金
[拼音]:jin
[外文]:gold
元素符號Au,黃色貴金屬,在元素周期表中屬IB族,原子序數(shù)79,原子量196.9665,面心立方晶體,常見化合價為+3。
金是最早發(fā)現(xiàn)和使用的金屬之一。早在新石器時代,人類已識別了黃金。埃及、美索不達米亞等地區(qū),于公元前第三千紀,已采集黃金制作飾物;到公元前第二千紀已達到很高的工藝水平,從埃及法老墓中發(fā)現(xiàn)的埃及圖坦卡門金棺即為一例(見彩圖)。中國至遲在商代中期(公元前14~前13世紀)已掌握了制造金器的技能,在河南安陽等地出土的殷商文物中即有金箔(見冶金史)。
中國古代采金業(yè)發(fā)達。據(jù)《宋史》記載,元豐元年(1078)全國產(chǎn)金一萬余兩。清光緒十四年(1888)產(chǎn)金13.5噸,占當(dāng)時世界產(chǎn)金量的7%,居世界第五位。
資源
金在地殼中含量稀少,主要呈游離狀態(tài),少量為碲化金(AuTen)。 金礦床分原生脈金礦床和次生砂金礦床。脈礦中的金叫山金(脈金),砂礦中的金叫砂金。20世紀以前多開采砂金,70年代世界山金產(chǎn)量已超過砂金,占總產(chǎn)金量的65~75%。主要產(chǎn)金國(中國除外)的金產(chǎn)量見表1。
中國黑龍江、內(nèi)蒙古、四川等省區(qū)盛產(chǎn)砂金。山東、河南、河北、吉林、湖南和臺灣等省是主要山金產(chǎn)地。
性質(zhì)和用途
純金為黃色,極細金粉為黑色,金的膠狀溶液呈紅色、藍色或紫色。根據(jù)金件在試金石上劃痕的顏色可以判斷其含金量。首飾中的金含量常用 K表示。純金為24K。金的延展性極好,可制成0.00001毫米厚的金箔或拉成只有 0.5毫克/米的細絲。金的電導(dǎo)率僅次于銀和銅,熱導(dǎo)率為銀的74%。金的化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定,不與水和氧反應(yīng),也不與酸、堿作用,但溶于王水。
金主要用作裝飾品和貨幣儲備。還可用作紅外線的反射面、陶瓷和玻璃的著色劑,并可用作牙科材料。在電子、航空等工業(yè)中,金可用作表面涂層和焊料、精密儀器的零件或鍍層。金的放射性同位素198Au,在醫(yī)療上用作示蹤原子。金鉑合金用于制造人造纖維的噴絲頭。
某些工業(yè)國家(不包括蘇聯(lián)和東歐各國)1970~1980年黃金消費量和倫敦市場金價見表2 。
金的計量單位常用金衡盎司(troy ounce),一金衡盎司等于31.1035克。
提取
含金3克/噸以上的脈礦即為可采金礦。近年來金礦資源日趨貧乏,金價不斷上漲,含金1.5克/噸的礦石也被利用起來。脈金礦通常經(jīng)過選礦富集成精礦后,再用氰化法提金;或先用重選和混汞法提取游離金后再用氰化法進一步提金;也可不經(jīng)選礦直接用氰化法提取。砂礦多用重選法選出精礦,熔煉提取金;或用重選加混汞法提取。提取金(銀)的另一重要方法是將含金50克/噸以上的精礦或含金30克/噸左右的塊礦,作為煉銅、鉛的配料,在冶煉過程中,金(銀)富集于陽極泥而后回收。
重選法
即重力選礦法。諺語“沙里淘金”就是最簡單的重選法。常用重選設(shè)備有跳汰機、搖床和溜槽?,F(xiàn)代水上開采砂金的設(shè)備是裝有采礦、選礦、排除尾礦等機械的采金船。(見彩圖)
浮選法
金-銅、金-鉛、金-銻、金-銅-鉛 -鋅-硫等多金屬含金礦石,先用浮選法選出含金60~150克/噸的硫化物精礦,再提取金。不含硫化物的石英質(zhì)含金礦石和泥質(zhì)多的礦石,不宜用浮選法。
混汞法
利用金與汞形成汞齊的特點,使金同其他金屬礦物和脈石分離,所得汞膏經(jīng)加熱蒸餾除汞后得到金。此法用于處理含粗粒金的礦石,金的最高回收率為85%。在容器內(nèi)混汞稱為“內(nèi)混汞”,通常磨礦和混汞同時進行;在容器外混汞稱為“外混汞”。砂金礦常用內(nèi)混汞。外混汞很少單獨使用,常與浮選、重選和氰化法聯(lián)合使用。因汞有劇毒,此法已漸少用。
氰化法
是近代從礦石中提取金最有效、最常用的方法,包括氰化浸出(見浸取)、鋅置換和金泥熔煉等工序。在充分供氧的條件下,礦石中的金、銀溶于堿性氰化物溶液,生成可溶性氰化物絡(luò)鹽。通常用濃度為0.03~0.3%的氰化鈉或氰化鉀溶液浸出。其反應(yīng)為:
