元素名称:金(Aurora)
金的晶体符号:Au
CAS号:7440-57-5
金属密度:19.3 g/cm3;
比热容:0.13 kJ/(kg·K)
原子序数:79
核电荷数:79
核外电子数:79
常见氧化数:+1、+3
原子半径:134
M+离子半径:137
M3+离子半径:85
M+(气)水
合热:-644
升华热:385
原子体积:(立方厘米/摩尔):10.2
元素在太阳中的含量:0.000001‰
元素在海水中的含量:0.00000001‰
地壳中含量:0.000011‰
氧化态:MainAu+3
OtherAu-1,Au0,Au+1,Au+2,Au+5
在布雷顿森林协定结束前,金是金本位货币制度的基石。金条的ISO货币代码是XAU。
金在现代工业的应用层面有牙医学与电子学。在传统上,金对氧化侵蚀的高抵抗性是人们使用它的原因之一。
化学上,金是一种过渡金属,在溶解后可以形成三价及单价正离子。金与大部分化学物都不会发生化学反应,但可以被氯、氟、王水及氰化物侵蚀。金能够被水银溶解,形成汞齐(但这并非化学反应);能够溶解银及碱金属的硝酸不能溶解金。以上两个性质成为黄金精炼技术的基础,分别称为“加银分金法”(inquartation)及“金银分离法”(parting)。此外,硝酸可用来鉴别物品里是否含有金元素,这一古老的方法亦是英语谚语“acid test”的语源,意指用“测试黄金的标准”来测试目标物是否名副其实。
英语:GOLD。
金,是人类最早发现的金属之一,比铜、锡、铅、铁、锌都早。1964年,中国考古工作者在陕西省临潼县秦代栋阳宫遗址里发现八块战国时代的金饼,含金达99%以上,距今也已有两千一百年的历史了。在古埃及,也很早就发现金。
金之所以那么早就被人们发现,主要是由于在大自然中金矿就是纯金(也有极少数是碲化金),再加上金子金光灿烂,很容易被人们找到。在古代,欧洲的炼丹家们用太阳来表示金,因为金子象太阳一样,闪耀着金色的光辉。在中国古代,则用黄金、白银、赤铜、青铅、黑铁这样的名字,鲜明地区别各种金属在外观上的不同。
不过,虽然说金的自然状态大都是游离状的纯金,但自然界中的纯金却很少是真正纯净的,它们大都含金达99%以上,但总含有少量银,另外还含有微量的钯、铂、汞、铜、铅等。
金是金属中最富有延展性的一种。1克金可以拉成长达4000米的金丝。金也可以捶成比纸还薄很多的金箔,厚度只有一厘米的五十万分之一,看上去几乎透明。带点绿色或蓝色,而不是金黄色。金很柔软,容易加工,用指甲都可以在它的表面划出痕迹。
金俗话说:“真金不怕火”、“烈火见真金”。这一方面是说明金的熔点较高,达1063℃,火不易烧熔它;另一方面也是说明金的化学性质非常稳定,任凭火烧,也不会锈蚀。古代的金器到现在已几千年了,仍是金光闪闪。把金放在盐酸、硫酸或硝酸(单独的酸)中,安然无恙,不会被侵蚀。不过,由三份盐酸、一份硝酸(按体积计算)混合组成的“王水”,能溶解金。溶解后,蒸干溶液,可得到美丽的黄色针状晶体——“氯金酸(四氯络金III酸)”。另外,氰化物的溶液能溶解金,汞也可溶解金,主要是用来在器物表面镀金。硒酸(或碲酸)与硫酸(或磷酸)的混合物,也能溶解金。在高温下,氟、氯、溴等元素能与金化合生成卤化物,但温度再高些,卤化物又重新分解。熔融的硝酸钠、氢氧化钠能与金化合。
金的1s 电子的运动速度达到了光速的65%。相对论效应造成1s 轨道的收缩同时致使外层的6s 轨道也发生收缩并趋于稳定。正是由于6s 轨道的收缩及稳定化使得金的5d 同6s 之间的能带间隙变狭到仅为214eV ,而银的4d 同5s 的能带间隙却高达315eV。于是,金在可见光范围内吸收蓝光,闪烁出黄灿灿的金色。这迥异于一般金属的金黄色正是相对论效应造成6s 轨道收缩从而对金的颜色起了重要影响的反映。
