贵金属结课论文
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贵金属——周期表中最璀璨的元素
贵金属,包括金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、钯(Pd)、
锇(Os)、铱(Ir)、铑(Rh)、钌(Ru),是一组性质特殊的
金属元素,位于元素周期表第五周期和第六周期的Ⅷ族和ⅠB族
中。贵金属的发现和开采具有悠久的历史,其中,黄金的开采史
几乎与人类文明史同步,银矿的开采始于16世纪,铂族金属的生
产始于18世纪30年代。与各种矿产资源相比,贵金属由于其资
源十分稀少,全球的贵金属储量比常用金属储量低3~6个数量
级,在宇宙中和在生物圈、水圈以及地壳中贵金属的丰度甚至低
于稀有和稀散金属,因而有“小金属”之称。然而,这样一组色
彩绚丽的金属元素正是因其熔点高,且具有无与伦比的化学稳定
性和催化活性,优良的电学、热学和热电等特性,以及对某些气
体特殊的吸附、解吸能力和对环境变化快速响应的能力,故以其
自然的魅力和永恒的价值在人类社会发展的进程中作为权力、财
富的象征和“工业维生素”,并被誉称为“第一高技术金属”(The
First and Foremost a High\|Technology Metal)。发达国家视
其为“战略金属”而加以储备。面向21世纪,能源、生态和环境
成为全社会关注的热点,贵金属显示了其必不可少和不可替代的
作用,被认为是人类社会可持续发展的关键材料。
金属作为权力和财富象征的货币、储备与饰品功能,世界矿产资
源的分布与二次资源的特征,珍贵的理化特性,提取冶金与二次
资源回收技术及原理,以及作为“现代工业维生素”、“第一高
技术金属”、“人类社会可持续发展的关键材料”在国民经济、
国防建设和人民生活中所发挥的重要作用。
贵金属资源分布
纯金具有瑰丽的金黄光泽, 故称黄金。从遥远的古代开始, 铂金
便以其独特的魅力吸引着人们。铂金是最稀有的首饰用金属, 呈天然
灰白色, 目前主要产区是南非, 其产量占全球产量的 80%以上, 其余
20%产量大部分在俄罗斯。
我国贵金属矿产资源主要分布在胶东地区:胶东地区、小秦岭-
熊耳山地区、滇黔桂地区、秦岭及西秦岭地区、略阳煎茶岭金矿床、
长江中下游南地背斜、 南岭地区、三江地区等。
黄金
黄金的历史就是人类的文明史。几千年前,当人们发现第一
批天然金粒,黄金就被认为是贵重的材料。由于黄金具有美丽的
色泽,非常稳定的化学性质以及良好的机械性能、又是最佳的保
值物品,因此,黄金首饰在所有的首饰中占右最重要的地位。现
在,黄金最大的消费项目是首饰制作。1970年,世界用于首饰制
作的黄金达1062吨,约占当年世界黄金消费总量的77%以上。1978
年全世界各行业的黄金加工量是1400吨,而首饰业就用了1000
吨。在现代首饰中,黄金可以与不同金属制成合金以便得到所需
的各种色彩,如金黄色、水绿色、纯白色、蓝色等等。
白银
除了金外,银是最广泛应用于首饰制作的金属。在首饰业中
使用银主要出自两方面的原因:一是使用白银更加经济,二是银
具有美丽的白色,具有最强的金属光泽,用在首饰上能取得较好
的光色效果。例如用银做金刚石和其它透明宝石的支座可加强反
光性,这样使宝石首饰看起来更加明亮和鲜艳。
铂金
铂金即白金。是一种非常珍贵的贵金属,与金、银相比,它
用于首饰制造的时间较晚。由于铂具有艳丽的白色,优异的延展
性以及耐磨、耐酸性,从19世纪开始,它就开始广泛应用于首饰
