金在矿物中的存在形式
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发布时间：2022-04-22 09:32
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时间：2023-10-06 05:33
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时间：2023-10-06 05:34
中华民族是发现、生产和使用黄金最早的民族之一。
在世界上没有任何一种金属能像黄金这样源源地介入人类的经济生活，并对人类社会产生如此重大的影响。它那耀眼夺目的光泽和无与伦比的物理化学特性，有着神奇的永恒的魅力。黄金的社会地位虽在人类数千年的文明史中，历尽沧桑，沉浮荣辱，升降变迁不定，但至今在众多的人群之中仍保持着神圣的光环，为世人共同追求的财富。
“金实质上是人所发现的第一种金属。”时间可追溯到新石器时代。那时人们用磨制的石器，将采来的自然金加工成各种形状的贡品和器物，渐渐地认识了它的与众不同的特性。黄金以它的美丽、稀有、名贵、稳定和极好的延展性倍受人类的喜爱。金的化学元素符号是Au，它来自拉丁文AURNM，其原意为曙光，它是从朝霞一词衍生出来的。黄金由于闪闪发光，人们习惯地把它和太阳相提并论。古人崇拜黄金像崇拜太阳一样，因此有关黄金与太阳的传说很多，流传也相当广。
一、金矿主要特点
金的原子序数为79，位于化学元素周期表第六周期第一副族（IB），属铜族元素。其原子核由79个质子和112个中子组成，属奇-偶型核类，由此决定了金在自然界中的丰度很低。
金在自然界仅有一个稳定同位素197，金在常温下为晶体，等轴晶系，立方面心晶格，天然良好晶形极为少见，常呈不规则粒状、团块状、片状、网状、树枝状、纤维状及海绵状集合体。
纯金为金*，含有杂质时其颜色可相应变化，如含银或铂时颜色变淡；含铜时颜色变深。根据在试金板上划下的金的条痕色泽，可估计金的成色。高成色金条痕为赤*；含10％的银时其条痕为悦目的金*；含银20～30％时为草*；银含量超过30％则具有黄中带绿的色调；含银超过50％则丧失金所固有的*而近于银白色。
金具有耀眼的光泽，白光下反射率平均为74％，随着含银量的增加，反射率增高，金硬度增大，密度减小。故可根据硬度来确定金的成色。
金的挥发性极差，在熔点温度之上至1300℃几乎无挥发性，但在煤气和CO气氛中挥发性大大增加。因此，在碳覆盖层下熔炼金会因挥发而造成金的损失。
金的延展性极好。1g纯金可拉成3500m长、直径0.00434mm的细丝，或压成厚度为0.23×10－8mm的金箔。
（一） 金的化学性质和地球化学性质
1.金的化学性质
金的化学性质稳定，具有很强的抗腐蚀性，从常温到高温一般均不氧化。金不溶于一般的酸和碱，但可溶于某些混酸，如王水。金也可溶于碱金属，氰化物，酸性的硫脲溶液，溴溶液，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。碱金属的硫化物会腐蚀金，生成可溶性的硫化金。土壤中的腐殖酸和某些细菌的代谢物也能溶解微量金。
金的电离势高，难以失去外层电子成正离子，也不易接受电子成阴离子，其化学性质稳定，与其他元素的亲和力微弱，因此，在自然界多呈元素状态存在。
2.金的地球化学性质
金具有亲硫性，常与硫化物如黄铁矿、毒砂、方铅矿、辉锑矿等密切共生;易与亲硫的银、铜等元素形成金属互化物。
金具有亲铁性，陨铁中含金（1150×10-12）比一般岩石高3个数量级，金经常与亲铁的铂族元素形成金属互化物。
金还具有亲铜性，它在元素周期表中，占据着亲铜和亲铁元素之间的边缘位置，与铜、银属于同一副族，但在还原地质环境下，金的地球化学行为与相邻元素相似，表现了更强的亲铁性，铜、银多富集于硫化物相内；而金铂多集中于金属相。金在地球中丰度值为0.8×10－6，地核为2.6×10－6，地幔为0.005×10－6，地壳为0.004×10－6。金在地壳中的丰度只有铁的1/1千万，银的1/21。地壳中各类岩石含金都很低。
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”。
