金
[拼音]:jin
[外文]:gold
元素符号Au,黄色贵金属,在元素周期表中属IB族,原子序数79,原子量196.9665,面心立方晶体,常见化合价为+3。
金是最早发现和使用的金属之一。早在新石器时代,人类已识别了黄金。埃及、美索不达米亚等地区,于公元前第三千纪,已采集黄金制作饰物;到公元前第二千纪已达到很高的工艺水平,从埃及法老墓中发现的埃及图坦卡门金棺即为一例(见彩图)。中国至迟在商代中期(公元前14~前13世纪)已掌握了制造金器的技能,在河南安阳等地出土的殷商文物中即有金箔(见冶金史)。
中国古代采金业发达。据《宋史》记载,元丰元年(1078)全国产金一万余两。清光绪十四年(1888)产金13.5吨,占当时世界产金量的7%,居世界第五位。
资源
金在地壳中含量稀少,主要呈游离状态,少量为碲化金(AuTen)。 金矿床分原生脉金矿床和次生砂金矿床。脉矿中的金叫山金(脉金),砂矿中的金叫砂金。20世纪以前多开采砂金,70年代世界山金产量已超过砂金,占总产金量的65~75%。主要产金国(中国除外)的金产量见表1。
中国黑龙江、内蒙古、四川等省区盛产砂金。山东、河南、河北、吉林、湖南和台湾等省是主要山金产地。
性质和用途
纯金为黄色,极细金粉为黑色,金的胶状溶液呈红色、蓝色或紫色。根据金件在试金石上划痕的颜色可以判断其含金量。首饰中的金含量常用 K表示。纯金为24K。金的延展性极好,可制成0.00001毫米厚的金箔或拉成只有 0.5毫克/米的细丝。金的电导率仅次于银和铜,热导率为银的74%。金的化学性质极为稳定,不与水和氧反应,也不与酸、碱作用,但溶于王水。
金主要用作装饰品和货币储备。还可用作红外线的反射面、陶瓷和玻璃的着色剂,并可用作牙科材料。在电子、航空等工业中,金可用作表面涂层和焊料、精密仪器的零件或镀层。金的放射性同位素198Au,在医疗上用作示踪原子。金铂合金用于制造人造纤维的喷丝头。
某些工业国家(不包括苏联和东欧各国)1970~1980年黄金消费量和伦敦市场金价见表2 。
金的计量单位常用金衡盎司(troy ounce),一金衡盎司等于31.1035克。
提取
含金3克/吨以上的脉矿即为可采金矿。近年来金矿资源日趋贫乏,金价不断上涨,含金1.5克/吨的矿石也被利用起来。脉金矿通常经过选矿富集成精矿后,再用氰化法提金;或先用重选和混汞法提取游离金后再用氰化法进一步提金;也可不经选矿直接用氰化法提取。砂矿多用重选法选出精矿,熔炼提取金;或用重选加混汞法提取。提取金(银)的另一重要方法是将含金50克/吨以上的精矿或含金30克/吨左右的块矿,作为炼铜、铅的配料,在冶炼过程中,金(银)富集于阳极泥而后回收。
重选法
即重力选矿法。谚语“沙里淘金”就是最简单的重选法。常用重选设备有跳汰机、摇床和溜槽。现代水上开采砂金的设备是装有采矿、选矿、排除尾矿等机械的采金船。(见彩图)
浮选法
金-铜、金-铅、金-锑、金-铜-铅 -锌-硫等多金属含金矿石,先用浮选法选出含金60~150克/吨的硫化物精矿,再提取金。不含硫化物的石英质含金矿石和泥质多的矿石,不宜用浮选法。
混汞法
利用金与汞形成汞齐的特点,使金同其他金属矿物和脉石分离,所得汞膏经加热蒸馏除汞后得到金。此法用于处理含粗粒金的矿石,金的最高回收率为85%。在容器内混汞称为“内混汞”,通常磨矿和混汞同时进行;在容器外混汞称为“外混汞”。砂金矿常用内混汞。外混汞很少单独使用,常与浮选、重选和氰化法联合使用。因汞有剧毒,此法已渐少用。
氰化法
是近代从矿石中提取金最有效、最常用的方法,包括氰化浸出(见浸取)、锌置换和金泥熔炼等工序。在充分供氧的条件下,矿石中的金、银溶于碱性氰化物溶液,生成可溶性氰化物络盐。通常用浓度为0.03~0.3%的氰化钠或氰化钾溶液浸出。其反应为:
