Благородные металлы — металлы , слабо подверженные коррозии и окислению , и не реагирующие с соляной кислотой , что отличает их от большинства « неблагородных » металлов. В ряду электрохимических потенциалов этому соответствуют все металлы правее водорода . В русской традиции этот список наполовину меньше — в него не входит, например, медь . Другое наименование — драгоценные металлы — благодаря их редкости. Основные благородные металлы — золото , серебро , а также платина и остальные 5 металлов платиновой группы — рутений , родий , палладий , осмий , иридий .

История

Название «благородные металлы» они получили благодаря высокой химической стойкости (практически не окисляются на воздухе) и блеску в изделиях. Золото, серебро, чистая платина и палладий обладают высокой пластичностью, а остальные благородные металлы, к тому же — очень высокой тугоплавкостью .

Древнейшее время

Самородное золото и серебро известны человечеству несколько тысячелетий; об этом свидетельствуют изделия, найденные в древних захоронениях, и примитивные горные выработки, сохранившиеся до наших дней. В древности основными центрами добычи благородных металлов были Верхний Египет , Нубия , Испания , Колхида ( Кавказ ); имеются сведения о добыче и в Центральной, в Южной Америке , в Азии ( Индия , Алтай , Казахстан , Китай ). На территории России золото добывали уже во 2—3-м тысячелетии до н. э. Из россыпей металлы извлекали промывкой песка на шкурах животных с подстриженной шерстью (для улавливания крупинок золота), а также при помощи примитивных желобов, лотков и ковшей . Из руд металлы добывали нагреванием породы до растрескивания с последующими дроблением глыб в каменных ступах , истиранием жерновами и промывкой. Разделение по крупности проводили на ситах. В Древнем Египте был известен способ разделения сплавов золота и серебра кислотами , выделение золота и серебра из свинцового сплава купелированием, извлечение золота путём амальгамирования ртутью или сбор частиц с помощью жировой поверхности ( Древняя Греция ). Купелирование осуществляли в глиняных тиглях, куда добавляли свинец и селитру .

В XI—VI веках до н. э. серебро добывали в Испании в долинах рек Тахо , Дуэро , Миньо и Гуадьяро. В VI—IV веках до н. э. начались разработки коренных и россыпных месторождений золота в Трансильвании и Западных Карпатах .

Добыча в Средние века

В Средние века (вплоть до XVIII века) добывали преимущественно серебро, добыча золота снизилась из-за исчерпания доступных месторождений. С XVI века испанцы начинают разработку благородных металлов на территории Южной Америки : с 1532 года — в Перу и Чили , а с 1537 года — в Новой Гранаде (современная Колумбия ). В Боливии в 1545 году началась разработка «серебряной горы» Потоси . В 1577 году были обнаружены золотоносные россыпи в Бразилии . К середине XVI века в Америке добывали золота и серебра в 5 раз больше , чем в Европе до открытия Нового Света .

Открытие платины

В первой половине XVI века испанские колонизаторы обратили внимание на неплавкий тяжёлый белый металл, встречающийся попутно с золотом в россыпях Новой Гранады . По внешнему сходству с серебром ( исп. plata ) они дали ему уменьшительное название « платина » ( исп. platina ), буквально — «серебришко». Платина была известна ещё в древности, самородки этого металла находили вместе с золотом и называли их «белым золотом» ( Древний Египет , Испания , Абиссиния ), «лягушачьим золотом» (остров Борнео ). Из-за того, что платину использовали для махинаций (подмена золота в монетах и ювелирных изделиях), был издан ^{[ кем? ]} правительственный декрет , предписывающий выбрасывать её в море ^{[ источник не указан 3902 дня ]} . Первое научное описание платины сделал Уильям Уотсон в 1741 году в связи с началом её добычи в промышленных масштабах в Колумбии (1735 год).

Открытие палладия, родия, иридия, осмия и рутения

В 1803 году английский учёный Уильям Волластон открыл палладий и родий , а в 1804 году английский учёный С. Теннант открыл иридий и осмий . В 1808 году польский учёный Анджей Снядецкий , исследуя платиновую руду из Южной Америки, извлёк новый химический элемент , названный им вестием . В 1844 году профессор Казанского университета Карл Клаус всесторонне изучил этот элемент и назвал его в честь России рутением .

