金：歴史、特性、採掘、未来の応用

概要

金はその独特の黄色で、人類最古の金属の一つです。考古学的証拠では新石器時代の人々が河床から金を採取。最古の文献記録による採掘は紀元前3500年、エジプト人とシュメール人が装身具、宗教的工芸品、杯を金で製作しています。

金の美しさと物理的強靭性の組み合わせは数千年にわたり貴重な資源とされ、アステカとインカ帝国の崩壊からアメリカ開拓史を塗り替えたゴールドラッシュまで、紛争と冒険を引き起こしてきました。

世界最大の金埋蔵量は南アフリカの先カンブリア時代ウィットウォーターズランド礫岩層－数マイルの深さに及ぶ巨大鉱床で、世界生産の約3分の2を占めます。主要産出国にはオーストラリア、旧ソ連、アメリカ（アリゾナ、カリフォルニア、コロラド、モンタナ、ネバダ、サウスダコタ、ワシントン州）があります。

精製金の約65%は芸術分野（主に宝飾品）へ。産業用途（電気、電子、セラミック）が推定25%。残りは「カシウスの紫」と呼ばれるルビー色ガラス（オフィスビル窓ガラスの夏季遮熱用）、宇宙飛行用および電子顕微鏡用赤外線反射ミラーに加工されます。

物理的特性

金（化学記号Au）は延性、展性、酸化抵抗性で知られます。展性により金を紙の1000分の1の厚さまで叩き延ばせ、これらは赤外線反射コーティング、歯科充填材、メッキ表面に利用。延性により微細線に引き伸ばせ、IC接続、矯正装置、ジェットエンジン部品に不可欠。

金は比較的軟らかいため、通常銀、銅、プラチナ、ニッケルと合金化。合金純度はカラットで表記：24カラットが純金、18カラットは金18部対他金属6部。

抽出と精錬

金は通常単体で産出しますが、銀、銅、鉛、亜鉛からも回収可能。海水にも微量の金が含まれますが、濃度が低く商業採算は合いません。金鉱床は主に2タイプ：鉱脈（脈）と砂金。採掘後に鉱石を粉砕し、以下4つの主要プロセスの1つ以上で精錬：浮選、アマルガム法、シアン化法、カーボンインパルプ法。

金は一般に2タイプの鉱床で産出：鉱脈（脈）または砂金鉱床。

採掘

• 鉱脈鉱床では金が母岩中の石英脈に埋蔵。坑内深くで掘削、発破、ショベルで鉱石採取、選鉱場へ搬送し精錬
• 砂金鉱床は水流で運ばれたナゲットと粒子が砂や砂利と混在。水圧採掘、浚渫、パワーショベル掘削が主技術、すべて重力分離を利用。環境影響で規制・禁止が進む

粉砕

• 採掘後、鉱石を洗浄し鋼球を用いるボールミルで微細破砕

鉱石からの金分離

• 浮選：起泡剤と捕集剤を添加し金を気泡に付着させ浮上・回収
• シアン化法：弱いシアン化物溶液で金を溶解、亜鉛添加で沈殿、ろ過回収
• アマルガム法：鉱石を水銀コーティング板に通し金-水銀アマルガム形成、加熱で水銀駆逐し純金回収
• カーボンインパルプ法：シアン処理パルプから活性炭で金吸着、加熱苛性溶液で炭素除去
• 製錬：金をフラックスと加熱、不純物がスラグ化して浮上、清浄金属が型で凝固

浮選、シアン化法、カーボンインパルプ法は金精錬の3大プロセス。単独または組み合わせで使用。

他にアマルガム法と製錬という2つの精錬法。

将来展望

有限資源として金の長期供給は限られるが、宝飾品とハイテク産業（特にエレクトロニクス）での需要は堅調。近年の進歩は硫化鉱石からの金抽出に焦点。従来、酸化鉱石より難易度が高かった。バイオリーチング（細菌で硫化鉱物を分解）がコスト効率と環境負荷低減の両面で有望な手法として浮上しています。