一、銀的性質
銀屬元素周期表Ⅰ類副族元素,位于第五周期(第二長周期)IB族,原子序數47,原子量107.8682,其元素符號為Ag。
銀(Ag)是白色、有光澤的金屬;熔點960.8℃,沸點2210℃,密度10.50克/立方厘米(20℃),熔化熱為11.40千焦/摩爾,汽化熱為251.20千焦/摩爾。銀質軟,摩氏硬度為3.25度,有良好的柔韌性和延展性,延展性僅次于金,能壓成薄片,拉成細絲;1克銀可拉成1800米長的細絲,可軋成厚度為1/100000毫米的銀箔。白銀也是所有金屬中導電性和導熱性最好的金屬,20℃時電阻率為1.63μΩ?cm;熱導率(0-100℃)為425 W/(m?K);銀對光的反射性也很好,反射率可達到91%。
銀的化學性質不活潑,在常溫下不與氧發生反應,屬于較穩定的元素。長久暴露在空氣中,則和空氣中的硫化氫化合,表面變成黑色,形成黑色的硫化銀。常溫下,鹵素能與銀緩慢地化合,生成鹵化銀。通常情況下銀不與稀鹽酸、稀硫酸和堿發生反應,但能與氧化性較強的酸(濃硝酸和濃鹽酸)作用;銀易溶于硝酸和熱的濃硫酸中,微溶于熱的稀硫酸,不溶于冷的稀硫酸。銀粉易溶于含氧的氰化物溶液和含氧的酸性硫脲液中。
銀具有很好的耐堿性能。銀在化合物中呈一價形態存在,可與多種物質形成化合物。銀熔煉時會氧化并具有一定的揮發性,但當有賤金屬存在時,氧化銀會很快被還原。在正常的熔煉溫度(1100℃-1300℃)下銀的揮發損失小于1%;但當氧化強烈,熔融銀液面上無覆蓋劑及爐料含有較多的鉛、鋅、砷、銻等易揮發金屬時,銀的揮發損失會增大。銀不會對人的身體產生毒性,但長期接觸銀金屬和無毒銀化合物會導致銀質沉著癥。
總之白銀具有的特性主要體現在以下幾個方面:(1)良好的柔韌性和延展性。延展性僅次于金,能壓成薄片,拉成細絲;(2)導電性和導熱性最好的金屬。白銀導電率0.63*106/cm ,導熱系數4.29*W/cmK,是最高的金屬品種;(3)高的光反射率。銀的光反射率為91%,而鉑為67%、鈀為57%。高反射率使得銀色澤明亮,廣泛應用于首飾和裝飾品;(4)化學性質不活潑,易于保存。不與氧作用,但對硫有很強的親和性,長久暴露在空氣中,和空氣中的硫化氫(H2S)化合,表面變成黑色,形成黑色的硫化銀(Ag2S);加熱也可以和硫直接化合成Ag2S。常溫下,鹵素能與銀緩慢的化合,生成鹵化銀。銀不與稀硫酸、稀鹽酸和堿發生反應,但能與氧化性較強的酸(濃硫酸、濃鹽酸等)作用。銀具有很好的耐堿性能,不與堿金屬氫氧化物和堿金屬碳酸鹽發生作用。
二、銀的主要用途
白銀歷史上主要用作貨幣和銀器首飾裝飾等,銀幣雖然曾經作為銀本位制國家的法定貨幣,盛行一時,但隨著貨幣制度改革、信用貨幣的產生,銀幣逐漸退出了流通領域。目前鑄造的銀幣主要是投資銀幣和紀念銀幣;另外白銀其他投資實物如投資銀條消費白銀在不斷增加。在白銀的非貨幣化之后,基于白銀具有最好的導電導熱性能、良好的柔韌性、延展性和反射性等,白銀的工業應用和裝飾美化生活的功能不斷發揮,主要應用于電子電氣工業、攝影業、太陽能、醫學等領域以及首飾、銀器和銀幣的制作。除了珠寶首飾、銀幣銀條外,目前白銀的主要應用領域有: (1)感光材料; (2)裝飾材料;(3)接觸材料; (4)復合材料;(5)銀合金焊料;(6)銀漿; (7)能源工業用銀; ( 8) 銀在催化劑中的應用; ( 9)銀在醫藥中的應用; (10) 銀系列抗菌材料等等。特別需要指出的是,白銀在所有金屬中具有最好的導電導熱性能,因此在很多電氣工業應用如導體、開關、觸點、保險絲等中不可或缺。白銀在電子工業中主要應用于厚膜漿料制造,特別是用于銀鈀絲網印刷電路、多層陶瓷電容器、薄膜開關、汽車擋風玻璃加熱銀薄膜和導電膠等。
三、銀的資源
