Процесс патио — это процесс извлечения серебра из руды . Плавка или очистка чаще всего необходима, поскольку серебро редко встречается в виде самородного элемента , как некоторые металлы, более благородные, чем окислительно-восстановительная пара 2 H + + 2 e − ⇌ H
2( золото , ртуть , ...). Вместо этого он состоит из более крупного рудного тела. Таким образом, плавка или очистка необходимы для восстановления соединения, содержащего катион Ag +, в металлическое Ag и для удаления других побочных продуктов, чтобы получить чистое серебро. [1] Процесс, который использует амальгамацию ртути для извлечения серебра из руды, был впервые использован в масштабе Бартоломе де Мединой в Пачуке , Мексика , в 1554 году. [2] Он заменил плавку в качестве основного метода извлечения серебра из руды в испанских колониях в Америке. Хотя некоторые знания о методах амальгамации, вероятно, были известны еще с классической эпохи, именно в Новом Свете они впервые были использованы в крупных промышленных масштабах. [3] Позже были разработаны другие процессы амальгамации, в частности, процесс пан-амальгамации и его вариант, процесс Уошо . Процесс разделения серебра в целом отличался от разделения золота и извлечения золота , хотя амальгамирование с ртутью также иногда используется для извлечения золота. В то время как золото часто находили в Америке как самородный металл или сплав , серебро часто находили в виде соединения, такого как хлорид серебра и сульфид серебра , и поэтому требовало амальгамирования ртути для очистки. [4]
Бартоломе де Медина был успешным испанским торговцем, которого увлекла проблема снижения выхода серебра из руд, добываемых в Испанской Америке. К середине шестнадцатого века в Испании было хорошо известно, что производство американского серебра пришло в упадок из-за истощения высококачественных руд и увеличения производственных затрат. Новые законы , запрещавшие порабощение индейцев, привели к росту затрат на рабочую силу, поскольку шахтеры обратились к наемному труду и дорогим африканским рабам. Эти более высокие производственные затраты сделали добычу и выплавку чего-либо, кроме серебряных руд высшего сорта, непомерно дорогими, так же как и доступность высококачественных руд снижалась. [5] Бартоломе де Медина изначально сосредоточил свое внимание на изучении новых методов плавки у плавильщиков в Испании. Во время его исследований к нему обратился неизвестный немец, известный только как «Маэстро Лоренцо», который сказал ему, что серебро можно извлечь из измельченных руд с помощью ртути и рассола с соленой водой. [6] С этими знаниями Медина покинул Испанию и отправился в Новую Испанию ( Мексика ) в 1554 году и основал образцовый очистной завод, чтобы доказать эффективность новой технологии. Медине обычно приписывают добавление «magistral» (типа сульфата меди CuSO4 , полученного из пиритов ) к раствору ртути и соленой воды (H2O · NaCl) для катализа реакции амальгамации. [7] Некоторые историки утверждают, что в местных рудах уже было достаточно сульфатов меди и что дополнительный magistral не требовался, хотя другие утверждают, что, хотя встречающиеся в природе сульфаты меди допускали потенциальную амальгамацию без magistral, нестабильные результаты этого метода сделали magistral ключевым компонентом эффективной очистки руды в больших масштабах. [8] [9] Независимо от того, был ли вклад Медины полностью оригинальным или нет, он продвигал свой процесс среди местных шахтеров и смог получить патент от вице-короля Новой Испании. В результате ему обычно приписывают изобретение амальгамирования серебра в форме процесса патио. [10]
Эффективность этого метода была такова, что когда немецкие специалисты прибыли в Америку в конце 1700-х годов, чтобы обучить новейшей технологии амальгамирования, они признались, что не верят, что смогут улучшить американский метод в его контексте. Фридрих Зоннешмидт, немецкий аффинажёр, заявил: «Не следует ожидать, что когда-либо будет найден метод, с помощью которого все разновидности руды могут быть очищены, имея расходы ниже или даже равные тем, которые требуются для обогащения патио ». [11] Амальгамирование было настолько эффективным, что аффинажёр мог получать прибыль, даже если руды были настолько плохими, что давали только 1,5 унции серебра на 100 фунтов исходного материала. [12]
