирная плавка основана на физико-химических закономерностях восстановления металлов, шлакообразования и смачивания расплавленными веществами.
В общих чертах пробирный анализ может быть представлен в виде следующих этапов:
- Подготовка пробы
- Шихтование
- Тигельная плавка на свинцовый сплав
- Сливание свинцового сплава в железные изложницы для охлаждения
- Отделение свинцового сплава (веркблея) от шлака
- Купелирование веркблея (удаление свинца)
- Извлечение королька драгоценных металлов, взвешивание его
- Квартование (добавление серебра, по необходимости)
- Обработка королька разбавленной азотной кислотой (растворение серебра)
- Гравиметрическое (весовое) определение золота и серебра.
Шихтование заключается в смешивании пробы руды со специальными добавками (шихтой): флюсом, свинцовым глетом (PbО) и восстановителями.
Компоненты флюса при сравнительно низкой температуре плавятся и образуют жидкий расплав, в котором происходят физические и химические процессы. Свинцовый глет в процесс плавки восстанавливается до металлического свинца и становится «коллекторной фазой», т.е. растворяет в себе благородные металлы.
Приготовление шихты — ответственная операция. Для определения состава шихты нужно знать состав руды. Неоднородность состава шихты может приводить к погрешностям в результатах анализов. Для приготовления шихты используют смесители (рис.5).
Приготовленную шихту тщательно перемешивают с измельченной пробой и помещают в плавильный тигель. Плавку производят в специальных тигельных печах (рис.6) при температуре 1000°С-1100° С до полного сплавления всего материала, образования шлака и расплава свинца (обычно 30-60 мин). В настоящее время используют преимущественно электрические плавильные печи, реже — газовые. В небольших печах одновременно проводят плавку 8-10 проб. Имеются также печи, в которых одновременно размещают несколько десятков тиглей.
После сплавления тигли вынимают из печи, и расплав сливают в железные изложницы. Сплав свинца и благородных металлов, имеющий высокую плотность, стекает на ее дно. После того, как расплав охладится и отвердеет, его вытаскивают из изложницы. При правильном составе шихты после плавки получают два продукта: веркблей и поверх него — шлак (расположенный на конце конуса, рис.7). Веркблей отбивают молотком от шлака, затем его расплющивают в кубик для удаления остатков налипшего шлака и для облегчения захвата щипцами (рис.8).
Следующим шагом классического пробирного анализа является купелирование. Этот процесс заключается в извлечении благородных металлов из свинца за счет его окисления и поглощения специальной пористой капелью (рис.9). Капели делают из смеси магнезита и цемента непосредственно в лаборатории или приобретают в специализированных фирмах.
Купелирование производят в муфельных печах при температурах от 950°С до 1000°С. Выпускаются специальные печи для купелирования (рис.10, 11)
При купелировании окисленный свинец в основном адсорбируется в капель, примерно 2% свинца улетучивается. Как и в стадии плавки, процесс купелирования должен проходить под наблюдением. Вид получаемого в конце процесса королька говорит о том, был ли процесс удачным.
Осложнения могут возникнуть, например, при наличии теллуридов в пробе, что может привести к образованию многочисленных несферических бисеринок. Трещины в капели или появление окалины указывают на то, что купелирование прошло неудачно и др. Когда процесс завершается успешно, в капели остается маленький блестящий шарик (королек), состоящий из золота и серебра.
К весам в пробирном анализе предъявляют особые требования, так как золотосеребряные корольки и золотые корточки обычно имеют очень небольшую массу. В современном пробирном анализе для плавки обычно берут пробу породы массой 50 г. Масса золота в такой пробе при рядовых содержаниях не превышает 1 мг, а чаще измеряется микрограммами (табл.).
| Содержание, золота, г/т Масса золота в 50-г навеске, мкг | |
| 0,1 | 5 |
| 0,2 | 10 |
| 0,5 | 25 |
| 1 | 50 |
| 2 | 100 |
| 4 | 200 |
| 10 | 500 |
| 20 | 1000 |
С целью повышения чувствительности и точности пробирного анализа при определении содержаний золота меньше 2-4 г/т используют комбинированный метод: пробирную плавку с последующим спектральным определением золота и серебра. Полученный в результате пробирной плавки золотосеребряный королёк растворяют в царской водке, после чего раствор анализируют.
Наиболее распространенными методами завершения пробирного анализа благородных металлов являются атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) и атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой (АЭС ИСП). Современные приборы позволяют определять самые незначительные количества вещества в растворах. В частности, пробирно-атомноабсорбционным методом можно определять содержания золота от 0,05 г/т.
Пробирный метод со спектральным окончанием получил широкое распространение в современных лабораториях. Как и в древние времена пробирный метод остается основным при анализе проб на золото, благодаря возможности анализа сравнительно больших навесок массой 50 г и более.