Распространение в природе и добыча

Добыча благородных металлов в России началась в XVII веке в Забайкалье с разработки серебряных руд, которая велась подземным способом. Первое письменное упоминание о добыче золота из россыпей Урала относится к 1669 году (летопись Долматовского монастыря). Одно из первых месторождений золота в России было открыто в Карелии в 1737 году; его разработка относится к 1745 году. Началом золотого промысла на Урале принято считать 1745 год, когда Е. Марков открыл Берёзовское рудное месторождение. В 1819 году в россыпных месторождениях золота на Урале был обнаружен «новый сибирский металл» (платина). В 1824 году на восточном склоне Уральских гор найдена богатая россыпь платины с золотом и заложен первый в России и Европе платиновый прииск . Позднее К. П. Голляховским и др. открыта Исовская система золото-платиновых россыпей, получившая мировую известность. В 1828 году русский учёный В. В. Любарский опубликовал работы о первом в мире коренном месторождении платины, обнаруженном у Главного Уральского хребта . 95 % платины до 1915 года в основном добывали из россыпей, остальное количество получали при электролитическом рафинировании меди и золота.

Для извлечения благородных металлов из россыпных месторождений в XIX веке создаются многочисленные конструкции золотоизвлекательных машин (например, бутара , вашгерд ). С 1-й половины XIX века на уральских приисках широко применялась буторная разработка. В 30-х гг. XIX века на приисках воду для размыва пород россыпей подавали под напором. Дальнейшее совершенствование этого способа привело к созданию водобоев — прототипов гидромонитора . В 1867 году А. П. Чаусов около озера Байкал впервые осуществил гидравлическую разработку россыпи; позднее (1888 год) этот способ был применён Е. А. Черкасовым в долине реки Чебалсук в абаканской тайге. В начале XIX века для добычи золота и платины из обводнённых россыпей применили землечерпалки , а в 1870 году в Новой Зеландии для этой цели — драгу .

Начиная со 2-й половины XIX века глубокие россыпи в России разрабатываются подземным способом, а в 90-х гг. XIX века внедряются экскаваторы и скреперы .

В 1767 году Ф. Бакунин в России впервые применил плавку серебряных руд с использованием шлаков в качестве флюсов . В работах шведского химика К. В. Шееле (1772 год) содержалось указание на переход золота в раствор при действии цианистых соединений. В 1843 году русский учёный П. Р. Багратион опубликовал труд о растворении золота и серебра в водных растворах цианистых солей в присутствии кислорода и окислителей, заложив основы гидрометаллургии золота.

Технология металлической платины

Очистка и обработка платины затруднялась высокой температурой её плавления (1773,5 °C). В 1-й половине XIX века А. А. Мусин-Пушкин получил ковкую платину прокаливанием её амальгамы (платина не амальгамируется). В 1827 году русские учёные П. Г. Соболевский и В. В. Любарский предложили новый способ очистки сырой платины, положивший начало порошковой металлургии . В течение года этим способом было очищено впервые в мире около 800 кг платины, то есть осуществлена переработка платины в больших масштабах. В 1859 году французские учёные А. Э. Сент-Клер Девиль и А. Дебре впервые выплавили платину в печи в кислородно-водородном пламени. Первые работы по электролизу золота относятся к 1863 году, в производство этот метод введён в 80-х гг. XIX века.

Цианистый процесс

Кроме амальгамации, в 1886 году впервые в России было осуществлено извлечение золота из руд хлорированием (Кочкарьский рудник на Урале ). В 1896 году на том же руднике пущен первый в России завод по извлечению золота цианированием (первый такой завод построен в Йоханнесбурге ( Южная Африка ) в 1890 году). Вскоре цианистый процесс применили для извлечения серебра из руд.

В 1887—1888 гг. в Англии Дж. С. Мак-Артур и братья Р. и У. Форрест получили патенты на способы извлечения золота из руд обработкой их разбавленными щелочными цианистыми растворами и осаждения золота из этих растворов цинковой стружкой. В 1893 году проведено осаждение золота электролизом , в 1894 году — цинковой пылью. В СССР золото добывают в основном из россыпей; за рубежом около 90 % золота — из рудных месторождений.

