Silber

Hintergrund

Silber war eines der frühesten dem Menschen bekannten Metalle und gilt seit der Antike als Edelmetall. Silber wurde im Laufe der Geschichte von mehr Menschen als Zahlungsmittel verwendet als jedes andere Metall, sogar Gold. Obwohl es normalerweise in Erzen mit weniger seltenen Metallen wie Kupfer, Blei und Zink gefunden wird, wurde Silber anscheinend in Form von Nuggets, genannt natives Silber, um 4000 v. Chr. entdeckt. Silberne Utensilien und Ornamente wurden in alten Gräbern von Chaldäa, Mesopotamien, Ägypten, China, Persien und Griechenland gefunden. In neuerer Zeit wurden Silber hauptsächlich für Münzen und Silberwaren verwendet.

1993 betrug die weltweite Silberproduktion aus Minen 548,2 Millionen Unzen (15,5 Milliarden Gramm). In diesem Jahr war Mexiko mit einer Gesamtproduktion von 75,7 Millionen Unzen (2,1 Milliarden Gramm) der weltweit größte Silberproduzent. Die Vereinigten Staaten waren der zweitgrößte Produzent, gefolgt von Kanada, Australien, Spanien, Peru und Russland. Der überwiegende Teil des weltweiten Silbers wird in industriellen Anwendungen verwendet, und die Vereinigten Staaten sind der führende Verbraucher. Andere Top-Konsumenten sind Japan, Indien und osteuropäische Länder.

Der Silberbergbau in Nordamerika reicht bis ins 18. Jahrhundert zurück. Um 1800 begann die Produktion in den USA an der Ostküste und verlagerte sich dann nach Westen. Der Abbau von Silber war maßgeblich an der Besiedlung des Bundesstaates Nevada beteiligt. 1994 war Nevada der größte Silberproduzent der Vereinigten Staaten; Die Minen in Nevada produzierten 22,8 Millionen Feinunzen (709 Millionen Gramm) Silber. Arizona, Kalifornien und Nevada sind für Silbervorkommen mit großen Tonnagen und geringen Gehalten bekannt.

Physikalische Eigenschaften und Verwendung von Silber

Silber ist das weißeste metallische Element. Es ist selten, stark, korrosionsbeständig und unempfindlich gegen Feuchtigkeit, Pflanzensäuren oder Laugen. Silber ist auch resonant, formbar, formbar und besitzt die höchste thermische und elektrische Leitfähigkeit aller Stoffe. Das chemische Symbol für Silber ist Ag, vom lateinischen argentum, was bedeutet weiß und leuchtend. Obwohl Silber auf viele Chemikalien nicht reagiert, reagiert es mit Schwefel, der selbst in Spuren immer in der Luft vorhanden ist. Die Reaktion führt dazu, dass Silber anläuft, daher muss es regelmäßig poliert werden, um seinen Glanz zu erhalten.

Silber besitzt viele besondere physikalische Eigenschaften und Eigenschaften, die es in einer Vielzahl von Industrien nützlich machen. Die Fotoindustrie ist der größte Abnehmer von Silberverbindungen. Silber bildet die lichtempfindlichsten Salze oder Halogenide, die für die Entwicklung hochwertiger Fotografie unerlässlich sind. Silber hat die höchste elektrische Leitfähigkeit pro Volumeneinheit aller Metalle, einschließlich Kupfer, und wird daher häufig in der Elektronik verwendet. Spezialisierte Anwendungen umfassen Schalter- und Relaiskontakte für Autosteuerungen und -zubehör, Autoscheibenheizungen und in Elektroden für Elektrokardiogramme.

Silber ist eines der stärksten Oxidationsmittel und damit ein unverzichtbarer Katalysator für die chemische Prozessindustrie. Es wird bei der Herstellung von Klebstoffen, Geschirr, Mylar-Aufzeichnungsbändern und vielen anderen Produkten verwendet. Silber ist das reflektierendste aller Metalle, und wird zum Beschichten von Glas in Spiegeln verwendet. Es wird auch in Röntgen-Vakuumröhren und als Material für Lager verwendet. Mit der höchsten Wärmeleitfähigkeit unter Metallen und der Beständigkeit gegen Verbrennung und Funken ist Silber ein wertvolles Material für eine Reihe anderer industrieller Prozesse. Die häufigste Verbraucheranwendung von Silber ist die Verwendung in Schmuck. Reines Silber, das zu weich wäre, um dauerhaft zu sein, wird mit 5-20% Kupfer in einer als Sterlingsilber bezeichneten Legierung vermischt.