为防止氰化物被水解和被溶液中的二氧化碳分解,以及减少氰化物和氧被铜、铁、砷、锑等硫化物消耗,常以石灰乳[Ca(OH)2]作保护碱,维持溶液pH为11~12。细磨物料和延长浸出时间可提高浸出率。
浸出液经真空脱氧后,用锌置换沉淀得金泥,其反应为:Zn+2NaAu(CN)2─→Na2Zn(CN)4+2Au
金泥用10~15%的硫酸溶液洗涤除锌(也可不经酸洗)后,加入苏打、硼砂、石英等熔剂熔炼成金银合金,再行精炼。
氰化浸出分为渗滤浸出和矿泥搅拌浸出。前者适于处理渗透性好的大粒物料,设备简单,费用低,多用于小型金矿,但金的浸出率低,一般仅60~70%;后者用于处理粒度小于0.3~0.4毫米的物料,金的浸出率可高达98%。
复杂含金矿石的处理
含铜高的矿石,若铜为氧化物,可先用硫酸浸出铜后再氰化提金;若铜为硫化物,可先浮选分离铜,或经焙烧、浸出后再氰化。含砷、锑的硫化矿,常用浓度小于0.02%的稀碱氰化液浸出提金,或浮选出精矿,焙烧挥发除砷、锑后再氰化。含碲金矿石在氰化液中难于溶解,多磨成极细矿后氰化处理,或先经氧化焙烧再氰化浸出,也可在氰化液中加溴化氰(BrCN)进行溴氰化法处理。含碳质金矿石氰化时,因炭粒或石墨吸附溶解的金,使大量金进入尾渣,降低浸出液含金量,所以常向矿浆中加煤油或松根油等,以降低碳质对金的吸附能力。氰化前先用氯气处理也很有效。
氰化处理高泥质金矿石时,可在氰化浸出的矿浆中加入活性炭吸附金, 解吸后回收金; 此法称为碳浆法(carbon-in-pulp,缩写CIP),在美国已用于生产。苏联用离子交换树脂从氰化矿浆中吸附金的方法称为树脂矿浆法(resin-in-pulp,缩写RIP)。碳浆法和树脂矿浆法是氰化法的重要改革。
70年代以来,金价上涨,出现了新的淘金热,处理低品位金矿石和金矿废石的“堆浸法”得到广泛的应用。堆浸法包括矿石筑堆、稀氰化液喷淋、浸出液活性炭吸附、载金炭解吸、解吸液电解回收金银等工序。
金的电解精炼
金泥熔炼所产的金银合金,经电解银后所得的阳极泥以及处理铜、铅阳极泥所得的银电解阳极泥(见银)均须电解精炼以提取纯金。银电解阳极泥含金25~45%,经过富集,使含金达85%以上,再用电解精炼法提纯金。富集方法有硝酸蒸煮法和二次电解法。硝酸蒸煮法是利用金在硝酸中的不溶性,使它与其他金属分离。此法污染环境,采用较少。二次电解法是在银电解阳极泥中配入少量银粉,铸成含金35%左右的银阳极,再次进行银电解。二次电解产出的阳极泥含金可达90%,铸成金阳极进行电解精炼。金电解时,锇、铱、铑、钌进入阳极泥,铂和钯进入溶液,可进一步回收(见铂族金属)。由于银溶解后立即与电解液中的氯离子生成氯化银,附着在阳极上,造成阳极钝化,所以金电解精炼常采用非对称脉动电流(有的厂采用直流电周期反向电解)消除阳极钝化。析出的阴极金洗净后,熔铸成重11~13公斤的金锭。金电解精炼的技术条件为:电解液含AuCl3250~500克/升,HCl150~200克/升;电解液温度50~70℃;阴极电流密度400~700安/米2;槽电压0.4~0.8伏;同极中心距80~120毫米;交流和直流电流的强度之比为(1.5~2):1;阴极电流效率95%。金电解槽用耐酸材料制成。为了防止含金溶液的漏损,槽外须有保护套槽。(见彩图)
从含金废料中回收金
含金废料种类繁多,组成各不相同,应选择适当的回收方法,一般分火法和湿法。火法是将固体废料如镀件、电器触头和电子器件等熔炼成贵铅,再从贵铅中回收金。湿法处理途径有:
(1)用溶剂溶出废件中的金,再用电解法或置换法从溶液中回收;
(2)溶去废件中的杂质,使金留于不溶物中,再处理不溶物以回收金。含金废液可视其成分的不同用电解法、置换沉淀法、离子交换法或活性炭吸附法等方法进行回收、处理(见再生有色金属)。
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