综上所述，金在地壳中丰度值本来就很低，又具有亲硫性、亲铜性，亲铁性,高熔点等性质,要形成工业矿床,金要富集上千倍,要形成大矿、富矿，金则要富集几千、几万倍，甚至更高，可见其规模巨大的金矿一般要经历相当长的地质时期，通过多种来源，多次成矿作用叠加才可能形成。
（二） 金的矿物及其标型特征
1.金的矿物与分类
根据矿物中金的结构状态和含金量，可将金矿床矿物分为金矿物、含金矿物和载金矿物三大类。所谓金的独立矿物，系指以金矿物和含金矿物形式产出的金，它是自然界中金最重要的赋存形式，也是工业开发利用的主要对象。
到目前为止，世界上已发现98种金矿物和含金矿物，但常见的只有47种，而工业直接利用的矿物仅10多种。按晶体化学原则可将金矿物和含金矿物分为：
（1）自然元素类矿物 自然金（Au），含Au＞80％，Ag＜20％；银金矿（Au；Ag），含Au80%～50％，Ag20%～50％；金银矿（Au；Ag），含Au50%～20％，Ag50%～80％；含铂钯自然金（Au；Pt；Pd），含Au84.6%～95.55％，Pt0～11.5％，Pd0～12.3％；银铜金矿（Au，Cu，Ag），含Au67.7％，Ag12.8％，Cu9.2％，Pd4.2％，Rh4.3％。
（2）金属互化物类金矿物 系指两种或两种以上的金属元素在天然熔融状态下相互溶解，相互形成的天然合金矿物。主要有：围山矿（Au，Ag）3Hg2；四方铜金矿CuAu。
（3）金-银碲化物类矿物 有碲金矿AuTe2；碲金银矿Ag3AuTe2；针碲金矿，又称针碲金银矿AuAgTe4。
（4）金银硒化物类矿物 硒金银矿Ag3AuSe2。
（5）金银铋化物类矿物 黑铋金矿Au2Bi。
（6）金银锑化物类矿物
（7）金银硫化物类矿物 硫金银矿（Ag3Au）4S2。
上述金矿物中以自然金及其变种（银金矿、金银矿）分布最广，而且也是金的最主要工业矿物。
2.自然金的粒度
自然金（银金矿等）按其粒度可分为明金，显微金、次显微金、次电子衍射金。
根据加拿大采矿公司资料，岩金矿中85％的金粒度小于0.01mm，一半以上为1～5μm。砂金矿中绝大部分金的粒度变化范围为0.25～10mm，其中粒径1～4mm者最常见。
3.中国金矿物的特征
迄今，我国已发现的金矿物有38种，若包括亚种和变种达46种。其中我国首次发现的有22种，包括变种达25种。岩金矿床中约44种，砂金矿床中约10种。
我国金的经济矿物主要是自然金和银金矿，少数矿床中有金银矿、碲金矿、针碲金银矿、碲金银矿和黑铋金矿等。个别矿床以金的碲化物为主要经济矿物之一。
对金矿物分类，国内尚无统一方案，本书选择国内较有权威的研究部门的金矿物分类：
Au-Ag系列矿物类
化学组成，大量分析资料表明，纯自然金不多见，其中常含一定量的Ag，形成Au-Ag系列矿物。对于该系列矿物类认识，目前还存在不同看法。从我国大量测试结果看，该系列矿物的化学成分变化是连续的。亚种可分为自然金、银金矿、金银矿和自然银。
较纯的自然金，其颜色和条痕都为浓的金*，密度实测值为18.9g／cm3（含Au 99.55％，Ag 0.45％）。随Ag含量增高，颜色和条痕逐渐变浅，密度逐渐降低。实测压入硬度VHN50g，自然金为39.5～103.3 kg／mm2。随Ag含量增高，VHN值最初增高（自然金-银金矿），而后降低（银金矿-自然银）。
自然金几乎可以在各种类型的金矿中产出，在大多数矿床中都是金的主要经济矿物之一，在某些矿床中可以成为金的最主要经济矿物。金银矿虽然可在某些矿床中见及，但一般含量甚微,仅在少数矿床中具有工业价值,或为金、银的主要经济矿物。自然银虽较为常见,但一般不含金,或含少量的Au(0.n％),只在个别矿床中见含有较多量的金（Au0.n%～10n％）。
自然金等Au-Ag等系列矿物的共（伴生）矿物众多，可形成多种多样的矿物共生组合，其中最主要的是石英和黄铁矿。
4.狗头金
狗头金是天然产出的，质地不纯的，颗粒大而形态不规则的块金。它通常由自然金、石英和其他矿物集合体组成。有人以其形似狗头，称之为狗头金。有人以其形似马蹄，称之为马蹄金；但多数通称这种天然块金为狗头金。
狗头金在世界上分布稀少，不易多得，但由于黄金价值昂贵，被人们视为宝中之宝。找到狗头金常常带有一定偶然性，一旦发现狗头金，常常引起社会轰动。19世纪中叶，一位木匠在美国西海岸路旁拣到一块狗头金，重32kg，此事传播开来，人群纷纷涌向这里，到处挖金子，形成了一个找金热潮。持续了50年的淘金热之后，一座新兴的旧金山市出现了。澳大利亚一辆大篷车路过金矿区时被石头颠翻，下车检查竟是一巨大的狗头金，重77.6kg。找到狗头金，可以获得一笔可观的财富，因而它也成了人类福气的象征。
