streda, 17. novembra 2010

Elektrolytická rafinácia zlata a striebra v Mincovni Kremnica





Elektrolytická rafinácia zlata a striebra v Mincovni Kremnica
Oddeľovanie zlata a striebra z rúd vyťažených na území horného Uhorska a delenie zlata a striebra navzájom bolo v minulosti dosť veľkým tajomstvom, ktoré si jednotliví majstri, prípadne aj ich rodiny, chránili. Celé stáročia sa operácia rafinácie alebo lúčenia zlata konala v Mincovni Kremnica, a tak ako išiel technický pokrok, tak sa menila aj technológia. Najskôr to bola cementácia suchou cestou, potom nasledovalo hydrometalurgické lúženie pomocou kyseliny dusičnej a sírovej. Je zaujímavé, že pri zavádzaní tejto technológie v Mincovni sa vyrábala aj kyselina dusičná. Touto technológiou sa v Mincovni pracovalo ešte v tridsiatich rokoch 20. storočia.
V 19. storočí však boli objavené nové spôsoby výroby a rafinácie kovov. Umožnili to také vynálezy ako rozklad látok elektrickým prúdom anglickým bádateľom Humprym Davym roku 1808, ale najmä vynálezom dynama Wernerom von Siemensom roku 1866. Dynamo bolo zdrojom jednosmerného elektrického prúdu. Táto etapa znamenala rozvoj elektrometalurgie, a treba povedať, že huty na vtedajšom Slovensku nezaostávali a už v roku 1884 bola ako druhá v Európe a prvá v Uhorsku uvedená do pokusného chodu elektrolytická rafinácia medi v Kluknave pri Krompachoch.
Ako to však prebiehalo v Mincovni Kremnica.
Po rozdelení Rakúsko-Uhorska bola väčšina strojov z mincovne odvezená do Maďarska, Ale na druhej strane sa lúčobňa zachovala vo veľmi dobrom stave /realizovala sa tu technológia lúčenia pomocou kyseliny dusičnej a sírovej/. Napríklad roku 1922 bola lúčobňa celý rok v prevádzke a spracovala 18 396 kg zlato-striebra, pričom bolo vyrobených 1 254 kg zlata a 14 867 kg striebra.
Súčasne so vznikom Československej republiky začali silnieť hlasy o modernizácii mincovne, ktoré sa týkali aj lúčobne zlata, ktorá už v tomto období pracovala zastaralou technológiou. Ako moderné technológie sa ukazovala rafinácia elektrolytickým vylučovaním zlata a striebra.
Začiatkom tridsiatych rokov 20. storočia sa začala Mincovňa v Kremnici zaoberať realizáciou progresívnej elektrolytickej technológie poukazujúc na skutočnosť, že za Rakúsko-Uhorskej monarchie sa všetko zlato vznikajúce v Monarchii rafinovalo v Kremnici, navyše sa dovážalo aj z iných krajín. Jedným z takýchto dokumentov Archívu mincovne je prieskum zdrojov pre rafináciu a výpočet rentability elektrolytického vylučovania týchto kovov. Zdroje sa vypočítavali z výnosov , ktoré udáva nasledovný archívny materiál, súčasne ilustruje situáciu v zdrojoch zlata a striebra :
Možnosť dodávok :
Příbram –
4 580 kg – 996/1000 striebra s obsahom 0,1 % zlata.
Konkurenčná cena 10 Kč/kg 45 800 Kč
2 658 kg – 998/1000 striebra po 4,10 Kč/kg 10 890 Kč
- Banská Štiavnica
– bohaté olová – pomer zlata a striebra 1:600 – ročný výskyt 7 000 kg
po 10 Kč konkurenčná cena lúhovania 70 000 Kč
- Zlatá pena – pomer zlata a striebra 1:8, ročný výskyt 1 000 kg
Konkurenčná cena 20 Kč/kg 20 000 Kč
- Kremnické bane
– zlato-striebro s obsahom 63 % zlata, ročný výskyt 300 kg (v minulosti posielaný do Viedne, konkurenčná firma Pforzheim mala cenu 43 Kč/kg.
Pre mincovňu sa počíta 40 Kč/kg 14 000 Kč
- Vajsková
– bohaté antimónové olová, ročný výskyt 600 kg (s mesačným obsahom 10 kg zlata, 3 kg striebra, ďalej olovo, antimón, arzén, meď). Surovina sa musí najskôr prepracovať v Banskej Štiavnici. Získa sa 180 kg produktu S cenou 40 Kč/kg 7 200 Kč
Spolu ročný výnos 179 890 Kč

