Қызылқұм өңірінің қиын өңделетін сульфидті кендерінен асыл металдарды жоғары жиілікті плазмохимиялық синтездеу және алу
Кіріспе және мәселенің қойылымы
Орталық Қызылқұм өңірінің қиын өңделетін алтын-күшәла кендерін дәстүрлі металлургиялық әдістермен (биототықтыру, автоклавтық тотықтыру) өңдеу айтарлықтай энергия шығынымен және елеулі экологиялық қатерлермен байланысты. Арсенопириттердегі (FeAsS) алтын негізінен кристалдық тордың ішінде бұғатталған жұқа дисперсті («көрінбейтін») изоморфты күйде болады.
Бұл зерттеудің мақсаты — оттексіз, изотоптық модификацияланған ортада бағытталған резонанстық жоғары жиілікті әсер ету арқылы сульфидті матрицаны ашудың және капсулаланған металдарды алудың түбегейлі жаңа физика-химиялық әдісін бағалау болды.
[ҚОСЫЛДЫ] Бұған дейін автор қиын өңделетін кендерді резонанстық ЖЖ-дезинтеграциялау әдістемесін жариялаған — «Аса қиын өңделетін сульфидті алтын-күшәла кендері мен концентраттарынан ЖЖ ЭМТ резонанстық әсерімен минералдық құрамдастарды дезинтеграциялау және алтынды ашу тәсілі» («Горный вестник Узбекистана», №2(89), 2022, 85–91-б.). Осы жұмыс сол әдістемені дамытады және қосымша тіркелген әсер — синтезделген алтынның аномальды изотоптық құрамы туралы хабарлайды.
Эксперименттік әдістеме және материалдар
Зерттеу нысаны ретінде Көкпатас және Даугызтау кен орындарынан алынған қиын өңделетін арсенопирит үлгілері (барлығы 27 жеке кен сынамасы зерттелді) қызмет етті. Әр сынаманы сәулелендіру уақыты 1 сағаттан 3 сағатқа дейін болды.
Эксперименттік қондырғының архитектурасы
- Реакция аймағы Минерал үлгісі сұйық фазасы бар ыдыстың дәл үстінде, герметикалық оттексіз ұяшықтың ішіне орналастырылды.
- Ортаның изотоптық модификаторы Сұйық фаза табиғи су қоймасын күн энергиясының әсерімен 2–3 күн бойы бақыланатын буландыру кезінде изотоптарды кинетикалық бөлу жолымен алынған ауыр су (дейтерий) конденсатынан тұрды.
- Өріс көзі және сәуле шығарғыш Электромагниттік әсер жоғары жиілікті генераторға қосылған ЖЖ диапазонындағы арнайы мыс түтікті антенна арқылы жүзеге асырылды.
Эксперименттік хаттама: ЖЖ ЭМӨ жүйесіне қуат берілгенде тербелмелі контур күрт толқындық резонанс күйіне шығарылды. Қарқынды скин-эффект пен беттік токтың жоғары тығыздығы салдарынан мыс антеннаның температурасы мыстың балқу температурасынан (1085°C) асып түсті. Сонымен бір мезгілде астыңғы дейтерленген сұйықтықтың қарқынды булануы жүрді. Антеннаның қызған бетіне жеткенде дейтерий булары иондалып, процестің катализаторы рөлін атқаратын тепе-тең емес жоғары жиілікті плазманың тығыз алауын түзді.
Нәтижелер және талқылау
Макроскопиялық өзгерістер және пробирлік талдау
Дейтерийлі ЖЖ-плазманың әсерінен арсенопириттің кристалдық құрылымы термиялық та, электродинамикалық та бұзылды. Босатылған (немесе жаңадан синтезделген) металдың иондары электромагниттік күштермен өрістің максималды градиенті аймағына тасымалданып, балқып жатқан мыс түтіктің бетіне тұнды. Терең термиялық диффузия есебінен мыс антеннаның бетінде макроскопиялық тұрғыда айқын «алтындау» әсері байқалды. Антеннаның балқыған элементтері ЦНИЛ зертханасына берілді. Стандартты пробирлік талдау (купелдеу әдісі) мыс қорытпасында элементтік алтынның бар екенін біржақты растады.
Ядролық-физикалық верификация және изотоптық спектр
Матрицалық әсерді болдырмау үшін мыс антеннаның элементтері барлық 27 үлгімен бірге Зарафшан қаласындағы Гамма-активациялық талдаудың орталық зертханасына (ЦЛ ГАА) жіберілді. Барлық үлгілер электрондардың сызықтық үдеткіші қиын балқитын (вольфрам) нысанаға соғылғанда түзілетін жоғары энергиялы тежегіш гамма-сәулеленудің қарқынды ағынымен сәулелендірілді. Автоматтандырылған спектрометриялық кешен Au-197m изомеріне (жартылай ыдырау кезеңі 7.7 с) сәйкес келетін 409 кэВ кезіндегі айқын шыңды тіркеді, бұл тұрақты Au-197 нуклидінің бар екенін растайды. Алайда тұрақты фазадан басқа спектрометр алтынның аномальды изотоптық тізбегін анықтады: Au-196, Au-198, Au-199, сондай-ақ күміс (Ag) пен уранның (U) корреляцияланатын сызықтарын.
Физикалық интерпретация және геофизикалық қорытындылар
Қысқа өмір сүретін Au-198 және Au-199 изотоптарының анықталуы эксперимент барысында алтын ядроларына бос нейтрондардың тығыз ағыны әсер еткенін дәлелдейді. Бұл изотоптық спектрдің қалыптасу динамикасы төмен энергиялы ядролық процестердің (трансмутация немесе изотоптық алмасу) тікелей «мыс–арсенопирит» фазааралық шекарасындағы тепе-тең емес дейтерийлі ЖЖ-плазманың ішінде жүретінін айғақтайды.
Геофизикалық гипотеза
Осы зертханалық модельдеу барысында алынған эмпирикалық деректерді Жер литосферасындағы ауқымды эндогендік процестерді түсіндіруге экстраполяциялауға болады. Қызылқұм кен орындарының жерасты архитектурасы табиғи толқындық реакторлар ретінде тиімді жұмыс істейді. Терең жарылымдар аймақтары бойындағы тектоникалық ығысулар жергілікті аса жоғары қысымдарды, сейсмогенді токтарды және қабаттың микрокөлемдерін лезде 1000°C-тан жоғары қыздырып, жартылай өткізгіш сульфидтерді (FeAsS) плазмалық күйге ауыстыра алатын пьезоэлектрлік өрістерді тудырады. Табиғи түрде дейтериймен байытылған терең флюидтер қатысында алтын мен ілеспе элементтердің эндогендік нуклеосинтезінің («туылуының») үздіксіз процесі басталады. Бұл кен орындарының түзілуінің классикалық космогониялық модельдерін іргелі түрде қайта қарау үшін қажет.
[ҚОСЫЛДЫ] Осы бөлімде баяндалған геофизикалық гипотеза тәуелсіз рецензиядан өтпеген және одан әрі тексеруді қажет етеді — «Горный вестник Узбекистана» журналында бұрын жарияланған кенді резонанстық ЖЖ-дезинтеграциялау әдістемесінен айырмашылығы осында.