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天上掉餡餅?別逗了,但是掉黃金這事是真的!

手機電腦等電子產品已經成了大部分人生活必需品,但很多人可能還不夠了解它們,普利茅斯大學的一項研究給出了答案

為了進行實驗,研究人員將手機在幾乎500°C的溫度下與強氧化劑過氧化鈉混合, 然後,對所得的酸溶液進行詳細分析,以確定其精確的化學成分

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手機與過氧化鈉混合,加入酸

結果表明,在測試中使用的手機含有33克鐵、13克硅和7克鉻,以及少量其他的物質(包括900毫克鎢和70毫克鈷和鉬,以及160毫克釹和30毫克鐠),並且每部手機都含有約90毫克的銀和36毫克的黃金

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得到的產品

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分類

這意味著,就含量而言,一部手機的黃金含量是礦產地質學家所認為高純度含金礦石含金量的100倍,舉個例子,直觀一點來說就是每 1 噸廢舊手機(不含電池)中含有超過 270 克金,而每噸金精礦中含金量不小於 100 克就是一級品


關於黃金

黃金是人類使用的最古老的金屬之一,早在新石器時代,人類就從河床中採集了黃金,而實際的黃金開採可以追溯到公元前3500年

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新石器時代的人類

早期的埃及人(美索不達米亞的蘇美爾文化)使用開採的金製作精美的珠寶,宗教用品和高腳杯等用具,因黃金的美學特性和它的物理化學特性(延展性好、化學性質穩定)長期以來使它成為一種稀有、較珍貴和極被人看重的金屬之一

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古埃及人的精美金器

縱觀歷史,黃金往往是衝突和冒險的起因,例如阿茲特克文明和印加文明的毀滅,以及早期美國的淘金熱而大量湧入的喬治亞州、加利福尼亞州和阿拉斯加的冒險者等

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關於淘金的畫報

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淘金的人

威特沃特斯蘭德簡稱「蘭德」,南非荷蘭語意為「白水山脈」,在南非德蘭士瓦省南部,是海拔1500-1800米的高地,東西向伸延 240公里,由石英岩和含金礫岩構成,這裡是世界最大金礦區,伴生銀、鈾等礦,1886年起開採,還產金剛石、煤

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威特沃特斯蘭德

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開採現場

據估計,目前全世界所開採的黃金中有三分之二來自南非,其他主要的黃金生產國包括澳大利亞、前蘇聯和美國(亞利桑那州、科羅拉多州、加利福尼亞州、蒙大拿州、內華達州、南達科他州和華盛頓)

全世界大約65%的黃金加工用於藝術產業,主要用於製造珠寶,除了珠寶,黃金還用於電氣、電子和陶瓷工業,這些工業應用近年來有所增長,目前估計占黃金市場的25%


金檔案

金的單質(遊離態形式)通稱黃金,是一種廣受歡迎的貴金屬,在很多世紀以來一直都被用作貨幣、保值物及珠寶

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珠寶

在自然界中,金以單質的形式出現在岩石中的金塊或金粒、地下礦脈及沖積層中,黃金亦是貨幣金屬之一,金的單質在室溫下為固體,密度高、柔軟、光亮、抗腐蝕,其延展性僅次於鉑

不光顏值、價值在線,金在工業上的用途也是十分廣泛,如用作零件的塗層或鍍層,金能夠加工成細絲(延展性),使其沉積在諸如晶體管等電路上,並用作工業焊料和釺焊合金,另外金絲還可以用於集成電路電氣連接、用於正畸和假牙器具、以及用於噴氣發動機製造等

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集成電路電氣連接中會用到金絲

說完這麼多優點,金在工業中使用的一個缺點是它是一種相對柔軟的金屬,為了使其性能更佳,金通常與其他金屬,如銀、銅、鉑或鎳等生成合金

金合金以克拉為單位,克拉是一種單位,24克拉(24K)金是純金,而18K金是是黃金含量至少達到75%的合金,即金含量為18/24的合金,其餘25%為其它貴金屬


天上掉黃金?

超新星爆發是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸,這次爆炸將大量的塵埃推進到富含原子元素的大氣中,這一過程被稱為核合成

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超新星爆發

在循環過程中產生了豐富的元素,如鎂,也有一些較重的元素,如鐵,同時金也是從核合成過程中產生的

雖然最初的核合成並不能立即產生黃金,但科學家們認為,金和其他貴金屬就存在於星際中,這些星際塵埃中含有豐富的元素,當形成新恆星的時候,黃金就會存在這些恆星中

那麼,在金元素被創造出來且肯定存在於星際之後,它是如何形成的呢?讓我們來看看黃金是如何在地球上形成的

地球形成於46億年前,當時的地球是一團岩漿的海洋,在行星聚合過程中飛進來的塵屑和小天體紛紛解體,融解在這汪宇宙的岩漿池中

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此時的黃金和地球都是熔化的,這意味著黃金被其他元素淹沒,由於它是一種重元素,它與其他重金屬一起沉入核心,最初存在於地球上的許多黃金,都沉到了地球的最深處,從此再也不見天日了

