Распространение серебра в природе

Среднее содержание серебра в земной коре (кларк) 7·10-6% по массе. Встречается преимущественно в средне- и низкотемпературных гидротермальных месторождениях, в зоне обогащения сульфидных месторождений, изредка — в осадочных породах (среди песчаников, содержащих углистое вещество) и россыпях. В природных соединениях известны два стабильных изотопа се­ребра ¹⁰⁷Ag и ¹⁰⁹Ag, с обычным соотношением 51,35 и 48,65. Кларк серебра для кислых, средних и основных пород меняется несуще­ственно и лежит в пределах 5^7-10~⁶. Коэффициент концентрации серебра достаточно высок и достигает 1000. Известно свыше 50 минералов серебра. Важнейшими для получения серебра являются: серебро самородное Ag (80—100%), аргентит AgS (87,1), пираргирит Ag₃SbS₃ (59,8), прустит AgsAsSs (65,4), пилобазит (Ag, Cu),₆^lSb₂S„ (62,1—84,9) стефа-нит Ag5SbS₄ (68,8). Наиболее типичный минерал — самородное серебро — содержит следующие примеси: золото до 10%', медь до 6—7%, железо до 1%, иногда сурьму, висмут, ртуть. Он встречается как в гипогенных, так и в гипергенных рудах в форме неправильных выделений, пленок, шнурков, дендритовых срост­ков размером от субмикроскопических до самородков массой до 20 т.

В биосфере серебро в основном рассеивается, в морской воде его содержание 3·10-8%. Серебро — один из наиболее дефицитных элементов. Современные специалисты утверждают, что самородное серебро встречается реже, чем золото. Зато оно встречается в природе в довольно высокой степени чистоты. Кроме чистого серебра известны минералы, в которых к серебру примешаны золото (до 10% и выше), медь, висмут, сурьма, ртуть. Самый большой в мире самородок серебра весил 13,5 т. Основная масса серебра добывается не в самородном виде, а в качестве побочного продукта при переработке свинцово-цинковых и медных руд. Возможно, это связано с тем, что серебро может переходить в Земле в неустойчивые хлористые соединения и даже растворяться. Собственно серебряные месторождения встречаются сравнительно редко и в общих мировых запасах и добыче значение их невелико; 90—80% серебра извлекается попутно из руд комплексных месторождений, преимущественно из свинцово-цинковых (45%), медных (18%), золото-серебряных (10%) и 10—20% из собственно серебряных руд. Нижний предел содержания серебра в промышленных рудах колеблется от 45—50 до 350 г/т. Большая часть серебра (около 80%) извлекается попутно из полиметаллических руд, а также из руд золота и меди. При извлечении серебра из серебряных и золотых руд применяют метод цианирования — растворения серебра в щелочном растворе цианида натрия при доступе воздуха. Из полученных растворов комплексных цианидов серебра выделяют восстановлением цинком или алюминием. Серебряные руды - это природные минеральные образования, содержащие серебро в таких соединениях и количествах, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Месторождения серебряных руд наиболее тесно связаны с гранитоидами, а также с субвулканическими и вулканическими породами и залегают среди них или среди окружающих их пород. В т. н. Великом Серебряном поясе Северной и Южной Америки протяжённостью свыше 4000 км серебряные руды содержатся в свинцовых, свинцово-цинковых, золото-серебряных и серебряных месторождениях (Пачука, Гуанахуато, Сакатекас в Мексике, Серро-де-Потоси, Серро-де-Паско в Перу, Потоси в Боливии и др.).

МЕТАЛЛОГЕНИЯ

На ранней стадии геосинклинального этапа, в связи с базальтоидным магматизмом, так же как и на средней стадии в период формирования гранитных батолитов, серебряные месторождения не образуются. Основная масса серебросодержащих гидротер­мальных месторождений цветных металлов связана с формацией малых гипабиссальных интрузий поздней стадии геосинклиналь­ного этапа, а подавляющая часть золото-серебряных и собствен­но серебряных месторождений — с вулканической формацией этой же стадии. В платформенный этап в экзогенных условиях формировались месторождения вторичного серебра в зоне окисления сульфидных серебросодержащих руд. Предполагается, что в это же время могли образовываться чрезвычайно редкие стратиформные сере­бряные месторождения типа Сильвер Риф (США), которым отдельные геологи приписывают осадочное происхождение. Поскольку серебросодержащие месторождения входят в ши­рокий круг гидротермальных образований цветных металлов, им свойственны соответствующие эпохи рудообразования. Собствен­но серебряные вулканогенные гидротермальные месторождения,связанные с вулканической фор­мацией поздней стадии геосин­клинальных этапов геологиче­ского развития, проявляются в протерозое, в конце герци некого цикла, становятся более замет­ными к концу киммерийского цикла и изобилуют в комплексах вулканических пород конца аль­пийского цикла. Это определяет их распространение в вулканиче­ских поясах, особенно представи­тельных в американском и ази­атском звеньях Тихоокеанского кольца и внутренней части дуги Карпат.

