在生产过程中,金和其他矿物以颗粒状与汞接触。此时,其他矿物不被汞捕集而随矿浆流止,金粒则被汞润湿而捕集(图1),并向金粒内部扩散。汞向金粒中扩散的过程,是先于金粒表面生成AuHg2,再逐渐向金粒深部扩散生成Au2Hg,直到生成Au3Hg的固溶体(图2)。在经混汞处理过的粗粒金的中心通常还残留着没有与汞形成汞齐的金。金粒必须同汞接触约1.5~2h后才能完全汞齐化,所以在混汞作业时间内只有细粒金达到完全汞齐化。
图1 汞与金粒和其他矿物接触时的状态
图2 金粒的汞齐化过程
M.汉森(Hansen,1958)绘制了如图3所示的被公认的汞金平衡图。汞在20℃时能溶解0.06%的金,随着温度的增高,汞的流动性增大,金的溶解度也增大。金在20℃时能和15%的汞组成固溶体。这是金汞化合物能形成固溶体的最大比值。
图3 汞金两相平衡图(汉森,1958)
但在混汞实践中,金与汞是不可能达到平衡的。因为汞膏常常是由表面覆盖汞的金粒、汞金化合物和含少量金的(包括过剩的)液态汞组成。生成的汞齐为银白色的糊状混合物,它由化合物和固溶体组成,性质与一般合金相同。汞齐含金小于10%的为液态,而含金达12.5%的为致密体。当将汞齐加热至400℃时,汞即升华呈元素状态由汞齐中分离出来。且汞齐易在低于熔点的温度下分解而析出过量的汞。
工业生产中所刮取的汞膏,经清水洗净并压榨出多余的汞,而获得致密的固体汞膏。固体汞膏含金量与压榨力大小和压滤布稀密有关,通常极接近AuHg2组成的含量(32.95%Au)。且混汞金粒的粗细还会直接影响汞膏的含金量。粗粒金混汞时,因金粒中心汞齐化不完全,汞膏含金可达40%~50%。细粒金混汞时,金粒的汞齐化完全,且表面积大。附着的汞多,汞膏含金常只有20%~25%。
汞膏中除金和汞外,还含有其他金属矿物、石英或脉石碎屑。这些物质多为机械混入物,而不属于汞的化合物。但汞膏中所含的少量银和铜等金属,则是由于这些金属部分被汞齐化的结果。