Ликвация - Liquation
Сжижение - это металлургический метод отделения металлов от руды или сплава . Смесь металлов плавится вместе с третью, после чего смесь разделяется жидкостной экстракцией . Этот метод в основном использовался для отделения серебра от меди с использованием свинца , но его также можно использовать для удаления минералов сурьмы из руды и очистки олова .
Разделение меди и серебра
Первое известное использование ликера в больших количествах было в Германии в середине 15 века. Металлисты давно знали, что центрально-европейская медная руда богата серебром, поэтому открытие метода разделения этих двух металлов было лишь вопросом времени.
Процесс
Процесс 16-го века разделения меди и серебра с помощью ликвации, описанный Георгом Агриколой в его трактате 1556 года De re Metallica , оставался почти неизменным до 19 века, когда он был заменен более дешевыми и более эффективными процессами, такими как сульфатизация и, в конечном итоге, электролитические методы.
Для сжижения необходимо сначала расплавить богатую серебром медь с содержанием свинца, примерно в три раза превышающего ее вес; поскольку серебро имеет большее сродство со свинцом, большая часть серебра окажется в нем, а не в меди. Если при анализе меди обнаруживается, что она содержит слишком мало серебра для того, чтобы ликвация была финансово жизнеспособной (требуется около 0,31%), ее расплавляют и дают осесть, так что большая часть серебра опускается на дно. Затем «верхушки» извлекаются и используются для производства меди, в то время как богатые серебром «кубы» используются в процессе ликвации. Созданный медно-свинцовый сплав можно выпилить и отлить в большие плоско-выпуклые слитки, известные как «ликвационные лепешки». По мере охлаждения и затвердевания металлов медь и серебросодержащий свинец отделяются друг от друга, поскольку они не смешиваются друг с другом.
Отношение свинца к меди в этих пирожных , является важным фактором для процесса , чтобы работать эффективно. Агрикола рекомендовал 3 части меди на 8–12 частей свинца. Медь необходимо проанализировать, чтобы точно определить, сколько в ней серебра; для меди, богатой серебром, использовался верхний предел этого отношения, чтобы гарантировать, что максимальное возможное количество серебра попадет в свинец. Тем не менее, также должно быть достаточно меди, чтобы коржи сохранили свою форму после того, как большая часть свинца вытечет; слишком много меди, и это приведет к улавливанию части свинца внутри, и процесс будет очень неэффективным.
Размер этих тортов оставался неизменным с того момента, когда Агрикола писал о них в 1556 году, до 19 века, когда процесс стал устаревшим. Обычно они были толщиной от 2½ до 3½ дюймов (от 6,4 до 8,9 см), диаметром около 2 футов (0,61 м) и весом от 225 до 375 фунтов (от 102 до 170 кг). Такая консистенция не без причины, так как размер лепешек очень важен для плавного протекания процесса ликвации. Если лепешки слишком маленькие, продукт не будет стоить времени и затрат, затраченных на процесс, если они слишком большие, медь начнет плавиться до того, как вытечет максимальное количество свинца.
Кексы нагреваются в печи для ликвации , обычно четыре или пять одновременно, до температуры выше точки плавления свинца (327 ° C ), но ниже температуры плавления меди (1084 ° C), так что богатый серебром свинец плавится. и утекает. Поскольку температура плавления свинца настолько низкая, высокотемпературная печь не требуется, и ее можно топить дровами. Важно, чтобы это происходило в восстановительной атмосфере, то есть в атмосфере с низким содержанием кислорода , чтобы избежать окисления свинца ; поэтому лепешки хорошо покрыты древесным углем, и в печь пропускается мало воздуха . Однако невозможно остановить окисление свинца, и он опускается вниз и образует шипы, известные как «шипы ликвации» в канале под очагом.
Затем можно использовать более старый и относительно простой метод купелирования для отделения серебра от свинца. Если свинец анализировал и обнаружил , что они не содержит достаточное количество серебра , чтобы сделать процесс Купелирования стоит его повторно в ликвационном пирожных , пока он не имеет достаточное серебра.
«Отработанные лепешки ликвации», которые все еще содержат некоторое количество свинца и серебра, «сушат» в специальной печи, которая нагревается до более высокой температуры в окислительных условиях. По сути, это просто еще одна стадия ликвации, и большая часть оставшегося свинца вытесняется и окисляется с образованием шипов ликвации, хотя часть остается в виде металлического свинца. Затем медь может быть очищена для удаления других примесей и получения металлической меди.
Отходы можно повторно использовать для производства новых пирожных, чтобы минимизировать потери металлов, особенно серебра. Отходы в основном представляют собой шипы от сжижения и сушки, но также образуются некоторые шлаки .
Потеря металла
Этот процесс не эффективен на 100%. На Лаутенталь, Altenau и Санкт - Андреасберг плавильных -Работы в Верхней Гарца между 1857 и 1860 25% серебра, 25,1% свинца и 9,3% меди было потеряно. Часть этого теряется в шлаке, который не стоит повторно использовать, часть теряется в результате так называемого «горения», а часть серебра теряется из-за рафинированной меди. Таким образом, очевидно, что для компенсации потерь на различных этапах требовалось постоянное снабжение свинцом.