По эффективности добычи благородных металлов из россыпей лучшим является дражный способ, менее экономичны скреперно-бульдозерный и гидравлический. Подземная разработка россыпей почти в 1,5 раза дороже дражного способа; в СССР её применяют на глубоких россыпях в долинах рек Лены и Колымы . Серебро добывают главным образом из рудных месторождений. Оно встречается в основном в свинцово-цинковых месторождениях, дающих ежегодно около 50 % всего добываемого серебра; из медных руд получают 15 %, из золотых 10 % серебра; около 25 % добычи серебра приходится на серебряные жильные месторождения. Значительную часть платиновых металлов извлекают из медно-никелевых руд. Платину и металлы её группы выплавляют вместе с медью и никелем , и при очистке последних электролизом они остаются в шламе .

Гидрометаллургия

Для извлечения благородных металлов широко пользуются методами гидрометаллургии , часто комбинируемыми с обогащением. Гравитационное обогащение благородных металлов позволяет выделять крупные частицы металла. Его дополняют цианирование и амальгамация, первое теоретическое обоснование которой дано советским учёным И. Н. Плаксиным в 1927 году. Для цианирования наиболее благоприятно хлористое серебро; сульфидные серебряные руды часто цианируют после предварительного хлорирующего обжига. Золото и серебро из цианистых растворов осаждают обычно металлическим цинком, реже углём и смолами (ионитами). Извлекают золото и серебро из руд селективной флотацией . Около 80 % серебра получают главным образом пирометаллургией, остальное количество — амальгамацией и цианированием.

Аффинаж

Благородные металлы высокой чистоты получают аффинажем . Потери золота при этом (включая плавку) не превышают 0,06 %, содержание золота в аффинированном металле обычно не ниже 999,9 пробы; потери платиновых металлов не выше 0,1 %. Ведутся работы по интенсификации цианистого процесса (цианирование под давлением или при продувке кислорода), изыскиваются нетоксичные растворители для извлечения благородных металлов, разрабатываются комбинированные методы (например, флотационно-гидрометаллургический), применяются органические реагенты и др. Осаждение благородных металлов из цианистых растворов и пульп эффективно осуществляется с помощью ионообменных смол . Успешно извлекаются благородные металлы из месторождений при помощи бактерий (см. Бактериальное выщелачивание ).

Применение

Валютные металлы

Сохраняет функции валютных металлов главным образом золото (см. Деньги ). Серебро ранее активно использовалось в качестве денег, но затем, после чрезмерного насыщения рынка, оно фактически утратило эту функцию.

В настоящее время серебро хранится в составе валютных резервов некоторых Центральных банков , но в довольно малых объёмах.

Серебро, как и некоторые другие драгоценные металлы, можно использовать частным лицам и компаниям в качестве накоплений. Фьючерсы на серебро активно используются трейдерами на бирже драгоценных металлов, а также на рынке Forex.

Применение в технике

В электротехнической промышленности из благородных металлов изготовляют контакты с большой степенью надёжности (стойкость против коррозии , устойчивость к действию образующейся на контактах кратковременной электрической дуги ). Например, небольшая добавка рутения (0,1 %) увеличивает коррозионную стойкость титана , а из сплава с платиной изготавливают чрезвычайно износостойкие электрические контакты. Около 50% добываемого рутения расходуется при производстве толстоплёночных резисторов.

Сплав «osram» (осмия с вольфрамом ) использовался для изготовления нитей ламп накаливания . Сплав осмия с алюминием имеет необычно высокую пластичность и может быть вытянут без разрыва в 2 раза .

