Получение золота из ртути ядерная реакция. Золото из ртути
Тагильцев А.Н. Перевод с английского /1/
При добыче золота ртуть в России применяется в настоящее время редко. В других странах амальгамацию золота используют значительно шире. На фото слева показано современное использование ртути при добыче золота в респ.Гайана.
В приведенной ниже статье из книги: Gold mining in the 21st Centuru /1/ , приведены краткие сведения об амальгамации и методы работы с небольшим количеством ртути в непромышленных условиях.
___________________________________________________
Ртуть («живое серебро») — жидкий металл цвета серебра, который имеет высокую степень смачивания некоторых металлов. Чистая ртуть имеет тенденцию скатываться в единую массу. Шарик ртути также притягивает к себе частицы золота, поглощая их в свою массу. Капелька ртути поглощает частицы золота, пока не станет так плотно набита золотом, что больше не сможет удерживаться, как единая масса, и начинает рассыпаться.
Процесс смешения ртути с металлами называется «амальгамация». Смесь золота и ртути называется «амальгамой ». Амальгама образуется благодаря диффузии ртути в золото. Ртуть не растворяет золото, а лишь смачивает его. Амальгамация является самым древним из существующих методов очистки золота. Этот процесс продолжают использовать в золотодобыче и в наши дни.
Применяют ртуть в основном если золото мелкое (мельче 1 мм) и выделить его промывкой из черного песка не удается.
ВНИМАНИЕ! Ртуть является ядом. Следует быть осторожным, чтобы избежать вдыхания паров или попадание ртути в ваше тело через открытые порезы или даже поры кожи. При работе с ртутью желательно использовать резиновые перчатки. Также неплохо надеть защитные очки. Процедура должна выполняться на открытом воздухе с подветренной стороны от себя и окружающих жилых строений.
Ртуть — тяжелый металл с удельной массой около 13,5 г/см 3 . Некоторые опытные золотодобытчики помещали ртуть в шлюзы для промывки песков, чтобы уловить больше мелких частиц золота, которые иначе были бы смыты со шлюза. В современных промывочных приборах ртуть не используется.
Золото должно быть чистым, чтобы его могла захватывать ртуть. Иногда самородное золото может быть покрыто тонким слоем нефти или другой примеси. Такие примеси могут мешать амальгамированию золота. Если вы хотите использовать ртуть, чтобы амальгамация вытянула все золото из концентрата, неплохо предварительно поместить его в 10-процентный раствор азотной кислоты (10 частей воды к 1 части кислоты). Данный процесс не должен выполняться на металлическом лотке, поскольку раствор кислоты вступит в реакцию с металлом лотка. Пластиковый лоток для промывки золота или стеклянная банка лучше всего подходят для промывки концентрата раствором кислоты.
ВНИМАНИЕ! Работа с кислотой может представлять опасность! Будьте чрезвычайно осторожны, чтобы избежать попадания брызг кислоты на себя, в глаза или вдыхания её паров. В случае контакта с кислотой используйте чистую воду, чтобы смыть кислоту. Необходимо помнить правило при приготовлении раствора — наливать кислоту в воду, а не наоборот . Это поможет избежать реагирования крепкого раствора кислоты с примесями, что может вызвать ее разбрызгивание и попадание на вас или ваше оборудование. Кислоту можно нейтрализовать питьевой содой.
Вся работа с кислотой и ртутью должна выполняться вне помещения и с подветренной стороны от вас или жилых помещений и/или в хорошо вентилируемом вытяжном шкафу.
Когда раствор азотной кислоты выливают на очищаемый концентрат, иногда начинается реакция с выделением газа. Концентрат при чистке раствором кислоты необходимо погрузить в кислоту до полного прекращения видимых признаков реакции. Затем концентрат необходимо промыть чистой водой, чтобы разбавить и отделить кислоту от концентрата. По окончанию промывки концентрат должен быть приготовлен к процессу амальгамации.
Небольшое количество концентрата может быть амальгамировано в стальном или пластиковом лотке для промывки золота. Ртути должно быть примерно столько же, сколько золота в концентрате. Слишком большое количество ртути не нужно, поскольку работать с ней в лотке становится неудобно. На всякий случай постарайтесь налить несколько меньше расчетного количества. При необходимости можно добавить еще. Во время амальгамации на лотке должно быть немного воды.
Возьмите лоток в руки и осторожно поводите кругами, пока все видимое золото не сольется с шариком ртути. Ртуть не поглотит в себя черный песок. Главное, что вам надо делать — заставить ртуть собрать все видимое золото из черного песка.
Как только все видимое золото будет захвачено ртутью, смойте черный песок в таз с водой. Использование таза предусмотрено в этом пункте на тот случай, если вы не удержите и сольете вашу амальгаму или ее часть с лотка. Это особенно легко сделать, если вы используете слишком много ртути. При сливе в таз и смыве части амальгамы с лотка вы можете вернуть её из таза и попытаться снова промыть без потерь. Излишек ртути можно отсосать из амальгамы, используя шприц для подкожных инъекций (без иглы).
Во время этого окончательного промыва удобно иметь два лотка для промывки золота. Амальгаму можно сливать из одного лотка в другой, смывая оставшийся песок с того лотка, с которого слили амальгаму. Таким образом, весь черный песок может быть отделен от амальгамы быстро и без потерь.
Надо иметь ввиду, что ртуть не захватывает платину. Нужно быть внимательным, чтобы увидеть ее во время процесса конечной промывки, если вы хотите сохранить ее. Платина тяжелее чем черный песок. Ее можно собрать с лотка после того, как наибольшая часть черного песка уже смыта.