Вулканические пояса возника­ли в наземных условиях к концу геосинклинального этапа, разме­щаясь на стыке складчатых обла­стей и платформ или складчатых областей различного возраста. Их составляют вулканические по­стройки центрального и линейно­го типов, потоки лап, скопления игнимбритон и лавобрекчий, слои туфов и вулканогенно-осадочных пород континентального профиля, суммарной мощностью от несколь­ких до десяти километров. Обыч­но формирование вулканических пород начиналось с андезитов, реже базальтов, сменялось дацитами, латитами и завершилось ли­паритами, с которыми и связана основная масса вулканогенных гидротермальных рудных месторождений. С вулканическими поро­дами ассоциированы субвулканические тела состава от порфиритов до риолитов, а также массивы гипабиссальных гранитоидов. Вулканические пояса несут обильные вулканогенные гидротер­мальные месторождения, в том числе золотого, золото-серебряного и серебряного состава.

Самородное серебро

Серебро самородное - минерал из класса самородных элементов; химический состав колеблется от почти чистого серебра (не более 1,5% примесей) до природных твёрдых растворов. Изредка самородное серебро встречается в виде кубов и октаэдров, обычно — в виде тонких неправильных пластин и листочков, проволокообразных или дендритоподобных сростков, зёрен неправильной формы и более крупных сплошных скоплений — самородков. Цвет самородного серебра в свежем изломе — белый, часто поверхность покрыта чёрной плёнкой. В полированных шлифах отличается очень высокой отражательной способностью. Самородное серебро встречается редко. Его промышленные месторождения - Конгсберг (Норвегия), Коболт (Канада), Шнеберг и Аннаберг (бывшая ГДР); низкотемпературные жилы в областях молодых вулканических пород — в Северной Америке (Кордильеры), в Европе (Карпаты), в Японии, Новой Зеландии. Крупные самородки серебра очень редки: в основном они встречаются в Западной Европе (рудники Гарца и Рудных гор в XIV—XVI вв.), а один из них, найденный у Шнееберга, имел массу до 20 т. В Чили нашли пластину серебра массой в 1420 кг. Самородки известны в Канаде. Много самородков было встречено в XVIII в. в России на Алтае и на о. Медвежьем. Один из самородков в виде огромной пластины, найденный в Ханарсильо (на С. Чили), весил 1420 кг.

Применение серебра

· Так как обладает наибольшей электропроводностью, теплопроводностью и стойкостью к окислению кислородом при обычных условиях, применяется для контактов электротехнических изделий, например, контакты реле, ламели, а также многослойных керамических конденсаторов.

· В составе припоев: медносеребряный припой ПСР-45 используется для пайки медных котлов, чем выше процент серебра, тем выше качество; иногда также, добавляя его к свинцу в количестве 5 %, им заменяют оловянный припой.

· В составе сплавов: для изготовления катодов гальванических элементов (батареек).

· Применяется как драгоценный металл в ювелирном деле (обычно в сплаве с медью, иногда с никелем и другими металлами).

· Используется при чеканке монет, наград - орденов и медалей.

· Галогениды серебра и нитрат серебра используются в фотографии, так как обладают высокой светочувствительностью.

· Из-за высочайшей электропроводности и стойкости к окислению применяется:

o в электротехнике и электронике как покрытие ответственных контактов

o в СВЧ технике как покрытие внутренней поверхности волноводов

· Используется как покрытие для зеркал с высокой отражающей способностью (в обычных зеркалах используется алюминий).

· Часто используется как катализатор в реакциях окисления, например при производстве формальдегида из метанола.

· Используется как дезинфицирующее вещество, в основном для обеззараживания воды. Некоторое время назад для лечения простуды использовали раствор протаргол и колларгол, которые представляли собой коллоидное серебро.

Области применения серебра постоянно расширяются и его применение — это не только сплавы, но и химические соединения. Определённое количество серебра постоянно расходуется для производства серебряно-цинковых и серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей, обладающих очень высокой энергоплотностью и массовой энергоёмкостью и способных при малом внутреннем сопротивлении выдавать в нагрузку очень большие токи.

Серебро используется в качестве добавки (0,1—0,4 %) к свинцу для отливки токоотводов положительных пластин специальных свинцовых аккумуляторов (очень большой срок службы (до 10—12 лет) и малое внутреннее сопротивление).

