Лабораторная работа № 1 - Северо

ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОИЗВОДСТВА
БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам
Для студентов по направлению подготовки
(бакалавры) 261400
“Технология художественной обработки материалов”
Составитель: Л. П. Хоменко
Владикавказ 2013
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ (ГТУ)
Кафедра технологии художественной обработки
материалов
ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОИЗВОДСТВА
БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам
Для студентов направлению подготовки
(бакалавры) 261400
“Технология художественной обработки материалов”
Составитель: Л. П. Хоменко
Допущено редакционно-издательским советом
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета)
Протокол № 24 от 2.07.2013 г.
Владикавказ 2013
1
УДК 669.2
ББК 33.34
Х 76
Рецензент
Кандидат технических наук, профессор СКГМИ (ГТУ)
Яржемский А С.
Х 76
Химические основы производства благородных металлов: Методические указания к лабораторным работам /
Сост. Л. П. Хоменко; Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). –
Владикавказ: Изд. «Терек» Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического
университета). 2013. 25 с.
УДК 669.2
ББК 33.34
Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ по курсу «Химические основы производства благородных металлов» для студентов по направлению подготовки (бакалавр) 261400 “
Технология художественной обработки материалов”.
Содержащиеся в методических указаниях материалы позволяют студентам приобрести практические навыки в определении содержания элементов в ювелирных сплавах.
Редактор: Иванченко Н. К.
Компьютерная верстка: Кравчук Т. А.
 Составление. Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), 2013
 Хомено Л. П., составление, 2013
Подписано в печать 17.09.13. Формат бумаги 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Гарнитура «Таймс». Печать на ризографе. Усл. п.л. 1,45. Тираж 15 экз. Заказ № ____.
Изд-во «Терек».
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).
362021. Владикавказ, ул. Николаева, 44.
2
Содержание
Лабораторная работа № 1
Гравитационные способы извлечения золота из россыпных
и коренных месторождений ......................................................................4
Лабораторная работа №2
Определение плотности серебряных и золотых сплавов ........................13
Лабораторная работа № 3
Осаждение серебра из азотнокислых растворов методом цементации .18
Лабораторная работа № 4
Определение содержания меди и серебра в ювелирных сплавах ..........20
3
Лабораторная работа № 1
ГРАВИТАЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА
ИЗ РОССЫПНЫХ И КОРЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
( 8 часов)
Цель работы: освоение методики гравитационного обогащения
россыпных и коренных золотых руд; исследование основных свойств
различных золотоносных песков, возможность и эффективность их
обогащения гравитационными методами.
Теоретическая часть
Особенно широкое применение получили гравитационные процессы для извлечения благородных металлов из россыпных руд. Первая и относительно энергоемкая операция при разработке россыпных
месторождений – это его вскрытие путем механизированного удаления прикрывающих россыпь наносов. Второй этап – добыча золотоносных песков с последующим обогащением их.
Схемы обогащения песков россыпей, включающие в себя процессы дезинтеграции материала и собственно обогащения, обычно устанавливаются с учетом категории размываемости водой добытой горной массы, а также характера и крупности частиц золота и шлихового
материала, содержащегося в россыпи. Степень размываемости («мывкости») песков зависит от содержания в них глины. Обычно россыпи
классифицируются следующим образом:
1) легкомывкие (3–10 % первичных шламов);
2) среднемывкие (10–30 % шламов);
3) трудномывкие (30–60 % шламов);
4) весьма трудномывкие (60–80 % первичных шламов-глин).
В соответствии с категорией россыпи подбирают аппаратуру для
диспергации добытого материала, отделения крупной гали и глинистых илов, удаляемых в отвал. При выборе аппаратуры для концентрации золота решающим фактором является крупность золота, содержащегося в россыпи. Форма частиц россыпного золота показана на
рисунке 1.
Зернистую песковую часть россыпи обогащают в отсадочных
машинах, на шлюзах и иногда в заключение на концентрационных
столах. Все вышеуказанные операции можно проводить на специаль4
ных стационарных промывающих установках, иногда перемещаемых
с одной россыпи на другую по мере отработки первой, или дражным
способом.
1 см
Рисунок 1. Россыпное золото (по А. О. Минееву)
Наиболее простыми по конструкции аппаратами, улавливающими
из пульпы свободные зерна золота и другие тяжелые минералы, являются гидравлические ловушки. Они представляют собой конусы (или
пирамиды), обращенные своими вершинами вниз. Вода в эти конусы
поступает снизу. Золото и другие минералы с высокой плотностью
концентрируются в вершинах опрокинутых конусов, куда они оседают в результате стесненного падения. Частицы более легкой породы
выносятся под воздействием восходящей струи воды. По мере накопления в ловушке концентрата его выгружают в приемник, открывая
патрубок во время непродолжительной остановки аппарата. Воду в
ловушку подают или в одном пункте (внизу), или в двух (внизу и
вверху). Во избежание забивания ловушки крупным материалом на
горловину мельницы надевают цилиндрическую или коническую сетку или применяют пульсирующую подачу воды через вращающийся
клапан. Сполоск (разгрузку) ловушек производят через 6–8 ч.