过去,黄金成了金属中的“贵族”——主要被用作货币、装饰品。由于黄金硬度不高,容易被磨损,一般不作为流通货币。现在,随着生产的发展,黄金已成了工业原料。例如,自来水笔的金笔尖上常写着“14K”或“14开”的字样,便是说在制造金笔尖的24份(重量)的合金中,有14份是金。在中国生产的一些电子计算机的集成电路中,也有用金丝作导线。此外,一些重要书籍的精装本封面上的金字,便是用金粉印上去的(一般书的金字常用电化铝或黄铜粉代替)。如果把极细的金粉掺到玻璃中,可以制得著名的红色玻璃——“金红玻璃”(含金量为十万分之一到万分之三)。[3]
金是金属中延性及展性最高的──一1克的金可以打成一平方米的薄片,或者说是一盎司的金可以打成300平方尺。金叶甚至可以被打薄至透明,透过金叶的光会显露出绿蓝色,因为金反射黄色光及红色光的能力很强。因延展性非常好,黄金可以打成金箔。金箔用于塑像、建筑、工艺品的贴金,常见于寺庙、教堂内的装饰贴金。金箔也可入中药。
金可以很容易便与其他金属形成合金。那些制成的合金可以增加硬度或制造奇特的颜色(见下)。金是热和电的良导体,亦不受地球大气层及大部分反应物影响。热、湿气、氧及大部分侵蚀剂只对金有少量化学影响,令金适合作为硬币及珠宝;相反地,卤素可以与金起化学反应,而王水则可以通过形成氯金酸根离子(AuCl4-)溶解金。
常见金的氧化态包括+1(一价金)及+3(三价金)。溶液中的金离子可以容易地被还原及沉淀成为金单质,方法是透过加入其他金属作还原剂。所加入的金属被氧化成为金属离子后溶于水中,而金离子被还原为0价后形成沉淀。澳洲国立大学法兰克·理斯(Frank Reith)近期进行研究显示微生物在金沉淀物的形成中发挥着重要作用:它们运送及沉淀金令金在冲积沉淀物中形成金粒或金块状。
其他金属颜色通常是银灰色的,因为它们的“电子海”能够吸收及放出的光子频率范围较大,覆盖了各种色光的波长范围。金的反应则不同,因为相对论量子化学(relativistic quantum chemistry)中微妙的相对论效应影响了金原子的原子轨道。
纯金是无味的,因为它非常耐侵蚀(其他金属的味道源自金属离子)。另外,金的密度相当高,一立方米的金重量为19,320千克。与此比较起来,铅的密度为11,340 kg/m³,而密度最高的元素是锇,其密度为22,661 kg/m³。
其化学性质不活泼,只能溶于王水,硒酸,高氯酸等腐蚀性较强的物质中。
金的化合物:氯化金:AuCl3 、氧化金:Au₂O3等
相对原子质量:196.9665
同位素及放射性:Au-197
所属周期:6
金所属族:IB
外围电子层排布:5d10 6s1
核外电子排布:2-8-18-32-18-1
电子层:K-L-M-N-O-P
常见化合价:+1 +3
电负性:2.54
电离能(kJ /mol)
M - M+ 890.1
M+ - M2+ 1980
M2+ - M3+ 2900
M3+ - M4+ 4200
M4+ - M5+ 5600
M5+ - M6+ 7000
M6+ - M7+ 9300
M7+ - M8+ 11000
M8+ - M9+ 12800
M9+ - M10+ 14800
熔点:1064℃
沸点:2807℃
密度:19.32g/cm3(20℃)
常温下金的自由电子的平均自由程:40nm
常温下,金的块体材料的电阻率:2.05×10^-8(Ω·m)
描述:赤黄色金属,质软,延展性强.晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。
