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【科技創新】「愚人金」翻身 科學家:「隱形」黃金藏在晶體缺陷裡!

10th August, 2021| In Technology

Fool's Gold (黃鐵礦),因長得像黃金,但卻不是黃金被稱為「愚人金」。但是澳洲Curtin University研究發現,黃鐵礦裡含少量的黃金並以新的類型存在,並且提出環保提煉法。


黃鐵礦(Pyrite),主要成分是二硫化亞鐵FeS2,是提取硫、製造硫酸的主要礦物原料。其顏色為淡金褐色,容易讓人以為是黃金,故有「愚人金」之稱。

 

到1980年代有研究人員發現黃鐵礦中的金可以以奈米粒子或黃鐵礦金的形式存在,因為無法用標準顯微鏡觀察到,而是需要複雜的科學儀器才能察覺,因而被稱為“隱形黃金”。

 

根據一項發表於《地質學》期刊(Journal Geology),由University of Western Australia和China University of Geoscience,所共同發表的研究指出,黃鐵礦裡隱形的金可能以三種型式存在。


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當黃鐵礦晶體在極端溫度或壓力下形成時,它的晶體結構會產生奈米級缺陷,這代表新類型的『隱形』黃金。

 

金屬晶體的結構是有規則且無限延伸、各項同性的,因此可以利用此項性質,將金屬的堆積結構看成是一個個的單位晶格 (unit cell) 排列而成的,而這些晶格由大小相同的原子(一顆顆半徑相同的圓球)所填充而來。


但是當黃鐵礦等礦物晶體在岩石內生長時,這種晶格圖案會產生缺陷。與許多礦物一樣,黃鐵礦長在地球表面,很是堅硬,但在地球深處形成時會變得更曲折、有彈性,這也是金礦床的形成地。

 

當晶體拉伸或扭曲時,相鄰原子之間的鍵被破壞並重新形成,形成數十億個稱為“位錯”的微小缺陷,每個缺陷大約比人頭髮的寬度小 100,000 倍。這些奈米級缺陷需要一種稱為原子探針(Atom Probe,AP)的專用儀器才能觀測到。


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來自Curtin University地球與行星科學學院首席研究員 Denis Fougerouse 博士指出, 原子探針可以以極高的分辨率分析材料,但與其他方法相比,它的主要優勢在於可允許構建 3D 地圖,顯示晶體內雜質的精確位置,這是以前從未有過的。


Fougerouse表示,這種新形態的「隱形黃金」其純度可能比晶體的其餘部分高幾倍。另外,新發現還可以幫助金礦商更有效地從黃鐵礦中提取黃金,從而有可能減少溫室氣體排放。

 

一般而言,黃金多半是加壓氧化技術提煉,該過程需要消耗大量能量。Fougerouse指出,他的研究團隊研究出更環保的提煉方式-Selective Leaching(選擇性瀝取)。其提煉程序是使用某液體將黃金從黃鐵礦中溶解出來,該法可在不影響整個黃鐵礦的情況下瀝取出黃金,從而有可能降低提取所需的能源消耗。Fougerouse指,這個想法仍然未經測試,但絕對值得研究。

 

資訊參考來源: The Conversation、SciTechDaily




 






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