Наилучшие результаты ловушки дают при обработке чистых кварцевых или охристых руд с крупным золотом. Они в меньшей степени
пригодны для обработки руд со значительным сульфидным оруденением, мелким золотом или значительным количеством глинистого материала. В случае сульфидного оруденения применяют гидравлические ловушки с прерывистой подачей воды и вертикальными щитка5
ми. Гидравлические ловушки недостаточно полно улавливают мелкое
золото, потребляют большое количество воды и засоряются железным
скрапом.
Наибольшее распространение в качестве первичного гравитационного прибора, улавливающего золото на сливе мельниц, получили
отсадочные машины. Обогащение отсадкой основано на разделении
смеси минеральных зерен на слои с различной плотностью при возвратно-поступательном движении среды в вертикальном направлении.
Наиболее эффективно материал разделяется после предварительной
классификации по крупности. Отсадку производят, используя искусственную постель из стальных шаров или кусков тяжелого минерала.
Весьма существенными преимуществами отсадочных машин, при
введении их в цикл измельчения, являются:
1) небольшое отношение ж : т, что дает возможность избежать
разжижения хвостов;
2) большая производительность на единицу поверхности сита;
3) возможность обрабатывать неклассифицированную пульпу.
Принцип действия шлюзов основан на разнице скоростей движения минеральных зерен в струе воды, текущей по наклонной плоскости. Обогащение в струе воды, текущей по наклонной плоскости
(шлюзу), одни под действием увлекающей струи потока отлагаются на
поверхности шлюза, а другие не успевают осесть на шлюзе и сносятся
водным потоком. Результаты извлечения зерен тяжелых минералов
поверхностью шлюза определяются следующими факторами:
1) различие скорости падения в воде минеральных зерен, отличающихся по плотности и размерам;
2) расслоение материала в струе воды;
3) трение движущихся частиц о поверхность шлюза;
4) давление струи воды на поверхность минеральных частиц,
приводящее к смыванию некоторых частиц.
Важный фактор работы шлюзов – разница в скорости жидкости в
различных слоях этого водного потока. Непосредственно у самой поверхности шлюза вследствие смачивания ее жидкостью (прилипания)
скорость движения жидкости равна нулю, но уже на небольшом расстоянии от поверхности шлюза эта скорость достигает значительной
величины. При дальнейшем удалении от поверхности скорость возрастает значительно медленнее. Минеральная частица в зависимости
от своего размера, плотности, скорости водной струи (угла наклона
шлюза) или упадет на поверхность шлюза, или не успеет дойти до зоны «нулевых скоростей» и будет снесена потоком со шлюза. Зона
6
«нулевых скоростей» представляет собой слой пульпы, который прилегает к поверхности шлюза и внутри которого слагающая силы горизонтального перемещения частицы равна нулю. Это не означает, что
частица в данной зоне находится в абсолютно неподвижном состоянии. В отличие от ламинарного движения потока, при котором на границе Раздела существует весьма тонкий слой неподвижной жидкости,
в области этой зоны над неровной поверхностью (ворсистым покровом) при турбулентном движении образуются завихрения потока. Эти
завихрения взмучивают материал, осевший в отдельных ячейках
нарифления или между ворсинками ткани, и способствуют получению
более чистого концентрата за счет вымывания и сноса крупных легких
минеральных частиц. Чем длиннее ворс, тем выше извлечение золота,
но одновременно и концентрат получается беднее.
Таблица 1
Примерные количества концентратов, снимаемые с 1 м шлюза
2
Материал
Парусина
Вельвет
Рифленая резина
Выход
концентрата
0,4–0,6
0,8–1,2
1,6–2,0
Материал
Кордерой
Грубое сукно
Войлок
Выход
концентрата
1,5–1,8
2–2,5
2,5–3
На показатели улавливания золота влияют:
– длина шлюза. При крупном золоте требуется более короткий
шлюз, а при мелком – более длинный. На золотоизвлекательных фабриках длина шлюзов с мягким покровом обычно в среднем составляет
3–4 м;
– частота сполоска. Если сполосни производить редко, то поверхность покрова заиливается концентратом и шлюз перестает улавливать. При более частых сполосках повышается извлечение золота и
сульфидов. Вместе с тем увеличение интервалов между сполосками
повышает содержание золота в концентрате. Для каждого материала
каждой конструкции шлюзов и типа покрова можно установить оптимальную частоту сполоска;
– разжижение пульпы на шлюзах. Колеблется в широких пределах (ж : т = 2,5–10). В каждом конкретном случае стараются установить минимальное разжижение, при котором получается максимально
возможное извлечение золота и наиболее эффективно используется
поверхность шлюзов. В густых пульпах за время прохождения по
шлюзу золото не успевает перейти в зону «нулевых» скоростей и
7
осесть на поверхности шлюза. С увеличением разжижения это осаждение облегчается. Однако при слишком большом разжижении происходит расслаивание пульпы и заиливание поверхности шлюза. Глинистые руды и материалы, содержащие мелкое золото, требуют большего разжижения;
– уклон шлюзов. Как правило, уклон устанавливается опытным
путем. Увеличение нагрузки на шлюз, обогащение более крупного материала, уменьшение выхода концентрата и меньшее разжижение пульпы требуют большего уклона шлюза. Однако при слишком большом
уклоне увеличивается снос улавливаемых минералов и тем самым снижается извлечение. На практике уклон неподвижных шлюзов обычно
принимают от 12 до 17 %, или от 120 до 170 мм на 1 м длины шлюза.
