​Исследователи из Красноярска и Томска изучили микроструктуру минерала арсенопирита, отобранного из руд месторождений Енисейского кряжа в Красноярском крае. Выяснилось, что повышенные концентрации золота, в том числе «невидимого», ассоциированы с «нешаблонными» арсенопиритами, имеющими различные погрешности химического состава и кристаллической структуры.  


Основные результаты работы опубликованы в журнале Minerals.


Арсенопирит (FeAsS) широко распространен в природе. Минерал хрупок и при сильном ударе издает резкий запах чеснока – такой особенностью он обязан высокому содержанию мышьяка, который традиционно добывают из арсенопиритового сырья. Арсенопирит интересен еще и тем, что в значительных количествах встречается на золоторудных месторождениях – это тесное соседство давно натолкнуло геологов на мысль, что золото можно искать там, где встречаются поблескивающие игольчатые или ромбические кристаллы оловянно-белого цвета.

«Связь золота с арсенопиритом может проявляться по-разному. Видимое золото (различимое невооруженным глазом или в микроскоп) может находиться в кристаллах арсенопирита в виде включений, в срастаниях с ним, заполнять трещины в минерале. Но существует еще и так называемое «невидимое» (или упорное) золото. Его не видно даже в микроскоп. Это золото «прячется» в минерале под видом нано-включений самородного металла, или же в виде отдельных атомов.

«Вот как раз в последнем случае возможны разные варианты. Атом золота может занимать место другого атома в структуре арсенопирита – например, замещать атом железа, мышьяка или серы. В другом случае атомы золота могут встраиваться в пустоты кристаллической решетки минерала (нам кажется, что твердое тело плотное и не имеет свободного пространства, однако на атомарном уровне существует много пустот). И, наконец, атомы золота могут занимать «дефекты» кристаллической решетки минерала (разного рода вакансии, дислокации)», – сообщил инженер R&D центра ГМК «Норильский Никель» СФУ, ведущий инженер кафедры геологии, минералогии и петрографии Сергей Сильянов.

Авторы статьи рассказали, что изучение арсенопирита методом Мёссбауэровской спектроскопии позволило уточнить положение атомов железа и их ближайшее окружение в структуре минерала. Оказалось, что в отличии от идеального арсенопирита, где каждый атом железа по октаэдру окружен тремя атомами серы и тремя — мышьяка, в природном варианте атомы железа могут иметь иное окружение с различным соотношением серы и мышьяка. Например, железо в окружении шести атомов серы, или в любых других комбинациях. Наличие подобных «ошибок» в структуре связано с физико-химическими условиями образования минерала.

Ученые обнаружили еще один интересный факт: даже при большой доле атомов железа с иным, не идеальным окружением, арсенопирит остается арсенопиритом. То есть, полностью сохраняет свою кристаллическую структуру, что подтвердили дополнительные рентгеноструктурные исследования.

 
Серый ромбовидный кристалл – это арсенопирит, светлые включения – золото. Фотография сделана под микроскопом / © Пресс-служба СФУ 
Серый ромбовидный кристалл – это арсенопирит, светлые включения – золото. Фотография сделана под микроскопом / © Пресс-служба СФУ
 

«Нам удалось продвинуться в понимании механизма формирования связанного золота в арсенопиритах с помощью изучения лигандного окружения атомов железа. Ранее такие детальные исследования в арсенопиритах не выполнялись. В нашем случае лигандное окружение железа было изучено на большой выборке образцов природных арсенопиритов, что и позволило в итоге выделить ряд интересных закономерностей», – сообщил соавтор исследования, сотрудник Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН Юрий Князев.

«Вопрос «невидимого» золота очень актуален в последнее время, не только для фундаментальной науки, но и с прикладной точки зрения. Большое его количество в рудах, усложняет процесс извлечение металла – вот почему «невидимое» золото и содержащие его руды называют еще «упорными». Такого золота на различных месторождениях может быть очень много. Крупное видимое золото легко обогащается традиционными гравитационными методами, основанными на высокой плотности металла. В случае с «невидимым» золотом такие схемы обогащения не работают. Приходится применять более изощренные методы», – продолжил Сергей Сильянов.

