Слово Аффинаж произошло от французского affiner что означает очищать. При помощи этого метода получают металлы платиновой группы высшей пробы. Аффинаж палладия – это разновидность процесса очистки химического элемента от примесей. Так как этот металл в чистом виде не встречается, его извлекают из различных руд и электронных приборов. Промышленным способом получить драгметалл сложно и тем более повторить процесс дома, так как нужно использовать опасные химические реактивы. Но многие химики любители устраивают дома целые лаборатории для извлечения элемента в натуральном виде. Каким способом можно выделить чистый палладий, и для каких целей его добывают?
Способы аффинажа
Способы извлечения драгоценных металлов бывают разные:
- электролитический;
- мокрый;
- сухой.
Электролиз применяется для восстановления палладия. Осаждение элемента происходит на катоде, а примеси отделяются в виде шлама. Для проведения этого опыта понадобится серная кислота высокой концентрации. Кислота будет являться электролитом. Для катода подойдет свинец, а анод представлен электрической деталью, из которой нужно выделить чистый элемент. В ходе проведения аффинажа сплав из меди и латуни остается нетронутым. Полученный палладий с примесями очищают при помощи соляно – азотной кислоты.
Преимущество аффинажа, проведенного электролитическим методом:
- Низкая стоимость метода.
- Получается металл высокой степени очистки.
- Благоприятные условия для работников и возможность извлечь драгметаллы платиновой группы в качестве продуктов распада.
Мокрый метод аффинажа заключается в следующем: палладий и другие элементы платиновой группы растворяют в царской водке (смесь азотной и соляной кислот) и далее выделяют их из полученного раствора реактивами – хлористым аммонием, аммиаком, сахаром и другими. Если используется сплав Pd с серебром, реагентом выступает азотная кислота.
В царскую водку добавляют дистиллированную воду. Потом смесь выдерживается сутки. По истечении времени в таре выпадает осадок – хлорид серебра, его нужно профильтровать. Далее восстанавливается палладий аммиаком. Его добавляют в тару и выдерживают ещё несколько дней. Полученный золотой раствор отфильтровывают. Чтобы восстановить золото к нему добавляют цинк.
В палладиевый раствор вливают немного соляной кислоты. Далее выпадает осадок желтого цвета с оттенками оранжевого. Спустя некоторое время его нужно отфильтровать, просушить и накалить до температуры 500 градусов. В итоге получится чистый драгметалл в виде порошка.
Сухой метод аффинажа для получения чистого палладия не используется, так как в процессе очистки от примесей золота и серебра этот элемент не отделяется. Выделяется только свинец, способный окисляться на воздухе и отслаиваться от серебра.
Технология и этапы проведения электрохимического аффинажа
Метод электрохимического рафинирования, как было сказано, применяется только для золота с высокой пробой. Если этот драгметалл имеет пробу меньше, чем 900, то сразу проводится его предварительный химический аффинаж. После проведения данного этапа получается золото 950 пробы, которое можно подвергать электрохимическому аффинажу. После этого есть возможность получения чистого золота 999,9 пробы.
Аффинаж проводится в несколько этапов. Каждый из них имеет свои нюансы, но в использовании метод очень простой. Предварительно должна быть подготовлена специальная посуда, в которую можно погрузить электроды. Как правило, из золота изготовляют анод. Его проба составляет 900. Катод, в свою очередь, сделан из такого материала, как волокнистая отожженная сталь. Ее проба высокая — 999,9.
Хлороводородная кислота служит электролитом вместе с хлоридом золота (он растворяется в «царской водке», а после образуется хлорное золото). Анод растворяется в веществе для проведения электрического тока после того, как пропускается ток. Затем он восстанавливается на катоде в виде качественного золота самой высокой пробы (999,9). Дополнительные примеси, присутствующие в сплаве, после данного этапа оседают на дне емкости.
Благодаря простоте такого способа, его, в основном, используют в производстве. Таким образом, изготавливается золото для банковских слитков. Также им покрываются ювелирные украшения, сделанные из серебра или низкопробного золота. Электрохимический аффинаж также имеет один большой недостаток. Этот процесс достаточно энергоемкий. Во время его проведение требуется частая замена электролита и постоянное очищение катода.
Также этот метод можно использоваться для очищения серебра или меди. Он позволяет получить металл с более высокой степенью очистки. Напоминаем, что в домашних условиях не следует проводить такие реакции. Для этого требуется наличие разрешения на работу, специально оборудованное помещение и квалифицированный персонал.
Где найти материал
Pd применяется в промышленности для изготовления конденсаторов, реле, контактов и микросхем. Исходный материал для аффинажа палладия в домашних условиях — это разные радиодетали содержащие драгметаллы. Разработчики на основе сплава Pd повышают срок службы микросхем. А также химический элемент присутствует в конденсаторах КМ в составе сплава платины. Драгметалл входит в конденсаторы радиодеталей российского и зарубежного производства. Содержание исходных элементов в сплавах различается, это зависит от вида электрической схемы и её работы.