На шлюзах с мягким покровом улавливаются как чистые золотинки, так и золото, покрытое пленками окислов (в «рубашке»), а
также золотосодержащие сульфиды. В некоторых случаях извлечение
золота достигает 87–88 % (шлюзы с рифленой резиной). По конструкции шлюзы с мягким покровом разделяются на следующие типы:
1) стационарные шлюзы: со съемным покровом; с закрепленным
покровом;
2) опрокидывающиеся шлюзы: однодековые; двух-, трехдековые
и многодековые опрокидывающиеся;
3) ленточные шлюзы.
При обработке больших масс материала с высоким содержанием
сульфидов (до 20 %) целесообразнее применять ленточные шлюзы с
непрерывной разгрузкой. Эти шлюзы используют и для доводки концентратов, полученных на стационарных или опрокидывающихся
шлюзах. Преимущество шлюзов по сравнению с отсадочными машинами – в их способности улавливать более мелкое золото, а также
низких капитальных затратах на установку. Главный недостаток шлюзов заключается в трудоемкости эксплуатации и низкой производительности на единицу площади. Поэтому для извлечения свободного
золота часто применяют отсадочные машины, хвосты которых пропускают через ворсистые шлюзы.
Извлечение золота на шлюзах резко колеблется от 25 до 77 %, но
чаще всего оно лежит в пределах 40–50 %.
Порядок выполнения работы
1. Получить в установленном порядке материалы для проведения
опытов – золотоносный песок или металл, имитирующий самородки.
8
2. В случае отсутствия песка приготовить его самостоятельно.
Для этого расплавить в муфельной печи полученный металл массой
20–30 грамм и в жидком состоянии влить его в емкость с водой. Полученные гранулы различного диаметра («самородки») высушить,
произвести гранулометрический анализ с разделением на фракции 00,25; 0,25-0,5; 0,5-1,0; 1,0-2,0; 2,0-3,5; 3,5-4,5; 4,5-5,5 мм.
3. Высушенные гранулы равномерно рассыпать по поверхности
100–150 кг песка (грунта), расположенного в носилках, и тщательно
перемешать лопатами. Под носилки положить клеенку во избежание
потерь песка. Приготовить несколько партий золотоносного песка с
использованием различных грунтов.
4. Набрать в промывочное корыто воды, из носилок отобрать
совком часть песка и перемешать до равномерного распределения
песка по дну корыта. Слить взмученную взвесь первичного шлама в
первый бак.
5. Производить поступательные движения корыта вверх, вниз,
поднимая взвесь легких частиц. Не давая осесть сливать пульпу из пустой породу во второй бак. Интенсивность движения и время слива
выбирать таким образом, чтобы не допускать перехода в хвосты золотин. Тяжелый осадок, содержащий «самородки», выгрузить в специальную емкость.
6. Повторять данную операцию до полного израсходования всего
песка
7. Собранный концентрат высушить и произвести рассев на вышеуказанные фракции. Каждую из фракций взвесить, переплавить в
муфельной печи и взвесить королек металла.
8. В том случае если общее извлечение составит менее 95 %, повторить промывку золотоносного песка, собранного в баках.
9. Рассчитать остаточное содержание золота в песке и гранулометрический состав золотин, содержащихся в песке, высушить песок
на воздухе или в камерной печи.
10. Металл и песок упаковать, снабдить ярлыками и сдать на ответственное хранение в установленном порядке.
11. Осевшую муть из первого бака осторожно собрать, высушить
и взвесить.
12. Все результаты записывать в таблицы 2, 3, 5.
9
Обработка экспериментальных данных
1. Рассчитать исходный фракционный состав «самородков» по
формуле:
Мi
Хi 
 100 % ,
(1)
М самородков
где Mi – масса i-ой фракции «самородков», грамм
M«самородков» – общая масса всех самородков, грамм
2. Рассчитать степень извлечения i-ой фракции «самородков» по
формуле:
М  М i, k
(2)
i  i
 100 % ,
Мi
где Mi,k – масса королька металла, полученного после переплавки i-ой
фракции концентрата, грамм.
