金の作り方とは？金ができるまでの流れや作る上で重要な冶金についても解説

金の作り方を知るうえで重要な「冶金」とは

金の作り方で欠かせないのが『冶金（やきん）』です。冶金は金属を鉱石から取り出し、加工して実用的な金属材料を作る手法を指します。「冶は金属を溶かす」こと、「金は金属全般」を意味します。

冶金は非常に長い歴史を持ち、文明の発展に貢献してきました。現在は科学的手法による「科学冶金」が主流です。それでは、冶金の歴史や現代の冶金、そして中世の錬金術についてくわしく解説します。

冶金の歴史

冶金の起源は、紀元前5000年ごろの新石器時代に遡ります。当時、中近東やバルカン半島の人々が自然銅を溶融・鋳造する技術を見つけました。そして、約2000年後の古代メソポタミアでは、木炭で被覆した溶融銅に錫石を加えることで青銅が作られ、こうして青銅器時代が始まります。

紀元前1500年ごろには鉄が発見され、冶金技術は溶融・精錬・鋳造の各工程でさらに発展しました。中世には水車の利用で大量の金属製造が可能となり、11世紀には銅8,000トン、鉄40,000トン、銀100トンが年間で産出されたといわれています。

産業革命以降は、高炉技術の進化により、現代ではより頑丈な金属の製造が可能となっています。

現代科学の基礎になった錬金術

中世の錬金術は、現代科学の基礎に大きな影響を与えました。錬金術とは、銅・鉄・鉛など一般的な金属を、古代から希少で価値の高い金や銀に変えることや、「賢者の石」を作り出そうとした技術や哲学です。

錬金術は神秘的な技術でしたが、化学的根拠に基づかないため、実現には至りませんでした。しかし、この知識や技術が元素周期や電子発見につながり、後の化学や冶金学の基礎を築いたとされています。

現代における金の作り方

金の製造工程は複雑で、多くの人が具体的な流れをイメージしづらいかもしれません。では、現代における金の作り方を、採掘から精錬まで順を追ってくわしく解説します。

金鉱石の採掘

金鉱石の採掘は、金鉱脈が存在する山岳地帯や河川の堆積物、塩素を含む温泉地などで行われます。採掘方法には、地表の土や岩を取り除く「露天掘り」と、地下深くから鉱石を取り出す「地下採掘」があります。

露天掘りでは、大規模な掘削機械を用いて広範囲の鉱石を掘り出します。一方、地下採掘では、地下に掘ったトンネルを使って鉱石を取り出します。

採掘後、鉱石は破砕され、大きさや質に応じて金の含有量が多い部分を選別し、貯鉱場へ運ばれます。

金鉱石から銅の製錬・精錬

採掘した鉱石を高温で溶解して銅を取り出します。次に、自溶炉で銅を製錬し、転炉で硫黄や鉄などの不純物を除去します。

その後、精製炉でさらに精錬を行い、高純度の「銅電解用アノード（電極板）」を作成します。このアノードは、金や銀も含まれており、電解精錬を経て、より純粋な銅が得られます。

電気分解で金や銀の分別

精製した銅電解用アノードを陽極として電気分解を行うと、金や銀などの貴金属が沈殿物として分かれます。

銅の製造過程ではこれを「精錬過程」と呼び、金の製造過程では「製錬過程」となります。この電気分解により、アノードから溶け出した銅が陰極で還元され、貴金属が分離されます。

塩素ガスで浸出液を抽出

金や銀などの沈殿物に塩素ガスを加えて浸出処理を行います。この処理により、銀を含む残留物が沈殿し、金を含む浸出液が得られます。

次に、溶媒抽出法を使用します。物質を溶媒に溶かして分離し、回収するこの方法を用いて、浸出液から金を分離します。そして、最終的に純金を抽出します。

抽出した金の精錬

抽出した金をさらに精錬することで、純度の高い金粉末が得られます。精錬は、金の不純物を取り除き、金をさらに純化するプロセスです。

主に、化学的処理や高温での加熱を通じて行われ、最終的には高純度の金が得られます。これにより、より価値の高い金製品が製造可能となります。

金地銀などに加工

純度の高い金粉末は、クリーンルームで加工され、2～3mmのショット金や1kg以上のインゴットなど、さまざまなサイズの金地金に仕上げられます。

この加工プロセスでは、金粉末が適切な形状に整えられ、均一な品質が確保されます。最終工程を経た金地金は、その後商品として市場に流通します。

金の製造過程で重要な「製錬」と「精錬」

金の製造過程でよく混同される「製錬」と「精錬」には重要な違いがあります。読み方が同じで、言葉のイメージや使用される場面が似ているため、混乱しやすいですが、実際には異なる意味を持っています。