В других приборах содержание драгметаллов бывает редким явлением, например, в транзисторах. Поэтому такие приборы не применяются в аффинаже для получения натурального металла.
Химический элемент Pd имеет светлый оттенок, из-за чего очень схож с серебром и платиной. На взгляд опытный специалист не всегда отделит его от других драгметаллов. Плотность у металлов платиновой группы разная, но по этому признаку трудно их отличить. Отделить платину от Pd можно при воздействии на них азотной кислотой: платина в ней не растворяется.
Чтобы определить, содержится ли драгметалл в конкретном сплаве, делают следующий опыт: по пробирному камню проводят куском металла, оставляя глубокую царапину. После берут реактив, приготовленный из смеси азотной и соляной кислот с добавлением 10% раствора калия с йодом. Если произошла химическая реакция, и появилось пятно красно-коричневого цвета, то этозначит что, в образце есть палладий.
Pd в радиодеталях содержится в небольшом количестве. Больше всего встречается в керамических конденсаторах типа КМ -3,4,5,6. Эти модели отличаются дороговизной и пользуются спросом, и если нет желания проводить химические опыты по выделению драгметалла, можно их легко продать.
В каких деталях искать металл?
Радиодетали всегда содержат какие-либо драгоценные металлы. Платина, золото и палладий используются производителями для того, чтобы обеспечить максимально длительный срок службы своей продукции. Поэтому именно из радиодеталей многие любители и добывают эти элементы дома.
Pd по причине своих свойств чаще всего присутствует в конструкции микросхем и конденсаторов. Конденсаторы как российского (советского), так и импортного производства палладий используется в виде сплава с платиной. Выбор этих элементов объясняется довольно просто: детали должны стабильно работать при высоком температурном режиме. В зависимости от типа конденсатора соотношение Pd и Pt в сплаве может различаться.
В микросхемах также присутствует вся «четверка» драгметаллов, но палладий может находиться и не в сплаве с другими элементами. А вот найти палладий в таких радиодеталях, как транзисторы, очень сложно. Если он и присутствует в некоторых моделях, то в очень малых количествах. Как выглядят разные детали от теле- и радиотехники можно рассмотреть на фото.
Еще одно применение Pd заключается в использовании элемента при производстве реле и контактов, необходимых для сборки компьютеров, автомобилях, авиатехнике и военной технике. Драгметалл и его сплавы незаменимы в электронике в качестве покрытий, устойчивых к воздействию сульфидов. Это свойство дает Pd преимущество над серебром.
Как можно отличить палладий от серебра в контактах? Металлы схожи по внешнему виду между собой и с платиной, поэтому различить их визуально проблематично. Чистые металлы можно сравнить по плотности, но такой способ не всегда можно реализовать на практике. Отличить Pd от Pt можно с помощью реакции кусочка вещества и горячей азотной кислоты: палладий растворяется в ней, а платина – нет. Последнюю можно растворить только в «царской водке» при нагревании.
Как определить палладий с помощью пробирного камня? Процесс выглядит следующим образом: куском металла с нажимом проводят по пробирному камню, а затем воздействуют на царапину специально подготовленным реагентом. Реагент представляет собой смесь «царской водки» и 10%-ого раствора йодистого калия. Если в результате пробы на царапине образуется яркое пятно красно-коричневого цвета, то образец содержит палладий. Реакция представляет собой образование тетрахлоропалладата калия.
Содержание Pd в радиодеталях невелико, а реактивы для проведения всех химических реакций и необходимая посуда стоят денег, поэтому имеет смысл ориентироваться только на те детальки, выход драгметалла из которых будет максимальным. В чем металла содержится больше всего? Палладий чаще всего пытаются аффинировать из керамических конденсаторов. Лидерами по содержанию элемента специалисты считают конденсаторы КМ-3,4,5,6. Такие конденсаторы сами по себе стоят довольно прилично, поэтому если желания выделять чистый металл у вас отсутствует, то при желании вы всегда сможете найти покупателя на сами детали.
Такие детали обычно имеют маркировку КМ и цифровое обозначение. Конденсаторы КМ-4,5 выглядят как прямоугольники или маленькие квадраты, могут отличаться размерами и цветом: чаще всего окрашены в разные оттенки зеленого. Конденсатор КМ-6 с палладием выглядит как небольшая подушечка рыжего цвета. Существуют также бескорпусные варианты конденсаторов, представляющие собой маленькие серые прямоугольники. Раньше множество таких конденсаторов входили в состав советских компьютеров и прочей аналогичной техники, контрольно-измерительных приборов, генераторов, осциллографов и другой аппаратуры. Найти такую технику сейчас практически невозможно, так как практически вся она была разобрана еще в 90-х, когда «народные умельцы» выплавляли дома золото. Конденсаторы же просто выбрасывали, так как палладий особой ценности не представлял.