Во время амальгамации, если у вас нет достаточно ртути на лотке, чтобы собрать всё присутствующее золото, вы заметите, что амальгама начинает разделяться на отдельные куски. Если это происходит, добавьте еще ртути, чтобы весь шарик амальгамы удержался цельным и собрал все золото с концентрата.
До предела насыщенный золотом шарик амальгамы будет состоять по объему из 50% золота и 50% ртути.
Как только все золото будет амальгамировано и амальгама отделена от черного песка, следует удалить излишки ртути из амальгамы. Это можно сделать путем выдавливания амальгамы через влажную замшу до тех пор, пока вся ртуть не пройдет через поры ткани. А также можно использовать плотный материал, кусок брезента и нейлонового чулка, но тонкая замша сделает это наилучшим образом. Выдавливание ртути должно выполняться под водой, чтобы предотвратить разбрызгивание ртути через поры ткани и ее попадание на пол или землю. Если контейнер для улавливания заполнить водой, то это предотвратит разбрызгивание или отскакивание ртути. т.к. она останется в контейнере.
Для удаления излишков ртути из амальгамы также очень хорошо работает шприц для подкожных инъекций (без иглы). Самое лучшее — это найти большой гибкий пластиковый шприц с крепким поршнем. Обычно такие шприцы можно приобрести в магазине ветеринарных принадлежностей. Можно использовать плоскогубцы, чтобы сжать входное отверстие как можно плотнее. Это предотвратит всасывание значительного количества золота с ртутью.
Шприцевый метод чище и легче, чем с использованием замши, и золото не теряется во время этого процесса. Любое золото, вытянутое из амальгамы, останется в вашей ртути, и в качестве бонуса будет извлечено позже.
Ртуть, удаленная из амальгамы, будет содержать в себе некоторое количество сверх мелкого золота. Это оставшееся золото будут способствовать даже большему смачиванию золота ртутью при использовании в последующих процессах амальгамации.
Как только все излишки ртути будут отделены из шарика амальгамы, следует отделить ртуть от золота. Это можно выполнить двумя разными способами. Первый способ - нагреванием амальгамы до тех пор, пока вся ртуть не испарится из золота. Второй способ - растворение ртути в азотной кислоте.
ВЫПАРИВАНИЕ МАЛЫХ КОЛИЧЕСТВ РТУТИ (ОТПАРКА)
Ртуть испаряется при температуре 357°С. Такая температура достигается в верхней части открытого пламени большинства газовых горелок.
ВНИМАНИЕ! Пары ртути чрезвычайно ядовиты и могут вызвать смертельное отравление, если их вдохнуть. НИКОГДА НЕ ВЫПАРИВАЙТЕ РТУТЬ ВНУТРИ ЗАКРЫТОГО ПОМЕЩЕНИЯ! Ртуть может выделять ядовитые испарения даже при комнатной температуре.
Нагревание ртути всегда должно выполняться вне помещения и в том месте, где ветер бы сдувал пары от вас и кого-либо еще поблизости.
Ртуть может оставаться на золоте в небольших количествах, поэтому не удивительно ее присутствие, даже если ее не видно невооруженным глазом. Вот почему, когда вы нагреваете ваше золото во время этапа окончательной очистки, вы должны делать это на открытом воздухе и с подветренной стороны.
Для нагрева лучше использовать маленький стальной лоток или миску (сковородку) 15-20 см в диаметре. Алюминиевый лоток не очень подходит для работы с ртутью, поскольку алюминий реагирует с ней в процессе амальгамации. Это может повлечь трудности в процессе очистки золота.
При нагреве шарика амальгамы в стальном лотке предварительно необходимо постараться удалить из нее как можно больше излишков ртути, как об этом говорилось выше.
Вначале амальгаму нужно нагревать медленно, чтобы избежать кипения воды и разбрызгивания ртути с лотка. Как только этой опасности не будет, температуру нагрева можно увеличить, чтобы ускорить работу. Если ваше золото содержит небольшое количество налипшей на него ртути, вам не нужно беспокоиться о разбрызгивании. Но никогда не забывайте, что пары ртути вредны. Выполняйте все операции на открытом воздухе и из-под ветра.
ИСПАРЕНИЕ РТУТИ В РЕТОРТЕ
Когда амальгамы много и ртуть хотят собрать для дальнейшего использования, ее выпаривание ведут в реторте (похожей на самогонный аппарат). Она состоит из металлического, плотно закрываемого тигля для амальгамы, трубки и холодильника с емкостью для осаждения ртути.
Нагревание амальгамы производится в тигле. Пары ртути по трубке поступают в холодильник, где, остывая, превращаются в металлическую ртуть. Под открытый конец пароотводной трубки (после холодильника) помещается маленький заполненный водой контейнер так, чтобы ртуть капала в него по мере вытекания из пароотводной трубки.
Важно! Конец трубки должен находиться близко к поверхности воды, но не погружен в воду. Это ОПАСНО! Вода может подняться по трубке в раскаленный тигель и, испарившись, взорвать ваш аппарат.
При перегонке крышка тигля должна быть хорошо уплотнена («замазана замазкой») глиной или герметиком так, чтобы пары ртути шли только в трубку. В полевых условиях подходит смесь муки и воды. Как только герметик наносится на верхнюю внешнюю кромку тигля с золотом, крышка должна быть сразу плотно завинчена. Проверяют уплотнение тигля путем вдувания воздуха в пароотводную трубку. Воздух не должен выбегать через уплотнение вокруг верхней наружной кромки тигля. Если он проходит, необходимо заново уплотнить тигель и снова проверить его, чтобы убедиться, что уплотнение сделано качественно.
