Серебро способ его электролитического получения

Способ электролитического получения мелкодисперсных порошков серебра

Владельцы патента RU 2558325:

Изобретение относится к порошковой металлургии. Мелкодисперсный порошок серебра получают электролизом раствора азотнокислого серебра с концентрацией серебра 15-60 г/дм 3 и свободной азотной кислоты 5-20 г/дм 3 при постоянном токе плотностью 1,5-2,0 А/дм 2 . В качестве катодов используют титановые стержни, а в качестве анодов — пластины серебра. Обеспечивается получение порошков серебра с размером частиц от 1 до 20 мкм и насыпной плотностью 0,5-2,0 г/см 3 . 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области порошковой металургии, в частности к получению серебряных порошков электролитическим способом, которые используются в электротехнической и радиоэлектронной промышленности. Порошки должны обладать устойчивыми физико-химическими свойствами, в частности иметь заданную дисперсность, распределение частиц по крупности, химический состав. Для выделения серебряных порошков проводят осаждение серебра из электролита, содержащего нитрат серебра и азотную кислоту, в электролизной установке с растворимым анодом из серебра и титановым катодом. Способ позволяет получать мелкодисперсные серебряные порошки с определенными свойствами.

Известен способ получения металлического серебряного порошка электролизом на переменном токе (А.с. СССР 1177397, опубл. 07.09.1985. Бюл. 33). По данному способу получают порошки серебра при плотности тока 0,5-1,0 А/дм 2 . С целью повышения производительности электролизная ванна содержит два рабочих вспомогательных электрода, причем дополнительный электрод и два рабочих электрода подключены к фазам источника переменного трехфазного тока, а вспомогательный — к нейтрали. При этом производительность ванны составляет 0,1 г/ч порошка. Основным недостатком данного способа является применение достаточно сложной конструкции устройства электролизера и источника тока.

Известен способ получения порошков серебра при воздействии импульсов тока отрицательного и положительного знаков при варьировании соотношений импульсов тока отрицательного и положительного как (4-20):(1-5). Согласно изобретению осаждение серебра осуществляют на вращающемся катоде, ось которого расположена параллельно уровню электролита, при скорости вращения катода 7-12 об/мин (Патент РФ на изобретение №2255150, опубл. 27.06.2005). Недостатком данного способа является сложное электрооборудование.

Известен способ электролитического осаждения серебра на титановом катоде из раствора азотнокислого серебра с использованием импульсного тока. Электролиз осуществляется поочередным воздействием импульсов тока отрицательного и положительного знаков. Соотношение мощностей катодной и анодной составляющих задают амплитудами отрицательных и положительных импульсов тока, их длительностью и частотой следования и варьируют как (10-20):(1-5) в зависимости от заданной дисперсности порошка серебра (Патент РФ на изобретение №2210631, опубликовано 20.08.2003). Однако данный способ не позволяет получить порошок серебра с одинаковым размером частиц, поскольку на краях плоского катода локальная плотность тока всегда больше, чем в середине катода. В результате такого перераспределения тока более крупные частицы серебра образуются по краям.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ электролитического получения серебра из азотнокислого раствора на титановых пластинах с использованием постоянного тока (И.Н. Масленицкий, Л.В. Чугаев. Металлургия благородных металлов, «Металлургия», 1987, 432 с.). Электролиз осуществляется при постоянном токе 0,2-0,6 А/дм 2 при концентрации серебра в электролите 100-110 г/дм 3 . Серебро осаждается на катоде в виде крупнокристаллического, неплотно прилегающего к катоду осадка. Кристаллы серебра растут по направлению к аноду. Однако данный способ не позволяет получить мелкодисперсные порошки серебра, а плоские катоды не позволяют получить порошок серебра с близким размером частиц.

Технический результат предлагаемого изобретения направлен на создание технологии, обеспечивающей возможность управления дисперсностью порошка и повышение дисперсности и однородности частиц порошка серебра с заданными свойствами: крупностью 1-20 мкм и насыпной плотностью 0,5-2,0 г/см 3 .