3. Рассчитать массу i-ой фракции, оставшейся в песке, по формуле:
М i  М i  М i, k
(3)
4. Рассчитать сквозное извлечение золота из песка по формуле:

М  Мk
 100 % ,
М
(4)
где М – масса метала в исходном песке, грамм
Mk – масса королька металла, полученного после переплавки концентрата, грамм.
5. Построить график зависимости доли фракции «самородков» от
среднего диаметра частиц во фракции для исходного песка и для концентрата, а также график зависимости степени извлечения i-ой фракции «самородков» от среднего диаметра частиц во фракции.
6. Рассчитать концентрацию золота в концентрате по формуле:
Х Au  M Au / M конц   100 % .
7. Рассчитать долю первичных шламов по формуле:
10
доля первичных шламов, %  М шлам / М песка   100 %
(5)
где Мшлам – масса первичного шлама, кг
Мпеска – масса исходного песка, кг.
Исходя из доли первичных шламов сделать заключение о степени
размываемости песка.
Таблица 2
Гранулометрический состав «самородков» в песках и в концентратах
Фракция, мм
Масса
фракции,
грамм
Доля
фракции,
%
0-0,25
0,250,5
0,51,0
1,02,0
2,03,5
3,54,5
4,55,5
В песке
В концентрате
В песке
В концентрате
Таблица 3
Результаты гравитационного обогащения
золотоносных песков по первому варианту
Масса, кг
песка
самородков
первичного
шлама
КонцентраДоля перция золота
вичного
в конценшлама, %
трате, %
Заключение
№
о степени
песразмываека
мости песка
Таблица 5
Гранулометрический состав золотин, содержащихся в песке после
гравитационного обогащения (прилагается к в качестве ярлыка
к сдаваемому песку)
Масса песка _________________, кг
Содержание золота ________________, %
Фракция, мм 0-0,25 0,25-0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 2,0-3,5 3,5-4,5 4,5-5,5
Масса фракции, г
Доля фракции, %
11
Контрольные вопросы
1. Какие выводы золотоносных руд существуют, чем они отличаются?
2. Как классифицируются пески по размываемости. Для чего используется эта классификация?
3. Что такое драга?
4. Опишите работу гидравлической ловушки.
5. Опишите работу отсадочной машины.
6. Каковы основные принципы разделения на шлюзах?
7. Какие факторы влияют на показатели разделения на шлюзах?
8. Опишите работу ленточного шлюза.
9. Опишите ручную промывку золота.
10. Какие закономерности были получены в ходе работы, и какие
сделаны выводы?
12
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а №2
(8 часов)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ
СЕРЕБРЯНЫХ И ЗОЛОТЫХ СПЛАВОВ
Цель работы: определить плотность ювелирных изделий и определить их пробность.
Теоретическая часть
Золотые сплавы можно классифицировать по цветовому признаку
на желтые, красные, зеленые, белые, розовые и т. д., в зависимости от
оттенков. Но сплавы одного цвета могут иметь различное процентное
содержание золота. Можно различать сплавы по технологическому
признаку, т. е. применению его для ручной работы, штамповки, литья
или припоев. Но сплавы одного назначения будут отличаться по процентному содержанию в них золота. Поэтому, прежде всего драгоценные металлы классифицируют по процентному содержанию в них основного металла, т. е. по пробам.
Для золота существуют утвержденные ГОСТом цифровые значения – пробы, указывающие на количество драгоценного металла, содержащегося в 1000 частях сплава. Проба, аналогично градусу, может
обозначаться знаком «°» в конце цифрового значения. Например, 958я проба – 958°. Проба присваивается каждому драгоценному сплаву.
ГОСТ 6835–80 предусматривает 40 золотых сплавов восемнадцати проб, имея в виду различное их назначение. Для ювелирных изделий используются сплавы пяти проб – 958, 750, 585, 583, 375-й.
Сплав 958-й пробы трехкомпонентный, кроме золота в своем составе имеет серебро и медь, используется в основном для изготовления обручальных колец. Сплав считается высокопробным, имеет приятный ярко-желтый цвет, близкий к цвету чистого золота. Очень мягкий, в результате чего полировка на изделии держится недолго.
Сплавы 750-й пробы трехкомпонентные и более, кроме золота в
составе может быть серебро, медь, палладий, никель и цинк. Сплавы
считаются высокопробными. Цвет сплавов колеблется от желтозеленоватого через красноватые оттенки до белого. Сплавы 750-й
пробы имеют самое разнообразное применение при изготовлении
ювелирных изделий.
13
Сплав 585-й пробы взамен 583-й был введен в 1989 г. и приравнен
(в торговых и скупочных прейскурантах) к 583-й. Сплавы близки по
составу и характеристике сплавам 583-й пробы. В странах с метрической системой проб 583-я проба не предусмотрена, но широко используется 585-я. Наиболее распространенные сплавы 583-й пробы трехкомпонентные и более, кроме золота могут иметь в составе серебро,
медь, никель, палладий, кадмий и цинк. Цвет сплавов 583-й пробы
может быть самым разнообразным – от красного, желтого или зеленого до белого различной интенсивности и оттенков. Сплавы имеют самое широкое применение при изготовлении ювелирных изделий.
