26

Лекция 6. Благородные металлы и их сплавы. Золото и его сплавы.

1. Введение.

2. Содержание золота в земной коре.

3. Способы получения золота.

4. Основные свойства золота и его сплавов.

5.1.Химические свойства.

5.2.Физико-механические свойства.

5.3.Цветовая характеристика золотых сплавов.

5.4. Влияние легирующих элементов и примесей на свойства сплавов золота.

5.5.Сплавы золота.

6. Золотые сплавы различных проб.

7. Использование золота и его сплавов в художественных изделиях.

1.Введение.

Благородные металлы получили свое название главным образом благодаря высокой химической стойкости и красивому внешнему виду в изделиях. К благородным металлам относятся золото (Au), серебро (Ag), платина (Pt), палладий (Pd), родий (Rh), иридий (Ir), рутений (Ru) и осмий (Os).

Основу для использования при изготовлении художественных изделий в общем и, в частности, в ювелирном деле составляют три металла – золото, серебро и платина. Эти металлы, обладая уникальными свойствами – красивым цветом, мягкостью, пластичностью, способностью сочетаться с драгоценными камнями и эмалями, выглядеть благородно и в полированном виде и матовыми, в качестве сплавов используются для изготовления ювелирных изделий.

Платиновые металлы (палладий, родий, иридий, рутений, осмий) выделены в особую группу – платиноиды. В природе эти металлы, как правило, сопутствуют друг другу. Все платиноиды белого цвета, с разницей в оттенках, обладают высокой коррозионной стойкостью и тугоплавкостью, однако в художественной промышленности практически не используются.

2.Содержание золота в земной коре.

Общее содержание золота в земной коре составляет около 5·10^-7% по массе. Для сравнения отметим, что в земной коре золота содержится в 20 раз меньше, чем серебра, и в 200 раз меньше, чем ртути. В морях и океанах содержится около 10 млрд. т золота. Примерно столько же содержится золота в речных и подземных водах. Повышенное содержание золота обнаруживают в водах источников и рек, протекающих в золотоносных районах. Специалисты утверждают, что только река Амур, например, ежегодно выбрасывает в Тихий океан не менее 8,5 т драгоценного металла.

Известно более 20 достоверно установленных минералов золота, представленных самородным золотом; его интерметаллическими соединениями с Ag, Cu, Hg, Bi; теллуридами золота, золота и серебра, золота и меди, золота, свинца и меди; сульфидами и селенидами золота и серебра. Наибольшее число минеральных видов составляют теллуриды и интерметаллические соединения золота.

К числу минералов золота, часто встречающихся в различных типах золоторудных месторождений, принадлежат сплавы золота с серебром – электрум и теллуриды золота: калаверит – AuTe₂, креннерит – (Au,Ag)Te₂, сильванит – AuAgTe₄, петцит –(Ag,Au)₂Te.

Электрум – AuAg содержит 35-45 % Ag, имеет цвет от светло-желтого до серебряно-бе-лого. Плотность – 12-15 г/см³. Встречается значительно реже, чем самородное золото совместно (в ассоциации) с серебросодержащими сульфидами.

Калаверит – AuTe₂(Au – 43,6 %, Te – 56,4 %). Цвет изменяется от латунно-желтого до серебряно-белого. Плотность – 9,1-9,4 г/см³. Встречается в виде кристаллов, зернистых агрегатов, единичных мелких зерен в ассоциации с самородным золотом, электрумом, а также другими теллуридами. На месторождениях Криппл-Крик (США) и Калгурли (Западная Австралия) находится в ассоциации с креннеритом и сильванитом и является главным минералом Au.

Креннерит – (Au,Ag)Te₂(Au – 32,99 %, Ag – 7,22 %, Te – 59,79 %). Цвет серебряно-белый, плотность 8,62 г/см³. В золотосеребряных месторождениях представлен агрегатами мелких зерен, иногда в ассоциации с самородным золотом, теллуридами золота и серебра и сульфидами цветных металлов.