晶胞参数:
a = 407.82 pm
b = 407.82 pm
c = 407.82 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
声音在其中的传播速率:(m/S) 2030
莫氏硬度:2.5
金在45亿年前,地球形成的时候,很多宇宙中的小天体带有一些金,在它撞击地球的时候陨石被熔化,金子也被留下来了。[4]
金(Au)元素比较稳定,不容易与其他元素发生化学反应。
与王水的反应:Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO↑+2H₂O
据科学家的测量和估算,地球的黄金总储量大约有48亿吨,而分布在地核内的约有47亿吨,地幔8600万吨,而分布到地壳的只有不到1亿吨。地球上99%以上的金进入地核。金的这种分布是地球长期演化过程中形成的。地球发展早期阶段形成的地壳其金的丰度较高,因此,大体上能代表早期残存地壳组成的太古宙绿岩带,尤其是镁铁质和超镁铁质火山岩组合,金丰度值高于地壳各类岩石,可能成为金矿床的最早的“矿源层”。
在化学元素中和银,铜是同族元素,但它的化学性质却和铂族金属十分接近,金的三价金间的电极电势很高,达到1.5V。金之主要的特征就是它的化学活性很低,在大气、和潮湿的环境中也不会起变化,在高温中金不与氢、氮、硫和碳起反应。由于金在液体中的电极值很高,无论是稀或浓的硝酸、硫酸和盐酸单独使用时都不能溶解它,而金能轻易地被王水溶解。
除了王水,金还能溶解于强氧化剂的碘酸和硝酸中,有二氧化锰存在时,金也能溶解于浓硫酸,金还能溶解于饱和氯的盐酸和氰化物的溶液中。
一、砂金矿常用的选矿方法
原生金矿床露出地表以后,由于机械和化学的风化作用,使得含金矿脉或者含金母岩逐渐破碎成为岩屑和金粒等。然后,在外力的搬运作用和分选作用下,使比重较大的矿物(例如金粒)沉积在山坡、河床、湖海滨岸的地方,形成一定的富集,其具有工业开采价值者,就称为砂金矿床。
金的提取砂金矿床通常用采金船开采、水力开采,挖掘机开采以及地下(竖井)开采等。中国砂金矿床以采金船开采为主,亦有水力开采和挖掘机开采。
砂金选矿工艺主要包括选别前的准备作业和选别作业。准备作业主要由碎散和筛分两过程组成。碎散主要是将采出的矿砂中的矿粒和粘土质矿泥解离。筛分是筛除不含金的粗粒级。常用的设备有平面筛、圆筒筛、圆筒擦洗机等。砂金的选别主要采用重力选矿法,这是因为一方面砂金比重大(平均为17.50~18.0),粒度较粗(一般为0.074~2毫米),另一方面是因重力选矿法比较经济和简单。重选设备一般采用各种类型的溜槽、跳汰机和摇床(常用于精选)。
二、脉金矿常用的选矿方法
金矿石的各种类型因性质不同,采用的选矿方法也有不同,但普遍采用重选、浮选、混汞、氰化及近年来的树脂矿浆法、炭浆吸附法、堆浸法提金新工艺。对某些种类的矿石,往往采用联合提金工艺流程。
用于生产实践的选金流程方案很多,通常采用的有如下几种:
1.单一混汞 此流程适于处理含粗粒金的石英脉原生矿床和氧化矿石。混汞法提金是一种古老而又普遍的选金方法。在近代黄金工业生产中,混汞法仍然占有很重要的位置。由于金在矿石中多呈游离状态出现,因此,在各类矿石中都有一部分金粒可以用混汞法回收。实践证明,在选金流程中用混汞法提前回收一部分金粒,可以明显地降低粗粒金在尾矿中的损失。
混汞法提金的理论基础为,汞对金粒能选择性地润湿,然后向润湿的金粒中扩散。在以水为介质的矿浆中,当汞与金粒表面接触时,金与汞形成的接触面代替了原来金与水和汞与水的接触面,从而降低了表面能,亦破坏了妨碍金与汞接触的水化膜。此时汞沿着金粒表面迅速扩散,并使相界面上的表面能降低。随后汞向金粒内部扩散,形成了汞的化合物-汞齐(汞膏)。