Сплавы 375-й пробы принято считать низкопробными. Цвета
сплавов красноватые, приглушенные. При потере полировки изделие
приобретает сероватую тональность. Используются данные сплавы,
как правило, для изготовления обручальных колец.
Разнообразие сплавов одной пробы может быть велико, и поэтому
стандартизация сплавов без их маркировки невозможна. Каждый
сплав имеет свою маркировку, по которой можно определить содержание компонента в сплаве. Для маркировки компонентов золотых
сплавов введены буквенные обозначения: Зл – золото, Ср – серебро, М
– медь, Пд – палладий, Пл – платина, Н – никель, Кд – кадмий, Ц –
цинк. Содержание компонентов определяется цифровым шифром.
В сплавах золотосеребряных, золотомедных и золотосеребряномедных цифровой шифр маркировки ставится в конце марки в тысячных долях.
Например, марка золота 750-й пробы ЗлСр750-250 означает двухкомпонентный золотосеребряный сплав с содержанием золота 750 долей из 1000 в сплаве (т. е. 75 %) и содержание серебра 250 долей, т. е.
25 %.
В марках золотомедных сплавов цифровой шифр указывается
только для золота. Например, марка золота ЗлМ583 означает двухкомпонентный сплав с содержанием золота 58,3 % (583 проба),
остальное медь.
В марках золотосеребряномедных сплавов цифровой шифр ставится только для золота и серебра. Например, марка ЗлСрМ958-20
означает трехкомпонентный золотой сплав 958-й пробы, в котором
присутствует кроме золота 2 % серебра, остальное (2,2 %) медь.
В золотых сплавах с содержанием платины, палладия и никеля
цифровой шифр указывает на процентное содержание каждого компонента, кроме золота. Например, марка ЗлМНЦ12,5-10-2,5 означает
14
золотой сплав 750-й пробы, в котором меди 12,5 %, никеля 10 % и
цинка 2,5 %.
В марках золотых припоев золото имеет обозначение – ПЗл, а
цифровой шифр указывает на процентное содержание и ставится после каждого компонента, кроме последнего. Например, марка золотого припоя ПЗл58,3Ср11М18Кд10Ц означает 5-компонентный сплав
583-й пробы, в котором серебра 11 %, меди 18%, кадмия 10%, остальное (2,7%) цинк.
Государственные стандарты предусматривают все виды сплавов в
большом разнообразии с расчетом на то, чтобы предприятиеизготовитель могло выбрать сплав нужной пробы и состава.
Ниже приведены составы и характеристики ювелирных золотых
сплавов различных проб действующих стандартов и ранее существовавших. По ним можно определить зависимость цвета сплава, плотности и температуры плавления от участия и соотношения легирующих
компонентов сплава. Плотность и температура плавления указаны
только для стандартных сплавов ГОСТ 6835 – 80.
Золотые сплавы 585-й пробы
ЗлСрМ585-80: Au 58,5 %; Ag 8,0 %; Cu 33,5 %; плотность 13,24;
Т плавления 878–905 ºС; цвет красный
ЗлСрМ585-200: Au 58,5 %; Ag 20,0 %; Cu 21,5 %; плотность
13,60; Т плавления 829–847 ºС; цвет красноватый
ЗлСрМЦ585-80: Au 58,5 %; Ag 11,0 %; Cu 27,5 %; Zn 3,0 %; цвет
красноватый
ЗлСрМНЦ8-22,8-8,2-3,3: Au 58,5 %; Ag 8,0 %; Cu 22,8 %; Ni 8,2
%; Zn 3,3 %; цвет желтый
ЗлМНЦ25-12,5-4: Au 58,5 %; Cu 25,0 %; Ni 12,5 %; Zn 4,0 %; цвет
желтый
ЗлСрМ585-300: Au 58,5 %; Ag 30,0 %; Cu 11,5 %; плотность
13,92; Т плавления 835–880 ºС; цвет зеленый
ЗлСрМЦ585-300-105: Au 58,5 %; Ag 30,0 %; Cu 10,5 %; Zn 1,0 %;
цвет зеленый
ЗлСрМНЦ10-3-25-3,5: Au 58,5 %; Ag 10,0 %; Cu 3,0 %; Ni 25,0 %;
Zn 3,5 %; цвет белый
ЗлСрПд25-16,5: Au 58,5 %; Ag 25,0 %; Pd 16,5 %; цвет, белый
Золотые сплавы 583-й пробы
ЗлМ583: Au 58,3 %; Cu 41,7 %; плотность 13,01; Т плавления
907–922 ºС; цвет ярко-красный
15
ЗлСрМ583-20: Au 58,3 %; Ag 2,0 %; Cu 39,7 %; цвет ярко-красный