Первые экземпляры
Ликвация впервые задокументирована в архивах муниципального литейного завода в Нюрнберге в 1453 году. Нюрнберг был одним из основных центров Германии по рафинированию и обработке металлов и был лидером в области металлургических технологий. Вскоре в городе возникло пять ликероводочных заводов, которые за 15 лет распространились по Германии, Польше и итальянским Альпам .
Это часто считается началом ликвации, но данные свидетельствуют о том, что ликвация могла существовать в меньших масштабах столетиями раньше. Сложный характер ликвационных заводов 15 века с печами, изготовленными по индивидуальному заказу, был бы удивительным для новой технологии. Был также гораздо проще , но более трудоемкий вариант метода привел к Японии на португальском языке в 1591 году; возможно, это остатки более раннего европейского метода.
Агрикола обсуждает различные типы меди, полученные в процессе ликвации; один из них - кальдарий или «котельная медь», который содержит большое количество свинца и использовался для изготовления средневековых котлов . Анализ котлов XIII века показывает, что они сделаны из меди с низким содержанием серебра и высоким содержанием свинца, что соответствует уровню, полученному при ликвации.
Ликвация, возможно, даже существовала уже в 12 веке; в «О различных искусствах» Феофила он делает возможную ссылку на ликвацию:
«Когда камень начинает размягчаться, свинец выходит через небольшие полости, а медь остается внутри».
Однако он не был специалистом в области металлургии, поэтому его труды могут быть неточными, и хотя в 12 веке были похожие котлы, не было опубликовано никакого анализа состава, подтверждающего эту теорию.
Против идеи, что этот процесс широко использовался до того, как он получил широкое распространение в середине 15 века, является тот факт, что его нужно было делать в больших масштабах, чтобы быть финансово жизнеспособным. Нет никаких свидетельств крупномасштабной ликвации до Нюрнберга. Кроме того, эффективная ликвация требует чрезвычайно опытного практикующего врача. Тот, кто обладает такими навыками, вряд ли будет тратить много времени на что-то невыгодное.
Некоторые предполагают, что ликвация существовала еще раньше. В вавилонских текстах из Мари упоминается, что «горная медь» «промывалась» для получения «мытой меди», а свинец использовался с серебром для производства «мытого серебра». Некоторые говорят, что это указывает на то, что ликвация проводилась на Ближнем Востоке еще во втором тысячелетии до нашей эры . Однако важно отметить, что в этих текстах конкретно не упоминается использование свинца с медью для производства серебра, как можно было бы ожидать от ликвации.
Важность
Джон У. Неф, эксперт по экономике эпохи Возрождения , охарактеризовал ликвацию как «даже более важную, чем изобретение печатного станка » для развития промышленности в этот период. Это увеличило производство серебра в огромных масштабах. Между 1460 и 1530 годами производство серебра в Центральной Европе увеличилось в пять раз. Это имело вторичный эффект снижения затрат на производство меди в то время, когда спрос на нее увеличился из-за потребностей промышленности по производству латуни и использования меди на кораблях и крышах. Производство свинца также увеличилось, ведь нехватка свинца сдерживала процесс ликвации до тех пор, пока в Тарновице в Польше не был обнаружен большой свинцовый пласт .
Ликвация вызвала рост добычи полезных ископаемых, и новый класс богатых торговцев потребовал участия. Некоторые из самых богатых торговцев Европы инвестировали в горнодобывающую промышленность, в том числе французский королевский банкир Жак Кер и влиятельная семья Медичи из Флоренции. Однако большая часть средств поступала от купцов из соседних городов. Например, бюргеры из Нюрнберга финансировали шахты в горах Богемии и Гарца.
Возникло много новых медных и серебряных рудников. Рудник Йоахимсталь в Рудных горах оказался настолько успешным, что была создана монета под названием « Иоахимсталь », что привело к появлению термина « доллар» . Среди других примечательных мест были Шнеберг и Аннаберг (также в Рудных горах), Швац в долине Инн и в Нойсоле в Венгрии . Новое горнодобывающее богатство позволило вновь открыть некоторые из крупнейших рудников прошлых веков, такие как серебряные свинцовые и медные рудники Раммельсберга . Эти старые шахты ранее были заброшены из-за наводнений, обрушений, отсутствия технологий или просто нехватки денег. Теперь шахты можно было углублять и отводить воду более эффективно, чтобы горняки могли работать с пластами, когда они были вне досягаемости.
Богатство, основанное на сжижении, помогло построить дороги между горнодобывающими и перерабатывающими регионами и профинансировать усовершенствование горнодобывающих технологий. Таким образом, его влияние вышло за рамки простого увеличения производства серебра и меди. Это помогло оживить экономику значительной части Европы и добычу других металлов, таких как железо и ртуть .