元素符號Au,黃色貴金屬,在元素週期表中屬IB族,原子序數79,原子量196.9665,面心立方晶體,常見化合價為+3。

  金是最早發現和使用的金屬之一。早在新石器時代,人類已識別瞭黃金。埃及、美索不達米亞等地區,於西元前第三千紀,已採集黃金製作飾物;到西元前第二千紀已達到很高的工藝水準,從埃及法老墓中發現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(西元前14~前13世紀)已掌握瞭製造金器的技能,在河南安陽等等地出土的殷商文物中即有金箔(見冶金史)。

埃及圖坦卡門(Tutankhamen公元前14世紀)金棺 開羅埃及博物館藏

  中國古代采金業發達。據《宋史》記載,元豐元年(1078)全國產金一萬餘兩。清光緒十四年(1888)產金13.5噸,占當時世界產金量的7%,居世界第五位。

  資源 金在地殼中含量稀少,主要呈遊離狀態,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年代世界山金產量已超過砂金,占總產金量的65~75%。主要產金國(中國除外)的金產量見表1。

表1 主要產金國歷年產金量(噸)

  中國黑龍江、內蒙古、四川等省區盛產砂金。山東、河南、河北、吉林、湖南和臺灣等省是主要山金產地。

  性質和用途 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隻有0.5毫克/米的細絲。金的電導率僅次於銀和銅,熱導率為銀的74%。金的化學性質極為穩定,不與水和氧反應,也不與酸、堿作用,但溶於王水。

金的主要物理性質

  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,並可用作牙科材料。在電子、航空等工業中,金可用作表面塗層和焊料、精密儀器的零件或鍍層。金的放射性同位素198Au,在醫療上用作示蹤原子。金鉑合金用於制造人造纖維的噴絲頭。

  某些工業國傢(不包括蘇聯和東歐各國)1970~1980年黃金消費量和倫敦市場金價見表2。

表2 黃金的消費量和價格

  金的計量單位常用金衡盎司(troy ounce),一金衡盎司等於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。脈金礦通常經過選礦富集成精礦後,再用氰化法提金;或先用重選和混汞法提取遊離金後再用氰化法進一步提金;也可不經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)富集於陽極泥而後回收。

  重選法 即重力選礦法。諺語“沙裡淘金”就是最簡單的重選法。常用重選設備有跳汰機、搖床和溜槽。現代水上開采砂金的設備是裝有采礦、選礦、排除尾礦等機械的采金船。(見彩圖)

正在開采砂金的采砂船

  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含金礦石和泥質多的礦石,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,所得汞膏經加熱蒸餾除汞後得到金。此法用於處理含粗粒金的礦石,金的最高回收率為85%。在容器內混汞稱為“內混汞”,通常磨礦和混汞同時進行;在容器外混汞稱為“外混汞”。砂金礦常用內混汞。外混汞很少單獨使用,常與浮選、重選和氰化法聯合使用。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、銀溶於堿性氰化物溶液,生成可溶性氰化物絡鹽。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。

  浸出液經真空脫氧後,用鋅置換沉淀得金泥,其反應為:

Zn+2NaAu(CN)2─→Na2Zn(CN)4+2Au

金泥用10~15%的硫酸溶液洗滌除鋅(也可不經酸洗)後,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。前者適於處理滲透性好的大粒物料,設備簡單,費用低,多用於小型金礦,但金的浸出率低,一般僅60~70%;後者用於處理粒度小於0.3~0.4毫米的物料,金的浸出率可高達98%。

  復雜含金礦石的處理 含銅高的礦石,若銅為氧化物,可先用硫酸浸出銅後再氰化提金;若銅為硫化物,可先浮選分離銅,或經焙燒、浸出後再氰化。含砷、銻的硫化礦,常用濃度小於0.02%的稀堿氰化液浸出提金,或浮選出精礦,焙燒揮發除砷、銻後再氰化。含碲金礦石在氰化液中難於溶解,多磨成極細礦後氰化處理,或先經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。含碳質金礦石氰化時,因炭粒或石墨吸附溶解的金,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。

  氰化處理高泥質金礦石時,可在氰化浸出的礦漿中加入活性炭吸附金,解吸後回收金; 此法稱為碳漿法(carbon-in-pulp,縮寫CIP),在美國已用於生產。蘇聯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,出現瞭新的淘金熱,處理低品位金礦石和金礦廢石的“堆浸法”得到廣泛的應用。堆浸法包括礦石築堆、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 金泥熔煉所產的金銀合金,經電解銀後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)。由於銀溶解後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。析出的陰極金洗凈後,熔鑄成重11~13公斤的金錠。金電解精煉的技術條件為: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。為瞭防止含金溶液的漏損,槽外須有保護套槽。(見彩圖)

沈陽冶煉廠的金電解槽

  從含金廢料中回收金 含金廢料種類繁多,組成各不相同,應選擇適當的回收方法,一般分火法和濕法。火法是將固體廢料如鍍件、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,使金留於不溶物中,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)。