Wysokoczęstotliwościowa synteza plazmochemiczna i odzysk metali szlachetnych z opornych rud siarczkowych regionu Kyzył-kumu
Wprowadzenie i sformułowanie problemu
Przeróbka opornych rud złotowo-arsenowych regionu Centralnego Kyzył-kumu tradycyjnymi metodami metalurgicznymi (biooksydacja, utlenianie autoklawowe) wiąże się ze znacznym zużyciem energii i poważnymi zagrożeniami ekologicznymi. Złoto w arsenopirytach (FeAsS) występuje głównie w stanie drobnodyspersyjnym („niewidzialnym”) i izomorficznym, zablokowane wewnątrz sieci krystalicznej.
Celem niniejszego badania była ocena zasadniczo nowej fizykochemicznej metody otwierania matrycy siarczkowej i odzyskiwania zamkniętych w niej metali za pomocą ukierunkowanego rezonansowego oddziaływania wielkiej częstotliwości w beztlenowym, izotopowo zmodyfikowanym środowisku.
[DODANO] Wcześniej autor opublikował metodę rezonansowej dezintegracji w.cz. rud opornych — „Sposób dezintegracji składników mineralnych i uwalniania złota ze szczególnie opornych siarczkowo-złotowo-arsenowych rud i koncentratów przez rezonansowe oddziaływanie fal elektromagnetycznych w.cz.” (Gornyj Wiestnik Uzbiekistana, nr 2(89), 2022, s. 85–91). Niniejsza praca rozwija tę metodę i informuje o dodatkowo zarejestrowanym efekcie — anomalnym składzie izotopowym syntezowanego złota.
Metodyka eksperymentalna i materiały
Obiektem badań były próbki opornego arsenopirytu (łącznie zbadano 27 oddzielnych próbek rudy) pobrane ze złóż Kokpatas i Daugyztau. Czas napromieniania każdej próbki wynosił od 1 do 3 godzin.
Architektura układu eksperymentalnego
- Strefa reakcji Próbkę minerału umieszczano wewnątrz hermetycznej, beztlenowej komory bezpośrednio nad naczyniem z fazą ciekłą.
- Izotopowy modyfikator środowiska Faza ciekła składała się z kondensatu ciężkiej wody (deuteru), otrzymanego przez kinetyczny rozdział izotopów podczas kontrolowanego odparowywania naturalnego zbiornika wodnego pod wpływem energii słonecznej w ciągu 2–3 dni.
- Źródło pola i emiter Oddziaływanie elektromagnetyczne realizowano za pomocą specjalnej miedzianej anteny rurowej zakresu w.cz., podłączonej do generatora wielkiej częstotliwości.
Protokół eksperymentalny: po włączeniu zasilania układu EMP w.cz. obwód drgający wprowadzano w stan ostrego rezonansu falowego. Z powodu intensywnego efektu naskórkowości i dużej gęstości prądu powierzchniowego temperatura miedzianej anteny przekraczała temperaturę topnienia miedzi (1085°C). Jednocześnie zachodziło gwałtowne parowanie znajdującej się pod nią cieczy deuterowanej. Po dotarciu do rozżarzonej powierzchni anteny pary deuteru ulegały jonizacji, tworząc gęsty pióropusz nierównowagowej plazmy wielkiej częstotliwości, pełniącej rolę katalizatora procesu.
Wyniki i dyskusja
Przemiany makroskopowe i analiza probiercza
Pod działaniem deuterowej plazmy w.cz. następowało zarówno termiczne, jak i elektrodynamiczne niszczenie struktury krystalicznej arsenopirytu. Jony uwolnionego (lub nowo zsyntezowanego) metalu były przenoszone przez siły elektromagnetyczne do strefy maksymalnego gradientu pola i osadzały się na powierzchni topiącej się rurki miedzianej. Na powierzchni miedzianej anteny makroskopowo obserwowano wyraźny efekt „pozłocenia” wskutek głębokiej dyfuzji termicznej. Nadtopione elementy anteny przekazano do laboratorium CNIL. Standardowa analiza probiercza (metoda kupelacji) jednoznacznie potwierdziła obecność złota pierwiastkowego w stopie miedzi.
Weryfikacja jądrowo-fizyczna i widmo izotopowe
Aby wykluczyć wpływ matrycy, elementy miedzianej anteny wraz ze wszystkimi 27 próbkami przesłano do Centralnego Laboratorium Analizy Gamma-Aktywacyjnej (CL GAA) w Zarafszanie. Wszystkie próbki napromieniano intensywnym strumieniem wysokoenergetycznego promieniowania gamma hamowania, generowanego przez liniowy akcelerator elektronów przy uderzeniu w trudnotopliwą (wolframową) tarczę. Zautomatyzowany kompleks spektrometryczny zarejestrował wyraźny pik przy 409 keV, odpowiadający izomerowi Au-197m (okres półrozpadu 7.7 s), co potwierdza obecność stabilnego nuklidu Au-197. Jednak oprócz fazy stabilnej spektrometr zidentyfikował anomalny łańcuch izotopowy złota: Au-196, Au-198, Au-199, a także skorelowane linie srebra (Ag) i uranu (U).
Interpretacja fizyczna i wnioski geofizyczne
Wykrycie krótkożyciowych izotopów Au-198 i Au-199 dowodzi, że w trakcie eksperymentu jądra złota zostały poddane działaniu gęstego strumienia swobodnych neutronów. Dynamika powstawania tego widma izotopowego świadczy o przebiegu niskoenergetycznych procesów jądrowych (transmutacji lub wymiany izotopowej) bezpośrednio wewnątrz nierównowagowej deuterowej plazmy w.cz. na granicy faz „miedź–arsenopiryt”.
Hipoteza geofizyczna
Dane empiryczne uzyskane w toku tego modelowania laboratoryjnego mogą zostać ekstrapolowane na interpretację wielkoskalowych procesów endogenicznych w litosferze Ziemi. Podziemna architektura złóż Kyzył-kumu skutecznie funkcjonuje jako naturalne reaktory falowe. Przesunięcia tektoniczne wzdłuż stref głębokich uskoków generują lokalne ultrawysokie ciśnienia, prądy sejsmogeniczne i pola piezoelektryczne, zdolne błyskawicznie nagrzewać mikroobjętości pokładu powyżej 1000°C, przeprowadzając półprzewodnikowe siarczki (FeAsS) w stan plazmy. W obecności głębinowych fluidów naturalnie wzbogaconych w deuter uruchamia się ciągły proces endogenicznej nukleosyntezy („narodzin”) złota i pierwiastków towarzyszących. Wymaga to fundamentalnej rewizji klasycznych kosmogonicznych modeli powstawania złóż rud.
[DODANO] Przedstawiona w tym rozdziale hipoteza geofizyczna nie przeszła niezależnej recenzji i wymaga dalszej weryfikacji — w odróżnieniu od metody rezonansowej dezintegracji rudy w.cz., opublikowanej wcześniej w czasopiśmie „Gornyj Wiestnik Uzbiekistana”.