制造中。
稀金
稀金并不是一种单独的金属,而是一些稀有金属的合金。由
于稀金具有某些可与黄金相媲美的特性,如象黄金一样的色泽,
同黄金一样的化学稳定性和相似的机械性能。用稀金制做的首饰
几乎可达到与金首饰乱真的程度。
金银铂钯贵金属
金
根据金含量的不同,通常可分为18K金、足金和千足金等。
1K 等于100% 除以24,即1K约等于4.1667%。24K的理论纯度
为100%。密度为:19.32(g/cm³)。
①18K金首饰的金含量不低于750‟,可标识为18K 或G18K、
G750、Au750、金18K、金750。 密度为:16.15(g/cm³)。
②足金首饰的金含量不低于990‟,可标识为足金或G990、
Au990、金990。
③千足金首饰的金含量不低于999‟,可标识为千足金或
G999、Au999、金999。此外市面上(特别在国外)还可见到一些
9K(金含量不低于37.5%,密度11.2g/cm³)、14K(金含量
不低于58.5%,密度13.4g/cm³)和22K(金含量不低于91.6%,
密度17.2g/cm³)之类的金首饰。
银
①925银,有人也称为纹银,要求银的含量不得低于925‟,
其他75‟可以是铜或抗氧化元素,可标识为S925或Ag925、银
925,密度10.4g/cm³ 。
②足银,要求银的含量不得低于990‟,可标识为S990 或
Ag990、银990。偶尔也能见到800 银(银含量不得低于800‟)。
近几年发现生产厂家为了防止银首饰氧化,常常在925银和足银
的表面再镀上一层镍,检测时若不小心就很容易将其误认为是假
货或仿银制品。
铂
铂也称白金。近几年,随着消费层次的不断提升,铂首饰越
来越受到城乡男女消费者的青睐。首饰市场中,常见的铂首饰有
Pt900、 Pt950和Pt990。
①Pt900,要求铂的含量不得低于900‟,可标识为Pt900或
铂900。
②Pt950,要求铂的含量不得低于950‟,可标识为Pt950或
铂950。
③Pt990,要求铂的含量不得低于990‟,可标识为Pt990或
铂990、足铂(足白金)。偶尔也能见到Pt850(铂的含量不得低
于850‟), Pt750(铂的含量不得低于750‟)。
白金是铂(Pt)的别称或俗称,是一种比黄金价值更高的贵金
属。密度21.43g/cm3,熔点: 1773℃。
白金首饰
均高于黄金,但产量仅为黄金的1/20,是一种化学稳定性更好,
比黄金更稀少、更名贵、更具有保值增值性的贵金属。近几年铂
首饰十分流行,特别是铂镶嵌首饰更是受人们喜爱。
贵金属的理化性质
黄金的主要物理性质有(1) 极好的延展性(2) 良好的导电和导热
性能。黄金的导电性仅次于白银和铜而位居第三。黄金的导热性仅次
于白银。(3) 密度大。20℃时, 金的密度是19. 32 g/ cm3 ; 1 064℃熔
化时的密度是17. 3 g/ cm 。(4) 挥发性很小。在1 000~1 300℃之间,
黄金挥发量是微乎其微的, 其挥发速度与周围的气体有关。
而它的化学性质(1) 化学稳定性强,硝酸、硫酸、盐酸、硒酸和
碱溶液及酒石酸、柠檬酸、醋酸、硫化氢、水和空气等试剂或气体都
不能与它相互作用。但某些单酸、混酸、卤素气体、盐溶液及有机酸
等却具有溶金性能, 例如我们平常用得较多的王水。在一定的条件下,
某些酸、碱、溶化的各种盐类及卤素介质等也会对黄金产生腐蚀。(2)
可以形成多种化合物, 并在化合物中呈一价或三价。(3)黄金的化合