1.Мостович В.Я. Пробирное искусство. Москва-Ленинград, Цветметиздат, 1932.
2.Эдуард Е.Бэгби. Пробирное искусство. М.: ОНТИ НКТП, 1937.
3.Плаксин И.Н. Опробование и пробирный анализ . М.: Металлургиздат.-1947.
4.Барышников И.Ф. Пробоотбирание и анализ благородных металлов.М.Металлургия.- 1978.
5.Жучков И.А. Пробирный анализ, Методы определения благородных металлов в сухих сыпучих пробах. Учебное пособие. Иркутск, ИрГТУ, 2000.
6.Методика определения массовых долей золота и серебра в пробах руд золотосодержащих и продуктов их переработки пробирным методом и массовых долей золота пробирно-атомно-абсорбционным методом. Иркутск, Иргиредмет,2004. (МА ИАЦ-43-2004, ФР.1.31.2004.01195)
Уникальные посетители статьи: 28230, комментариев: 5
Комментарии, отзывы, предложения
Прохожий, 29.07.10 09:09:49
Как жаль, что ничего в статье не сказано о таком замечательном современном методе как масс-спектрометрия. А ведь количественное определение методом масс-спектрометрии с индуктивно
связанной плазмой применяется для определения и золота, и серебра, и очень многих элементов.
ЮЛФ, 26.12.19 07:10:43
Почему у вас написано «капели для купелирования», должно быть «купели»
Корректор, 26.12.19 11:15:07 — ЮЛФ, 26.12.19
В русском языке слово «купели» имеет религиозно-банный смысл. В Википедии
«Купе́ль — большой чашеобразный сосуд. Служит для проведения таинства крещения в Христианской церкви. Купель может быть выполнена из различных материалов и играет важную роль в создании внутреннего убранства церковного помещения. Нередко купель является произведением искусства.»
Купели также служат банной принадлежностью для мытья. В интернете банных купелей большой выбор. Купель, видимо от слова «купать».
В России в пробирном анализе вместо «купель» чаще применяют термин «капель» от слова капля, а не от слова «купать».
СНС, 28.12.19 05:04:46 — ЮЛФ, 26.12.19
Где вы видели «купели»? Может сейчас кто-то придумал? В СССР были капели.
Например: «Инструкция НСАМ 170-С, 1980 год»
Спектральные методы. Платина, палладий, родий, золото. Пробирно-спектральное определение платины, палладия, родия и золота в сульфидных медно-никелевых рудах.
Научный совет по аналитическим методам при ВИМСе
В инструкции ВИМСа написано:
Для отделения благородных металлов от свинца сплав подвергают окислительному плавлению (купелированию) в специальном пористом сосуде (капели).
ЯДирект, 29.12.19 11:02:30 — ЮЛФ, 26.12.19
В Яндексе есть счетчик количества запросов. По этому счетчику слова:
«капели для пробирного анализа» — запрашивают в поиске 15 раз в месяц,
«купели для пробирного анализа» — запрашивают 0 раз в месяц.
Так что лучше предлагать «капели», а не «купели».
- Содержание сайта
- Комментарии
- Главная страница
Изготовление пробирной посуды
Работа у муфельной печи
Муфельная печь в лаборатории времен Ломоносова
Приборы для пробы руды
Современный смеситель шихты С-50
Плавка проб в тигельной печи
Шлак с веркблеем, полученный после тигельной плавки при пробирном анализе на золото
Очистка веркблея от шлака для последующего купелирования
Капели для купелирования
Общий вид современной печи для купелирования
Источник: zolotodb.ru
Пробирный анализ
Пробирный анализ /2, 3/ основан на свойстве расплавленного металлического свинца хорошо растворять благородные металлы с получением легкоплавких сплавов. Для последующего отделения благородных металлов от свинца используют процесс купелирования, который заключается в отделении благородных металлов от свинцового сплава.
Файлы: 1 файл
3 Пробирный анализ
Пробирный анализ /2, 3/ основан на свойстве расплавленного металлического свинца хорошо растворять благородные металлы с получением легкоплавких сплавов. Для последующего отделения благородных металлов от свинца используют процесс купелирования, который заключается в отделении благородных металлов от свинцового сплава.
В общем виде пробирный анализ проводится по следующей схеме:
2. тигельная или шерберная плавка на свинцовый сплав;
4. взвешивание королька;
5. квартование (при необходимости);
6. разваривание королька;
7. промывка, сушка, прокаливание корточки;
8. взвешивание корточки.
Анализируемая руда обычно состоит из ценной части и пустой породы.
В качестве коллекторов (собирателей) благородных металлов при пробирном анализе используют глёт (PbO), реже сурик (Pb3O4), уксуснокислый свинец Pb (СН3СОО)2, плюмбит (N2O . PbO).
В процессе плавки эти коллекторы восстанавливаются до металлического свинца. В специальных случаях в качестве коллекторов используют другие металлы (медь, никель, олово) и их сплавы.