В технике слабых токов при малых напряжениях в цепях используются контакты из сплавов золота с серебром, золота с платиной, золота с серебром и платиной. Для слаботочной и средненагруженной аппаратуры связи широко применяют сплавы палладия с серебром (от 60 до 5 % палладия). Представляют интерес металлокерамические контакты, изготовляемые на основе серебра как токопроводящего компонента. Магнитные сплавы благородных металлов с высокой коэрцитивной силой употребляют при изготовлении малогабаритных электроприборов. Сопротивления ( потенциометры ) для автоматических приборов и тензометров делают из сплавов благородных металлов (главным образом палладия с серебром, реже с другими металлами). У них малый температурный коэффициент электрического сопротивления , малая термоэлектродвижущая сила в паре с медью, высокое сопротивление износу , высокая температура плавления, они не окисляются.

Применение в химическом машиностроении и лабораторной технике

Тетраоксид осмия применяется в электронной микроскопии для фиксации биологических объектов.

Стойкие металлы идут на изготовление деталей, работающих в агрессивных средах — технологические аппараты, реакторы, электрические нагреватели, высокотемпературные печи, аппаратуру для производства оптического стекла и стекловолокна, термопары, эталоны сопротивления и др.

Используются в чистом виде, как биметалл и в сплавах (см. Платиновые сплавы). Химические реакторы и их части делают целиком из благородных металлов или только покрывают фольгой из благородных металлов. Покрытые платиной аппараты применяют при изготовлении чистых химических препаратов и в пищевой промышленности. Когда химической стойкости и тугоплавкости платины или палладия недостаточно, их заменяют сплавами платины с металлами, повышающими эти свойства: иридием (5—25 %), родием (3—10 %) и рутением (2—10 %). Примером использования благородных металлов в этих областях техники является изготовление котлов и чаш для плавки щелочей или работы с соляной, уксусной и бензойной кислотами; автоклавов , дистилляторов , колб , мешалок и др.

Применение в медицине

В медицине благородные металлы применяют для изготовления инструментов, деталей приборов, протезов , а также различных препаратов, главным образом на основе серебра.

Сплав платины (90 %) и осмия (10 %) применяется в хирургических имплантатах , таких, как электрокардиостимуляторы , и при замещении клапанов лёгочного ствола .

Сплавы платины с иридием, палладием и золотом почти незаменимы при изготовлении игл для шприцев. Из медицинских препаратов, содержащих благородные металлы, наиболее распространены ляпис , протаргол и др. Благородные металлы применяют при лучевой терапии (иглы из радиоактивного золота для разрушения злокачественных опухолей), а также в препаратах, повышающих защитные свойства организма.

В электронике

В электронной технике из золота, легированного германием , индием, галлием, кремнием, оловом, селеном, делают контакты в полупроводниковых диодах и транзисторах . Золото и серебро напыляют на поверхность волноводов для уменьшения потерь (см. скин-эффект ).

В фото-кинопромышленности

До начала эры цифровой фотографии соли серебра были главным сырьём при изготовлении светочувствительных материалов ( хлориды , бромиды или иодиды ). На заре фотографии использовали соли золота и платины, в частности при вирировании изображения.

В ювелирной промышленности

В ювелирном деле и декоративно-прикладном искусстве применяют сплавы благородных металлов (см. Ювелирные сплавы).

Защитные покрытия

В качестве покрытий благородные металлы предохраняют основные от коррозии или придают поверхности этих металлов свойства, присущие благородным металлам (например, отражательная способность, цвет, блеск и т. д. ). Золото эффективно отражает тепло и свет от поверхности ракет и космических кораблей. Для отражения инфракрасного излучения в космосе достаточно тончайшего слоя золота в 1/60 мкм. Для защиты от внешних воздействий, а также для улучшения наблюдения за спутниками на их внешнюю оболочку наносят золотое покрытие. Золотом покрывают некоторые внутренние детали спутников, а также помещения для аппаратуры с целью предохранения от перегрева и коррозии. Благородные металлы используют также в производстве зеркал (серебрение стекла растворами или покрытие серебром распылением в вакууме). Тончайшую плёнку благородных металлов наносят изнутри и снаружи на кожухи авиационных двигателей самолётов высотной авиации. Благородные металлы покрывают отражатели в аппаратах для сушки инфракрасными лучами, электроконтакты и детали проводников, а также радиоаппаратуру и оборудование для рентгено- и радиотерапии. В качестве антикоррозийного покрытия благородные металлы используют при производстве труб, вентилей и ёмкостей специального назначения. Разработан широкий ассортимент золотосодержащих пигментов для покрытия металлов, керамики, дерева.