Медленно увеличивайте нагрев тигля с золотом до тех пор, пока ртуть не начнет выходить из пароотводной трубки в контейнер для ее сбора. Продолжайте нагревать с температурой пламени, достаточной чтобы удерживать ровный поток ртути в приемный контейнер.
Когда ртуть перестанет выбегать из пароотводной трубки, продолжайте нагревать тигель с золотом еще несколько минут.
Как только реторта охладилась, снимите уплотнение с тигля и изымите золото.
Золото после перегонки получится в виде желтой губки. Ртуть из приемного контейнера сохраняют для дальнейшего использования.
ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЯ!
Перегонка должна выполняться вне помещения и с подветренной стороны от любого жилья поблизости. Даже если предполагается, что реторта перегнала всю ртуть, вы никогда не сможете почувствовать себя в безопасности.
Немного ртутных паров может остаться в тигле с золотом, сразу после перегонки. Будьте осторожны и не вдыхайте пары, когда снимите крышку с тигля.
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕГОНКА
Для химического отделения ртути от золота используют азотную кислоту. Азотная кислота, вступая в реакцию с ртутью и растворяя ее, не оказывает никакого воздействия на золото. При работе с кислотой убедитесь, что из амальгамы удалены все излишки ртути, весь черный песок и другие примеси.
1. Поместите амальгаму в маленькую стеклянную банку и поставьте ее в безопасном месте с подветренной стороны от ближней жилой зоны.
2. Влейте раствор 6:1 кислоты (или крепче) и пронаблюдайте химическую реакцию до тех пор, пока видимые признаки реакции не закончатся.
ВНИМАНИЕ!: БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ И НЕ ВДЫХАЙТЕ ПАРЫ, ВЫДЕЛЯЮЩИЕСЯ ПРИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ! Не допускайте контакта раствора кислоты с кожей, даже если кислота разбавлена.
3. Тщательно промойте банку чистой водой, чтобы разбавить и смыть кислоту в отдельный контейнер.
4. Если вся ртуть еще не растворилась, и золото не вернуло себе естественную форму хлопьев и порошка, используйте спицу, чтобы проткнуть и разломить оставшуюся амальгаму. Слейте воду из банки и добавьте другую порцию раствора азотной кислоты. Иногда необходимо слегка проткнуть золото, чтобы разломить амальгаму во время реакции с кислотой.
5. Как только реакция прекратится, промойте снова чистой водой. Если золото все же не вернулось к естественной форме, увеличьте концентрацию раствора кислоты.
Когда вы имеете дело с малыми количествами ртути, то золото обычно полностью очищается после его первого погружения в азотную кислоту. Иногда при работе с большим количеством ртути необходимо выполнить пункты несколько раз, как описано выше.
Если азотной кислотой растворяете большое количество ртути и есть желание сохранить ее, то это можно сделать, слив раствор разбавленной кислоты в отдельную банку. Раствор кислоты содержит ртуть, которая была удалена с амальгамы. Как только раствор слит в отдельную банку, необходимо опустить в нее небольшое количество алюминиевой фольги. При этом кислота, реагируя с алюминием, осадит ртуть на дно банки.
Раствор кислоты можно затем слить из контейнера и у вас останется вся или наибольшая часть первоначальной ртути. Оставшийся раствор кислоты можно далее нейтрализовать питьевой содой, добавляя ее до тех пор, пока не прекратится выделение газа.
ВНИМАНИЕ! Растворы кислоты, оставшиеся от этих химических процессов перегонки, почти всегда классифицируются как опасные отходы, поэтому их необходимо содержать должным образом, чтобы предотвратить их утечку в окружающую среду. Чтобы избежать проблем с законом и здоровьем своим и других людей, старатель должен иметь безопасный и легальный план утилизации таких отходов до выполнения каких-либо процессов, которые создают эти отходы.
ВНИМАНИЕ! Всегда, работая с азотной кислотой, вы должны иметь источник чистой воды непосредственно перед вами. Таким образом, если кислота брызнет или попадет на вас или ваше оборудование, ее можно будет быстро разбавить чистой водой.
Кислота, пролитая на кожу, вызовет ожог, если ее не смыть мгновенно. Кислота, попавшая на вашу одежду, скорее всего, вызовет ожог. Вы должны немедленно снять поврежденную одежду и смыть кислоту с кожи.
Избегайте вдыхания паров азотной кислоты. Пары могут воздействовать на оболочки внутри легких. Самое важное предостережение — избегать попадания азотной кислоты в глаза. Если это случилось, — безотлагательно опустите голову в воду так, чтобы глаза были в воде, чтобы смыть кислоту. Затем обратитесь к доктору. Также неплохо надеть защитные очки!
Азотная кислота реагирует с большинством металлов. Поэтому будьте осторожны, чтобы не разлить ее! Кислоту необходимо хранить в стеклянной банке, в правильно подобранных, герметично закрывающихся пластиковых контейнерах или контейнерах из нержавеющей стали. Храните азотную кислоту подальше от воздействия солнечного света, чтобы сохранить ее потенциал.
Литература
1. Dave McCraken. Gold mining in the 21st Centuru. USA, 2005
Комментарии, отзывы, предложения
рейтиг))), 16.01.11 20:35:13
спасибо) очень интересно. да правельная статья)) позновательная))
Алкомен, 17.06.11 20:07:59
Привет всем. А я сталкивался с таким явлением:Золото~800-ый пробы лежавшей в амальгаме несколько десятков лет изменился в пробе до 300-ый. Меня очень интересует вопрос-Как и каким образом это может произойти? Кто то, что то может знает. Амальгаму растворив HNO3 золото получается губкообразный 990-ый пробы, что со свежей амальгамой не бывает.