物很容易还原为单质。(4)黄金具有 22 个放射性同位素
黄金的成色和计量
纯黄金或其合金制品中含金量的多少称作黄金的成色或纯度, 表
示黄金成色的方法有两种。
(1) 百分制
在我国民间常从色泽上判断黄金的成色, 很早就有“七成者青, 八
成者黄, 九成者紫, 十成者赤”的说法, 其意思是说, 黄金呈青色时的
含金量是 70%; 呈黄色时的含金量为 80%; 呈紫色时的含金量为
90%; 赤色则为纯金, 并不是平常所说的越黄成色越高。
(2)K 制
这是国际上通常用来衡量黄金成色的方法, 即把纯金分成 24
份, 叫做 24 K。如果含金制品中占1/ 24份纯金, 就叫做1 K金; 占
14/ 24份纯金, 就叫做14 K; 占18/ 24份纯金,就叫做18 K金。依此
类推, 1 g含金制品中每K的含金量约为0. 041 667 g。
废旧贵金属的回收技术
一、 金的回收技术
[1]从贴金文物铜回收金 物资再生利用研究所采用氧化焙烧
法从废贴金文物铜回收金。废贴金文物铜放入特制焙烧炉内,于
8000C恒温氧化焙烧30分钟,取出放入水中,贴金层附在氧化铜
鳞片上与铜基体脱离。然后用稀硫酸溶解,溶解渣分离提纯黄金。
此法特点焙烧时无污染废气。用此法处理废文物铜300公斤,回
收黄金1.5公斤。金回收率>98%,基体铜回收率>95%,副产品硫
酸铜可作杀虫剂。
[2] 从废电子元件中回收金北京稀贵金属化冶厂使用
I2-Nal-H2O体系。对废元器件上的金镀层溶蚀,用铁置换或亚硫
酸钠还原回收金。用硫酸酸化,氯酸钾氧化再生碘。 物资再生利
用研究所研究出电解退金的新工艺。采用硫脲和亚硫酸钠作电解
液,石墨作阴极板,镀金废料作为阳极进行电解退金。通过电解,
镀层上的金被阳极氧化为Au+后即与硫脲形成络阳离子
Au[cs(NH2)]2+,随即被亚硫酸钠还原为金,沉于槽底,将含金沉
淀物分离提纯获得纯金粉。基体材料可回收镍钴。此工艺金的回
收率为97~98%。产品金纯度>99.95%。
[3] 从废催化剂中回收金和钯采用盐酸加氧化剂多次浸出,
使金和钯进入溶液,锌粉置换,盐酸加氧化剂溶解,草酸还原得
纯金粉;还原母液用常规法提纯钯。金、钯纯度均可达99.9%。
回收率分别为97%和96%。
二、 银的回收技术
[1]电解退银新工艺 物资再生利用研究所自行设计电解退银
设备,以石墨板为阴极,不锈钢滚筒为阳极,滚筒上有许多细孔。
柠檬酸钠和亚硫酸钠为电解液,镀银件从滚筒首端进入,从滚筒
尾端送出。镀件表层上的银进入电解液,镀件基体完好无损可返
回重新电镀使用。银回收率97—98%,银粉纯度99.9%。
[2]废银—锌电池的回收利用 废银锌电池含银52.55%、含锌
42.7%。锌为负极,氧化银为正极涂在铜网骨架上。物资再生利用
研究所采用稀硫酸分别浸锌和铜,银粉直接熔锭。稀硫酸浸铜时
加入氧化剂,含锌液经浓缩结晶生产硫酸锌,含铜液浓缩结晶生
产硫酸铜。锌回收率>98%,银回收率98%,银锭纯度>99%。
[3] 从废胶片中回收银 昆明贵金属研究所使用稀硫酸液洗
脱彩片上含银乳剂层,氯盐加热沉淀卤化银,氯化培烧或有机溶
剂洗涤除有机物,碱性介质用糖类固体悬浮还原得纯银。银纯度
99.9%,直收率98%。此法已申请专利。 物资再生利用研究所(原
内贸部物资再生利用研究所)采用硫代硫酸钠溶液溶解废胶片上
的卤化银,溶解过程中加入抑制剂阻止胶片上明胶的溶解,溶解
液经电解回收银,片基回收利用。银浸出率>99%,回收率98%,
银纯度99.9%,此法已应用于工业生产。 [4] 从废定影液中回收