Амальгамация

Амальгамация, процесс извлечения золота (в нек-рых случаях платины и серебра) из измельченных руд или песков путем избирательного смачивания металлич. частиц ртутью. Частицы пустой породы ртутью не смачиваются и в амальгаму не переходят. В первой стадии извлечения (смачивание частиц золота ртутью) имеет большое значение состояние поверхности частицы извлекаемого металла: деформация поверхности (смятие, проколы, разрывы) и затирание ее (впрессовывание частиц минеральной пыли) вызывают значительное понижение извлечения. В виду этого, а также во избежание пере-измельчения все современные амальгамационные аппараты (шлюзы, амальгаматоры) включаются в цикл измельчения для извлечения металла из оборотных песков или из пульпы, выходящей из мельницы. Помимо этого на поверхности металлов образуется пассивирующий оксидный фильм, который может быть снят активацией при выделении водорода (активная амальгамация).

Улавливание частиц металла ртутью во многом зависит также и от свойств последней, вернее,— от свойств жидкой фазы амальгамы, в которую быстро превращается первоначально чистая ртуть, употребляемая для А. Роль примесей, содержащихся в жидкой фазе амальгамы, становится яснее с точки зрения современной теории смачивания и электрокапиллярных явлений. Особенности процесса А., состоящие во введении ряда компонентов в состав жидкой фазы амальгамы, объясняются понижением поверхностного натяжения ртути. Как показано работой Плаксина и Кожуховой, условия амальгамации легко м. б. представлены величиной косинуса краевого угла смачивания ртутью. Присутствие в ртути нек-рого количества благородных металлов и небольшого (0,1%) количества тяжелых металлов улучшает смачивание поверхности золотых частиц вследствие понижения поверхностного натяжения ртути и увеличения косинуса краевого угла. Кроме того следует отметить исследования Липмана, которыми показано, что поляризация поверхности ртути уменьшает ее поверхностное натяжение, и максимум электро капиллярной кривой получается при нулевом потенциале поверхности ртути. Подведение к ртути (или к золоту) отрицательного полюса увеличивает косинус краевого угла и ускоряет смачивание. На смещение максимума электрокапиллярной кривой для фазы, представленной в рассматриваемом случае ртутью, указывают работы акад. А. Фрумкина. В связи с указанным необходимо отметить давно известные практические наблюдения: 1) химически чистая ртуть слабее амальгамирует, чем ртуть, содержащая золото и серебро; в этом направлении влияют: а) небольшое количество благородных металлов, растворенное в ртути, определяющее гл. обр. условия смачивания и в меньшей мере диффузию ртути к центру частицы; б) плотность распределения частиц металла в жидкой фазе, создающая условия для поглощения смачиваемых ртутью частиц (выше нек-рого предела она понижает поглощение амальгамой частиц металла); 2) весьма малые количества цинка, меди и свинца способствуют (по данным работы Аура) А. При содержании выше 0,1% эти металлы делают ртуть мало пригодной для А. Золото с ртутью образует твердый раствор (до 16% Hg) и два химич. соединения. Последнее рентгеновское исследование Стенбеека указывает на существование при обычной f шести фаз, но отсутствие рентгеновского исследования при высоких f не дает возможности отождествить некоторые из них с фазами, установленными для диаграммы системы, данной исследованием Плаксина. Растворимость золота в ртути при обыкновенной г° А. (10—25°) находится в пределах 0,154-0,17% Ап.