Технический результат обеспечивается тем, что электролиз проводят из раствора азотнокислого серебра с концентрацией серебра 15-60 г/дм 3 и свободной азотной кислоты 5-20 г/дм 3 при постоянном токе плотностью 1,5-2,0 А/дм 2 с применением титановых стержней в качестве катодов и пластин серебра (Ag 99,99) в качестве анодов.

Получение порошков серебра с близкой крупностью осуществляют осаждением серебра на титановых стержнях с высокой плотностью тока 1,5-2,0 А/дм 2 при постоянной силе токе. Осажденное серебро счищают с помощью встряхивания катодов во время электролиза на дно ванны. Размер частиц порошка регулируют изменением плотности тока и состава электролита. Для уменьшения размера частиц порошка увеличивают плотность тока и уменьшают концентрацию серебра в электролите. При большей плотности тока в ванне на катоде создается больше первичных центров кристаллизации. Однако при плотности тока свыше 2 А/дм 2 возникает перенапряжение, тем самым увеличивается расход электроэнергии, низкие плотности тока ведут к укрупнению размеров порошка, происходит линейный рост образовавшихся центров кристаллизации. Высокие концентрации катионов серебра в электролите ведут к большой скорости линейного роста кристаллов и, как следствие, к увеличению размера частиц порошка. Низкие концентрации приводят к снижению производительности за счет увеличения перенапряжения на катодах.

Катод в форме стержней в сравнении с пластинами обеспечивает возможность ведения процесса с большой плотностью тока при меньших потерях электроэнергии в виде джоулева тепла в электролите.

Испытания показали, что при электролизе образуются мелкодисперсные порошки в пределах 1-20 мкм. Управление крупностью получаемого продукта порошка серебра обеспечивается за счет изменения плотности тока и концентрации серебра в электролите.

Электролиз проводили на электролите, содержащем 50 г/дм 3 серебра и 15 г/дм 3 азотной кислоты. В качестве катода использовались титановые стержни ВТ1-0, а в качестве анодов — серебро (Ag 99,99). Температура электролита 50°С. На электролизер подавали постоянный ток, обеспечивающий плотность тока 1,5 А/дм 2 . В результате был получен порошок серебра с крупностью частиц в пределах 7-10 мкм. Выход частиц класса 7-10 мкм составил 89%.

Электролиз проводили на электролите, содержащем 60 г/дм 3 серебра и 20 г/дм 3 азотной кислоты. В качестве катода использовались титановые стержни ВТ1-0, а в качестве анодов — серебро (Ag 99,99). Температура электролита 50°С. На электролизер подавали постоянный ток, обеспечивающий плотность тока 1,5 А/дм 2 . В результате был получен порошок серебра крупностью частиц в пределах 15-20 мкм. Выход частиц класса 15-20 составил 87%.

Электролиз проводили на электролите, содержащем 15 г/дм 3 серебра и 5 г/дм 3 азотной кислоты. В качестве катода использовались титановые стержни ВТ1-0, а в качестве анодов — серебро (Ag 99,99). Температура электролита 60°С. На электролизер подавали постоянный ток, обеспечивающий плотность тока 2,0 А/дм 2 . В результате был получен размер частиц порошка серебра крупностью в пределах 1-4 мкм. Выход класса 1-4 мкм составил 91%.

Примеры осуществления способа при разных технологических параметрах и технические характеристики полученных порошков серебра представлены в таблице 1.

К преимуществам предлагаемого способа относятся: возможность управления дисперсностью порошка, уменьшение затрат электроэнергии, повышение однородности и уменьшение размера частиц порошка серебра.

Способ электролитического получения мелкодисперсных порошков серебра, характеризующийся тем, что электролиз проводят из раствора азотнокислого серебра с концентрацией серебра 15-60 г/дм 3 и свободной азотной кислоты 5-20 г/дм 3 при постоянном токе плотностью 1,5-2,0 А/дм 2 с использованием титановых стержней в качестве катодов и пластин серебра из Ag 99,99 в качестве анодов с получением порошков серебра размером частиц от 1 до 20 мкм.