Do výnosov neboli započítavané ďalšie potenciálne možné zdroje, u ktorých v čase prepočtov neboli všetky okolnosti možných dodávok jasné. Jedná sa napríklad o baňu Roudný, ktorá bola momentálne zatopená, na odstránení vody sa už pracuje a baňa by mala produkovať ročne 300 kg zlato-striebra, ďalej sa uvažuje o súkromnom materiáli, ktorý mincovňa nepreberala do lučobne z kapacitných dôvodov, potenciálnym zdrojom sa javí aj zubotechnický materiál a zdroje národnej banky, ktoré v minulosti materiál k lúčeniu poskytovali.
Celkový výpočet rentability je pri uvedených výnosoch zaokrúhlene 180 000 Kč a prepočítaných nákladoch 120 000 Kč, ročný zisk 60 000 Kč, čo predstavuje 30 %.
Možnosti racionálnej realizácie
Určité informácie o predstavách kremnických minciarov nám podáva aj list Ing. J. Horáka pražskému zástupcovi firmy Langbein – Pfanhauserwerke E. Kolárovi zo dňa 4. 9. 1934. Je to vlastne veľmi podrobná odpoveď na list od lipských závodov tejto firme. J. Horák žiada dimenzovať zariadenie na vyššiu kapacitu oproti tej, o ktorej hovoria predbežné prieskumy tak, aby sa tiež mohli prekryť prípadné nerovnomerné dodávky surovín. Dôležité je aj upozornenie, že mincovňa vlastní dva úplne nové derivačné agregáty, ktoré mieni použiť v novej elektrolýze a ako sa uvádza v návrhu „Nové agregáty kupovať nemieni“. Jednalo sa o dve derivačné dynamá s cudzím budením montované s príslušnými poháňacími motormi a budiacimi dynamami na jednej ose. Parametre mali popísané agregáty nasledovné:
I. stroj pre 0 – 10 Voltov a 100 Ampér
II. stroj pre 0 – 15 Voltov a 700 Ampér
Ďalej sú v liste rozvádzané rôzne alternatívy možnosti napájania elektrolyzérov typu „Wohlwill“ na elektrolytickú rafináciu zlata alebo elektrolyzéry podľa Dr. Carla, pričom pri týchto sa uvádza, že sú menej výhodné ako lúčenie kyselinou sírovou. Z listu ďalej vyplýva, že zodpovední pracovníci mali veľmi presne ujasnenú predstavu ako má budúca rafinácia zlata a striebra vyzerať. Navyše navrhujú, že v rozsiahlych a dobre vybavených zámočníckych dielňach Štátnej Mincovne v Kremnici sa dá časť zariadenia vyrobiť.

Náklady na vybudovanie elektrolytickej rafinácie zlata a striebra sa v kalkulácii skladali z troch častí:
1. Súčasti a prístrojové vybavenie zo Siemens – Aktien Gesellschaft Bratislava v hodnote 16 233 Kč. Táto dodávka obsahovala najmä prístrojové vybavenie – ampérmetre, voltmetre a podobne.
2. Súčasti vyrobené v Štátnej Mincovni Kremnica v hodnote 24 850 Kč. Jednalo sa najmä o stojany pod elektrolyzéry, pohonné mechanizmy na premiešavanie kúpela, rôzne kyselinovzdorné nádoby, montážne práce (hodnota jednej hodiny 13 Kč). V tejto časti sú zahrnuté aj náklady na inžiniera vyslaného z Berlína 400 Kč/deň, cestovné náklady a podobne.
3. Dodávka zariadenia od firmy Siemens z Berlína. Hodnota tejto dodávky bola 106 700 Kč. Fyzicky sa jednalo o 8 elektrolyzérov na výrobu striebra, z 2 elektrolyzérov na výrobu zlata, elektrické vyhrievacie telesá na ohrev elektrolytov. Dôležitou súčasťou dodávky bolo elektroosmotické zariadenie na prípravu destilovanej vody (150 l/deň) a ostatné náklady spojené s balením a dopravou.
Celkové náklady na elektrolytickú rafináciu zlata a striebra boli 147 783 Kč.

TECHNOLÓGIA ELEKTROLYTICKEJ RAFINÁCIE




Pohľad na elektrolyzéry, v ktorých sa vyrábalo striebro.