Содержание палладия в разных конденсаторах отличается. Где его больше всего? Самыми ценными приборами считаются:
- Осциллографы типов С-114, 116, 120 и 121, 125, С1-9-9, С9-27, 28;
- Генераторы типов ГЧ-151, 164 и 165, Г3-122, 123, РЧ6-01;
- Измерители Е7-14, 15, Р2-73, 85 и 86, 102, РЧ-37;
- Анализаторы СЧ-60, СЧ-74, СЧ-82;
- Частотомер СЧ8-68, 74;
- Вольтметр В1-28, В3-63, В7-40 и 46;
- Резисторы ПП3-43, ППБП, П-74, РПП, ПТП-1,2,5;
- Переключатели БКНБ, ПГ-2, 5, 7, 43, П1Т3-1, П1М10, П1М9-1 и другие.
Количество деталей, в которых есть Pd, достаточно велико. Многие пользуются специальными таблицами, содержащими полный перечень радиодеталей с отметками о содержании в них драгметалла. Чтобы не ошибиться с подбором исходного для получения Pd сырья, новичкам лучше хорошо изучить радиодетали, содержащие палладий, по фото.
Зачем нужен палладий
Для каких целей нужен чистый палладий? В домашних условиях химическим путем обычно добывают его химики любители и используют его в опытах как катализатор. Бизнесмены прибегают к этим методам для того, чтобы сдать драгметалл в металлолом. Получают аффинаж палладия из радиоэлементов именно для этих целей.
Стоимость Pd в последнее время возросла, цена одного грамма металла составляет больше одной тысячи рублей. Поэтому в чистом виде сдать его выгоднее.
Аффинаж палладия — трудный процесс получения чистого металла, поэтому требует хороших знаний химических реакций. Чтобы использовать этот метод дома, ознакомьтесь с технологией производства. Способ выделения Pd будет зависеть от примесей в сплаве. Металл в радиодеталях присутствует и в чистом виде, и в виде сплава различных элементов: платина, медь, серебро, вольфрам, висмут и другие.
Химические свойства элемента
Pd как химический элемент интересен тем, что представляет собой металл, электронная конфигурация которого является предельно заполненной: эта характеристика палладия означает, что металл имеет высокую химическую стойкость. Он не реагирует с водой, гидратом аммиака, щелочами и кислотами, если последние являются разбавленными. При обычных температурных условиях Pd на воздухе ведет себя устойчиво, окисление кислородом начинается при уровне температуры в 300 °C, при этом в ходе реакции получается оксид палладия (II). При дальнейшем нагревании свыше 850 °C образовавшийся ранее оксид снова распадается на металл и кислород, а сам палладий становится вновь устойчивым к процессу окисления.
На Pd могут воздействовать только концентрированные кислоты: его можно растворить в серной или азотной кислоте. Так же, как и золото, элемент растворится и в «царской водке».
Электронная формула внешней оболочки атома палладия имеет вид 4d10, на внешней орбите элемента располагается 18 электронов – она полностью заполнена. Именно эта особенность объясняет «нежелание» элемента вступать в реакции при нормальных условиях даже с фтором. Одновременно Pd считают самым активным из всех платиноидов. В соединениях чаще всего он двухвалентен, но может образовывать и трех- и четырех валентные соединения.
При комнатной температуре может идти реакция металла с влажным хлором, образуя хлористый палладий. При аналогичных условиях идет реакция с влажным бромом. С серой, мышьяком, кремнием, а также сильными окислителями, к числу которых относится и фтор, реакция возможно только при нагревании свыше 500 °C. Pd активно поглощает водород, который после этого находится в металле в виде атомов. Особенность реакции такова, что при комнатной температуре 1 объем металла поглощает более 900 объемов водорода – именно это свойство позволило использовать палладий при изготовлении автомобильных нейтрализаторов. На сегодняшний день 70% от годовой добычи элемента расходуется автомобильной промышленностью.
Валентность элемента в соединениях может быть разной, поэтому можно получить двух- и трехвалентные оксиды палладия, одно-, двух- и четырехвалентные его сульфиды, а также другие соли и соединения, относящиеся к комплексным.
Запасы и месторождения
В чистом виде, самородки палладия в природе найти невозможно. Частицы этого металла извлекаются вместе с другими минералами. Всего таких соединений может быть более 30. По виду крупицы палладия можно легко спутать с платиной. Некоторые месторождения содержат одновременно два этих металла, которые добываются совместно. Изредка жилы палладия пересекаются с золотом.
Главный источник появления этого металла на планете Земля — космические обломки метеоритов. Именно в них обнаруживается большое количество кристаллов этого драгоценного металла.
Самородок золота (Фото: Instagram / in_sochi)