Сергей, 19.06.11 15:59:05
Где-то знал понаслышке, где-то догадывался. Сейчас знаю. Спасибо!
мефистофель-Алкомен, 08.08.11 16:57:08
Я тоже теряю (немало) при переработке концентрата из очень старых отвалов ЗИФ. Куски старого амальгама в концентрате от пирита арсенопирита приходится обработать с HNO3. И порошкообразное Au с илами смывается водой в? количестве. Надеюсь кто то ответит на вопрос Алкомена или что подскажет.
Злой , 08.03.13 00:20:40
при процессе амальгации жидкая ртуть покрывается слоем жолтого налёта(золото или слюда)? МОЖЕТ КТО ИЗ ЗНАЮЩИХ ПОДСКАЖЕТ...?
Подмастерье , 08.03.13 10:37:42 — Злой,
Ртуть,не обволакивает слюду. Возможно мелкодисперсные фракции пирита с содержанием золота вступают в контакт со ртутью.
Злой , 08.03.13 13:43:37 — Подмастерье
тогда может не ртутью а кислотами из такого материалла???
царской водкой например или чемто ещё?
СНС , 23.05.13 12:38:46
Случайно попалась статья о современном состоянии ртутного загрязнения в России:
Не менее опасным являются накопления ртути и ртутьсодержащих приборов в различных учебных заведениях, научных учреждениях, опытных заводах и у населения крупных городов. В 1997 г. в рамках выполнения муниципальной программы по инвентаризации источников ртути в г. Санкт-Петербурге было определено, что количество ртути в термометрах и тонометрах, находящихся у населения города, составляет не менее 3 тонн. На промышленных предприятиях, в НИИ, в медицинских, школьных и дошкольных учреждениях хранится 10 – 12 тонн ртути, и именно эти источники определяют аварийные ситуации, связанные с розливом металлической ртути и загрязнением ртутью территорий (более 250 официально зарегистрированных случаев в год) . По данным ИМГРЭ в России в 1998 - 2002 г. ежегодно использовалось (разбивалось, выходило из строя и т.д.) до 9 млн. ртутных термометров, содержащих порядка 18 т. металлической ртути .
orenkomp.ru, 30.07.15 17:45:01
Снижение прироста разведанных запасов золота за последние годы спровоцировало активную кампанию по вовлечение в разработку так называемых техногенных россыпей огромной массы отвалов и хвостохранилищ, скопившихся за десятки лет добычи, в которых из-за несовершенных технологий еще осталось немало золота.
Виктор, 22.08.15 11:12:29
В настоящее время амальгамация из-за своей неэффективности в промышленной добыче золота не используется.
Уточните, пожалуйста, откуда у вас сведения о низкой эффективности амальгамации? Эффективность любой технологии зависит от условий и сырья. Ее с успехом используют во многих странах, в том числе на некоторых российских предприятиях. Приказ Главалмаззолота, 1988 года:
О прекращении применения ртути (амальгамации) в технологических процессах при обогащении золотосодержащих руд и песков, ничего не говорит о низкой эффективности, а только о вредности амальгамации.
Alex, 11.02.16 08:12:49
По амальгамации у Вас все правильно описано, на как то коряво. Специалисту понятно, а начинающим старателям -лучше и не пробывать.
Унос ртути со шлюза только по распиз...ву. Если при сьеме улетит то вместе с металлом, а это жопа. Может быть за сезон 50-100 грамм и теряется при добыче 250кг Au это не много. А насчет эффективности, отобьешь ртуть в лоток а в тряпочке как крахмал скрипит песочек, настолько он мелкий.
Алекс, 11.02.16 09:50:36
Пара замечаний по статье, возможно, ошибки в переводе:
"Ртуть, удаленная из амальгамы, будет содержать в себе некоторое количество сверх мелкого золота. Это оставшееся золото будут способствовать даже большему смачиванию золота ртутью при использовании в последующих процессах амальгамации." - Чем чище ртуть, тем лучше идёт процесс амальгамации.
"Алюминиевый лоток не очень подходит для работы с ртутью, поскольку алюминий реагирует с ней в процессе амальгамации." - Алюминий использовать нельзя, реакция с ртутью начинается немедленно и проходит очень активно.
Что касается неэффективности этого метода, то это чепуха. Мне неизвестны примеры, кроме опытных работ, замены амальгамации при старательской отработке другими методами.
Б.Кавчик, 11.02.16 11:47:44 — Алекс, 11.02.16
Большое спасибо за замечания, уточним перевод в ближайшее время.
Д.К. Донских, 30.12.16 10:01:28 — Б. Кавчику
ООО "Мерком" разработана технология очистки грунтов и шламов, содержащих ртуть. До 80% очищенных грунтов может быть возвращено в хозяйственный оборот, около 20% получается в виде малоопасных отходов, пригодных для размещения на полигонах бытовых отходов. Ртуть извлекается на 99,0 - 99,5% и направляется на получение товарной ртути. Можем цивилизовано переработать концентраты, содержащие ртуть. Имеем разрешительные документы и установки.
Готовы оказать содействие в выделении металлической ртути непосредственно на установках по добыче мелкого золота путем небольшой переделки второй отсадочной машины
Мы покупаем вторичную ртуть, готовы платить за отходы, содержащие более 10% ртути.
Бродяга, 07.01.17 09:08:41 — Д.К. Донских,
А почему не наладите переработку и сбор ламп дневного света?Намного дешевле чем покупать ртуть.