Elektrolýza striebra metódou Mőbius (zariadenie bolo zakúpené od firmy Siemens-Halske Berlin), sa realizovala v kameninových nádobách, v ktorých boli na spoločnom nosníku zavesené anódy zo striebra so zložením 95 % striebra, 4 % zlata a 1 % medi. Medzi anódami boli zavesené katódy – katódové plechy z elektrolytického striebra. Vzdialenosti medzi elektródami boli 6 cm, v spodnej časti elektrolytickej nádoby bol 25 cm vysoký priestor, v ktorom bola umiestnená skrinka potiahnutá plátnom, v tejto sa zhromažďovali kryštály striebra, vylučované na katóde a pravidelne z katód drevenými stierkami odstraňované. Anódy boli obalené bavlnenými vreckami, ktoré slúžili na usadzovanie anódového kalu, ktorý obsahoval najmä zlato, meď, olovo, cín.
Ako elektrolyt sa používal dusičňan strieborný (AgNO3) s koncentráciou 2 – 3 % a z voľnej kyseliny dusičnej – 2 %. Koncentrácia medi, ktorá prechádzala aj do elektrolytu nesmela prekročiť 6 %, v prípade, že sa tak stalo, musel sa elektrolyt vymeniť.
Elektrolýza pracovala s prúdom 300 Ampér pri napätí 1,2 Voltu. Napätie stúpalo postupne ku koncu elektrolytického procesu na 3 Volty. Zariadenie pracovalo na 2 smeny a denne sa vylúčilo 160 kg čistého striebra, ktoré sa dôkladne premývalo a tavilo do zliatkov. Dala sa dosiahnuť čistota 99,999 %.

ELEKTROLYTICKÁ RAFINÁCIA ZLATA – WOHLWILL



Elektrolyzér na výrobu zlata.

Anódový kal z elektrolytickej rafinácie striebra, ktorý obsahoval v prípade na zlato bohatšieho zlato-striebra až 25 % zlata sa ešte vyvaroval v kyseline dusičnej a tavil sa na anódy pre elektrolýzu zlata. Vyrábali sa dva druhy anód tzv. – silné s váhou okolo 0,72 kg a slabé s váhou okolo 0,38 kg
Proces prebiehal v dvoch elektrolyzéroch, prúdom 100 Ampér. V každom elektrolyzéri bolo 6 anód s váhou okolo 5 kg a 8 katód vyrobených zo zlatého plechu. Ako elektrolyt slúžil 5 % chlorid zlatitý (AlCl3) s prebytkom 10 % kyseliny chlorovodíkovej (HCl). Elektrolyt sa pripravoval tak, že sa zlato rozpúšťalo v lúčavke kráľovskej a kyselina dusičná sa následne odparila.
Elektrolytická rafinácia prebiehala pri teplote 65 - 70 °C a vo dvoch elektrolyzéroch sa vylúčilo za 8 hodín 2,6 kg zlata, za dve smeny – 16 hodín okolo 5,5 kg zlata. Vylúčené zlato bolo veľmi čisté, kompaktné a ďalej sa tavilo do zliatkov.
Do elektrolytu prechádzala platina a paládium. Irídium, olovo a striebro sa zhromažďovali v anódovom kale. Zatiaľ sa z archívnych materiálov nepodarilo zistiť, či sa tieto koncentráty ďalej spracovávali.
Elektrolytická rafinácia bola v Štátnej Mincovni Kremnica realizovaná roku 1935 a inštalácia tejto technológie znamenala významné zlepšenie ekonomiky mincovne. Elektrolytická rafinácia pracovala hneď v prvom roku na dve smeny a vyrafinovala 758 kg rýdzeho zlata a 20 580 kg striebra ročne.
Dramatické ukončenie rafinácia zlata a striebra v Kremnici
V júni roku 1956, na základe rozhodnutia vyšších orgánov, musela Štátna Mincovňa v Kremnici odovzdať národnému podniku Safina Vestec u Prahy technológiu spolu so zariadením elektrolýz aj so zásobami, rúd a polotovarov. Vyrobené zlato a striebro bolo odvezené do trezorov Štátnej banky Československej /ČSŠB/. Celá akcia sa uskutočnila pomocou ozbrojeného doprovodu za jednu noc. Bolo to veľmi dramatické.
Skončila sa niekoľko storočná história lúčenia drahých kovov v Kremnici a na Slovensku.









POUŽITÁ LITERATÚRA:


Archívy:
Archív Mincovne Kremnica – AMK – F 144/2
(Prílohy k návrhu za zakúpenie elektrolýzy drahých kovov pre lúčobňu Mincovne Kremnica),
- AMK 3068/1934

Literatúra:
Finka, O.: Zlatá Kremnica, Neografia a.s. Martin 1995
Horák, J.: Kremnická mincovňa, Banská Bystrica 1965
Kazimír, Š., Hlinka S. : Kremnická mincovňa, Vydavateľstvo Osveta, Neografia Martin 1978
Malkovský, J.: Vývoj slovenského kovohutnictví do XVIII. století, Sborník vedeckých prác VŠT Košice 1966

Žiadne komentáre:

Zverejnenie komentára