ЗлСрМ583-42: Au 58,3 %; Ag 4,2 %; Cu 37,5 %; цвет ярко-красный
ЗлСрМ583-80: Au 58,3 %; Ag 8,0 %; Cu 33,7 %; плотность 13,24;
Т плавления 878–905 ºС; цвет красный
ЗлСрМ583-125: Au 58,3 %; Ag 14,5 %; Cu 29,2 %; цвет красный
ЗлСрМ583-80: Au 58,3 %; Ag 14,6 %; Cu 27,1 %; цвет красный
ЗлСрМ583-200: Au 58,3 %; Ag 20,0 %; Cu 21,7 %; плотность
13,60; Т плавления 829–847 ºС; цвет красноватый
ЗлСрМ583-217: Au 58,3 %; Ag 21,7 %; Cu 20,0 %; цвет бледнокрасный
ЗлСрМ583-250: Au 58,3 %; Ag 25,0 %; Cu 16,7 %; цвет зеленоватый
ЗлСрМ583-300: Au 58,3 %; Ag 30,0 %; Cu 11,7 %; плотность
13,92; Т плавления 835–880 ºС; цвет зеленый
ЗлСрМ583-337: Au 58,3 %; Ag 33,7 %; Cu 8,0 %; цвет зеленый
ЗлСр583-417: Au 58,3 %; Ag 41,7 %; плотность 14,30; Т плавления 1025–1027 ºС; цвет зеленый
ЗлСрМН3,2-35,7-2,8: Au 58,3 %; Ag 3,2 %; Cu 35,7 %; Ni 2,8 %;
цвет розовый
ЗлМН35,4-6,3: Au 58,3 %; Cu 35,4 %; Ni 6,3 %; цвет розовый
ЗлМН24,7-17: Au 58,3 %; Cu 34,7 %; Ni 17,0 %; цвет бледнорозовый
ЗлСрПд23,7-18: Au 58,3 %; Ag 23,7 %; Pd 18,0 %; цвет белый
ЗлМНЦ23,5-12,2-5: Au 58,3 %; Cu 23,5 %; Ni 12,2 %; Zn 6,0; цвет
белый
Золотые сплавы 375-й пробы
ЗлСрМ375-20: Au 37,5%; Ag 2,0 %; Cu 60,5 %; плотность 11,24; Т
плавления 966–986 ºС; цвет ярко-красный
ЗлСрМ375-100: Au 37,5 %; Ag 10,0 %; Cu 52,5 %; плотность
11,41; Т плавления 926–940 ºС; цвет красный
ЗлСрМ375-160: Au 37,5 %; Ag 16,0 %; Cu 46,5 %; плотность
11,54; Т плавления 882–901 ºС; цвет красный.
Ход работы
1. Взвесить изделие на аптекарских весах.
2. Привязать тонкой нитью изделие за одну чашку весов, опустить ее в сосуд с водой так, чтобы ни изделие, ни нитка не касались
стенок и дна сосуда. Повторить взвешивание.
16
Сущность метода: определяем плотность сплава на основе закона Архимеда.
По объему тела можно судить по тому, насколько объект потеряет в весе при погружении в воду.
3. Вычислить разницу масс. Это будет искомый объем.
m
4. По формуле  
рассчитать плотность сплава. Результаты
V
занести в таблицу
Таблица 6
Изделие
m в воздухе
mв
воде
m
ρ (г/см3)
Предполагаемый
сплав
5. Взять изделия из различных сплавов (только без вставок) по
плотность определить пробность и убедиться в цвете сплава.
Контрольные вопросы
1. По каким признакам можно классифицировать сплавы благородных металлов?
2. От чего зависит цвет сплава благородных металлов?
3. В чем заключается сущность метода определения плотности
сплава?
4. На что указывает проба драгоценного сплава?
17
Лабораторная работа № 3
(6 часов)
ОСАЖДЕНИЕ СЕРЕБРА ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ
РАСТВОРОВ МЕТОДОМ ЦЕМЕНТАЦИИ
Цель работы: получение чистого серебра из отходов серебряных
сплавов.
Теоретическая часть
Для получения серебра очень высокой чистоты (99,999 %) его
подвергают электрохимическому рафинированию в азотной кислоте
или растворению в концентрированной серной кислоте. При этом серебро переходит в раствор в виде сульфата Ag2SO4. Добавление меди
или железа вызывает осаждение металлического серебра.
Ход работы
Серебросодержащий сплав, после определения содержания серебра в нем (см. лабораторную работу № 4), растворяют в азотной кислоте (1:1).
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O
Если раствор мутный, то его необходимо отфильтровать. Берём
голубой раствор нитрата серебра. Заметьте, что голубизна раствора
показывает присутствие в нём меди, следовательно, чем он светлей,
тем меньше меди и лучше раствор. Добавляем в нитрат серебра медь.
В качестве источника меди берём медную пластинку. После добавления меди реакция начинает идти довольно быстро, раствор нагревается, ускоряя реакцию.