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地殼結構

今天我們所熟悉的黃金幾乎都是在地球冷卻的時候形成的,隨著行星分異逐漸完成,地球岩漿海逐漸冷卻,表層逐漸凝固成岩石圈,再砸進來的小行星——只要噸位不是太大,別砸穿地表,那麼它們所攜帶的一切物質,就可以順利留在地表

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小行星撞擊地球

在地殼內形成的黃金,是「後期重轟炸」的結果,它出現於距今42億-38億年的冥古宙後期,此時,八大行星早已經形成好幾億年,地球早就凝固了下來,此時,以木星為首的巨行星在這段時間內調整了位置,從自己原有的軌道上飛了出去

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太陽系最大的木星

木星是太陽系最大的行星,當它調整軌道時,途中那些亂七八糟的小雜屑自然構不成擋路資格,輕易被它的引力甩開,高速飛進太陽系內帶,這些密密麻麻的小天體對於地球來說猶如炸彈,猶如隕石雨,猶如轟炸機的飽和式襲擊,這就是前面說到的「後期重轟炸」

而這些被木星拋進來的這些炸彈,主要成分以水為主,同時包含各種原始岩石成分,各種元素化合物,當然,就包括我們今天的主角——金子

南非的弗雷德福特隕石坑是一個有著20億年歷史的隕石坑,在其礦石和礦床中富含金等重元素,這也有力地證明了科學家們的推測

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南非的弗雷德福特隕石坑


黃金生產

目前黃金生產工藝主要包括破碎/細磨、選礦、預處理、浸出、提取與回收、精鍊及「三廢」處理等過程單元

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簡圖

金礦被開採出來後在礦山進行清洗和過濾,然後,在球磨機中進一步研磨——一種旋轉的圓柱形容器,它使用鋼球來粉碎礦石

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採礦簡圖

選礦工藝現在普遍採用的是泡沫浮選法,在礦漿中添加化學添加劑,經強力攪拌後產生氣泡, 並將相關礦物附著在氣泡上從而達到分離的目的, 由於金粒表面的疏水性,該法對不易用重選法或混汞法回收的細粒金具有明顯的優勢

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浮選法模擬圖

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現場圖

捕收劑是浮選法的關鍵, 單一的使用可能存在選擇性較差和對單體金捕收能力不強的問題, 所以,一般都是幾種藥劑聯合使用可以提高金浮選的回收率

預處理

預處理的方法較多,如烘焙氧化法、加壓氧化法、微生物氧化法、化學氧化法,因為容易選別的金礦資源日漸枯竭,開發利用微細粒嵌布、含高砷高硫的難浸金礦成為一大趨勢,而這些難浸金礦就需要預處理之後再氰化浸出

其主要目的就是使包裹金礦物的硫化物氧化並形成多孔狀物料,使氰化物溶液更容易與金接觸,而且還可除去砷、銻、有機碳等妨礙氰化物浸出的有害雜質或改變其理化性能

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工藝簡圖

浸出工藝

氰化法是從礦石、精礦或尾礦中提取金的經濟而簡易的方法,具有回收率高、對礦石適應性強等一系列優點,該法被世界上許多國家採用邴祖卜替代了其他的提金工藝,成為濕法提金的經典方法

攪拌氰化法浸金最早使用的是鼓泡空氣氧化金,後來隨著提金的科學化及人們對氧在浸出中重要性的認識,出現了富養浸出和液相氧化劑輔助浸出等各種助浸工藝

堆浸法則是降低品位礦石或含金廢料等堆放在不透水的地面上, 該地面上預先設置有完備的供排水系統,然後再礦堆上噴淋氰化物等浸出劑進行淋濾浸出,浸出後的含金貴液通過管道收集於貴液池中以作提金處理

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堆浸法展示

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堆浸法示意

氰化物浸出金後得回收,是與金的氰化物浸出平行發展起來的一個操作, 是金生產過程中的關鍵環節之一,黃金生產廠家最初是使用鋅絲來置換回收氰化物貴液中的金,後來又發展出吸附法、電積法及溶劑萃取法

精鍊

精鍊是一個包含許多工藝過程的系統,由於用於精鍊的原料中含有大量的鋅、銅、鐵、鉛等雜質,嚴重影響從金泥中提純和冶煉黃金的純度,固在精鍊工序之前必須除去這些雜質

常用的除雜方法有硫酸除雜法、鹽酸除雜法、硝酸除雜法、控電氯化除雜法、 混合銨鹽除雜法等,其主要原理都是採用合適的溶劑使金泥中可溶於溶劑的成分溶解,形成可溶性鹽,而金不溶解,達到除雜的目的

除雜後的金泥一般採用火法或濕法進行精鍊,其中濕法又包含化學法、溶劑萃取法和電解法,金的火法精鍊又稱為坩堝熔煉法,是分離和提純金的古老方法,這裡就不做一一的介紹了


最後

金子總是會引起人們無限的探索慾望,它帶給我們的不光是約定俗成的交換價值、貨幣屬性,不光是為了結算、為了交易,它已經成為我們文明的一種符號

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