Игорь, 02.04.18 19:04:12 — Алексу
Вы не совсем правы. "Груженная ртуть", т.е. с небольшим количеством золота лучше амальгамирует. В статье все верно написано.
Ртуть не растворяет золото, а лишь смачивает его – после амальгамации золото меняет форму и класс крупности/становится меньше, это отлично видно при осмотре золотины под микроскопом до и после процесса, а также по фотографиям.
Химическое отделение ртути от золота в азотной кислоте лучше проводить при небольшой температуре (теплая плитка) – процесс разварки амальгамы ускорится в сотни-тысячи раз.
В статье написано, что ртуть не захватывает платину. Есть цинковая амальгамация – в определенной пропорции смешивается ртуть с цинком и полученная ртутно-цинковая смесь успешно амальгамирует платину аналогично золоту.
По сегодняшний день есть золотодобывающие предприятия которые используют ртуть для обработки геологоразведочных проб, т.к. извлечь долю миллиграмма золота крупностью мельче 0,125 мм с уникальной морфологией тех месторождений лотком считается невозможно, а в промышленном производстве такое золото они извлекают отсадочными технологиями.
С появлением отсадочной машины для промышленной добычи россыпного золота использование ртути стало не актуально, т.к. отсадка производит механическое воздействие на пески увеличивающее гравитационную силу, т.е. плотность золота увеличивается в десятки раз и эффективность обогащения/извлечения соответственно возрастает до максимума.
Уже в течение нескольких лет Адольф Мите занимался окрашиванием минералов и стекла под действием ультрафиолетовых лучей. Для этого он использовал обычную ртутную лампу - эвакуированную тру6ку из кварцевого стекла, между электродами которой образуется ртутная дуга, излучающая ультрафиолетовые лучи.
Позднее Мите пользовался новым типом лампы, дававшим особенно высокий энергетический выход. Однако при длительной эксплуатации на ее стенках образовывались налеты, которые сильно мешали работе. В отслуживших ртутных лампах тоже можно было обнаружить такие налеты, если отогнать ртуть. Состав этой черноватой массы заинтересовал тайного советника, и вдруг, при анализе остатка от 5 кг ламповой ртути, он нашел… золото. Мите раздумывал: возможно, ли теоретически, чтобы в ртутной лампе ртуть в результате разрушения атома распадалась до золота с отщеплением протонов или альфа-частиц. Мите и его сотрудник Ганс Штамрайх проводили многочисленные опыты, завороженные идеей такого превращения элементов. Исходным веществом служила ртуть, перегнанная в вакууме. Исследователи полагали, что она не содержит золота. Подтвердили это также анализы известных химиков К. Гофмана и Ф. Габера. Мите попросил их исследовать ртуть и остатки в лампе. Этой ртутью, по аналитическим данным свободной от золота, Мите и Штамрайх заполнили новую лампу, которая затем работала в течение 200 ч. После отгонки ртути они растворили остаток в азотной кислоте и увлеченно рассматривали под микроскопом то, что осталось в стакане: на покровном стекле сверкал золотисто-желтый агломерат октаэдрических кристаллов.
Однако Фредерик Содди не думал, что золото образовалось путем отщепления альфа-частицы или протона. Скорее можно говорить о поглощении электрона: если последний обладает достаточно большой скоростью, чтобы пронзить электронные оболочки атомов и внедриться в ядро, тогда могло бы образоваться золото. При этом порядковый номер ртути (80) уменьшается на единицу и образуется 79-й элемент - золото.
Теоретическое высказывание Содди подкрепило точку зрения Мите и всех тех исследователей, которые твердо уверовали в «распад» ртути до золота. Однако не учли того обстоятельства, что в естественное золото может превратиться лишь один изотоп ртути с кассовым числом 197. Только переход 197 Hg + e - = 197 Au может дать золото.
Существует ли вообще изотоп 197 Hg? Относительная атомная масса этого элемента 200,6, называвшаяся тогда атомным весом, позволила предполагать, что имеется несколько его изотопов. Ф.В. Астон, исследуя каналовые лучи, действительно нашел изотопы ртути с массовыми числами от 197 до 202, так что такое превращение было вероятным.
По другой версии, из смеси изотопов 200,6Hg могло образоваться и 200,6Au, то есть один или несколько изотопов золота с большими массами. Это золото должно было бы быть тяжелее. Поэтому Мите поспешил определить относительную атомную массу своего искусственного золота и поручил это лучшему специалисту в этой области - профессору Гонигшмидту в Мюнхене.
Конечно, количество искусственного золота для такого определения было весьма скудным, однако большего у Мите пока не было: королек весил 91 мг, диаметр шарика 2 мм. Если сравнить его, другими «выходами», которые получал Мите при превращениях в ртутной лампе - они в каждом опыте составляли от 10 -2 до 10 -4 мг, - это был все же заметный кусочек золота. Гонигшмидт и его сотрудник Цинтль нашли для искусственного золота относительную атомную массу 197,2±0,2.
Постепенно Мите снял «секретность» со своих опытов. 12 сентября 1924 года было опубликовано сообщение из фотохимической лаборатории, в котором впервые были приведены экспериментальные данные и более подробно описана аппаратура. Выход тоже стал известен: из 1,52 кг ртути, предварительно очищенной вакуумной перегонкой, после 107-часового непрерывного горения дуги длиной в 16 см, при напряжении от 160 до 175 В и токе в 12,6 А Мите получил целых 8,2 * 10 -5 г золота, то есть восемь сотых миллиграмма. «Алхимики» из Шарлоттенбурга уверяли, что ни исходное вещество, ни электроды и провода, подводящие ток, ни кварц ламповой оболочки не содержали аналитически определимых количеств золота.