白銀在地殼中含量稀少,僅占1×10-5%,它的資源主要包括兩大類,即原生礦產資源和二次再生資源。原生礦產資源以各種各樣的礦石礦物存在,二次再生資源則是指礦產資源以外的各種再生資源,其來源和范圍十分廣泛。其中銀礦產資源基本上分兩類,包括伴生銀礦和獨立銀礦。銀大部分伴生于銅礦、銅鉛鋅多金屬礦、銅鎳礦和金礦床中,世界上約2/3的銀資源是與銅、鉛、鋅、金等有色金屬及貴金屬礦床伴生的,1/3是以銀為主的原生銀礦床。目前世界上白銀的生產主要以伴生銀礦資源為主;白銀的二次資源十分廣泛,主要包括在生產和加工過程中產生的廢料、各種含銀的器件和材料、以及含銀具有有回收價值的各種物料等。
中國目前探明的銀礦中,儲量在千噸以上的省區有江西、廣東、廣西、黑龍江、湖北、云南、河南、內蒙古和四川等。近年來,青海、新疆、甘肅又勘探出較大型的伴生銀礦,河南、陜西、山東也發現了大型銀礦。按銀礦儲量大小不同,將銀礦規模劃分為三類:銀儲量在1000噸金屬量以上的為大型銀礦; 儲量在200噸~1000噸的為中型銀礦;儲量在200噸以下的為小型銀礦。初步統計,全國大型銀礦大約有41個,占銀礦總數的7.2%左右,儲量占銀總儲量的50%以上。按銀礦品位不同,一般可分為獨立銀礦(銀品位≥150g/t)、共生銀礦(銀品位100-150g/t)和伴生銀礦(銀品位≤100g/t)。
四、銀的提取與制備
銀的提純分為銀的化學提純、銀的電解精煉和銀的萃取提純三種。白銀電解精煉以金銀合金板為陽極,不銹鋼板作陰極,在硝酸銀溶液中進行電解精煉制取純度99.99%的銀。火法冶金法經過長期生產實踐,工藝日臻成熟,適應性強,能綜合回收的元素多,特別是銀和金的回收率高,為世界主要大型冶煉廠所廣泛采用。但它也存在能耗高、熔煉產出的煙氣嚴重污染環境、需要集中大量陽極泥造成貴金屬積壓量大等缺點。為此出現了改用氧氣頂吹轉爐進行貴鉛氧化吹煉的方法。轉爐爐身旋轉,物料反應速度快,生產周期短,爐子容量小,貴金屬積壓量少,排放煙氣小,廢氣收塵裝置安排緊湊。
五、銀的深加工及其應用
白銀的深加工產品主要有:銀首飾制品、銀幣與銀條證章、攝影感光材料、銀基釬料合金、銀基電接觸材料、電子漿料及其他電子產品、電池和醫用抗菌產品等等。白銀加工技術包括:熔煉鑄錠工藝、壓力加工、銀焊接、銀化工產品鹽類加工、銀飾品加工、銀材料(線絲板帶箔等)加工、合金材料加工、銀粉銀漿加工、電鍍工藝等,限于篇幅,這里主要介紹部分銀精細化工產品(硝酸銀、氧化銀超細銀粉和片狀銀粉、硫酸銀、氰化銀鉀和氰化銀、超細銀粉、片狀銀粉和納米銀粉、銀漿系列產品等)、銀合金材料(線絲板帶箔等)加工的生產方法與工藝和銀首飾銀器的制造。
六、白銀的再生回收
從含銀廢液中回收銀的工藝主要為濕法工藝,使廢液中的簡單銀離子或配位銀離子變成硫化銀、氯化銀等沉淀而達到與廢液中其他物質分開的目的,或采用電解或還原的方式使廢液中的簡單銀離子或配位銀離子得到電子而直接變成單質狀態的銀。可以分為沉淀法、還原法和電解法三種方法。
各種濕法工藝回收固體廢棄物中的銀的共同點是在初步富集后先進行溶銀造液,使各種形態存在的銀全部轉入液相。為了后續工序的方便和降低回收成本,所得溶液通常要進行金屬分離富集和凈化處理,以保證在金屬提取過程中離子狀態的銀能夠全部還原。
白銀工業環境保護主要是指白銀礦山開采冶煉過程中的三廢(廢水、廢氣粉塵、廢渣)處理和氰化物管理。其中:(1)廢水處理:包括含氰廢水處理、廢水處理、含砷廢水處理、重金屬廢水處理、含浮選藥劑廢水處理、含懸浮物廢水處理等;(2)廢氣粉塵處理:包括二氧化硫氣體處理與回收、含砷廢氣的處理、氮氧化物的治理、汞氣污染預防、煙塵回收、粉塵治理等;(3)廢渣處理:包括尾礦處理與綜合利用、廢石處理與綜合利用、其他固體廢棄物的處理與利用等。
七、主要銀企業