混汞提金法又分为内混汞和外混汞两种。所用混汞设备有混汞板、混汞溜槽、捣矿机、混汞筒和专用的小型球磨机或棒磨机。
混汞提金法工艺过程简单,操作容易,成本低廉。但汞是有毒物质,对人体危害很大。所以,采用混汞提金的选矿厂应当严格遵守安全技术操作规程,使汞蒸气和金属汞对人身体的危害限制到最小程度。
2.混汞-重选联合流程 此流程分为先混汞后重选和先重选后混汞两个方案。先混汞后重选流程适用于处理简单石英脉含金矿石。先重选后混汞流程适用于处理金粒大,但表面被污染和氧化膜包裹的不易直接混汞的矿石,以及含金量低的砂金矿石。
3.重选(混汞)-氰化联合流程 此流程适用于处理石英脉含金氧化矿石。原矿先重选,重选所得精矿进行混汞;或者原矿直接进行混汞,尾矿、分级矿、混砂分别氰化。
4.单一浮选流程 此流程适用于处理金粒较细、可浮性高的硫化物含金石英脉矿石及多金属含金硫化矿石和含碳(石墨)矿石等。
5.混汞-浮选联合流程 这一流程是先用混汞回收矿石中的粗粒金,混汞尾矿进行浮选。这种流程适用于处理单一浮选处理的矿石、含金氧化矿石和伴生有游离金的矿石。采用这种流程比单一浮选流程获得的回收率高。
6.全泥氰化(直接氰化)流程 金以细粒或微细粒分散状态产出于石英脉矿石中,矿石氧化程度较深,并不含Cu、As、Sb、Bi及含碳物质。这样的矿石最适于采用全泥氰化流程。
氰化法是提取金银的主要方法之一。用这种方法提金具有回收率高、对矿石适应性强、能就地产金等优点,所以得到广泛应用。
氰化法提金由含金矿石在氰化溶液中的浸出、含金贵液与浸渣的分离、浸金的沉淀和金泥的熔炼四个步骤组成。这种提金法的缺点是氰化物是剧毒物质,易污染环境,在实践中一定要严格做好环境的保护与治理工作。
7.浮选-氰化联合流程 此流程有以下三个同方案:
(1)浮选-精矿氰化流程。它适用于处理金与硫化物共生关系密切的石英脉含金矿石和石英黄铁矿矿石。
(2)浮选-焙烧-氰化流程。该流程适用于处理含有可浮性的有害于氰化的矿物,金只有少量的与这种矿物结合。
(3)浮选-重选联合流程 此流程以浮选法为主,适用于金与硫化物共生密切并且只能用冶炼法回收金的矿石。也适用于粗累嵌布不均匀的含金石英脉矿石,并比单一浮选获得较高的回收率。
8.堆浸法 堆浸法是氰化法提金的一种类型,它适用于处理含金品位较低的矿石。主要优点是工艺过程简单,投资少,成本低。
以上8种流程是原则流程,其内部结构应以所处理的矿石类型和性质的不同而有所不同。无论哪一种矿石,只要其中含有粗粒金,就应贯彻早收多收的原则,在矿石进入浮选作业前,应分别采用重选、混汞或单槽浮选及时回收粗粒金。
定价方式
黄金的价格由公开市场(open market)控制,但伦敦一个在1919年九月开始称为黄金现货定价的体制提供黄金业一个每日的基准指标(benchmark)。而下午黄金现货定价则在1968年出现,目的为了当美国市场开市时作一个价格本位。
金固定价格
历史上金用来支持货币,在称为金本位经济系统中,特定重量的金会被称为货币单位的一个名称。美国政府有一段长时间设定美元的价格为每金衡制盎司$20.67($664.56/kg),但在1934年美元的价格重新估价为每金衡制盎司$35.00($1125.27/kg)。在1961年,因为维持此价格变得很困难,有一些美国及欧洲银行同意操纵市场去防止货币因为黄金需求上升而带来进一步贬值。私人与国际市场的分开处理