Однако вскоре наступил перелом. Подозрений у химиков возникало тем больше и больше. Золото то образуется, и всегда в минимальных количествах, то снова не образуется. Никакой пропорциональности не обнаруживается, то есть количества золота не возрастают с увеличением содержания ртути, повышением разности потенциалов, при большей длительности работы кварцевой лампы. Получалось ли действительно искусственно золото, которое обнаруживали? Или оно уже присутствовало раньше? Источники возможных систематических ошибок в методе Мите проверяли несколько ученых из химических институтов Берлинского университета, а также из лаборатории электрического концерна Сименса. Химики прежде всего детально изучили процесс перегонки ртути и пришли к удивительному заключению: даже в перегнанной, казалось бы, не содержащей золота ртути всегда имеется золото. Оно либо появлялось в процессе перегонки, либо оставалось растворенным в ртути в виде следов, так что его нельзя было сразу обнаружить аналитически. Только после длительного стояния или при распылении в дуге, вызывавшем обогащение, оно вдруг вновь обнаруживалось. Такой эффект мог вполне быть принят за образование золота. Выявилось еще одно обстоятельство. Использованные материалы, в том числе кабели, идущие к электродам, и сами электроды, - все содержало следы золота.
Но всё ещё существовало убедительное заявление физиков-атомщиков, согласно которому такая трансмутация возможна с точки зрения атомной теории. Как известно, при этом исходили из предположения, что изотоп ртути 197 Hg поглощает один электрон и превращается в золото.
Однако такая гипотеза была опровергнута сообщением Астона, появившемся в журнале «Нейчур» в августе 1925 года. Специалисту по разделению изотопов удалось с помощью масс-спектрографа с повышенной разрешающей способностью однозначно охарактеризовать линии изотопов ртути. В результате выяснилось, что природная ртуть состоит из изотопов с массовыми числами 198, 199, 200, 201, 202 и 204.
Следовательно, устойчивого изотопа 197 Hg вовсе не существует. Следовательно, нужно считать, что получить естественное золото-197 из ртути обстрелом ее электронами теоретически невозможно и опыты, направленные на это, можно заранее рассматривать как бесперспективные. Это в конце концов поняли исследователи Харкинс и Кей из Чикагского университета, которые взялись было за превращение ртути с помощью сверхбыстрых электронов. Они бомбардировали ртуть (охлаждаемую жидким аммиаком и взятую в качестве антикатода в рентгеновской трубке) электронами, разогнанными в поле 145 000 В, то есть имеющими скорость 19 000 км/с.
Аналогичные опыты проделывал и Фриц Габер при проверке опытов Мите. Несмотря на весьма чувствительные методы анализа, Харкинс и Кей не обнаружили и следов золота. Вероятно, полагали они, даже электроны со столь высокой энергией не в состоянии проникнуть в ядро атома ртути. Либо образовавшиеся изотопы золота столь неустойчивы, что не могут «дожить» до конца анализа, длящегося от 24 до 48 ч.
Таким образом, представление о механизме образования золота из ртути, предложенное Содди, было сильно поколеблено.
В 1940 году, когда в некоторых лабораториях ядерной физики начали бомбардировать быстрыми нейтронами, полученными с помощью циклотрона, соседние с золотом элементы - ртуть и платину. На совещании американских физиков в Нэшвилле в апреле 1941 года А. Шерр и К.Т. Бэйнбридж из Гарвардского университета доложили об успешных результатах таких опытов. Они направили разогнанные дейтроны на литиевую мишень и получили поток быстрых нейтронов, который был использован для бомбардировки ядер ртути. В результате ядерного превращения было получено золото.
Три новых изотопа с массовыми числами 198, 199 и 200. Однако эти изотопы не были столь устойчивыми, как природный изотоп - золото-197. Испуская бета-лучи, они по истечении нескольких часов или дней снова превращались в устойчивые изотопы ртути с массовыми числами 198, 199 и 200. Следовательно, у современных приверженцев алхимии не было повода для ликования. Золото, которое вновь превращается в ртуть, ничего не стоит: это обманчивое золото. Однако ученые радовались успешному превращению элементов. Они смогли расширить свои познания об искусственных изотопах золота.
Природная ртуть содержит семь изотопов в разных количествах: 196 (0,146%), 198 (10,02%), 199 (16,84%), 200 (23,13%), 201 (13,22%), 202 (29,80%) и 204 (6,85%). Поскольку Шерр и Бейнбридж нашли изотопы золота с массовыми числами 198, 199 и 200, следует полагать, что последние возникли из изотопов ртути с теми же массовыми числами. Например: 198 Hg + n = 198 Au + р Такое предположение кажется оправданным - ведь эти изотопы ртути являются довольно распространенными.
Вероятность осуществления какой-либо ядерной реакции определяется прежде всего так называемым эффективным сечением захвата атомного ядра по отношению к соответствующей бомбардирующей частице. Поэтому сотрудники профессора Демпстера, физики Ингрем, Гесс и Гайдн, пытались точно определить эффективное сечение захвата нейтронов природными изотопами ртути. В марте 1947 года они смогли показать, что изотопы с массовыми числами 196 и 199 обладают наибольшим сечением захвата нейтронов и потому имеют наибольшую вероятность превращения в золото. В качестве «побочного продукта» своих экспериментальных исследований они получили… золото. Точно 35 мкг, полученных из 100 мг ртути после облучения замедленными нейтронами в атомном реакторе. Это составляет выход 0,035%, однако если найденное количество золота отнести лишь к ртути-196, то получится солидный выход в 24%, ибо золото-197 образуется только из изотопа ртути с массовым числом 196.