Перед тем, как отправиться на инженио (амальгамационный завод), из серебряной руды откалывали лишний материал. На заводе его измельчали до мелкого песка (харина) с помощью arrastra или штамповой мельницы , которая состояла из вращающегося вала, оснащенного тяжелыми железными штампами, которые дробили руду о ступку. [13] Затем харина помещалась в кучи весом 2000 фунтов или более, к которым добавляли соль , воду, magistral (по сути, неочищенную форму сульфата меди , CuSO4 ) и ртуть. Затем это смешивалось босоногими индийскими рабочими или лошадьми или мулами и распределялось слоем толщиной 1-2 фута (0,30-0,61 м) в патио (открытое помещение с неглубокими стенами). После шести-восьми недель смешивания и вымачивания на солнце сложная реакция превращала серебро в самородный металл, который образовывал амальгаму с ртутью. Затем смесь промывали и процеживали через холщовый мешок, прежде чем поместить в закрытую печь. [14] Нагревание этой амальгамы испаряло ртуть, оставляя серебро. [15] Затем пары ртути конденсировались на охлажденном колпаке, где их можно было собрать и использовать повторно. [16] Количество соли и медного купороса варьировалось от одной четверти до десяти фунтов того или другого, или обоих, на тонну обработанной руды. Решение о том, сколько каждого ингредиента добавить, сколько смешивания требовалось и когда останавливать процесс, зависело от мастерства azoguero (английский: ртутный человек). Потеря ртути в процессах амальгамации обычно в один-два раза превышает вес извлеченного серебра. [17]
Процесс патио был первой формой амальгамации. Однако неясно, был ли этот процесс или похожий процесс — в котором амальгамация происходила в нагретых чанах, а не на открытых патио — преобладающей формой амальгамации в Новой Испании, поскольку самая ранняя известная иллюстрация процесса патио датируется 1761 годом. Существуют существенные доказательства того, что оба процесса использовались с раннего времени в Новой Испании, в то время как открытые патио никогда не применялись в Перу . [18] Вместо этого андийские переработчики помещали измельченную руду в каменные резервуары, сводчатые над огнем, что помогало ускорить амальгамацию, смягчая крайне низкие температуры на большой высоте андийских шахт. [19] Оба процесса требовали дробления руды, и переработчики быстро установили мельницы для переработки руды, как только была внедрена амальгамация. Водяные мельницы были распространены в Андах, приводимые в действие искусственными плотинами, в то время как в Новой Испании, где воды было относительно мало, мельницы часто приводились в движение лошадьми или другими тягловыми животными. [20] [21]
Из-за зависимости амальгамирования от ртути, расширение производства ртути было центральным для расширения производства серебра. Ключевым источником ртути была Уанкавелика , Перу, где в 1563 году были обнаружены обширные месторождения . [22] Дополнительная ртуть поступала из Альмадена , Испания, и Идрии в современной Словении. [23] Вскоре после изобретения амальгамирования ртути и до конца колониального периода испанская корона сохраняла монополию на производство и распределение ртути, обеспечивая стабильный приток королевского дохода. Колебания цен на ртуть обычно приводили к соответствующему росту и снижению производства серебра. [24] Контроль короны над этими ценами мог использоваться для преднамеренного снижения или стимулирования производства серебра в испанских колониях. [25]
Введение амальгамирования в очистку серебра в Америке не только положило конец кризису середины шестнадцатого века в производстве серебра, но и положило начало быстрому расширению производства серебра в Новой Испании и Перу, поскольку шахтеры теперь могли прибыльно добывать руду более низкого качества. Кроме того, места, богатые рудой, но слишком изолированные от коренного населения или лесов для того, чтобы трудоемкий и топливоемкий метод плавки был прибыльным, как в случае с Потоси в современной Боливии , теперь стали жизнеспособными. [26] В результате этого расширения Америка стала основным производителем серебра в мире, причем Испанская Америка производила три пятых мировых поставок серебра до 1900 года. [27]