製錬（Smelting）とは

製錬（せいれん）は、鉱石から金属を還元反応で取り出す工程です。英語では「Smelting（スメルティング）」と呼ばれ、広義には精錬も含まれます。製錬後の金属は不純物を多く含むことが多く、純度を上げるために精錬が必要です。

金属を取り出す方法は「乾式…溶鉱炉で鉱石を溶かす」と「湿式…酸やアルカリで溶かす」の二つが主流です。日本ではかつて、採掘された鉱石の製錬が盛んに行われていました。

精錬（Refining）とは

精錬は金属から不純物を除去し、純度を高める工程です。英語で「Refining（リファイニング）」と呼ばれ、製錬の後に行われます。鉱石から取り出した金属には不純物が含まれているため、純度や質を高めるために精錬が必要です。

精錬は金属に限らず、不純物を取り除く一般的な工程を指します。また、精製手段の一つであり、対象が金属に限定された方法を指します。

金の希少価値や産出量

金は自然界での希少性と限られた産出量から高い価値を持っています。次に、その希少性と主要な産出国についてご紹介しましょう。

金の希少価値は高い

人類が約6000年前に手にしてから、金は愛され続けてきました。その美しさ、希少性、安定性が理由です。金は第11族元素の金属で、耐蝕性が高く、酸やアルカリにも強いため、ほぼ永久的に輝きを保ちます。

金は地球上で非常に希少な資源で、地殻中の含有量はごくわずかであり、1トンの鉱石から得られる量は数グラム程度です。これは金が自然に生成される速度が非常に遅いためです。この希少性が金の価値を高めています。

金の産出量が多い国

金のこれまでの採掘量は約17万トンで、国際基準のプール3.8杯分程度です。未採掘の埋蔵量はWGCによると約6万トンで、その希少性が際立ちます。

2023年の産出量ランキングでは、中国がトップでオーストラリア、ロシアと続きます。上位3カ国で約1/3を占め、ランキング入りしている10ヵ国で世界の60％以上を生産しています。

現在は年間約3,000トンが採掘され、リサイクルも加わり年間約4,500トンが供給されています。

 

＜2023年 金の産出量ランキング＞

［出展：U.S. Geological Survey「Mineral Commodity Summaries 2024」］

金は都市鉱山から採掘可能？

金は貴重な資源であり、限られた量しか存在しません。そのため、鉱山からの採掘だけでなく、さまざまな供給方法が探求されています。その中で、「都市鉱山」が注目を集めています。

金は都市鉱山からも採掘できる

「都市鉱山」とは、都市に存在する電子機器や工業製品から回収される金属資源を指す言葉です。具体的には、古い携帯電話、パソコン、テレビ、家電製品など、使用済みの電子機器の基板や部品に含まれる金属（主に金、銀、銅など）を指します。

日本は世界有数の都市鉱山を持ち、NIMS（国立研究開発法人 物質・材料研究機構）によると、その埋蔵量は約6,800トンであると試算されています。

都市鉱山には多くの金が眠っており、新たな供給源として注目されていますが、まずはあらゆる形で散在している金属の回収と集約が必要です。

貴金属製品からリサイクルする

金は不変の性質を持ち、採掘された金は地上の在庫として蓄積されていきます。この特性を活かし、金のリサイクルが重要視されています。

リサイクル方法としては、金製品を回収し、処理して純度の高い金を再利用する手法が一般的です。対象は都市鉱山の電子機器やジュエリー、アクセサリー、置物、金歯などです。

使わない金製品があれば、買取業者に売ることで、新たな金製品や工業製品の生産に役立てることができるでしょう。

まとめ

金の美しい輝きは、高度な冶金技術によって支えられています。鉱石から貴金属へと変わる過程や、品質を保つための技術を理解することで、金の魅力とその価値をより一層実感できるでしょう。