Хлорид серебра используется в хлор-серебряно-цинковых батареях, а также для покрытий некоторых радарных поверхностей. Кроме того, хлорид серебра, прозрачный в инфракрасной области спектра, используется в инфракрасной оптике.

Монокристаллы фторида серебра используются для генерации лазерного излучения с длиной волны 0,193 мкм (ультрафиолетовое излучение).

Серебро используется в качестве катализатора в фильтрах противогазов.

Ацетиленид серебра (карбид) изредка применяется как мощное инициирующее взрывчатое вещество (детонаторы).

Фосфат серебра используется для варки специального стекла, используемого для дозиметрии излучений. Примерный состав такого стекла: фосфат алюминия — 42 %, фосфат бария — 25 %, фосфат калия — 25 %, фосфат серебра — 8 %.

Перманганат серебра, кристаллический тёмно-фиолетовый порошок, растворимый в воде; используется в противогазах. В некоторых специальных случаях серебро так же используется в сухих гальванических элементах следующих систем: хлор-серебряный элемент, бром-серебряный элемент, йод-серебряный элемент.

Серебро зарегистрировано в качестве пищевой добавки Е174.

Одной из важных сфер использования серебра являлась алхимия, тесно связанная с медициной. Уже за 3 тыс. лет до н. э. в Китае, Персии и Египте были известны лечебные свойства самородного серебра. Древние египтяне, например, прикладывали серебряную пластину к ранам, добиваясь их быстрого заживления. О способности этого металла долгое время сохранять воду пригодной для питья также знали с древних времен. Например, персидский царь Кир в военных походах перевозил воду только в серебряных сосудах. Знаменитый средневековый врач Парацельс лечил некоторые болезни «лунным» камнем — азотнокислым серебром (ляпис). Этим средством в медицине пользуются и поныне.

Развитие фармакологии и химии, появление множества новых природных и синтетических лекарственных форм не уменьшили внимания современных медиков к этому металлу. В наши годы оно продолжает широко использоваться в индийской фармакологии (для изготовления традиционных в Индии аурведических препаратов). Аюрведа (Ayurveda) — это древний способ диагностики заболеваний и лечения, малоизвестный за пределами Индии. Более 500 млн человек в Индии принимают такие препараты, поэтому очевидно, что потребление серебра в фармакологии страны очень велико. Сравнительно недавно современные исследования клеток организма на содержание серебра привели к заключению, что оно повышено в клетках мозга. Таким образом, сделан вывод, что серебро является металлом необходимым для жизнедеятельности человеческого организма и что открытые пять тысячелетий назад лечебные свойства серебра не утратили своей актуальности и в настоящее время.

Мелкораздробленное серебро широко применяется для обеззараживания воды. Вода, настоянная на порошке серебра (как правило, применяют посеребренный песок) или профильтрованная через такой песок, почти полностью обеззараживается. Серебро в виде ионов активно взаимодействует с различными другими ионами и молекулами. Малые концентрации полезны, так как серебро уничтожает многие болезнетворные бактерии. Установлено также, что ионы серебра в малых концентрациях способствуют повышению общей сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям. Развивая это направление использования, в довершение к зубным пастам, защитным карандашам, керамическим плиткам, покрытым серебром, в Японии даже стали изготавливать ладан, который содержит ионизированное серебро и при сжигании высвобождает ионы, убивающие бактерии. На этом свойстве серебра основано действие таких лекарственных препаратов, как протаргол, колларгол и др., представляющих собой коллоидные формы серебра и способствующих излечению гнойных поражений глаз.

Давно известно что если к серебряным электродам приложить напряжение в несколько вольт, то их обеззараживающее действие заметно усиливается (данный эффект использовался в портативных бытовых приборах для обеззараживания воды). Значительное усиление эффекта наблюдается если на поверхности электродов выращивать серебряные наностолбики. При этом напряжение не обязательно прикладывать непосредственно к электродам, а можно создавать внешним полем. ^[2]

Ещё более эффективно действует слабый раствор комплексного соединения серебра с аммиаком, применяющийся в медицине под названием аммарген (производное от слов «аммиак» и «аргентум»). Нитраты серебра в виде раствора аммаргена широко применяются для промывания ран или слизистой оболочки при различных воспалительных состояниях, а также используются в изготовлении различных антибактериальных средств.

Добыча серебра

Все промышленные месторождения серебра принадлежат к пост­магматическим образованиям. Среди них различают серебросодер­жащие, из которых серебро извлекается попутно е главными металлами, и собственно серебряные месторождения, в которых серебро является главным, а остальные металлы — попутными.

