Zilver

Achtergrond

Zilver was een van de vroegste metalen die de mens kende en wordt al sinds de oudheid als een edelmetaal beschouwd. Zilver is door de geschiedenis heen door meer mensen als betaalmiddel gebruikt dan enig ander metaal, zelfs goud. Hoewel het gewoonlijk wordt aangetroffen in ertsen met minder zeldzame metalen, zoals koper, lood en zink, werd zilver blijkbaar ontdekt in klompvorm, inheems zilver genoemd, rond 4000 v. Chr. Zilveren gebruiksvoorwerpen en ornamenten zijn gevonden in oude graven van Chaldea, Mesopotamië, Egypte, China, Perzië en Griekenland. In recentere tijden waren de belangrijkste toepassingen van zilver munten en zilverwerk.

In 1993 bedroeg de wereldwijde productie van zilver uit mijnen 548,2 miljoen ounces (15,5 miljard gram). In dat jaar was Mexico de grootste zilverproducent ter wereld, met een totale productie van 75,7 miljoen ounces (2,1 miljard gram). De Verenigde Staten waren de tweede grootste producent, gevolgd door Canada, Australië, Spanje, Peru en Rusland. De overgrote meerderheid van 's werelds zilver wordt gebruikt in industriële toepassingen, en de Verenigde Staten zijn de grootste consument. Andere topconsumenten zijn Japan, India en Oost-Europese landen.

De zilverwinning in Noord-Amerika dateert uit de achttiende eeuw. Rond 1800 begon de productie in de Verenigde Staten aan de oostkust en verplaatste zich vervolgens naar het westen. De winning van zilver speelde een belangrijke rol in de vestiging van de staat Nevada. In 1994 was Nevada de grootste zilverproducent in de Verenigde Staten; De mijnen van Nevada produceerden 22,8 miljoen troy ounce (709 miljoen gram) zilver. Arizona, Californië en Nevada staan ​​bekend om hun grote tonnage, laagwaardige zilverafzettingen.

Fysieke kenmerken en gebruik van zilver

Zilver is het witste metalen element. Het is zeldzaam, sterk, corrosiebestendig en wordt niet aangetast door vocht, plantaardige zuren of logen. Zilver is ook resonant, kneedbaar, kneedbaar en bezit de hoogste thermische en elektrische geleidbaarheid van alle stoffen. Het chemische symbool voor zilver is Ag, van het Latijnse argentum, wat wit en glanzend betekent. Hoewel zilver niet op veel chemicaliën reageert, reageert het wel met zwavel, dat altijd in de lucht aanwezig is, zelfs in sporenhoeveelheden. Door de reactie verkleurt zilver, daarom moet het regelmatig worden gepolijst om zijn glans te behouden.

Zilver bezit veel speciale fysieke kenmerken en kwaliteiten die het bruikbaar maken in verschillende industrieën. De fotografie-industrie is de grootste gebruiker van zilververbindingen. Zilver vormt de meest lichtgevoelige zouten, of halogeniden, die essentieel zijn voor het ontwikkelen van hoogwaardige fotografie. Zilver heeft de hoogste elektrische geleidbaarheid per volume-eenheid van alle metalen, inclusief koper, dus het wordt veel gebruikt in de elektronica. Gespecialiseerde toepassingen zijn onder meer schakelaar- en relaiscontacten voor autobedieningen en accessoires, autoruitverwarming en in elektroden voor elektrocardiogrammen.

Zilver is een van de sterkste oxidanten, waardoor het een essentiële katalysator is voor de chemische procesindustrie. Het wordt gebruikt bij de productie van kleefstoffen, servies, mylar-opnametape en vele andere producten. Zilver is het meest reflecterende van alle metalen, en wordt gebruikt om glas in spiegels te coaten. Het wordt ook gebruikt in röntgenvacuümbuizen en als materiaal voor lagers. Met het hoogste niveau van thermische geleidbaarheid van metalen en weerstand tegen verbranding en vonken, is zilver een waardevol materiaal voor tal van andere industriële processen. De meest voorkomende consumententoepassing van zilver is het gebruik ervan in sieraden. Puur zilver, dat te zacht zou zijn om duurzaam te zijn, wordt gemengd met 5-20% koper in een legering die bekend staat als sterling zilver.