Cu+2AgNO3 = 2Ag+Cu(NO3)2
На пластинке образуется серебро в порошковом виде. Для продолжения процесса в прежнем хорошем темпе периодически стряхиваем осадок с пластинки в раствор. С вытеснением серебра реакция
замедляется, поэтому её можно оставить без особого присмотра на
день-другой, следя лишь за наличием меди в растворе, и чтобы не попадали посторонние объекты.
18
После осаждения серебра, осадок отфильтровывают и промывают
чистой, дистиллированной водой несколько раз (5–6 раз). Промывные
воды и фильтрат проверяют на содержание серебра (НСl или NaCl).
Осадок высушивают и плавят.
После взвешивания определяют выход серебра по формуле

mпр
mтеор
 100 % ,
где mпр – масса серебра после взвешивания, г;
mтеор= аmсл; mсл – масса слитка до растворения, г; а – содержание
серебра в слитке, г/т.
Контрольные вопросы
1. Напишите реакцию растворения серебра в азотной кислоте.
2. Напишите реакцию осаждения серебра медью.
3. Почему серебро осаждается медью?
4. Как определить выход серебра?
5. Чем еще можно осадить серебро из азотнокислых растворов?
19
Лабораторная работа № 4
(12 часов)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МЕДИ И СЕРЕБРА
В ЮВЕЛИРНЫХ СПЛАВАХ
Цель работы: определить содержание меди и серебра в сплаве.
Теоретическая часть
Использование чистых металлов для изготовления ювелирных
изделий нецелесообразно вследствие их высокой стоимости, недостаточной твердости и износостойкости. Для получения нужных качеств
к драгоценным металлам добавляют в определенных соотношениях
другие металлы, которые называют легирующими, или лигатурой. Легирующими могут быть как драгоценные, так и недрагоценные металлы. Несмотря на это, полученные сплавы именуют драгоценными. С
помощью легирования драгоценных металлов сплавам можно придавать различные свойства, например необходимую твердость, пластичность, литейные качества, цвет, температуру плавления и т. д.
Число ювелирных сплавов велико, и по мере введения новых технологий в производство ювелирных изделий создаются новые сплавы.
Сплавы, получившие наибольшее распространение, предусмотрены
ГОСТом, согласно которому металлургические предприятия выпускают полуфабрикаты в виде слитков, листов, лент, полос, фольги,
проволоки, профилей для использования на ювелирных предприятиях.
Наибольшее количество сплавов имеет золото.
В состав золотых сплавов в качестве легирующих компонентов
могут входить: серебро, медь, палладий, никель, платина, кадмий и
цинк. Каждый из компонентов по-своему влияет на свойства сплава.
Медь повышает твердость золотого сплава, сохраняя ковкость и
тягучесть. Сплав приобретает красноватые оттенки, усиливающиеся
по мере повышения процентного содержания меди; при содержании
14,6 % меди сплав становится ярко-красным. Однако медь понижает
антикоррозийные свойства сплава.
Иодометрическое определение меди
В основе этого метода лежат окислительно-восстановительные
процессы, связанные с восстановлением йода I2 до ионного состояния
или с окислением I– по схеме:
20
I  2e  2 I  1
I 2 2 2e  2 I  1
2 I   2e  I 2
2 I   2e  I 22 2
(1)
(2)
Для определения количества окислителя в пробе используется реакция (2). Эту реакцию, сопровождающуюся выделением эквивалентного окислителю количества элементарного йода, следует проводить в
следующих условиях:
1) в кислой среде;
2) с избытком йодидов;
3) связывая выделяющийся йод восстановителем. Таким восстановителем может служить тиосульфат натрия, из которого заранее готовится рабочий титрованный раствор.
По расходу титрованного раствора Na2S2O3 на взаимодействие с
выделенным элементарным йодом определяют количество окислителя
в пробе.
Метод иодометрии используется для определения меди.
Химизм метода составляют следующие реакции:
2Cu 2   4I   Cu 2 I 2  I 2
(3)
Выделившийся йод титруется раствором тиосульфата натрия
2Na 2S2 O3  I 2  2NaI  Na 2S4 O 6
(4)
Точка эквивалентности определяется с помощью крахмала, как
индикатора. В присутствии свободного йода крахмал окрашивает раствор в синий цвет, который исчизает в момент полного восстановления йода.
Ход работы
Приготовление и установка титра раствора Na2S2O3
Раствор тиосульфата натрия
Растворяют 19,56 г чистой твердой соли Na2S2O35Н2О в 200 мл
воды и доводя объем до 1 л. 1 мл такого раствора отвечает приблизительно 5 мл Сu.
21
Перед употреблением раствору необходимо дать постоять 7–8
дней, т. к. крепость свежеприготовленного раствора несколько изменяется. После стояния крепость раствора сохраняется в течение многих месяцев.
Крахмальный раствор
1 г растворимого крахмала взбалтывают с 5 мл холодной Н2Одист
и выливают эмульсию в 200 мл кипящей Н2Одист. Раствор применяют
свежеприготовленный (максимально 3 дня).
