黄金探秘：从开采到精炼的奇妙旅程

黄金，以其独特的光泽和在全球经济中的重要地位，千百年来一直备受关注。它不仅是财富的象征，更是现代工业不可或缺的贵金属材料。那么，黄金究竟是如何从地下矿脉变成高纯度贵金属的呢？让我们一同了解黄金开采与加工的全过程。

黄金之所以价值连城，一方面源于它的经济价值，另一方面则归功于其独特的金属特性。黄金具有面心立方晶体结构，可塑性极佳，这使得它能够被加工成各种精美的装饰品，成为奢侈品市场的宠儿。然而，要将黄金从矿石中提炼并加工成工业级的形态，却需要高度专业化的工序和精密的设备。

一、黄金的形成与开采类型

天然金，也就是我们通常所说的黄金，主要存在于金矿之中。它既可以在地表沉积层形成，也能在深层岩脉生成，不同的地质环境决定了开采与加工方法的不同。

图1 沙金矿床

冲积型金——沙金矿床

冲积型金大多以砂金矿床的形式存在。在河床、溪床和冲积平原等地方，围岩被水流侵蚀，而比重较大的黄金则沉积下来，形成了沙金。提取这类黄金的方法相对简单，主要是利用黄金与砂砾比重的差异进行分离。让含有沙金的矿砂通过振动输送带，高密度的黄金会逐渐与低密度的砂砾分开，从而实现黄金的富集。

原生金——岩金矿床

与冲积型沙金矿床相比，原生矿床的开采与加工难度要大得多。原生矿床中的自然金精细地嵌布在硫化矿物中，被包裹在“岩石监狱”之中。要提取这些微细粒黄金，主要有两种方法：汞齐法和氰化法。

汞齐法的原理是，让矿浆通过镀汞铜板。在这个过程中，汞会吸附并捕集元素金，形成一种名为“汞膏”的合金。随后，通过分离将汞膏从尾矿中回收，再经过蒸馏处理，使纯金从汞中分离出来。

氰化法比汞齐法更为高效。金矿会在弱碱性的氰化物溶液中发生络合反应，生成可溶性氰金络合物，从而使金进入溶液与脉石矿物分离。

黄金的精炼——提纯工艺

开采得到的粗金往往含有各种杂质，如铁和铜等，因此精炼是获得高纯金的必要步骤。去除杂质主要有两种方法：氯化精炼法和电解精炼法。

图2 原生金

氯化精炼法是将粗金熔化，并与氯气反应。由于杂质比黄金更易与氯气化合，杂质会在黄金表面形成氯化物，这样就可以有效地将杂质去除。电解精馏法则利用电化学作用来去除杂质。将黄金作为阳极放入电解液中并通电，在电流的作用下，高纯度金会沉积在阴极上，而杂质则留在电解液中。

二、地下开采的关键工序

主要的金矿床大多形成于地壳深部，开采这些原生金需要依靠现代化采矿设备。在开采之前，地质学家会详细研究矿区的地质构造与矿物组成，寻找成矿线索。一旦确认开采区域，就会采集岩芯样品进行化验。如果检测到黄金，便会实施开采工程。

图3 金矿地下开采

原生金矿一般存在于热液矿脉中，通常与石英及硫化铁矿物（如黄铁矿）伴生。与冲积型沙金不同，原生金矿体中的金颗粒通常微细，赋存于基岩中。

从地下取出金矿需要专业的采矿设备。开采过程中，要使用爆破技术破碎围岩，然后用大型装载机和运输车辆将矿石运出矿井。此外，通风系统也是必不可少的，它用于保障井下作业环境。

图4 地下采矿

当矿石被提升到地表后，会经过破碎和磨矿工序，并浸出在氰化物溶液中。氰化物溶液会选择性溶解黄金，从而实现黄金与废石的分离。

三、传统的采矿技法——淘金

除了现代化的开采方法，淘金这种历史悠久的采矿技法至今仍被使用。

第一步：勘探黄金富集区

这一步需要依靠地质学研究。河流阶地是寻找黄金的理想地点，因为沙金会在水流作用下于此处富集。由于黄金比重大，会在水流减缓处沉积。

第二步：取样

确定黄金富集区后，将淘金盆置入水中，采集河床沉积物。当盆内装满物料后，开始搅拌，使其充分分离，确保物料均匀。这个过程中，轻质的泥沙会随水流漂走，同时也可以剔除植物残骸。

第三步：重选

当淘金盆的物料均匀时，在水中左右摇晃，利用重力差异进一步分离。这样可以去除轻矿物，让重矿物沉至底部。大块的砾石也能被筛选出来。

第四步：精洗

继续摇动淘金盆，逐步清除上层物料。剩余的物料会逐渐减少，直到剩下高比重的黑砂，这些黑砂富含盆底最重的矿物。此时可以倾斜淘金盆，观察是否有黄金显露。

第五步：回收

如果发现可见金，倾倒多余的水，并用磁铁吸附黑砂中的磁性矿物，减少杂质。最后，用镊子拾取金粒，存放于专用容器。

黄金的开采与加工是一个复杂的过程。从传统的淘金技法，到先进的现代化开采方法，每道工序都体现着矿业技术的进步。无论是作为金融储备，还是在高科技领域的应用，黄金都将在人类文明中继续发挥重要作用。通过对黄金开采与加工的研究，我们不仅能认识大自然的神奇，更能理解人类在资源开发过程中的智慧结晶。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：陈会忠 中国地震局地震预测研究所研究员