Tegenwoordig wordt een zeer klein percentage van 's werelds zilver gebruikt voor munten, hoewel zilveren munten tot in het recente verleden een populaire vorm van valuta waren. Toen de geïndustrialiseerde landen in de twintigste eeuw grote aantallen zilveren munten begonnen te produceren, werd zilver minder beschikbaar en dus duurder. De Schatkist van de Verenigde Staten, die tot dan toe 90% zilveren munten had geslagen, veranderde hun muntslag door een besluit van het Congres uit 1965. De Johnson Silver Coinage Act heeft zilver volledig gedemonetiseerd, en met uitzondering van tweehonderdjarige munten, zijn alle nieuw geslagen Amerikaanse munten nu gemaakt van een legering van koper en nikkel.

Het fabricageproces

Zilver werd voor het eerst verkregen in het zestiende-eeuwse Mexico met een methode die het patioproces wordt genoemd. Het betrof het mengen van zilvererts, zout, kopersulfide en water. Het resulterende zilverchloride werd vervolgens opgenomen door kwik toe te voegen. Deze inefficiënte methode werd vervangen door het von Patera-proces. In dit proces werd erts verwarmd met steenzout, waarbij zilverchloride werd geproduceerd, dat werd uitgeloogd met natriumhyposulfiet. Tegenwoordig worden er verschillende processen gebruikt om zilver uit ertsen te winnen.

Een methode die het cyanide- of heap leach-proces wordt genoemd, heeft ingang gevonden in de mijnindustrie omdat het een goedkope manier is om zilvererts van een lagere kwaliteit te verwerken. De ertsen die bij deze methode worden gebruikt, moeten echter bepaalde kenmerken hebben:de zilverdeeltjes moeten klein zijn; het zilver moet reageren met cyanideoplossingen; de zilverertsen moeten relatief vrij zijn van andere minerale verontreinigingen en/of vreemde stoffen die het cyanidatieproces kunnen verstoren; en het zilver moet vrij zijn van sulfidemineralen. Het idee voor cyanidatie dateert eigenlijk uit de achttiende eeuw, toen Spaanse mijnwerkers zure oplossingen percoleerden door grote hopen koperoxide-erts. Het proces ontwikkelde zich in de late negentiende eeuw tot zijn huidige vorm. Het cyanideproces wordt hier beschreven.

Het erts voorbereiden

• 1 Zilvererts wordt in stukken gebroken, meestal met een diameter van 1-1,5 inch (2,5-3,75 cm), om het materiaal poreus te maken. Ongeveer 1,4-2,3 kg kalk per ton zilvererts wordt toegevoegd om een ​​alkalische omgeving te creëren. Het erts moet volledig geoxideerd zijn, zodat het edelmetaal niet opgesloten zit in sulfidemineralen. Waar fijne deeltjes of klei aanwezig zijn, wordt het erts geagglomereerd om een ​​uniforme uitloogstapel te creëren. Dit proces bestaat uit het breken van het erts, het toevoegen van cement, het mengen, het toevoegen van water of een cyanide-oplossing en het uitharden in droge lucht gedurende 24-48 uur.
• 2 Gebroken of gebroken erts wordt op ondoordringbare kussens gestapeld om het verlies van de zilvercyanide-oplossing te voorkomen. Padmateriaal kan asfalt, plastic, rubberen platen en/of klei zijn. Deze kussens lopen in twee richtingen schuin af om de afvoer en het verzamelen van de oplossingen te vergemakkelijken.

De cyanide-oplossing toevoegen en uitharden

• 3 Aan het erts wordt een oplossing van water en natriumcyanide toegevoegd. Oplossingen worden naar de hopen gebracht door middel van sprinklersystemen of methoden van bevriezing, inclusief greppels, injectie of kwel uit haarvaten.