Припои и антифрикционные сплавы

Припои с серебром значительно превосходят по прочности медно-цинковые , свинцовые и оловянные , их применяют для пайки радиатор , карбюраторов , фильтров и т. д. .

Износостойкие узлы

Сплавы иридия с осмием, а также золота с платиной и палладием используют для изготовления компасных игл, напаек «вечных» перьев. Высокая твёрдость и исключительная тугоплавкость позволяет использовать осмий в качестве покрытия в узлах трения.

Химическая промышленность: катализаторы

Высокие каталитические свойства некоторых благородных металлов позволяют применять их в качестве катализаторов : платину — при производстве серной и азотной кислот ; серебро — при изготовлении формалина . Золото заменяет более дорогую платину в качестве катализатора в химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Родий и иридий катализируют реакцию в процессе производства уксусной кислоты . Осмий применяется как катализатор для синтеза аммиака , гидрирования органических соединений, в катализаторах метанольных топливных элементов . Платина, палладий и родий применяются в от 20 апреля 2021 на Wayback Machine .

Благородные металлы (серебро и рутений) используют также для очистки воды.

Мировое производство и цены

Добыча золота в мире в целом растёт. В 2019 г. было добыто 3533,7 т золота. На первом месте КНР: в 2019 г. добыто 383,2 т. На втором месте — Российская Федерация с 329,5 т добычи. На третьем — Австралия: 325,1 т. Цена тройской унции золота на спотовом рынке 14 декабря 2020 г. — 1829 $.

Палладий в 2020 году стал с огромным отрывом самым дорогим промышленным металлом: 19 февраля цена на LSE достигала рекордного уровня в 2841 $ за унцию. Только с начала 2020 года он подорожал на 45 %, в 2019 году — на 54 %, за последние три года — вчетверо. Это стало возможным благодаря резкому росту спроса на металл как катализатор в бензиновых двигателях. Но, вопреки рыночным законам, структурный дефицит палладия в ближайшие годы не исчезнет: новых крупных проектов по его добыче в мире почти нет, а автопроизводители продолжают наращивать закупки . Цена палладия в декабре 2020 г. — 2376 $.

Мировые запасы рутения оцениваются в 5000 тонн . Цена тройской унции рутения 10 декабря 2020 г. — 270 $.

Осмий имеет самый большой удельный вес из всех благородных металлов: 22,61 г/см ³ . Самые большие запасы осмия в мире, составляющие 127 000 т, находятся в Турции. Также существенные запасы осмия расположены в Болгарии . Цена осмия на мировом рынке весь 2020 г. была стабильной — 400 $ за тройскую унцию .

Крупнейший мировой производитель платиноидов в 2005 году: РАО «Норильский никель» .

Таблица составлена по данным журнала «Эксперт» (на 2005 год) .

Металл	Первичное производство (тонн)	Средняя цена ($/кг)	Объём (млн $)
Серебро	20 300	236	4792
Золото	2450	14 369	35 205
Палладий	214	6839	1463
Платина	206	30 290	6240
Рутений	24	2401	871
Родий	23	66 137	1323
Иридий	4	5477	5
Осмий	1	12 903	1

См. также

• Сплав Доре
• Проба благородных металлов

Примечания

Литература

• «Металлы и сплавы в электротехнике», 3 изд., т. 1-2, М.- Л., 1957.
• Плаксин И. Н., «Металлургия благородных металлов», М., 1958.
• Данилевский И. В., «Русское золото», М., 1959.
• Бузланов Г. Ф., «Производство и применение металлов платиновой группы в промышленности», М., 1961.
• Вязельщиков В. П., Парицкий З. Н., «Справочник по обработке золотосодержащих руд и россыпей», М., 1963.
• «Анализ благородных металлов», М., 1955.
• «Пробоотбирание и анализ благородных металлов», М., 1968.
• Йорданов Х. В., «Записки по металлургия на редките метали», София, 1959.
• «Silver», Princeton, [N. Y.], 1967.