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금 이야기

금의 특성

  • 화학기호 Au로 표시되는 금은 화학적으로는 불활성으로 산(acid) 및 기타 약품에 침식되지 않으며 모든 금속 가운데 전연성(展延性)이 가장 커 1g의 금을 3 ㎞의 금실로 뽑을 수 있고 1/9,000 ㎜의 얇은 박으로 펼 수 있다.
  • 금의 경도는 2.5~3으로 금속광물로는 대단히 약한 편이나 비중은 상당히 커서 타 금속광물에 비해 월등히 무거운 편이다.
  • 금은 산출상태에 따라서 산금(vein gold)과 사금(placer gold)의 두 종류로 나뉘며, 산금은 보통 자연금(보통, 품위 Au 60% 이상의 금은 합금)으로서 텔루르 화합물을 이루는 경우를 제외하고는 미세한 입자로 광석 중에 들어 있는 경우가 많다.
  • 일반적으로 자연금은 16%까지 부정량(不定量)의 은을 함유하고 순도는 약 90%이며 용융온도는 1,063℃이다.
  • 금의 중요한 용도는 화폐로서 금 본위국에서는 화폐보존가치를 위해 많은 양을 국립은행에 보존하며 유통화폐로는 금은합금이 사용된다. 이외에 장신구, 금은세공 등에도 사용되고 의치 등 치과용과 전기도금, 전기접점, 반도체 연결선, 미사일 등 공업용으로도 쓰인다.
  • 세계 매장량은 약 43,000톤(잠재매장량 89,000톤)으로 추정되는데, 금은 가격의존도가 높은 금속이기 때문에 정확한 매장량은 알려져 있지 않다.
  • 생산은 주로 남아공과 미국, 호주, 중국, 캐나다에서 이루어지고 있으며 이들 국가의 생산량이 전체 생산량의 약 60%를 차지하고 있다.
금의 기본 구조
이름 상징 Au
원자번호 79 원자 질량 196.96655 amu
양성자 전자의 수 79 중성자의 수 118
융해점 1064.43 °C
(1337.5801 K, 1947.9741 °F)
비등정 2807.0 °C
(3080.15 K, 5084.6 °F)


금의 품위

  • 순도가 99.95% 이상이면 순금 이라 하고, 은행권에서 취급하는 골드바는 99.99%로 포나인(4 nine)이라 한다.
  • 금의 합금중에서 금이 가지는 순도는 캐럿(K)이라는 단위로 표시한다. 따라서 금의 순도는 24캐럿을 백분율(%)에서 순금 함유량 100%로 하여 순금, 24금 또는 24K(K24)로 표시한다.
  • 포나인 골드를 24k 순금이라 하며, 99.99%를 24로 나눈 것이 순금의 함량수치로 18k, 14k 합금 이며 합금 제품의 금 함유비율은 각각 75%와 58.5%인 셈이다.
  • 순금은 함량이 떨어지면 푸른 기운을 띠고 절단기로 잘랐을 때 자른 단면이 곱게 광택이 나는 것이 순도가 높은 금이다.
금 합금 비율표
종별 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16 K15 K14 K13 K12
순금분량 91.7 87.5 83.4 79.2 75.0 70.8 66.7 62.5 58.5 54.2 50.0
타금속분량 8.3 12.5 16.6 20.8 20.8 29.2 33.3 37.5 41.5 45.8 50.0


금 채광 및 정제

채광법
  • 수리 채광법: 물보다 무거운 비중 이용
  • 광맥 채광법: 금광맥을 파쇄하여 제련
  • 부산물: 동, 납, 아연 등 채굴할 때 부산물로 채취

금의 정제(精製)법
  • 정제 1단계: 육안으로 금 함유 암석 분류
  • 정제 2단계: 금의 채취
  • 아말감법 (Amalgamation)
  • 시안화법 (Cyanidation)

아말감법(Amalgamation)
  • 암석을 미세한 가루로 만들어 물을 혼합시켜 진흙상태로 만든 후, 수은을 첨가하여 금을 채취하는 방식으로 수은과 혼합하여 아말감을 형성하고, 이에 열을 가하여 수은이 증발되고 금이 남게 된다.

시안화법Ⅰ (Cyanidation Ⅰ)
  • 일본 등에서 최근 많이 사용하며 고순도의 금 채취가 가능하다
  • 시안화금 용액에 산소 투입하여 미립자로 침전된 금을 용해 → 시안화금 형성 → 전해정제 (시안화알칼리 용액에 금이 용해하는 성질 이용)

시안화법Ⅱ (Cyanidation Ⅱ)
  • 침출 반응식 : 4Au+8CN-+O2+2H2O → 4Au(CN)2-+4OH
  • 탄산염, 황산염 함량시
  • NaCN + CO2+H2O → NaHCO3+HCN
  • FeSO4 + 6NaCN → Na4Fe(CN)6+Na2SO4
  • 부반응
  • HCN: gas
  • 강한 독성
  • Na4Fe(CN)6 형성으로 시안산 큰 소모방지: 습식마광 할 때 Ca(OH)2 첨가


금 제련 방법

습식제련
  • 습식제련은 광석 중의 목적 금속을 적당한 용매로 용출시켜 용액으로 만든 다음, 화학적 또는 전기화학적 방법으로 금속 또는 금속화합물을 얻어내는 방법을 말한다.
  • 건식제련의 하나인 용융제련이 고온의 화학반응에 기초를 두는 것과는 달리, 습식제련에서는 수용액의 화학반응이 주로 이루어진다.
  • 따라서 다음의 습식제련 특징을 감안하여 선택하는 것이 좋다.
  • 저품위의 광석, 용융하기 힘든 광석, 분광(粉鑛) 형태의 광석 등은 습식제련으로 하는 것이 용이하고 경제적이다.
  • 화학적 친화력이 큰 금속일 때에는 습식법으로 중간물질을 만들어, 이로부터 금속을 얻는 방법을 쓰는 것이 좋다.
  • 연료의 사용량은 거의 없으나, 침출용액을 만들 때는 특수한 약품이 필요하다.
  • 금·은 등은 이에 적합한 침출액이 아니면 용출하지 않으므로, 금·은 등의 산화광 처리에는 적합하지 않다. 하지만 일반 황화광을 습식법으로 처리할 때에는 침출 잔사(殘渣) 속에 금·은이 남게 되어 손실이 생기기 때문에 금·은을 함유한 황화광의 처리에는 건식법이 적합하다.

건식제련
  • 건식제련은 광석을 녹여서 필요로 하는 금속을 불순물과 분리하여 제련하는 방법으로 크게 용융제련 (熔融製鍊 : smelting)과 휘발제련 (揮發製鍊 : vaporization metallurgy)으로 나눈다.

용융제련
  • 광석에서 얻은 정광(精鑛), 배소광, 소결광을 높은 온도의 용광로 안에서 녹여서 제련하는 방법이다. 용광로에는 광석 외에도 용융을 쉽게 하기 위하여 용제와 적절한 온도, 환원제, 공기 등을 공급한다. 이 방법으로 필요한 금속을 조금속 (粗金屬 : crude metal)으로 만들거나, 매트(matte)·스파이스(speiss) 등의 중간 제품으로 농축하여 원래의 광석에 들어 있는 맥석(脈石:무용광물)과 불순물을 슬래그(slag)로 만들어 분리한다.

휘발제련
  • 증기압이 큰 금속 화합물을 고온 처리하거나 환원하여 금속증기로 만들고 이것을 응축하여, 얻으려는 금속을 고체인 맥석과 분리하는 방법이다.