Сильванит – AuAgTe₄(Au – 24,19 %, Ag – 13,22 %, Te – 62,59 %). Цвет в свежем изломе серебряно-белый, плотность 8,07-8,24 г/см³. Образует разнообразные по форме, часто сдвойникованные кристаллы, дендритообразные выделения, зернистые агрегаты. Встречается совместно с другими теллуридами.

Петцит –(Ag,Au)₂Te (Au – 42 %, Ag – 25,5 %, Te – 32,5 %). Цвет изменяется от свинцово-серого до стального серого, плотность 9,1 г/см³. В виде зернистых агрегатов встречается в золотосеребряных месторождениях в срастании с гесситом и другими теллуридами.

Месторождения золота формировались в разные геологические эпохи на разных глубинах – от десятков метров до 4-5 км от поверхности земли. Известны два источника концентрирования золота. Это первичные (рудные, коренные) или гидротермальные (образованные из горячих вод в земной коре) образования.

Коренные месторождения представлены жилами, системами жил, залежами и зонами прожилково-вкрапленных руд протяженностью от десятков до тысяч метров. Содержание Au в коренных золоторудных месторождениях обычно составляет 2-20 г/т, в комплексных – 0,06-0,5 г/т. Крупные месторождения имеют запасы золота 50-100 т и более. Месторождение считается промышленным, если содержание золота в породе превышает 2 г (!) на тонну. Для получения всего одной унции (31,1 г) золота перерабатывается примерно 5 т золотоносной руды.

В коренных источниках наиболее распространенными формами являются свободное (самородное) видимое золото, сплав золота с серебром – электрум (AuAg), а также золотистое серебро – кюстелит (AgAu).

Главным и наиболее распространенным минералом золота является самородное золото. Самородное золото концентрируется в гидротермальных месторождениях и представляет собой минерал, являющийся твердым раствором серебра в золоте, содержащим до 43 % Ag, с примесями меди, железа, свинца, реже висмута, ртути, платины, марганца и других элементов. Оно служит основным источником добычи золота в рудных месторож-дениях. В самородном состоянии золото встречается в природе главным образом в виде мелких зерен, вкрапленных в кварц или содержащихся в кварцевом песке.

Самородки весом более 5-10 кг встречаются только в отдельных регионах мира. Прежде всего – это Австралия. Самый большой в мире самородок золота был найден в Австралии в 1872 г. на руднике Хилл-Энд. Самородок имел форму плитки длиной 144 см, шириной 66 и толщиной 10 см. Самородок был назван «Плита Холтермана», в крупной глыбе шиферного сланца содержалось около 82,11 кг чистого золота.

В России также известны многочисленные случаи находки самородного золота. На рис. 1 представлен самородок «Верблюд», найденный на Колыме в 1947 г. и хранящийся в Алмазном фонде.

Рис. 1. Самородок «Верблюд», масса 9288,2 г., проба 863,4.

К основным золотосодержащим районам России относятся Урал, Западная Сибирь, Якутия-Саха, Дальний Восток и Забайкалье, Магаданская и Читинская области.

Способы добычи золота в основном зависят от характера месторождений и мощности залегания золота. Основное количество золота добывается из рудных месторождений. Кроме добычи из рудных и россыпных месторождений золото добывают и попутно. Попутной считают добычу золота, находящегося в незначительных концентрациях пород разрабатываемых месторождений, например, цветных металлов. Попутная добыча золота из руд цветных металлов занимает все больший процент в общем объеме добычи золота.

Золото добывают (в основном) на золотых приисках, но его получают также и при рафинировании недрагоценных металлов (меди, никеля и др.) в качестве побочного продукта. Значительно больше золота, чем его было добыто за всю историю человечества, содержится (во взвешенном состоянии) в водах Мирового океана.