為防止氰化物被水解和被溶液中的二氧化碳分解,以及減少氰化物和氧被銅、鐵、砷、銻等硫化物消耗,常以石灰乳[Ca(OH)2]作保護堿,維持溶液pH為11~12。細磨物料和延長浸出時間可提高浸出率。
浸出液經(jīng)真空脫氧后,用鋅置換沉淀得金泥,其反應(yīng)為:Zn+2NaAu(CN)2─→Na2Zn(CN)4+2Au
金泥用10~15%的硫酸溶液洗滌除鋅(也可不經(jīng)酸洗)后,加入蘇打、硼砂、石英等熔劑熔煉成金銀合金,再行精煉。
氰化浸出分為滲濾浸出和礦泥攪拌浸出。前者適于處理滲透性好的大粒物料,設(shè)備簡單,費用低,多用于小型金礦,但金的浸出率低,一般僅60~70%;后者用于處理粒度小于0.3~0.4毫米的物料,金的浸出率可高達98%。
復(fù)雜含金礦石的處理
含銅高的礦石,若銅為氧化物,可先用硫酸浸出銅后再氰化提金;若銅為硫化物,可先浮選分離銅,或經(jīng)焙燒、浸出后再氰化。含砷、銻的硫化礦,常用濃度小于0.02%的稀堿氰化液浸出提金,或浮選出精礦,焙燒揮發(fā)除砷、銻后再氰化。含碲金礦石在氰化液中難于溶解,多磨成極細礦后氰化處理,或先經(jīng)氧化焙燒再氰化浸出,也可在氰化液中加溴化氰(BrCN)進行溴氰化法處理。含碳質(zhì)金礦石氰化時,因炭?;蚴饺芙獾慕?,使大量金進入尾渣,降低浸出液含金量,所以常向礦漿中加煤油或松根油等,以降低碳質(zhì)對金的吸附能力。氰化前先用氯氣處理也很有效。
氰化處理高泥質(zhì)金礦石時,可在氰化浸出的礦漿中加入活性炭吸附金, 解吸后回收金; 此法稱為碳漿法(carbon-in-pulp,縮寫CIP),在美國已用于生產(chǎn)。蘇聯(lián)用離子交換樹脂從氰化礦漿中吸附金的方法稱為樹脂礦漿法(resin-in-pulp,縮寫RIP)。碳漿法和樹脂礦漿法是氰化法的重要改革。
70年代以來,金價上漲,出現(xiàn)了新的淘金熱,處理低品位金礦石和金礦廢石的“堆浸法”得到廣泛的應(yīng)用。堆浸法包括礦石筑堆、稀氰化液噴淋、浸出液活性炭吸附、載金炭解吸、解吸液電解回收金銀等工序。
金的電解精煉
金泥熔煉所產(chǎn)的金銀合金,經(jīng)電解銀后所得的陽極泥以及處理銅、鉛陽極泥所得的銀電解陽極泥(見銀)均須電解精煉以提取純金。銀電解陽極泥含金25~45%,經(jīng)過富集,使含金達85%以上,再用電解精煉法提純金。富集方法有硝酸蒸煮法和二次電解法。硝酸蒸煮法是利用金在硝酸中的不溶性,使它與其他金屬分離。此法污染環(huán)境,采用較少。二次電解法是在銀電解陽極泥中配入少量銀粉,鑄成含金35%左右的銀陽極,再次進行銀電解。二次電解產(chǎn)出的陽極泥含金可達90%,鑄成金陽極進行電解精煉。金電解時,鋨、銥、銠、釕進入陽極泥,鉑和鈀進入溶液,可進一步回收(見鉑族金屬)。由于銀溶解后立即與電解液中的氯離子生成氯化銀,附著在陽極上,造成陽極鈍化,所以金電解精煉常采用非對稱脈動電流(有的廠采用直流電周期反向電解)消除陽極鈍化。析出的陰極金洗凈后,熔鑄成重11~13公斤的金錠。金電解精煉的技術(shù)條件為:電解液含AuCl3250~500克/升,HCl150~200克/升;電解液溫度50~70℃;陰極電流密度400~700安/米2;槽電壓0.4~0.8伏;同極中心距80~120毫米;交流和直流電流的強度之比為(1.5~2):1;陰極電流效率95%。金電解槽用耐酸材料制成。為了防止含金溶液的漏損,槽外須有保護套槽。(見彩圖)
從含金廢料中回收金
含金廢料種類繁多,組成各不相同,應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)幕厥辗椒ǎ话惴只鸱ê蜐穹??;鸱ㄊ菍⒐腆w廢料如鍍件、電器觸頭和電子器件等熔煉成貴鉛,再從貴鉛中回收金。濕法處理途徑有:
(1)用溶劑溶出廢件中的金,再用電解法或置換法從溶液中回收;
(2)溶去廢件中的雜質(zhì),使金留于不溶物中,再處理不溶物以回收金。含金廢液可視其成分的不同用電解法、置換沉淀法、離子交換法或活性炭吸附法等方法進行回收、處理(見再生有色金屬)。
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