Полоску Сu опускают на несколько секунд в разбавленную НNО3
(1:2), помещенную на часовом стекле.
Вынув пластинку из кислоты, быстро промывают под проточной
водой, ополаскивают Н2Одист. Затем поласкают спиртом, насухо вытирают фильтром.
От очищенной полоски отстригают 2 навески меди по 0,70,12 г,
растворяют их в 2–3 мл разбавленной НNО3 (1:2) в конической колбе
на 200 мл, выпаривают почти досуха и поступают далее по следующей
методике:
+ 20–30 мл Н2Одист.
+ 2–3 мл NН4ОН (для нейтрализации НNО3) выпаривают до исчезновения запаха аммиака
+ 3 мл уксусной кислоты, нагревают 1 мин до полного растворения СuО, разбавляют холодной Н2Одист до 50–60 мл и охлаждают.
К остывшей пробе:
+ 1–2 г КI (на 1 г Сu в пробе 10 г КI) и по растворении его немного титруют Na2S2O3 до перехода бурого цвета раствора в бледножелтый.
+5 мл крахмального раствора. Анализируемый раствор потемнеет
и дотитровывают пробу Na2S2O3 до исчезновения синего цвета. Цвет
не должен появиться в течение 3–4 мин.
Расчет титра:
Т Сu 
навеска Сu в мг
число мл Na 2S2O3 пошедшие на титравание
22
Ход анализа
Навеску сплава (250 мг) растворяют как навеску для титра с использованием всех указанных выше реактивов. Титруют раствором
Na2S2O3 до слабо-желтой окраски, затем добавляют к раствору 5–7 мл
крахмала и заканчивают титрование до исчезновения синей окраски от
одной капли Na2S2O3. Раствор приобретает телесный цвет.
Отсчитывая по бюретке объем пошедшего на титрование Na2S2O3,
зная его титр, рассчитывают содержание меди в пробе:
%Сu 
рТ
100 ,
1000  а
где а – навеска анализируемого сплава, мг,
р – Na2S2O3, пошедшее на титрование, мл,
Т – титр Na2S2O3.
Теоретические основы физико-химических методов
анализа серебра в сплавах
Объемный метод
Серебро образует с роданидом аммония трудно-растворимую
соль белого цвета AgСNS. Первая лишняя капля раствора роданида
аммония реагирует с железоаммониевым квасцами, образуя роданид
железа, по цвету которого определяется конец титрования.
AgNO3 + NH4СNS = AgСNS+ NH4 NO3
6 NH4СNS + Fe2 (SO4) 3 = 3 (NH4)2 SO4 + 3 Fe (СNS) 3
Ход анализа
Навеску сплава в 1-2 грамма растворяют в конической колбе ёмкостью 250 мл в 20-40 мл азотной кислоты (1:1) и кипятят до удаления
оксидов азота, затем прибавляют 5 мл раствора железоаммониевых
квасцов (3 г квасца + 2 мл серной кислоты + 100 мл воды) и титруют
0,02н раствором роданида аммония до появления слабокрасной
окраски.
Содержание серебра рассчитывают по формуле
23
%Аg 
а  К  0,002158 100
m
где a – количество 0,02н раствором роданида аммония, затраченное
на титрование (мл);
K – коэффициент пересчёта раствора роданида аммония на 0,02н
раствор;
0,002158 – количество серебра, соответствующее 1 мл строго
0,02н раствора роданида аммония;
m – навеска сплава (г).
Весовой метод
Нитрат серебра, реагируя с соляной кислотой, образует осадок
хлорида серебра белого цвета, который собирают на фильтр и сушат
до постоянного веса.
AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3
Ход работы
Навеску сплава в 2–3 грамма растворяют в 40–60 мл азотной кислоты (1:1) и нагревают до кипения, затем осаждают серебро 15–30 мл
соляной кислотой (1:1). Перемешав тщательно палочкой, раствор
оставляют стоять 3 часа до коагуляции осадка. Выпавший осадок собирают на стеклянный фильтр, промывают 3%-им раствором азотной
кислоты, затем 2–3 раза водой. Сушат при 130ºС до постоянной массы. Коэффициент пересчёта хлорида серебра на серебро – 0,7527.
Сравнить результаты по определению серебра объемным и весовым методом.
Контрольные вопросы
1. Каким методом определяется содержание меди в сплаве?
2. Какими методами определяется содержание серебра в сплаве?
3. На чем основан метод определения меди?
4. Как установить титр тиосульфата натрия?
5. На чем основан весовой метод определения серебра?
24
Литература
1. Леенсон И. А. Удивительная химия. М., Изд. НУ ЭНАС, 2006.
2. Лидин Р. А., Молочко В. А. Химические свойства неорганических веществ. М., Колосс 2003.
3. Мухина З. С. и др. Методы анализа металлов и сплавов. Гос.
Изд. Оборонной промышленности. М., 1950.
25