金精錬業界では金フラックスは何に使用されますか?

貴金属であり、幅広い用途を持つ金にとって、その製錬プロセスは極めて重要です。金の製錬において、フラックスは不可欠な役割を果たします。フラックスは、製錬効率、品質、最終的な金の純度など、様々な要素に大きな影響を与える可能性があります。金の製錬プロセスにおけるフラックスの役割を深く理解することは、金生産プロセスの最適化と金の品質向上に非常に重要です。

1.金フラックスの基本概念

（1）定義

金フラックスは、金の製錬工程で添加される化学物質の一種であり、その主な機能は、金およびその不純物の融点を下げ、製錬工程の円滑な進行を促進することです。フラックスは通常、特定の化学的性質を持つ様々な化合物の混合物で構成されており、金中の不純物と化学反応を起こしたり、金の融液の物理的性質を変化させたりする可能性があります。

（2）一般的な種類

一般的な金のフラックスには、ホウ砂、炭酸ナトリウム、石英砂などがあります。ホウ砂は一般的に使用されるフラックス剤で、主に四ホウ酸ナトリウムで構成されています。高温下では、ホウ砂は金に含まれる金属酸化物不純物と反応し、低融点のホウ酸塩化合物を形成します。炭酸ナトリウムは、精錬工程において酸性酸化物不純物と反応し、不純物を除去する役割を果たします。石英砂は主にスラグの性質を調整し、金から不純物を分離するために使用されます。

2.融点を下げる

（1）原則

純金の融点は約1064℃ですが、実際の溶解工程では、フラックス剤を添加することで金の融点を下げることができます。これは、フラックス中の特定の成分が金と低融点共晶混合物を形成できるためです。低融点混合物とは、2つ以上の物質を混合することで形成される混合物であり、それぞれの構成物質よりも融点が低いものです。例えば、ホウ砂を金と混合すると、一定の割合で低融点共晶混合物を形成することができ、全体の融点を下げ、比較的低温で金を溶かすことができるようになります。

（2） メリット

融点を下げることには多くの利点があります。第一に、エネルギー消費を削減できます。融点が低いということは、加熱に必要なエネルギーが削減されることを意味します。これは、大規模な金精錬企業の生産コストを大幅に削減することにつながります。第二に、温度を下げることで、高温での金の揮発損失を減らすことができます。金は高温である程度揮発しますが、融点を下げることができれば、この揮発損失を効果的に削減し、金の回収率を向上させることができます。

3.不純物を取り除く

（1）不純物との反応

金鉱石やリサイクルされた金原料には通常、銅、鉛、亜鉛などの金属不純物や、一部の非金属不純物など、様々な不純物が含まれています。フラックスはこれらの不純物と化学反応を起こす可能性があります。例えばホウ砂は、高温下で金属酸化物不純物と反応してホウ酸塩を生成します。例えば、ホウ砂は酸化銅と反応してホウ酸銅を生成します。ホウ酸銅は金よりも融点が低く、密度も異なります。製錬工程において、金から分離することで不純物を除去することができます。

（2）不純物の物理的性質を変える

フラックスは不純物と化学反応を起こすだけでなく、不純物の物理的性質を変化させることもできます。例えば、一部のフラックスは不純物の粒​​子を微細化し、金融液からの分離を困難にすることで、不純物と金の分離を促進します。同時に、フラックスはスラグの粘度を低下させ、スラグの流動性を高めて金融液からの排出を容易にし、金の純度をさらに向上させます。

4.金属の融合を促進する

（1）溶融流動性の向上

金の製錬工程において、良好な溶湯流動性は非常に重要です。特に、異なる純度の金を合金化したり、他の金属を添加したりする必要がある場合はなおさらです。フラックスは金溶湯の流動性を向上させます。フラックスは溶湯の表面張力を低下させ、炉内での溶湯の流れを容易にし、異なる金属間の均一な混合を促進します。例えば、金合金を製造する際に適切な量のフラックスを添加することで、様々な金属が完全に融合し、均一な組成の合金を形成することができます。

（2）金属偏析の低減

金属偏析とは、合金の凝固過程において、鋳物中に組成の異なる金属が不均一に分布することを指します。フラックス剤の使用は、金属偏析の発生を低減するのに役立ちます。フラックス剤は、溶融塩の流動性を向上させ、金属の溶融を促進することで、溶融塩中に様々な金属をより均一に分散させ、凝固後の合金の組成をより均一にし、合金の品質と特性を向上させます。

5.金の酸化を防ぐ

（1）保護膜を形成する

高温溶解プロセスにおいて、金は空気中の酸素と容易に反応して酸化物を形成します。フラックスは高温下で金融体の表面に保護膜を形成し、酸素と金の接触を防ぎ、金の酸化を抑制します。例えば、特定のフラックスは高温で分解してガスを生成し、金融体の表面にガス膜を形成して酸素を遮断します。

（2）酸素の溶解度を低下させる

フラックスは金融液中の酸素の溶解度を低下させる効果もあります。酸素の溶解度が低下すると、金が酸素と反応する可能性も低下します。これにより、金の純度が維持され、酸化による品質劣化を防ぐことができます。

結論

金製錬プロセスにおいて、フラックスは融点の低下、不純物の除去、金属の溶融促進、金の酸化防止など、様々な重要な役割を果たします。フラックスを適切に選択・使用することで、金製錬の効率向上、生産コストの削減、金の純度と品質の向上を実現できます。金鉱業の継続的な発展に伴い、金製錬フラックスの研究と応用も深化しています。今後、より効率的で環境に優しいフラックスの開発が期待され、金製錬技術の進歩がさらに促進されるでしょう。