С быстрыми нейтронами часто протекают (n , р ) - реакции, а с медленными нейтронами - преимущественно (n , г) - превращения. Золото, открытое сотрудниками Демпстера, образовалось следующим образом: 196 Hg + n = 197 Hg* + г 197 Hg* + e - = 197 Au
Образующаяся по (n, г) - процессу неустойчивая ртуть-197 превращается в устойчивое золото-197 в результате K -захвата (электрона с K -оболочки своего собственного атома).
Сотрудники Демпстера не могли отказать себе в удовольствии - получить в реакторе некоторое количество такого искусственного золота. С тех пор этот крошечный любопытный экспонат украшает Чикагский музей науки и промышленности. Этим раритетом - свидетельством искусства «алхимиков» в атомную эру - можно было полюбоваться во время Женевской конференции в августе 1955 года.
С точки зрения ядерной физики возможны несколько превращений атомов в золото. Устойчивое золото, 197Au, можно было бы получить путем радиоактивного распада определенных изотопов соседних элементов. Этому нас учит так называемая карта нуклидов, в которой представлены все известные изотопы и возможные направления их распада. Так, золото-197 образуется из ртути-197, излучающей бета-лучи, либо из такой ртути путем К-захвата. Можно было бы также получить золото из таллия-201, если бы этот изотоп испускал альфа-лучи. Однако этого не наблюдается. Как же получить изотоп ртути с массовым числом 197, которого нет в природе? Чисто теоретически его можно получить из таллия-197, а последний - из свинца-197. Оба нуклида самопроизвольно с захватом электрона превращаются соответственно в ртуть-197 и таллий-197. Практически это была бы единственная, хотя и только теоретическая, возможность сделать золото из свинца. Однако свинец-197 тоже лишь искусственный изотоп, который надо сначала получить ядерной реакцией. С природным свинцом дело не пойдет.
Изотопы платины 197Pt и ртути 197Hg тоже получают только ядерными превращениями. Реально осуществимыми являются лишь реакции, в основе которых лежат природные изотопы. В качестве исходных веществ для этого подходят только 196 Hg, 198 Hg и 194 Pt. Эти изотопы можно было бы бомбардировать разогнанными нейтронами или альфа-частицами с тем, чтобы прийти к следующим реакциям: 196 Hg + n = 197 Hg* + г 198 Hg + n = 197 Hg* + 2n 194 Pt + 4 He = 197 Hg* + n.
С таким же успехом можно было бы получить искомый изотоп платины из 194 Pt путем (n , г) - превращения либо из 200 Hg путем (n , б) - процесса. При этом, конечно, нельзя забывать, что природное золото и платина состоят из смеси изотопов, так что в каждой случае приходится учитывать конкурирующие реакции. Чистое золото придется, в конце концов, выделять из смеси различных нуклидов и не прореагировавших изотопов. Процесс этот будет требовать больших затрат. От превращения платины в золото вообще придется отказаться из экономических соображений: как известно, платина дороже золота.
Другим вариантом синтеза золота является непосредственное ядерное превращение природных изотопов, например, по следующим уравнениям: 200 Hg + р = 197 Au + 4 He 199 Hg + 2 D = 197 Au + 4 He.
Если природную ртуть подвергнуть в реакторе действию потока нейтронов, то кроме устойчивого золота образуется главным образом радиоактивное. Это радиоактивное золото (с массовыми числами 198, 199 и 200) имеет очень малую продолжительность жизни и в течение нескольких дней вновь превращается в исходные вещества с испусканием бета-излучения: 198 Hg + n = 198 Au* + p 198 Au = 198 Hg + e - (2,7 дня). Исключить обратное превращение радиоактивного золота в ртуть ни в коем случае не удается: законы природы нельзя обойти.
В век атома можно сделать золото. Однако процесс слишком дорог. Золото, полученное искусственно в реакторе, бесценно. А если речь идёт о смеси радиоактивных изотопов 198 Au и 199 Au, то через несколько дней от золотого слитка останется, лишь лужица ртути.
История Николы Фламеля, скромного переписчика книг из Парижа, до сих пор остается загадкой. Существует легенда о том, что этот человек еще в 14 веке разгадал тайну, которая веками будоражит умы людей – возможность искусственного изготовления золота.
А началось все с того, что в руки Фламеля попала древняя рукопись с непонятными знаками и символами. Расшифровать текст переписчик пытался более 20 лет, но безуспешно. Не мог помочь никто из знатоков древних языков, к которым Фламель обращался. Пришлось выезжать даже за пределы Франции.
Только в Испании, где Никола Фламель два года искал нужного человека, ему улыбнулась удача – он познакомился с настоящим знатоком древнеиудейского языка. Ученый, узнав о древней рукописи, немедленно отправился с Фламелем в Париж, переписчик не рискнул взять с собой в Испанию древний фолиант.
Но доехать до Парижа раввину не удалось: в пути он заболел и скончался в Орлеане. Правда, еще в дороге успел открыть Фламелю значение многих знаков древнеиудейской символики. Вооружившись этими знаниями, Фламель приступил к расшифровке рукописи. Труды его даром не пропали: 17 января 1382 года Никола смог из ртути получить серебро, а вскоре увенчались успехом и опыты по изготовлению золота.
Может быть это просто легенда? Возможно, но тогда еще труднее объяснить факт, как скромный переписчик книг за короткое время превратился в одного из самых состоятельных людей Франции? В 1382 году Фламель в течение нескольких месяцев становится собственником около 30 домов и участков земли. На собственные средства он построил несколько церквей, содержал сиротские приюты и больницы, жертвовал баснословные суммы на помощь бедным. Скончался Никола Фламель в 1419 году, завещав все свое состояние на благотворительные цели. До 1789 года в церкви Сен-Жак-ля-Бушери, где был похоронен Фламель ежегодно проводили процессию, чтобы помолиться о душе мецената.