Источник

Аффинаж серебра в домашних условиях

Запись обновлена: Окт 9, 2020

Актуальность аффинажа серебра растет с каждым годом за счет легкости процесса, по сравнению с очисткой золота (из радиодеталей, микросхем, процессоров) и металлов платиновой группы (платина, палладий и др.). Благодаря доступной цене этого драгметалла и тому, что он употребляется в производстве часто, а это ведет к выработке большого количество лома – спрос на добычу чистого серебра не падает.

Меры безопасности при аффинаже

Прежде чем начать процесс аффинажа серебра, на предприятиях и в домашних условиях, требуется соблюсти обязательные меры предосторожности и инструкции по безопасности:

• хорошая вентиляция помещения;
• применение резиновых перчаток, специальной одежды и защитных очков;
• работа с азотной кислотой подразумевает обязательное применение респиратора. Пары азота очень ядовиты;
• при смешивании воды и кислоты, ни в коем случае нельзя добавлять воду в концентрированную кислоту, только наоборот.

Необходимые материалы, инструменты и оборудование

Для аффинажа требуются следующие материалы:

Инструменты, применяющиеся при аффинаже:

• Стеклянная ёмкость.
• Стеклянная палочка.
• Медная шина или трубка.
• Флацанги, круглогубцы, кусачки и шило.
• Мешочки из ткани.

Оборудование для разных методов аффинажа серебра:

• Печь.
• Тигель в форме чашки.
• Трансформатор (блок питания).
• Горелка.
• Специальные ячейки из песчаника или пластика.
• Специальная посуда.

Способы и методы аффинажа серебра в домашних условиях

При реализации очистки серебра применяются разные методы:

• Химический аффинаж – с применением кислот.
• Электролитический – методом электролиза аффинажа технического серебра.
• Аффинаж из радиодеталей.
• Купелированный – применение специальной печи.
• Аффинаж серебра медью.
• Аффинаж из фотопленки.

Метод электролиза

Выделение серебра из посеребренных изделий с помощью электролиза можно проводить в домашних условиях. Понадобится электролит – жидкость, пропускающая ток. Для его приготовления понадобятся: аммиачная селитра и вода. Электролит готов, когда нитрат аммония полностью растворился в воде. Устройством для перебойной подачи тока будет служить трансформатор (блок питания) до 5 Вольт, подключенный к сети. Для электролиза понадобятся электроды, например, графит (катод) и любая посеребренная деталь (анод). Они соединяются с минусовым и плюсовым контактами. Графит и изделие с серебром опустить в электролит под напряжением.

За счет силы тока в аммиачной среде серебро начинает отделяться и растворяться.

Легкость и доступность такого электролитического метода заключается в том, что серебро быстро выпадает в осадок, и его легко можно собрать через фильтр. С помощью соляной кислоты извлеченные крупинки чистого серебра переплавляются в небольшой слиток.

Химические (использование кислот) и карбонатные методики аффинажа

Процесс отделения серебра химическими методами при помощи серной и азотной кислоты, а также хлоридом, содой или перекисью водорода, довольно прост.

Подготовленный сплав помещают в кислоту, которая растворяет металл (при подогревании реакция происходит быстрее).

Для выделения хлорида серебра используется обычная соль. Полученный в реакции осадок примесей проходит фильтрацию и промывается водой. Потом в него добавляется серная или азотная кислота.

Процесс кристаллизации металла происходит с добавлением порошка цинка и последующем подогревании. Получившееся вещество опять промывается содой.

В этом методе в обязательно добавляется сульфат натрия. Процедура продолжается до полного выделения сульфата серебра. В результате серебро будет в осадке. С помощью фильтра легко достается из раствора.

С применением перекиси водорода серебро извлекают следующим способом:

Соль 5 грамм (катализатор), трехпроцентная перекись водорода – 100 мл, лимонная кислота – 30 гр. Залить изделия с серебром перекисью, туда же высыпать соль. Перемешать до полного растворения солей. Дождаться полного растворения металлов. Достать изделие и дать высохнуть. Горелкой быстро нагреть, что позволит выгореть остатку меди. Серебро приобретет молочный цвет. Опустить в соляную кислоту. После того, как чистое серебро отделилось от примесей, с помощью фильтрации его легко извлечь и выплавить.

