Серебро: история, свойства и современные применения

Общие сведения

Серебро — один из древнейших известных металлов, почитаемый как драгоценный ресурс с античности. Исторически оно превосходило золото как наиболее широко используемая металлическая валюта. Часто встречается вместе с медью, свинцом, цинком; нативные самородки серебра открыты ~4000 г. до н.э. Археологические находки: серебряные утвари и украшения в гробницах Халдеи, Месопотамии, Египта, Китая, Персии, Греции. В более поздние века основное использование — чеканка монет и тонкое столовое серебро.

В 1993 г. мировая рудная добыча составила 548,2 млн тр. унций (15,5 млрд г). Мексика лидировала с 75,7 млн тр. унций (2,1 млрд г), далее США, Канада, Австралия, Испания, Перу, Россия. Основной объём уходит на промышленность, крупнейший потребитель — США, затем Япония, Индия, несколько стран Восточной Европы.

Серебродобыча в Северной Америке началась в XVIII в. Начальное производство на востоке сдвинулось на запад, сыграв ключевую роль в освоении Невады. К 1994 г. Невада дала 22,8 млн тр. унций (709 млн г), став главным штатом-продуцентом. Аризона, Калифорния, Невада известны обширными низкокачественными месторождениями.

Физические характеристики и применение

Серебро — белестейший металл, ценный за прочность, коррозионную стойкость, стабильность во влаге, кислотах, щелочах. Ковкий, тягучий, обладает наивысшей теплопроводностью и электропроводностью среди металлов. Химический символ Ag от лат. «argentum» — «белый, сияющий». Устойчиво ко многим химикатам, но реагирует с серой атмосферы, образуя налёт, требующий полировки.

Уникальные свойства определяют широкое применение. Фотопромышленность потребляет крупнейшую долю серебряных соединений: галоциды серебра дают светочувствительность для качественных изображений. В электронике высокая проводимость делает серебро незаменимым для контактов, реле, автомобильных контактов, обогрева окон, ЭКГ-электродов.

Как сильный окислитель, серебро служит катализатором в химическом производстве: клея, столовых приборов, малярных лент и др. Непревзойдённая отражательная способность — стандарт для зеркал и рентгеновских трубок. Теплопроводность и искробезопасность находят применение в подшипниках и спецпроцессах. Потребительское использование доминирует ювелирка: стёрлинг — сплав 92,5 % серебра и 7,5 % меди — баланс прочности и эстетики.

Чеканка монет сейчас незначительная доля мирового серебра. Закон Джонсона 1965 г. прекратил чеканку 90-процентных серебряных монет в США, кроме юбилейных. Современные американские монеты — медне-никелевые сплавы.

Процесс производства (добыча)

Извлечение серебра началось в XVI в. Мексике патио-процессом: смесь руды, соли, сульфида меди, воды, затем ртуть для восстановления хлорида серебра. Более эффективный процесс фон Патеры заменил его: обжиг руды с каменной солью и выщелачивание хлорида серебра гипохлоритом натрия. Сегодня применяют несколько методов, наиболее экономичным для бедных руд — цианидная кучная выщелачивание.

Цианидный процесс, разработанный в XVIII и усовершенствованный в XIX вв., требует мелко измельчённой руды, низкого серосодержания, минимальных примесей. Включает выщелачивание серебра цианидным раствором, затем восстановление методом Меррилл-Кроу (осаждение цинковым порошком), адсорбцией на активированном угле или ионообменными смолами — выбор по экономической целесообразности.

Подготовка руды

• 1. Руду дробят до 2,5–3,75 см, создавая пористость. Известков (3–5 ф/т) поднимают pH, помогая окислению сульфидного серебра. Руду агломерируют, перемешивают, выдерживают 24–48 ч в сухом воздухе.
• 2. Дробленую руду насыпают на непроницаемые подкладки (асфальт, пластик, резина, глина) для предотвращения потерь цианидного раствора. Подкладки наклонены для дренажа и сбора.

Добавление цианидного раствора и выдержка

• 3. Водно-цианидный раствор распыляют или заливают на кучу.

Восстановление серебра

• 4. Серебро восстанавливают из продуктивного раствора преимущественно методом Меррилл-Кроу: тонкий цинковый порошок осаждает металл, который фильтруют, плавят и отливают в слитки.
• 5. Альтернативы: адсорбция на активированном угле, осаждение сульфидом натрия, ионообменные смолы — выбор по затратам.

Поскольку серебро редко встречается в чистом виде, его часто извлекают как сопутствующий продукт при добыче свинца, меди, золота, цинка. Паркс-процесс выделяет серебро из цинковых руд: нагрев расплава образует цинково-серебряную корку, которую дистиллируют для разделения. Для медных руд электролитическое рафинирование отделяет серебро от меди: серебро образует ил на аноде, медь оседает на катоде; последующая обжиг, выщелачивание, плавка дают чистое серебро.

Перспективы

Будущее предложение серебра зависит от мирового спроса на сопутствующие металлы и развивающихся промышленных применениях. Промпотребление стабильно, но новые направления — антимикробные покрытия — могут стимулировать спрос.

Перспективное применение — серебряная санитаризация. Исследования Атлантийского ЦДЦ и Института микробных заболеваний Осаки дали тиосульфатный комплекс серебра с длительным антимикробным действием на пластике. Коммерческий продукт Amenitop использует силикагелевые микросферы для постепенного выделения серебра, эффективно разрушая бактериальные и вирусные мембраны.