Heute wird ein sehr kleiner Prozentsatz des weltweiten Silbers für Münzprägungen verwendet, obwohl Silbermünzen bis in die jüngste Vergangenheit eine beliebte Währung waren. Als die Industrienationen im 20. Jahrhundert begannen, große Mengen an Silbermünzen zu produzieren, wurde Silber weniger verfügbar und damit teurer. Das US-Finanzministerium, das bis dahin 90% Silbermünzen prägte, änderte seine Prägung durch einen Beschluss des Kongresses von 1965. Der Johnson Silver Coinage Act hat Silber vollständig demonetisiert, und mit Ausnahme der zweihundertjährigen Münzen bestehen alle neu geprägten US-Münzen jetzt aus einer Kupfer-Nickel-Legierung.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Silber wurde erstmals im Mexiko des 16. Jahrhunderts durch eine Methode namens Patio-Verfahren gewonnen. Es beinhaltete das Mischen von Silbererz, Salz, Kupfersulfid und Wasser. Das resultierende Silberchlorid wurde dann durch Zugabe von Quecksilber aufgenommen. Diese ineffiziente Methode wurde durch das von Patera-Verfahren abgelöst. Dabei wurde Erz mit Steinsalz erhitzt, wobei Silberchlorid entstand, das mit Natriumhyposulfit ausgelaugt wurde. Heutzutage gibt es mehrere Verfahren, um Silber aus Erzen zu gewinnen.

Ein Verfahren namens Zyanid- oder Haufenlaugungsverfahren hat sich in der Bergbauindustrie durchgesetzt, da es eine kostengünstige Methode zur Verarbeitung von Silbererzen mit niedrigerem Gehalt ist. Die bei dieser Methode verwendeten Erze müssen jedoch bestimmte Eigenschaften aufweisen:Die Silberpartikel müssen klein sein; das Silber muss mit Cyanidlösungen reagieren; die Silbererze müssen relativ frei von anderen mineralischen Verunreinigungen und/oder Fremdstoffen sein, die den Zyanidierungsprozess stören könnten; und das Silber muss frei von Sulfidmineralien sein. Die Idee zur Zyanidierung stammt tatsächlich aus dem 18. Jahrhundert, als spanische Bergleute Säurelösungen durch große Kupferoxiderzberge sickerten. Das Verfahren entwickelte sich im späten 19. Jahrhundert zu seiner heutigen Form. Das Cyanidverfahren wird hier beschrieben.

Vorbereitung des Erzes

• 1 Silbererz wird in Stücke zerkleinert, normalerweise mit einem Durchmesser von 1-1,5 Zoll (2,5-3,75 cm), um das Material porös zu machen. Ungefähr 1,4 bis 2,3 kg Kalk pro Tonne Silbererz werden hinzugefügt, um eine alkalische Umgebung zu schaffen. Das Erz muss vollständig oxidiert sein, damit das Edelmetall nicht in Sulfidmineralien eingeschlossen ist. Wo Feinanteile oder Tone vorhanden sind, wird das Erz agglomeriert, um einen einheitlichen Auslaughaufen zu bilden. Dieser Prozess besteht aus dem Zerkleinern des Erzes, der Zugabe von Zement, dem Mischen, der Zugabe von Wasser oder einer Cyanidlösung und dem Aushärten in trockener Luft für 24-48 Stunden.
• 2 Gebrochenes oder zerkleinertes Erz wird auf undurchlässigen Pads gestapelt, um den Verlust der Silbercyanidlösung zu vermeiden. Polstermaterial kann Asphalt, Kunststoff, Gummifolie und/oder Ton sein. Diese Pads sind in zwei Richtungen geneigt, um die Entwässerung und das Auffangen der Lösungen zu erleichtern.

Cyanidlösung hinzufügen und aushärten

• 3 Dem Erz wird eine Lösung aus Wasser und Natriumcyanid zugesetzt. Die Lösungen werden durch Sprinklersysteme oder Teichmethoden, einschließlich Gräben, Injektion oder Versickerung aus Kapillaren, auf die Halden geliefert.

