金
来源: 更新时间: 2020-03-16
一、金的性质
金的化学符号为Au,位于元素周期表中第6周期IB族,原子序数79,原子量196.97,已知同位素26个,其中唯一稳定的同位素是Au197。金具有良好的延展性、导电性和导热性,和较好的反射红外线功能,低挥发性和明亮的光泽。由于金的良好延展性,因此易于锻造和延压,可把金碾成0.00001毫米厚的薄膜,可把1克金拉成长3500米、直径0.0043毫米的细丝。1000克黄金可以延展530平方米。金的电导率仅次于银和铜,在金属中位居第三位。导热性仅次于银,在金属中居于第二位。金的硬度较低,矿物硬度为3.7,24K黄金首饰的硬度仅2.5。金是抗磁体,但含锰的金磁化率很高, 含大量的铁、镍、钴的金是强磁体。金的反射性能在红外线区域内,具有高反射率、低辐射率的特性。金中含有其他元素的合金能改变波长,即改变颜色。金的再结晶温度低。高纯度的金呈现明亮的黄色,金成色不同,颜色也不同,从淡黄色到鲜黄红色;金的颜色同时也取决于金属块的厚度及其聚集体的状态,例如很薄的金箔发绿色,细粒分散金为深红色或者暗紫色。
金的化学稳定性极高,具有极佳的抗化学腐蚀和抗变色能力,在碱及各种酸中都极稳定。金在低温或高温时都不会被氧直接氧化,在空气中不被氧化,也不变色。常温下单独的无机酸(如盐酸、硝酸、硫酸)对黄金均不起作用,只有王水(王水为盐酸和硝酸的3:1的混合剂)、盐酸和铬酸的混合液以及硫酸和高锰酸的混合液中能溶解金。此外,金也能溶解于氰化物盐类的溶液中。酸性的硫脲溶液、溴的溶液、沸腾的氯化铁溶液,有氧存在的钾、钠、钙、镁的硫代硫酸盐溶液等,也能很好地溶解金。碱金属的硫化物能腐蚀金,生产可溶性硫化金。黄金在氢、氧、氮中明显地显示出不溶性。氧不影响它的高温特性,在1000℃高温下不熔化、不氧化、不变色、不损耗,这是黄金与其他所有金属最显著的不同。
二、金的主要用途
金的高稳定性、可靠性和其他金属无法替代的良好的物理化学性质,以及其稀缺性带来的高价值含量,使其具有特殊而广泛的用途。黄金被越来越广泛地用到传统工业和现代高新技术产业等领域中,电子技术、通讯技术、宇航技术、化工技术、医疗技术等现代电子行业越来越多的电子元件都可以使用金作原材料。金具有金融属性,可以充当货币,是其他金属无法比拟的。
三、金的资源
黄金资源主要包括两大类,及原生矿产资源和二次资源。原生矿产资源以各种各样的矿石矿物存在,二次资源则是指矿产资源以外的各种再生资源,其来源和范围十分广泛。截至2011年年底世界黄金储量为51000吨,储量基础为100000吨(2008年数据)。世界黄金储量和储量基础的静态保证年限分别为18.1年和35.6年。目前世界金矿资源储量主要集中于在南非、俄罗斯、澳大利亚、印度尼西亚、中国、美国、加拿大、智利、墨西哥、加纳、巴西、秘鲁、新西兰、乌兹别克斯坦等国家和地区。
中国金矿床在全国各地都有不同程度的分布,但明显集中在少数几个矿集区。在不同的矿集区中,分别富集不同类型的金矿床。其中,砂金矿集区主要集中在黑龙江领域和长江水系的汉江、嘉陵江领域;岩浆型金矿主要集中在胶东、辽东、华北地台边缘、小秦岭、阿尔泰和西南三江的金沙江-红河断裂带;与陆相火山作用有关的金矿主要集中在台湾和东南沿海;与海相火山作用有关的金矿主要在一些块状硫化物矿床中伴生产出;卡林型金矿则集中在滇黔桂和陕甘川两个金三角;绿岩型金矿则主要分布在华北地台边缘。实际上,单一类型金矿的矿集区比较少见,同一类型的金矿可能出现在不同的矿集区,而同一矿集区中完全可能出现多种类型的金矿,如岩浆作用与构造作用同时控制的金矿床在造山带屡见不鲜。
中国金矿资源分布广、并且不均衡。除上海市、香港特别行政区外,在各个省、市、自治区都有金矿产出。就省区来看,山东的独立金矿最多,江西的伴生金矿最多;黑龙江、河南、湖北、陕西、四川等省的金矿资源也较为丰富。岩金查明资源储量以山东省最为丰富,其次是甘肃、河南、云南、陕西、贵州、福建、河北、江西和吉林等省;砂金查明资源储量以四川省最多,其次是黑龙江、陕西、甘肃、江西、青海、吉林等省;伴生金查明资源储量以江西省最多,其次是湖北、湖南、黑龙江,甘肃、安徽、青海等省。
四、金的提取与制备
黄金精炼的目的就是除去杂质, 提高金的纯度,获得符合各种不同要求的黄金产品, 以满足市场交易的要求。精炼是一个包括许多工艺过程的系统。由于用于精炼的原料中含有大量的锌、铜、铁、铅等杂质,严重影响从金泥中提纯和冶炼黄金的纯度,故在精炼工序之前必须除去这些杂质。常用的除杂方法主要有硫酸除杂法、盐酸除杂法、硝酸除杂法、控电氯化除杂法、混合铵盐除杂法等。其主要原理都是采用合适的溶剂使金泥中可溶于溶剂的成分溶解,形成可溶性盐,而金不溶解,达到除杂的目的。
金的精炼方法很多,其工艺主要有高温氯化工艺、化学工艺、电解工艺和溶剂萃取法等。最主要的是电解法,其特点是操作简单,原材料消耗少,效率高,产品纯度高且稳定,劳动条件号,且能综合回收铂族金属。企业在选择黄金精炼工艺时应对物料性质、环保要求、操作成本、生产周期、产品质量要求等因素进行综合考虑。
五、金的深加工及其应用
黄金加工技术包括:熔炼铸锭工艺、压力加工、金银焊接、金化工产品盐类加工、金饰品加工、金银材料(线丝板带箔等)加工、合金材料加工、电镀工艺等。
六、主要金企业
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