Основная масса серебра находится в рассеянном состоянии в серебросодержащих месторождениях, в которых сосредоточено око­ло 90% общемировых запасов- (Кузнецов К.-, Панфилов Р., 1978). Наиболее значительны среди них гидротермальные плутоногенные и особенно вулканогенные золото-серебряные месторождения с со­держанием серебра от нескольких до 500 г/т и более, в том числе предположительно вулканогенно-осадочные типы Ватерлоо, США. Весьма существенны свинцово-цинково-серебряные месторождения, содержащие от 10 до 2000 г/т серебра (Мексика). Колчеданно-по-лиметаллические месторождения заключают до 100—350 г/т сереб­ра. Скарновые полиметаллические руды (Сайта Евлалия, Мекси­ка) содержат от 10 До 850 г/т серебра. В рудах медно-порфиро-вых месторождений находится от 0,5 до 85 г/т серебра, в медистых сланцах — от 0,5 до 250 г/т.

Среди собственно серебряных месторождений отмечаются до­статочно редкие плутоногенные образования, но основная их масса принадлежит вулканогенным гидротермальным месторождениям.

Предполагается, что первые месторождения серебра находились в Сирии в (5000-3400 гг. до н. э.), откуда металл привозили в Египет.

В VI—V веках н. э. центр добычи серебра переместился в Лаврийские рудники в Греции.

C IV по середину I века до н. э. лидером по производству серебра были Испания и Карфаген.

Во II—XIII вв. действовало множество рудников по всей Европе, которые постепенно истощались.

В XV—XVI вв. на первый план выходят Рудные горы.

Освоение Америки привело к открытию богатейших месторождений серебра в Кордильерах. Главным источником становится Мексика, где в 1521—1945 гг. было добыто около 205 тыс. т металла — около трети всей добычи за этот период. В крупнейшем месторождении Южной Америки — Потоси — за период с 1556 по 1783 год добыто серебра на 820513893 песо и 6 «прочных реалов» (последний в 1732 году равнялся 85 мараведи).

В России первое серебро было добыто 1704 году на Нерчинских рудниках Забайкалья. Некоторое количество добывалось на Алтае. Лишь в середине XX века освоены многочисленные месторождения на Дальнем Востоке.

В 2008 году ^[4] всего добыто 20 900 т серебра. Лидером добычи является Перу (3 600 т), далее следуют Мексика (3 000 т), Китай (2 600 т), Чили (2 000 т), Австралия (1 800 т), Польша (1 300 т), США (1 120 т), Канада (800 т).

На 2008 год, лидером добычи серебра в России является компания Полиметалл, добывшая в 2008 году 535 т.

Мировые запасы серебра оцениваются в 570 000 т.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время основными источниками серебра являются комплексные руды цветных металлов, из ко­торых серебро извлекается попутно со свинцом, цинком, медью, никелем, золотом, ураном; собственно серебря­ные месторождения встречаются сравнительно редко, и в общих мировых запасах и добыче значение их неве­лико: более 50% серебра в капиталистических странах извлекается из свинцово-цинковых руд, 15% из медных, 10% из золотых и только 25% из собственно серебряных руд.

Нижний предел содержания серебра в промышлен­ных рудах экономически выгодных для эксплуатации ко­леблется от 45 — 50 до 200 г/т в зависимости от количе­ства сопутствующих металлов, мощности месторож­дения и цен на мировом рынке.

Список использованной литературы

1. Месторождения полезных ископаемых. Учеб. для вузов / В.А.Ермолов, Г.Б.Попова, В.В. Мосейкин и др.; Под. ред. В.А.Ермолова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. – 570 с.

2. Перельман А.И. Геохимия: Учеб. пособие для геолог. спец. ун-тов. – М.: Высш. школа, 1979. – 423 с.

3. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия: Учебник. – Логос, 2000. – 627 с.

4. Курс месторождений твердых полезных ископаемых. Под ред. П.М. Татаринова и А.Е. Карякина. Л., «Недра», 1975. 631 с. Авт.: П.М. Татаринов, А.Е. Карякин, А.С. Голиков и др.

5. Милютин А.Г. Геология: Учебник / А.Г. Милютин. – М.: Высшая школа, 2004. – 413 с.

6. Севрюков Н.Н. Олово, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 3, М., 1963. – 861 с.

7. Коваленко Н.И., Рыженко Б.Н., Барсуков В.Л. и др. // Геохимия, 1986, № 2, стр. 190-205.

8. Коваленко Н.И., Рыженко Б.Н., Барсуков В.Л. // ДАН СССР,1986 , № 1. стр. 211-214.