На сегодняшний день коллективу сибирских ученых удалось косвенно показать, что доля золота в арсенопирите увеличивается при снижении его структурной и химической стехиометрии (то есть, чем менее «идеален» минерал, тем больше у него шансов «приютить» внутри себя золото). Что дальше? Исследователи утверждают, что арсенопирит не так прост, как кажется на первый взгляд. Особенности его химического состава и структуры требуют тщательного изучения и объяснения.

«В начале декабря мы изучили арсенопириты на Курчатовском источнике синхротронного излучения. В дальнейшем планируем исследовать состояние золота в наших образцах – такие исследования возможны на синхротроне в Гренобле. Надеемся, что эта работа позволит понять, как извлекать «упорное» золото с наименьшими потерями для отечественной и мировой промышленности», – резюмировали красноярские ученые.

Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проект № 19-35-90017\19) и Правительства Российской Федерации (проект № 14.Y26.31.0012).

aticl.JPG 

Похожие новости

  • 16/01/2019

    ИОА СО РАН вошел в консорциум, создавший новый инструмент для поиска нефти в Арктике

    ​Команда консорциума под руководством Томского государственного университета создала аппаратно-программный комплекс для дистанционного поиска, разведки и мониторинга месторождений нефти и природного газа в Арктике.
    1055
  • 31/12/2017

    Топ-10 исследований российских ученых 2017 года по версии РНФ

    Около 35 тысяч российских ученых проводили и проводят фундаментальные исследования при поддержке Российского научного фонда (РНФ). Ежемесячно в российских и зарубежных СМИ выходят десятки новостей об их достижениях.
    3781
  • 18/01/2019

    России есть что показать в сфере передовых технологий

    Представленный под занавес ушедшего года Центром макроэкономического анализа и краткосрочного прогнозирования ежеквартальный аналитический обзор «Мониторинг и анализ технологического развития России и мира» дает панорамную итоговую за 2018 г.
    1575
  • 16/05/2017

    Ученые СФУ разработали наиболее эффективный материал для аккумулирования водорода

    Красноярские ученые получили новый материал для хранения водорода, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). Материал на основе гидрида магния может хранить массу водорода, составляющую около 7% его собственной массы, и это рекордное значение емкости для всех аналогичных материалов.
    1443
  • 24/06/2019

    В Сибири работают над электроникой будущего

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН создали самоорганизующийся шаблон из кремнезёма для прозрачных электродов на гибкой подложке, эффективный при разработке современных гибких дисплеев и светодиодов.
    612
  • 14/02/2017

    Томский ученый Илья Романченко - о физике и разработках

    ​​​Томский физик Илья Романченко получил премию президента в области науки и инноваций для молодых ученых за 2016 год. В интервью РИА Томск он рассказал о том, как его работа может помочь в борьбе против раковых клеток и террористов, почему в физике недостаточно просто выучить формулы, а также на что он собирается потратить 2,5 миллиона рублей.
    3823
  • 25/02/2020

    Ученые — о ближайшем будущем технологий

    ​Ученые из российских вузов Проекта 5–100 рассказали о том, каких прорывов и открытий в сфере своих научных интересов они ждут в ближайшее десятилетие. Мы отобрали прогнозы о развитии технологий, к которым стоит присмотреться бизнесу.
    305
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    2310
  • 07/08/2017

    Нефтяники и аквалангисты будут использовать водный беспилотник

    ​Ученые Томского университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) создали беспилотник на воде, с помощью которого исследуют озера. Судно длиной около метра сделано на базе аэросаней и оборудовано эхолотом.
    1629
  • 25/09/2019

    Ученые ТГУ нашли новые пульсации в пламени «горелки» для тяжелого топлива

    Исследования нового устройства, созданного в Институте теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук и предназначенного для бессажевого сжигания тяжёлого углеводородного топлива с паровой газификацией, провели на механико-математическом факультете.
    658