Неудивительно, что дом Фламеля стал заветной целью искателей сокровищ. Новые хозяева обыскивали здесь каждый уголок, но безрезультатно. Найти ничего не удалось, как не удалось разгадать загадку: действительно ли Фламель владел секретом получения золота из ртути?
Прошли столетия, и в самом конце 19 века химик Стефен Эмменс сделал сенсационное заявление о том, что ему удалось получить вещество, практически идентичное золоту. Изготавливалось оно из серебра, а назвал его Эмменс «аргентаурум». Три пробных слитка были тщательно проверены в одной из лабораторий США и куплены по цене настоящего золота.
Правда, химик заявил в интервью, что не намерен пускать «аргентаурум» в массовое производство, так как это подорвет экономику всего мира. Но согласился провести публичную демонстрацию опыта в Париже на Всемирной выставке 1900 года. Увы, незадолго до сеанса ученый бесследно исчез – возможно, что кто-то посчитал его изобретение слишком опасным.
Дабы не вводить в заблуждение, напомним нашим читателям, что с точки зрения современной науки получение золота из ртути возможно, с помощью ядерных реакций. Это было научно обосновано и экспериментально доказано еще в 40-х годах прошлого века. Но такой изотоп получается неустойчивым и быстро распадается, а затраты на его изготовление превышают рыночную стоимость природного золота в сотни раз.
Процесс, при котором происходит растворение золота в ртути, заложен в основу метода очистки благородного химического элемента от естественных примесей, применяется в процессе извлечения драгоценного компонента из породы, для покрытия поверхности изделий. Технология извлечения золота из руды в промышленных масштабах предусматривает сочетание различных методов обогащения и очистки рудного сырья.
Химический элемент № 79 представляет собой инертный пластичный материал, принадлежит к группе благородных металлов, проявляет устойчивость к атмосферным условиям. Распространенным методом отделения драгоценного компонента из состава породы является гравитационный способ обогащения.
Ртуть — химический элемент, атомный № 80, простое вещество, которое находится в самородном виде в составе горной породы (киновари). Это единственный металл, который при комнатной температуре сохраняет текучесть. Серебристо-белую жидкость иногда называют «живым серебром».
При взаимодействии золото и ртуть образует амальгаму. В I тысячелетии до н.э. основной способ извлечения металла из концентрата базировался на растворении благородного компонента в «живом серебре» с последующей перегонкой ртути.
Процесс, при котором ртуть растворяет золото, использовался опытными золотодобытчиками для улавливания мелких частиц при извлечении ценного компонента из русел рек.
Методы растворения золота
По отношению к реагентам благородный химический элемент № 79 проявляет устойчивость. Распространен способ растворения золота в царской водке (смесь соляной и азотной кислот), используемой в процессе аффинажа драгметаллов.
Прозрачная смесь кислот со временем теряет свойства и приобретает оранжевый оттенок. Химический элемент № 79 растворяется при комнатной температуре. Чтобы реакция проходила быстрее, проводят подогрев.
Можно ли растворить золото без применения соляной и азотной кислот? Другой способ применяется в промышленном производстве и считается технологически сложным процессом. Для этого понадобится синильная кислота.
Такой способ растворения осуществляется путем цианирования руд и предусматривает:
- подготовку площадки, не пропускающей воду;
- на поверхность помещается рудное сырье, содержащее благородный металл;
- насыщение руды раствором цианидов;
- просачивание породы до момента растворения золота;
- осаждение благородного металла в колоннах.
Такой способ обогащения руды используется не для всех типов сырья. Чтобы максимально растворилась составная часть благородного компонента в сульфидных рудах, используют сложные технологии. Способ растворения порошка благородного металла при взаимодействии со ртутью называется амальгамацией.
Этот способ извлечения благородного компонента разрешает многократное использование «живого серебра» и требует высокой чистоты золота. Частицы благородного металла не должны быть покрыты железом, нефтью и другими веществами, препятствующими смачиванию поверхности.
Чтобы в процессе амальгамации из концентрата вытянулось все золото, материал необходимо поместить в 10 % раствор азотной кислоты. Очистку не рекомендуется проводить на металлической основе, поскольку раствор кислоты реагирует с металлом.
Применение амальгамы
Кроме метода извлечения химического элемента № 79 из концентрата, амальгамирование производится в мелких масштабах в мастерских золотильщиков. Они используют сплав ртути и солнечного компонента при золочении изделий из металла через огонь.
Для этого с помощью шпателя накладывается амальгама на предметы, которые ставят в печь. При этом ртуть испаряется, а золото приклеивается к поверхности. Позолоченные таким способом вещи полируют до блеска.
Амальгаму используют при покрытии предметов с целью облагораживания и защиты изделий от химического воздействия. В ювелирном деле металлизацию используют при золочении.
Для этого предмет опускают в раствор соли, золота и ртути, находящийся ванне. При химическом разложении элементов состава на поверхности изделия остается золото.
В таких ваннах реакция может проходить с помощью электрического тока или при дополнительном нагреве состава. Более толстую пленку на поверхности можно получить, если в горячую ванну вместе с предметом дополнительно положить цинк или алюминий.
При гальваническом способе покрытия с протеканием электролиза можно создать пленку любой толщины, выбрать сплав компонентов. Например, для красного оттенка применяется медь и золото, для зеленого — серебро.
