银色
背景
银是人类已知最早的金属之一,自古以来就被认为是一种贵金属。在历史上,白银被更多的人用作货币形式,而不是任何其他金属,甚至是黄金。虽然它通常存在于含有较少稀有金属的矿石中,如铜、铅和锌,但银显然是以金块形式被发现的,称为原生银,大约在公元前 4000 年<小>。 小> 在迦勒底、美索不达米亚、埃及、中国、波斯和希腊的古墓中都发现了银器皿和装饰品。最近,银的主要用途是铸币和银器。
1993 年,全球矿山白银总产量为 5.482 亿盎司(155 亿克)。在那一年,墨西哥是世界上最大的白银生产国,总产量为 7570 万盎司(21 亿克)。美国是第二大生产国,其次是加拿大、澳大利亚、西班牙、秘鲁和俄罗斯。世界上绝大多数白银用于工业应用,美国是主要消费国。其他主要消费者包括日本、印度和东欧国家。
北美的银矿开采可以追溯到十八世纪。 1800 年左右,在美国东海岸开始生产,然后向西移动。白银的开采对内华达州的定居起到了重要作用。 1994 年,内华达州是美国最大的白银产地;内华达州的矿山生产了 2280 万金衡盎司(7.09 亿克)白银。亚利桑那州、加利福尼亚州和内华达州以大吨位、低品位的银矿床而闻名。
银的物理特性和用途
银是最白的金属元素。它罕见、坚固、耐腐蚀,不受水分、植物酸或碱的影响。银还具有共振性、可塑性、延展性,并且在任何物质中都具有最高的导热性和导电性。银的化学符号是 Ag,来自拉丁语 argentum, 这意味着白色和闪亮。尽管银不会与许多化学物质发生反应,但它会与空气中始终存在的硫发生反应,即使是微量的也是如此。该反应会导致银失去光泽,因此必须定期抛光以保持其光泽。
白银具有许多特殊的物理特性和品质,使其可用于各种行业。摄影行业是银化合物的最大用户。银形成对光最敏感的盐或卤化物,这对于开发高质量的摄影作品至关重要。银在单位体积的任何金属(包括铜)中具有最高的电导率,因此它广泛用于电子产品。特殊用途包括用于汽车控制和配件的开关和继电器触点、汽车车窗加热以及心电图电极。
银是最强的氧化剂之一,使其成为化学加工工业的重要催化剂。它用于生产粘合剂、餐具、聚酯薄膜录音带和许多其他产品。银是所有金属中反射性最强的, 用于给镜子镀膜。它还用于 X 射线真空管和轴承材料。银具有在金属中最高水平的导热性以及耐燃烧和火花的能力,是一系列其他工业过程的宝贵材料。银最常见的消费应用是在珠宝中的使用。纯银太软而不耐用,它与 5-20% 的铜混合在一种称为 925 纯银的合金中。
今天,世界上只有一小部分白银用于造币,尽管银币直到最近才成为一种流行的货币形式。随着工业化国家在 20 世纪开始大量生产银币,白银变得越来越少,因此变得更加昂贵。美国财政部在此之前一直在铸造 90% 的银币,但在 1965 年的国会法案中改变了他们的铸造方式。约翰逊银币法案完全废银,除二百周年纪念币外,所有新铸造的美国硬币现在都由铜镍合金制成。
制造
过程
银最早是在 16 世纪的墨西哥通过一种称为天井工艺的方法获得的。它涉及混合银矿石、盐、硫化铜和水。然后通过添加汞来收集所得氯化银。这种低效的方法被 von Patera 工艺取代。在这个过程中,矿石与岩盐一起加热,产生氯化银,然后用次亚硫酸钠浸出。今天,有多种工艺可用于从矿石中提取银。