根据统计资料，迄今世界上已发现大于10kg的狗头金约有8000～10000块。数量最多首推澳大利亚，占狗头金总量的80％。其中最大的一块重达235.87kg的狗头金也产于澳大利亚。
在人类采金史中，我国也是狗头金发现履见不鲜的国家之一。湖南省资水中、下游流域是我国历代盛产狗头金地区。此外四川省白玉县，陕西省南郑县、安康县，黑龙江呼玛县，吉林省桦甸县，青海省大通县、曲麻莱县，山东省招远县，河北省遵化县等，都相继发现狗头金，总计约有千余块。
我国现代发现狗头金的事例也很多。1909年，四川省盐源县一位采金工人在井下作业时不幸被顶上掉下来“石块”砸伤了脚，他搬开“石头”感到很重，搬到坑口一看，竟是一块金子，重达31kg。1982年黑龙江省呼玛县兴隆乡淘金工岳书臣，休息时无意中用镐刨了一下地，却碰到了一块重3325g的金子。1983年陕西省南郑县武当桥村农民王伯禹，拣到一块810g的狗头金。报载四川省白玉县孔隆沟，有一个盛产狗头金的山沟，1987年又找到重4800.8g和6136.15g的大金块，接连刷新建国以来我国找到狗头金的重量记录，堪称“国宝”。
我国最近一次狗头金的发现是在1997年6月7日晚6时30分，由青海省门源县寺沟金矿第13采金队工人在砂金溜槽上发现的。当这个红彤彤的东西进入人们的视线时，竟开始不相信自己的眼睛。这个重达6577g的特大石包金金块，通体形状酷似一对*猴，只见“母猴”席地而坐。怀里抱着一只可爱的“小猴”。在金块另一侧的下部，还有一只乌龟正在悄然爬行，*前伸高昂，似乎正在观察着周围环境，露出的一支前足和一支后足活灵活现，动感很强。整个图案动静搭配自然，惟妙惟肖，可谓鬼斧神工，令人拍案叫绝。
石包金是狗头金的一种形态。从已发现的狗头金来看，一般有三种形态，即金包石、石包金和金包水三种。
现在，世界上的许多地方，不管在标本界，个人收藏界里，这种自然金的估价都是极高的。委内瑞拉产出的每组自然金晶体（0.5～3cm），经纽约外汇银行估价25万美元；原苏联某金矿发现的长3.8～12cm的立方体金粒已由莫斯科银行全部高价收购。
二、黄金的用途
黄金用于工业技术方面的时间，只有几十年，随着现代工业、农业和航天电子工业以及信息技术、新能源、新材料的迅速发展，为黄金的应用开拓了广泛的领域。博伊尔在《金的地球化学及金矿床》的专著中，称1950年以后为“金的工业时期”。
（一）金在电子工业中的应用
由于金具有优异的稳定性，良好的导电导热性能，因此使金在电子工业上的用途愈来愈广泛。宇航技术的发展，要求稳定程度很高的无线电电子元件愈来愈多，如高级真空管的涂料，特种用途的电力接头，特种精密电子仪器中用的拉丝导线，电镀金的高频导体以及高温焊接用金合金。在计算机、收音机、电视机、收录机等方面用的涂金集成电路等。据报道，1987年全世界电子工业需求量123t，占总需求量的7.7％。
（二）金在化学工业中的应用
在化学工业中，也有独特的用途，如核化工厂用的材料，人造纤维类工厂用的合金喷丝头等。
（三）金在宇航工业中的应用
在航天工业中，金的用途也在发展与开拓之中。飞机和其他空间运输工具中用的镀金红外装置和热反射器，喷气发动机和火箭发动机用涂金防热罩或热遮护板以及飞机、汽车、轮船等交通工具涂有薄层金的热挡玻璃等。
（四）金在传统工业中应用
镶牙业、照相和制笔等传统工业中，黄金的应用仍具有一定的消耗量。金在科学技术上的应用，正处在不断开发中。日本某大学原子能研究所秋洪良三发现金晶体堆积，可构成超导薄膜。预计，随着科学的发展和新技术不断出现，黄金的应用领域将不断扩大。
自人类开采黄金以来到1986年为止，世界累计开采黄金10.77万t。这些黄金的大部分以各种形式存在于世间。有人估计其中40%是以各种镶金珠宝、货币保存着；有40%以金锭的形式储存在各国金库中；另有20%被损失和被工业消耗掉。估计私人拥有黄金量（包括金条、金币和珠宝等）同官方的黄金储备数一样多。
1985年底世界黄金储备量为65315t,其中官方黄金储备最多的是美国，达8220t，私人储备量最多是法国，为6251t。印度和美国的私人储备量都为3732t。