Купелирование

Сплавы низкопробного серебра аффинируются купелированием – это окисление посеребренных изделий со свинцом. Для этого метода используется печь с тиглем в виде чашки.

Этот метод основан на окислении свинца, расплавленного с серебром, который отделяется от металла вместе с примесями. Не отделяется только золото, платина и другие металлы платиновой группы, которые остаются в сплаве с серебром. Печь покрыта мергелью – губчатой глиной, которая впитывает окись свинца, испаряющийся из жидкого сплава под воздействием потока воздуха. После завершения окисления и перехода свинца в окись, поверхность сплава принимает радужную окраску, через которую при растрескивании прорывается яркий блеск серебра.

Метод аффинажа без кислот

Выделить серебро без применения азотной кислоты можно следующим образом. При помощи молотка с небольшой наковальней и нагревания посеребренные контакты доводятся до состояния тончайшей проволоки. Используются: печь, песок, емкость, термическая палочка, фильтр, реагенты (хлорид аммония, концентрированный раствор аммиака), проволока из меди. Последовательность действий: соли размешиваются, песочная баня с емкостью ставится на печку, в нее помещаются контакты, засыпанные реагентами.

Далее в течение десяти минут при нагревании происходит реакция с выделением белого газа (выделение хлорида серебра). По окончании полученные вещества остужаются и тщательно промываются. Сплав фильтруется, и необходимый осадок остается на фильтре, который в свою очередь заливается концентрированным аммиаком для получения чистого хлорида серебра. В полученный раствор погружается медная проволока. При реакции вымещается серебро, которое затем выплавляется.

Технология аффинажа серебра из фотопленки

Фотопленку замочить в хлорном растворе извести. Через 10 минут использованные и обесцвеченные (весь налет растворился в хлоре) куски вынимаются. Раствор молочного цвета отстаивается около трех часов. В целях ускорения процесса удаления эмульсии с экспонированной фотопленки, в раствор можно добавить сернокислый глинозем (0,18-0,4 кг на 1000 л раствора).

По истечению трех часов осадок фильтруют, сушат и обрабатывают для извлечения серебра.

Ключевые этапы аффинажа серебра в домашних условиях

Аффинаж серебра в домашних условиях пошагово в три этапа: выделение серебра в азотной кислоте, фильтрация металла и его выплавка, очистка электролизом (электролитическим способом).

#1. Получение металла из примесей. Процесс начинается с соединения воды и кислоты. Раствор окрашивается в светло-синий цвет. Весь процесс занимает до нескольких часов времени. В результате получается нитрат серебра.

#2. Серебряный цемент. Получение драгметалла из нитрата серебра. Для этого понадобится медь. Светло-синий цвет раствора говорит о том, что в нем уже присутствует медь. Можно использовать любые содержащие медь изделия. Медь как катализатор собирает на своей поверхности частицы серебра. В процессе медь под действием серебра полностью растворяется, превращая раствор в нитрат серебра. В результате образовывается осадок из серебряного цемента. Раствор необходимо отфильтровать. Для этого нужны воронка и фильтр. Несколько раз осадок промывается водой. После добавляется немного обычной соли. Через некоторое время в емкости появится хлорид серебра.

Выплавка в тигле позволит слепить серебряные фрагменты.

#3. Далее в третьем этапе кусок серебра подвергается дальнейшей очистке электролизом.

Полученные фрагменты чистого серебра снова несколько раз промываются и сплавляются в самородок.

Ошибки при аффинаже серебра

1. Избыточное количество азотной кислоты приведёт к скверной реакции, выделению оксида азота («рыжий хвост») в частности.
2. Вертикальное расположение электродов друг над другом при аффинаже серебра электролизом значительно ослабевает воздействие электролита, и серебро очень медленно отделяется.
3. При электролизе избыточный ток может привести к окиси серебра, в результате чего драгметалл почернеет.
4. Фатальной ошибкой является несоблюдение правил безопасности при аффинаже серебра любым способом. Вдыхание ядовитых химических паров, ожоги и другое не обрадуют серебродобытчика.

Полезное видео по аффинажу серебра

Пошаговая инструкция, как в домашних условиях можно извлечь серебро из сплавов, представлена в видео.

Источник