一种称为氰化物或堆浸工艺的方法已在采矿业中获得认可,因为它是一种处理低品位银矿石的低成本方法。但是,这种方法所用的矿石必须具有一定的特性:银颗粒必须很小;银必须与氰化物溶液反应;银矿石必须相对不含可能干扰氰化过程的其他矿物污染物和/或外来物质;并且银必须不含硫化物矿物。氰化的想法实际上可以追溯到 18 世纪,当时西班牙矿工将酸溶液渗入大堆氧化铜矿石中。这个过程在 19 世纪后期发展成现在的形式。这里描述了氰化物工艺。
准备矿石
- 1 银矿石被粉碎成碎片,通常直径为 1-1.5 英寸(2.5-3.75 厘米),以使材料多孔。每吨银矿石添加约 3-5 磅(1.4-2.3 千克)石灰以营造碱性环境。 矿石必须完全氧化,所以贵金属不会被限制在硫化物矿物中。在存在细粒或粘土的地方,矿石会结块以形成均匀的浸出堆。这个过程包括粉碎矿石,加入水泥,混合,加入水或氰化物溶液,在干燥的空气中固化24-48小时。
- 2 破碎或压碎的矿石堆放在防渗垫上,以消除氰化银溶液的损失。垫材料可以是沥青、塑料、橡胶板和/或粘土。这些垫向两个方向倾斜,以方便排水和溶液的收集。
加入氰化物溶液固化
- 3 将水和氰化钠的溶液加入矿石中。溶液通过喷水灭火系统或积水方法(包括沟渠、注入或毛细血管渗漏)输送到堆中。
回收白银
- 4 可以通过多种方式之一从堆浸溶液中回收银。最常见的是 Merrill-Crowe 沉淀法,它使用细锌粉从溶液中沉淀出贵金属。然后将银沉淀物滤出、熔化并制成金条。
- 5 其他回收方法是活性炭吸收,将溶液泵入装有活性炭的罐或塔,然后加入硫化钠溶液,形成银沉淀。在另一种方法中,使溶液通过吸附银的带电树脂材料。回收方法一般根据经济因素决定。
银很少单独被发现,但主要存在于还含有铅、铜、金和其他可能具有商业价值的金属的矿石中。银是加工这些金属的副产品。为了从含锌矿石中回收银,使用了 Parkes 工艺。在这种方法中,矿石被加热直至熔化。当金属混合物冷却时,表面会形成一层锌和银的外壳。外壳被去除,金属经过蒸馏过程以从银中去除锌。
为了从含铜矿石中提取银,使用电解精炼工艺。矿石被放置在电解槽中,电解槽包含一个正极或阳极,一个负极或阴极,位于电解质溶液中。当电流通过溶液时,银和其他金属在阳极以粘液的形式积累,而铜则沉积在阴极上。收集粘液,然后烘烤、浸出和熔炼以去除杂质。金属形成块状,在另一轮电解中用作阳极。当电流通过硝酸银溶液时,纯银沉积在阴极上。
未来
未来将生产多少白银取决于许多因素,包括其他金属的生产速度和白银的未来用途。工业对白银的需求似乎总体稳定。由于银自然与其他金属一起出现,因此未来的生产与铜、铅、金和锌的生产有关。
未来,白银可能会继续用于特殊工业应用以及珠宝和银器等消费品。除了这些传统用途外,白银的价值还将取决于金属的新用途。例如,目前正在开发使用银作为消毒剂。总部位于亚特兰大的疾病控制中心的研究表明,许多病毒,包括与获得性免疫缺陷综合症 (AIDS) 相关的病毒,将在人体体外沉积在塑料产品(如电话)表面的液体中短暂存活,因此制造商纷纷做出回应。位于日本大阪的松下电器工业有限公司在大阪大学微生物疾病研究所完成了一个项目,以生产一种表面处理剂,为其塑料产品提供持久的消毒。研究表明,最有效的系统是基于硫代硫酸银的化合物。
该系统目前以 Amenitop 的名称销售,由含有硫代硫酸银复合物的硅胶微球组成。硅胶涂层允许银化合物逐渐释放到表面上,从而提供持久的消毒效果。研究表明,Amenitop 通过破坏细胞膜来杀死细菌和病毒。
制造工艺