河道里捡到的金粒,其实不太需要提炼。砂金经过河水千百年的物理冲刷,已经和矿石里的杂质分了家,直接熔化就能得到纯度在95%左右的金,拿在手上你会觉得这就是纯金。这也是影视作品里淘金者过筛子就能看见金光闪闪金粒子的原因,夸张一点的还能捡到狗头金。
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黄金的熔点是1064℃,比铜和铁都好处理,而且不必完全熔成液态就能加工——烧热后锤击成颗粒或金箔,方便携带。捡到小金粒,一个坩埚加一堆点着的木炭篝火就够了,把金砂熔成小金豆子带走;有耐心做模具,还能铸成金条。从辽东老金沟到美国加利福尼亚,全世界的淘金客用的都是这一套手法。
淘金和挖矿,其实是两个工种。河道里不会平白无故出现金子,源头是岩金金矿,也就是原生矿脉。淘金利用的是河水千百年的冲刷,在物理层面剥离了金矿里的杂质,把金冲到河滩上等人来捡。金矿属于热液矿,是地壳中含金的热液在漫长地质活动中沿断裂裂隙向上运移,最终与石英一起沉淀形成的,含金的石英被称为石英脉(Quartz Vein),渗进附近岩石的则叫蚀变岩型金矿。
关键的一点:金在自然界里很难生成化合物,矿石里金光闪闪的那部分就是游离态的金。它不需要化学反应,只要把现成的金元素从矿石里分离出来——这是提炼黄金的原理,也是目的。
古典时代的解法是混汞法。水银能溶解黄金,变成牙膏状的汞齐,金就此与岩石、硫化物、氧化物分开。接着用蒸馏器加热汞齐,汞的沸点只有356.7℃,小火慢炖下水银迅速蒸发,剩下的是海绵金;有条件的话,挥发的水银还能冷却回收,循环使用。
这套技术从罗马帝国一直用到近代南美洲金矿。老普林尼在《自然史》里记录过,提炼黄金的奴隶要用动物膀胱皮蒙住面部,尽量减少熬汞齐时吸入肺中的毒气。直到18世纪,这种方式才被氰化物提取法取代。它的麻烦也很直接:掺着水银的废水常被随意排放,污染附近水源,加上原理简单谁都能模仿,现代很多地区已经禁用混汞法。
水银融金还有一项逆炼技术,就是鎏金工艺。想在青铜器表面涂一层均匀的金,可以用金汞齐包裹器物,再加热让汞挥发,金就留在了表面。
混汞法得到的金仍不纯,是金、银、铜融合的合质金,进一步提纯要靠灰吹法。把海绵状合质金放进骨灰或草木灰制成的多孔器皿,加入大量铅一起加热,铅、铜等贱金属极易被氧化,生成黄绿色的密陀僧,也就是一氧化铅。液态的密陀僧被多孔的灰皿吸收,取出固体、扔掉灰皿、吹干金属,剩下的就是化学惰性极强、不被氧化的金和银——按矿石成分不同,可能是纯金、纯银,也可能是金银合金。
这项技术在《天工开物》里被称为“沉铅结银”,原本用于提纯白银,16世纪左右的大航海时代被世界各地的金银矿广泛使用。
但目标是黄金,还得把金和银分开,这就要靠食盐水泥法(Salt Cementation):把金银合金锤成极薄的片,将食盐与焙烧过的砖粉或硼砂混合,放入坩埚再次加热。食盐在二氧化硅、氧气等助剂作用下产生氯气,选择性地与银反应,生成氯化银挥发掉或被砖粉吸收;金因为惰性不参与反应,留下的就是纯金。
人们相信这一技术出现在公元前6世纪的吕底亚,后来成为希腊化时代制金的重要技术。大都会博物馆收藏的吕底亚狮币,在西方社会被视为金币始祖。
《天工开物》也记了这套流程,只是场景换成了打假:明朝有人把白银熔进黄金充数,书中讲的就是如何分离这种金银合金——先用试金石发现端倪,再用灰吹法把金分离出来。原文写得很细:“欲去银存金,则将其金打成薄片,剪碎,每块以土泥果涂,入坩锅中,鹏砂镕化,其银即吸入土内,让金流出,以成足色。”
从河里捡金粒,到混汞、灰吹、食盐水泥法,前工业化时代能做的,到这里就都做完了。
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