Das Silber zurückgewinnen

• 4 Silber wird auf verschiedene Weise aus Haufenlaugungslösungen gewonnen. Am häufigsten ist die Merrill-Crowe-Fällung, bei der feinen Zinkstaub verwendet wird, um das Edelmetall aus der Lösung auszufällen. Der Silberniederschlag wird dann abfiltriert, geschmolzen und zu Barren verarbeitet.
• 5 Andere Verfahren zur Rückgewinnung sind die Absorption von Aktivkohle, bei der Lösungen durch Tanks oder Türme mit Aktivkohle gepumpt werden, und die Zugabe einer Natriumsulfidlösung, die einen Silberniederschlag bildet. Bei einem anderen Verfahren wird die Lösung durch geladene Harzmaterialien geleitet, die das Silber anziehen. Die Rückgewinnungsmethode wird im Allgemeinen auf der Grundlage wirtschaftlicher Faktoren entschieden.

Silber wird selten allein gefunden, sondern hauptsächlich in Erzen, die auch Blei, Kupfer, Gold und andere Metalle enthalten, die kommerziell wertvoll sein können. Silber entsteht als Nebenprodukt der Verarbeitung dieser Metalle. Um Silber aus zinkhaltigen Erzen zu gewinnen, wird das Parkes-Verfahren verwendet. Bei diesem Verfahren wird das Erz erhitzt, bis es geschmolzen ist. Beim Abkühlen des Metallgemisches bildet sich auf der Oberfläche eine Kruste aus Zink und Silber. Die Kruste wird entfernt und die Metalle werden einem Destillationsprozess unterzogen, um das Zink aus dem Silber zu entfernen.

Um Silber aus kupferhaltigen Erzen zu gewinnen, wird ein elektrolytisches Raffinationsverfahren verwendet. Das Erz wird in einer Elektrolytlösung in eine Elektrolysezelle eingebracht, die eine positive Elektrode oder Anode und eine negative Elektrode oder Kathode enthält. Wenn Strom durch die Lösung geleitet wird, sammelt sich Silber zusammen mit anderen Metallen als Schleim an der Anode an, während sich Kupfer an der Kathode ablagert. Die Schleime werden gesammelt, dann geröstet, ausgelaugt und geschmolzen, um Verunreinigungen zu entfernen. Die Metalle werden zu Blöcken geformt, die in einer weiteren Elektrolyserunde als Anoden verwendet werden. Wenn Strom durch eine Silbernitratlösung geleitet wird, wird reines Silber auf der Kathode abgeschieden.

Die Zukunft

Wie viel Silber in Zukunft produziert wird, hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Produktionsrate anderer Metalle und der zukünftigen Verwendung von Silber. Die industrielle Silbernachfrage scheint insgesamt stabil zu sein. Da Silber natürlicherweise zusammen mit anderen Metallen vorkommt, ist die zukünftige Produktion an die Produktion von Kupfer, Blei, Gold und Zink gekoppelt.

Silber wird voraussichtlich auch in Zukunft für spezielle industrielle Anwendungen sowie für Konsumgüter wie Schmuck und Silberwaren verwendet werden. Neben diesen traditionellen Verwendungen wird der Wert von Silber auch von neuen Verwendungen für das Metall abhängen. Die Verwendung von Silber als Desinfektionsmittel befindet sich beispielsweise derzeit in der Entwicklung. Hersteller haben als Reaktion auf Studien des Zentrums für Krankheitskontrolle in Atlanta gedrängt, dass viele Viren, einschließlich solcher, die mit dem erworbenen Immunschwäche-Syndrom (AIDS) in Verbindung stehen, in Flüssigkeiten, die sich auf Oberflächen von Kunststoffprodukten wie Telefonen ablagern, kurz außerhalb einer Person überleben werden. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. in Osaka, Japan, hat am Forschungsinstitut für mikrobielle Krankheiten der Universität Osaka ein Projekt zur Herstellung einer Oberflächenbehandlung abgeschlossen, die eine lang anhaltende Desinfektion seiner Kunststoffprodukte ermöglicht. Untersuchungen haben ergeben, dass das wirksamste System eine Verbindung auf Basis von Silberthiosulfat ist.

Das derzeit unter dem Namen Amenitop vertriebene System besteht aus Kieselgel-Mikrokügelchen, die einen Silberthiosulfat-Komplex enthalten. Die Silicagel-Beschichtung ermöglicht eine allmähliche Freisetzung der Silberverbindung auf die Oberfläche, was eine lang anhaltende Desinfektion ermöglicht. Studien deuten darauf hin, dass Amenitop Bakterien und Viren abtötet, indem es die Zellmembranen zerstört.