Увеличение производства серебра из-за внедрения ртутной амальгамации привело к увеличению спроса на рабочую силу. В Новой Испании рабочая сила в горнодобывающей промышленности изначально поставлялась системой энкомьенда или рабами-индейцами, прежде чем перейти к системе ротационного труда репартимьенто , но к началу 1600-х годов большинство рабочих были индейцами, работавшими по найму или в долговой кабале. [28] Эти наборо были свободными, не связанными обязательствами индейцами, которые заключали контракты на пропитание и оплату. Испанцы, как правило, не доверяли наборо и обвиняли их в наживе путем кражи руды, получения авансов и бегства или в заключении контрактов с несколькими работодателями одновременно. [29] Несмотря на это, шахты в Новой Испании все больше полагались на наборо, которые составляли более двух третей рабочих шахт в регионе. Рабочие-индейцы репартимьенто составляли примерно семнадцать процентов рабочих, а еще четырнадцать процентов состояли из чернокожих рабов. [30] [31] Во всех испанских колониях белые мужчины обычно занимали должности надсмотрщиков или владельцев шахт. [32]
Внедрение амальгамирования серебра позволило расширить производство серебра в Перу, что имело глубокие последствия для коренного населения Перу. С 1571 года, когда процесс амальгамирования был внедрен в Андах, по 1575 год производство серебра в Перу увеличилось в пять раз. [33] В 1572 году, чтобы обеспечить достаточное количество рабочей силы для расширения добычи серебра на руды с низким содержанием, вице-король Франсиско Толедо организовал систему принудительного труда индейцев, mita . [ 34] Эта система принудительного труда была основана на mit'a, ротационном, взаимном трудовом обязательстве, установленном в доиспанском андском обществе. В рамках этой системы тысячи коренных жителей были вынуждены работать на серебряных и ртутных рудниках за зарплату ниже прожиточного минимума. Тринадцать тысяч рабочих в год работали на крупнейшем руднике в Америке, расположенном в Потоси в современной Боливии. Попытки коренных жителей избежать миты привели к тому, что многие индейские деревни по всему Перу были заброшены, поскольку тысячи индейцев либо переехали на постоянное жительство в Потоси, либо покинули свои традиционные айллус , чтобы избежать трудовой повинности. [35] Испанская монополия на аффинаж посредством объединения исключила коренных жителей из того, что ранее было предприятием, в котором доминировали коренные жители. Аффинаж представлял собой наиболее прибыльный сегмент производства серебра. В сочетании с митой исключение коренных жителей из владения аффинажными заводами способствовало превращению перуанских коренных жителей в плохо оплачиваемую рабочую силу. [36]
Быстрое расширение производства серебра и чеканки монет, ставшее возможным благодаря изобретению амальгамации, часто определялось как основной двигатель ценовой революции , периода высокой инфляции, длившейся с шестнадцатого по начало семнадцатого века в Европе. Сторонники этой теории утверждают, что зависимость Испании от серебряных монет из Америки для финансирования ее большого дефицита платежного баланса привела к общему расширению европейской денежной массы и соответствующей инфляции. Критики теории, однако, утверждают, что инфляция на самом деле была результатом политики европейского правительства и роста населения . [37]
Хотя роль расширения производства серебра в ценовой революции может быть оспорена, это расширение часто признается ключевым компонентом в формировании ранней современной мировой торговли. В 1530-х годах Китай постановил, что все внутренние налоги должны выплачиваться серебром, что стимулировало спрос на испанское американское серебро и способствовало развитию обширных торговых сетей, связывающих Европу, Африку, Азию и Америку, поскольку европейцы стремились получить доступ к китайским товарам. [38] [39]