По своей структуре амальгамы, получаемые при извлечении золота на ф-ках, представляют полидисперсные системы, в которых твердая фаза состоит из частиц золота, пропитанных ртутью или поверхностно амальгамированных. Жидкая фаза состоит из ртути, содержащей небольшое количество растворенного золота или другого металла. Т. о. следует категорически отвергнуть мнение о «растворении» золота в процессе извлечения А. Ртуть, насыщенная золотом в весьма невысокой концентрации, поступает обратно в производство после процесса отжимки. То, что твердая (или пластичная) часть амальгамы остается в процессе отжимки на фильтре, наглядно доказывает, что она не растворена в избыточном количестве ртути, а в совокупности с последней образует гетерогенную систему с двумя фазами: 1) твердая или пластичная часть амальгамы, которая представляет целиком или в периферич. слое частиц химич. соединение (A^Hg₂), и 2) избыточное количество жидкой ртути, в которой золото растворено в весьма невысокой концентрации. Структура амальгам серебра во многом сходна с амальгамами золота, но условия улавливания его при А. отличаются от таковых для золота вследствие более медленного смачивания серебра ртутью. А., основанная на улавливании путем смачивания металлических зерен, почти не употребляется для извлечения серебра. Ряд процессов, применявшихся ранее для извлечения серебра, осуществлялся или в чанах с расти-рателями или во вращающихся бочках в присутствии специальных добавок химич. реагентов. Избирательное извлечение золота с небольшим количеством серебра в обычных условиях А. указывает на связь последнего с двумя категориями минеральных вкраплений: к первой относятся частицы серебристого золота, а ко второй— частицы самородного или“ золотистого серебра и его химические соединения (серебряный блеск, роговое серебро и др.). По исследованию Таммана и Стассфурта серебро образует с ртутью одно химич. соединение, отвечающее формуле Ag₃Hg₄. Количественный состав твердой фазы амальгам, получаемых в заводской практике, в значительной" степени зависит от размера частиц амальгамируемого металла; обычно отношение золота к ртути близко 1:2; между тем в случае мелкого золота ртути содержится больше, а в случае крупного — меньше.

Извлечение платины А. основано на смачивании ее поверхности ртутью после предварительной подготовки путем воздействия химич. реагентов. При А. цинковой амальгамой в растворе серной кислоты основной реакцией .является восстановление водорода на поверхности платиновых частиц, активирующего ее и удаляющего пленку адсорбированного кислорода и окислов. В случае железистой платины целесообразна предварительная обработка ее слабым (0,5%) раствором серной кислоты для удаления пленок окислов железа. Наряду с действием водорода на поверхности частиц в случае присутствия медного купороса образуется пленка свежевос-становленной меди. В результате активации водорода и восстановления меди поверхность платиновых частиц легко смачивается ртутью. Другим методом амальгамации является предварительная обработка измельченной руды или концентрата раствором хлора и соляной кислоты с последующей А. цинковой амальгамой. Наряду с активацией водородом поверхности частиц возможно образование пленки хлористой платины PtCl₂, которая в воде мало растворима, а при восстановлении дает слой, легко смачиваемый ртутью.

Переход в амальгаму меди и железа возможен в ненормальных условиях А. золотых руд, когда в воде, поступающей в амаль-гамационные аппараты, содержатся растворимые соли меди. При восстановлении ионов последней до металлич. меди образуется медная амальгама, в состав которой увлекаются частицы измельченного железа. Данный процесс не происходит в воде, имеющей щелочную реакцию.

Лит.: П л а ксин И., Металлургия золота, серебра и платины, ч. 1, Физико-химические основы, М., 1935; его же, Система золото-ртуть, «Прот. РФХО», 1927, «Ж», 1929, стр. 521; его ж е, Исследование состава и структуры амальгам, «Сборник Моек, горной академии», М., 1930; е г о ж е, К теории амальгамации и цианирования, М., 1936; Плаксин и Кожух о ва М., Физикохимические условия амальгамации, «Изв. ИОНХ Ак. н.», сект, платины и др. благородных металлов, вып. 13; Плаксин И. и Штамова С., Амальгам, проба на платину, «Известия Плат, ин-та Академии наук», 1933; A n~d erson, Solubility of Gold in Mercury, «J. of Phys. Chem.», 1932, p. 2145; Sten Sten-beek, Rontgehanalyse d. Legierungen v. Hg mit Ag, Au u. Sn, «Ztschr. f. anorg. u. allgem. Chemie», 1933, B.214, Η. 1; T a m m a n u. Stassfurt, «Ztschr. f. anorg. Chemie», Lpz., 1925, B. 143, p. 357. И. Плаксин.