在1968年3月17日,经济因素令黄金互助基金(gold pool)的崩溃,取而代之的是两层的价格机制,黄金仍然用在国际户口以每金衡制盎司$35.00($1.13/g)的旧价格处理,但私人市场的黄金价格却容许其自由浮动。以上两层的价格机制在1975年被废除,在那时黄金价格完全由自由市场控制。中央银行仍然持有历史性的黄金储备作为一种保值,虽然所占的比重越来越少。
储备
世界最大的黄金储备位于纽约的联邦储备银行,持有约3%的已开采黄金,而同样装满贵金属、在诺克斯堡的美国金银储备(U.S. Bullion Depository)亦有相同持有量。
价格记录
由1968年开始,黄金在开放市场的价格转变幅度很大,伦敦黄金现货定价由1980年1月21日$850/oz ($27,300/kg)的高位至1999年6月21日$252.90/oz ($8,131/kg)的低位。1980年的高位只有到2008年1月3日的伦敦黄金现货上午定价才能达到一个$865.35/oz的新高位。
长期价格趋势
由2001年4月黄金美元价格已经是原本价格的三倍,引起了此长期的熊市(secular bear market),或称为商品大萧条(Great Commodities Depression)已经完结,而牛市已经回归的推测。在2008年3月,黄金价格上升至超过US$1000,但其实质对名目价值仍然低于1980年1月21日$850/oz的高位很多。以通胀计算的话,1980年的高位等于以2007年美元计的US$2400。在上一个世纪,主要经济危机如大萧条、第二次世界大战、第一次及第二次石油危机令原本已经有经过通胀调整的道指和黄金比值(Dow/Gold ratio)下降很多,大部分情况都会低于4很多。在此艰难的时间,投资者会透过投资贵金属特别是金和银等来保障其资产。从2001年起的长期趋势显示此情况现在再次出现。其主要原因在于欧洲 及美国货币供给的急速上升,即货币膨胀(monetary inflation)与美国的高双赤字(double deficit)。此严重的经济问题令2007年次级房屋信贷风暴、高通货膨胀和主要货币特别是美元对日用品大幅的折旧发生。
一秤金: 中国古代的计量单位。 一秤金:约30斤黄金为“一秤金”。比喻:用大量金钱保胎而生育的儿女。
国际单位为盎司(约28克)。
黄金
是在自然界中以游离状态存在而不能人工合成的天然产物。按其来源的不同和提炼后含量的不同分为生金和熟金等。
Ⅰ生金
生金亦称天然金、荒金、原金,是要被提炼为熟金的对象,是从矿山或河底冲积层开采出,没有经过熔化提炼的黄金。生金分矿金和沙金两种。
⒈矿金
矿金,也称合质金,产于矿山、金矿,大都是随地下涌出的热泉通过岩石的缝细而沉淀积成,常与石英夹在岩石的缝隙中,矿石经过开采、粉碎、淘洗,大颗的金可以直接拣取,小粒的可用水银溶解。矿金大多与其他金属伴生,其中除黄金外还有银、铂、锌等其他金属,在其他金属未提出之前称为合质金。矿金产于不同的矿山而所含的其他金属成分不同,因此,成色高低不一,一般在50%-90%之间。
⒉沙金
沙金,是产于河流底层或低洼地带,于是石沙混杂在一起,经过淘洗出来的黄金。沙金起源于矿山,是由于金矿石露出地面,经过长期风吹雨打,岩石北风化而崩裂,金便脱离矿脉伴随泥沙顺水而下,自然沉淀在石沙中,在河流底层或砂石下面沉积为含金层,从而形成沙金。沙金的特点是:颗粒大小不一,大的像蚕豆,小的似细沙,形状各异。颜色因成色高低而不同,九成以上为赤黄色,八成为淡黄色,七成为青黄色。
金Ⅱ熟金
熟金是生金经过冶炼、提纯后的黄金,一般纯度较高,密度较细,有的可以直接用于工业生产。常见的有金条、块、锭和各种不同的饰品、器皿、金币以及工业用的金丝、片、板等。由于用途不同,所需成色不一,或因没有提纯设备,而只熔化未提纯,或提的纯度不够,形成成色高低不一的黄金。人们习惯上根据成色的高低分为纯金、赤金、色金3种。按含金量不同分为清色金、混色金、k金。