Het zilver terugwinnen

• 4 Zilver wordt op verschillende manieren teruggewonnen uit heap-uitloogoplossingen. De meest voorkomende is Merrill-Crowe-precipitatie, waarbij fijn zinkstof wordt gebruikt om het edelmetaal uit de oplossing te laten neerslaan. Het zilverneerslag wordt vervolgens afgefiltreerd, gesmolten en tot staven gemaakt.
• 5 Andere methoden voor terugwinning zijn de absorptie van actieve kool, waarbij oplossingen door tanks of torens met actieve kool worden gepompt, en de toevoeging van een natriumsulfide-oplossing, die een zilverprecipitaat vormt. Bij een andere methode wordt de oplossing door geladen harsmaterialen geleid die het zilver aantrekken. De herstelmethode wordt over het algemeen bepaald op basis van economische factoren.

Zilver wordt zelden alleen gevonden, maar meestal in ertsen die ook lood, koper, goud en andere metalen bevatten die commercieel waardevol kunnen zijn. Zilver komt naar voren als een bijproduct van de verwerking van deze metalen. Om zilver uit zinkhoudende ertsen te winnen, wordt het Parkes-proces gebruikt. Bij deze methode wordt het erts verwarmd totdat het gesmolten is. Als het mengsel van metalen wordt afgekoeld, vormt zich een korst van zink en zilver op het oppervlak. De korst wordt verwijderd en de metalen ondergaan een destillatieproces om het zink uit het zilver te verwijderen.

Om zilver uit koperhoudende ertsen te winnen, wordt een elektrolytisch raffinageproces gebruikt. Het erts wordt in een elektrolytische cel geplaatst, die een positieve elektrode of anode en een negatieve elektrode of kathode in een elektrolytoplossing bevat. Wanneer elektriciteit door de oplossing wordt geleid, hoopt zilver, samen met andere metalen, zich op als slijm aan de anode, terwijl koper wordt afgezet op de kathode. Het slijm wordt verzameld, vervolgens geroosterd, uitgeloogd en gesmolten om onzuiverheden te verwijderen. De metalen worden gevormd tot blokken die worden gebruikt als anodes in een andere ronde van elektrolyse. Terwijl elektriciteit door een oplossing van zilvernitraat wordt gestuurd, wordt puur zilver op de kathode afgezet.

De Toekomst

Hoeveel zilver er in de toekomst zal worden geproduceerd, hangt af van vele factoren, waaronder de productiesnelheid van andere metalen en toekomstig gebruik van zilver. De industriële vraag naar zilver lijkt over het algemeen stabiel te zijn. Omdat zilver van nature samen met andere metalen voorkomt, is toekomstige productie gekoppeld aan de productie van koper, lood, goud en zink.

In de toekomst zal zilver waarschijnlijk worden gebruikt voor speciale industriële toepassingen, maar ook voor consumentenartikelen, zoals sieraden en zilverwerk. Naast deze traditionele toepassingen, zal de waarde van zilver ook afhangen van nieuwe toepassingen van het metaal. Zo is het gebruik van zilver als ontsmettingsmiddel momenteel in ontwikkeling. Fabrikanten hebben naar aanleiding van onderzoeken van het in Atlanta gevestigde Center for Disease Control erop aangedrongen dat veel virussen, waaronder virussen die verband houden met Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS), kort buiten een persoon zullen overleven in vloeistoffen die zijn afgezet op oppervlakken van plastic producten, zoals telefoons. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. in Osaka, Japan, voltooide een project bij het Research Institute for Microbial Diseases, Osaka University, om een ​​oppervlaktebehandeling te produceren die zorgt voor langdurige reiniging van zijn plastic producten. Onderzoek wees uit dat het meest effectieve systeem een ​​verbinding is op basis van zilverthiosulfaat.

Momenteel op de markt onder de naam Amenitop, bestaat het systeem uit silicagelmicrosferen die een zilverthiosulfaatcomplex bevatten. De silicagelcoating zorgt voor een geleidelijke afgifte van de zilververbinding op het oppervlak, wat zorgt voor langdurige ontsmetting. Studies suggereren dat Amenitop bacteriën en virussen doodt door de celmembranen te vernietigen.