Коллекторами благородных металлов в корольках, получающихся в процессе плавки, являются зерненый (пробирный) свинец (температура плавления 960,5о С), металлическая медь (температура плавления 1083о С), а также никель и олово.
Первая стадия пробирного анализа состоит из взятия навески и приготовления шихты для плавки на свинцовый сплав. Тонкоизмельченную пробу массой 400-500 г тщательно перемешивают, разрыхляют и взвешивают на технических весах первого класса /17/. Затем взвешивают восстановитель с точностью до 0,01 г. Смешивают навеску руды, окись свинца (глёт) и восстановитель, потом добавляют флюсы – соду, буру и измельчённое обыкновенное оконное стекло.
При обжиге приготовленной шихты происходит окисление и удаление летучих компонентов. Окислителями служат кислород воздуха, селитра, глёт, сурик. Селитра (KNO3) одновременно является и основным флюсом. Большое количество селитры вызывает бурное кипение и поэтому во избежание потерь при вскипании пробы плавку следует вести медленно и осторожно.
Для обеспечения тесного контакта с рудой глёта и флюсов шихту предварительно перемешивают с помощью лабораторных механических перемешивателей. За- шихтованную пробу высыпают в бумажный кулёк, покрывают покрышкой (предохраняющей пробу от доступа воздуха) из смеси буры и кальцинированной соды толщиной 2-6 мм и подвергают тигельной плавке.
Если проба содержит большое количество примесей, производят шерберную плавку. (В процессе шерберной плавки примеси окисляются и переходят в шлак). После окончания плавки затвердевший свинцовый сплав отделяют от шлака, отковывают молотком на наковальне, придавая форму куба, и взвешивают. Если масса сплава, полученного тигельной плавкой превышает 30- 35 г, то сплав содержит примеси и его очищают шерберной плавкой.
В результате тигельной плавки наряду со свинцовым сплавом и шлаком, в случае неудачной плавки, могут образоваться штейн и шпейза.
Свинцовый сплав должен быть светлым, мягким, ковким и легко отделяться от шлака. Но если свинцовый сплав твёрдый и хрупкий или масса его превышает 35 г, то в нём присутствуют примеси. Твёрдость свинцового сплава указывает на присутствие в нём меди, мышьяка, сурьмы, олова, никеля и других металлов, а хрупкость – на наличие серы, сурьмы, мышьяка.
Шлак тигельной плавки должен быть однородным и не содержать частиц неразложившейся руды и включений свинца. Цвет шлаков зависит от состава шихты и служит показателем присутствия в шихте тех или иных металлов. Хороший шлак при удачной плавке имеет небольшую плотность и хорошо отделяется от свинцового сплава.
Шпейза представляет собой сплав арсенидов или антимонидов, получающихся в процессе плавки руд и концентратов, содержащих сурьму и мышьяк. Шпейза в процессе плавки располагается над свинцовым сплавом и прочно к нему прирастает.
Штейн образуется в процессе плавки сульфидных руд и представляет собой сплав сульфидов типа FeS . Cu2S.
Штейн и шпейза растворяют некоторое количество золота и серебра.
В результате тигельной или шерберной плавки получают свинцовый сплав, в который извлекаются благородные металлы. Затем производят купелирование (окислительное плавление свинцового сплава на капели в камерной или муфельной печи при температуре 850-900о С).
Для осуществления процесса купелирования применяют пористые сосуды – капели, которые имеют минеральные перегородки, проницаемые для расплавленного глёта и непроницаемые для свинца и благородных металлов. Применяют костяные, цементные, магнезитовые капели.
В результате купелирования получают сплавы благородных металлов (корольки). Полученные корольки растворяют в кислотах. (Обычно пользуются азотной кислотой).
Для успешного разделения золота и серебра в кислоте производится квартование: королёк завёртывают с необходимым количеством серебра в свинцовую фольгу массой 3-5 г и этот пакет опускают в квартовочную капель). В некоторых случаях серебро вводят в шихту в виде раствора азотнокислого серебра.
После разделения золота и серебра получают золотую корточку. Золотую корточку прокаливают. Остывшую золотую корточку взвешивают на пробирных весах с чувствительностью 0,01 мг.
Платина по своим свойствам при коллектировании близка золоту и серебру. Пробирное коллектирование металлов платиновой группы в свинцово- серебряном, медном и медно-никелевом коллекторах описана в специальных работах. Применение этих видов коллекторов позволяет повысить извлечение металлов-спутников платины.
В пробирном анализе применяют специальные методы плавки золотосодержащих кварцевых сульфидных руд и огарков на так называемый железо-натриевый шлак /2/. При плавке на железо-натриевый шлак используется либо чистая окись железа, либо окисленная железная (гематитовая) руда.
Источник: www.yaneuch.ru