⒈黄金
经过提纯后达到相当高的纯度的金称为纯金,一般指达到99.6%以上成色的黄金。
⒉赤金
和纯金的意思接近,但因时间和地方的不同,赤金的标准有所不同,国际市场出售的黄金,成色达99.6%的称为赤金。而境内的赤金一般在99.2%-99.6%之间。
⒊色金
色金,也称“次金”、“潮金”,是指成色较低的金。这些黄金由于其他金属含量不同,成色高的达99%,低的只有30%。按含其他金属的不同划分,黄金又可分为清色金、混色金、k金等。
⒋清色金
清色金指黄金中只掺有白银成分,不论成色高低统称清色金。清色金较多,常见于金条、锭、块及各种器皿和金饰品。
⒌混色金
混色金是指黄金内除含有白银外,还含有铜、锌、铅、铁等其他金属。根据所含金属种类和数量不同,可分为小混金、大混金、青铜大混金、含铅大混金等。
⒍K金
K金是指银、铜按一定的比例,按照足金为24k的公式配制成的黄金。一般来说,K金含银比例越多,色泽越青;含铜比例大,则色泽为紫红。中国的k金在解放初期是按每k4.15%的标准计算,1982年以后,已与国际标准统一起来,以每k为4.1666%作为标准。
黄金是人类较早发现和利用的金属。由于它稀少、特殊和珍贵,自古以来被视为五金之首,有“金属之王”的称号,享有其它金属无法比拟的盛誉,其显赫的地位几乎永恒。正因为黄金具有这一“贵族”的地位,一段时间曾是财富和华贵的象征,用它作金融储备、货币、首饰等。到目前为止黄金在上述领域中的应用仍然占主要地位。
主要需求和用途
1). 用作国际储备。这是由黄金的货币商品属性决定的。由于黄金的优良特性,历史上黄金充当货币的职能,如价值尺度、流通手段,储藏手段,支付手段和世界货币。二十世纪70年代以来黄金与美元脱钩后,黄金的货币职能也有所减弱,但仍保持一定的货币职能。目前许多国家,包括西方主要国家国际储备中,黄金仍占有相当重要的地位。
2). 用作珠宝装饰。华丽的黄金饰品一直是一个人的社会地位和财富的象征。
3). 在工业与科学技术上的应用。由于金具备有独一无二的完美的性质,它具有极高的抗腐蚀的稳定性;良好的导电性和导热性;金的原子核具有较大捕获中子的有效截面;对红外线的反射能力接近100%;在金的合金中具有各种触媒性质;金还有良好的工艺性,极易加工成超薄金箔、微米金丝和金粉;金很容易镀到其它金属和陶器及玻璃的表面上,在一定压力下金容易被熔焊和锻焊;金可制成超导体与有机金等。正因为有这么多有益性质,使它有理由广泛用到最重要的现代高新技术产业中去,如电子技术、通讯技术、宇航技术、化工技术、医疗技术等
什么是纯金?纯金是指24K金,也就是说它的含金量是100%。但世界上不存在有24K的黄金。因此,市面上如果有标有“24K黄金”或“纯金”的黄金皆不是真实的。
饰金中纯金含量被称为“金位”,英文是Karat,故称为K金。一般称纯金为24K,即理论上含金量为100%。因此,按含金量划分,还有:
22K的含金量为91.6%(22/24=0.916)
20K的含金量为83.3%(20/24=0.833)
18K的含金量为75% (18/24=0.75)
14K的含金量为58.3% (14/24=0.583)
12K的含金量为50% (12/24=0.5)
10K的含金量为41.6% (11/24=0.416)
GK的含金量为37.5% (9/24=0.375)
SK的含金量为33.3% (8/24=0.333)
我国一般比较多的是使用18K来镶嵌珠宝首饰,这样镶嵌饰品的牢度比较高。