​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.
    978
  • 19/12/2016

    Красноярские учёные разрабатывают технологию спутникового мониторинга климатических изменений в Арктике

    Ученые Института физики имени Л.В. Киренского в Красноярске разрабатывают технологию спутникового мониторинга климатических изменений в арктической зоне, которая позволит дистанционно фиксировать влажность и температуру почвы, сообщила пресс-служба правительства Красноярского края.
    1155
  • 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.
    3419
  • 28/07/2017

    Нестоличная наука: новгородские викинги, миниатюрный лазер и нейросеть-кардиолог

    ​​Робот-разведчик, древняя птица, рентгеновская линза и другие открытия и разработки российских ученых, сделанные вне Москвы и Санкт-Петербурга. Великий Новгород Уникальное кладбище X-XI веков обнаружила экспедиция Института археологии РАН при раскопках в центре Новгорода.
    1335
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    552
  • 20/09/2018

    Элегаз и гелий подняли эффективность лазера на азоте

    ​Исследователи из Института сильноточной электроники Сибирского отделения РАН, Томского государственного университета, Томского политехнического университета и Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники разработали новую модель для изучения накачки азотной рабочей среды для лазеров с наносекундными импульсами.
    587
  • 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.
    476
  • 09/01/2020

    Ученые удвоят ресурс моторов из алюминия

    ​За счет новой технологии обработки сплавов срок эксплуатации легких алюминиевых двигателей увеличится и станет таким же, как у наиболее распространенных чугунных. Это приведет к улучшению динамики и экономичности массовых моделей автомобилей.
    239
  • 24/01/2017

    Красноярские ученые рассчитали, как поймать свет с помощью диэлектрических шариков

    ​Теоретические расчеты красноярских физиков показали, что цепочка из одинаковых диэлектрических шариков может быть использована в качестве ловушки для электромагнитных волн. Такая цепочка будет вести себя как световод, который улавливает и захватывает свет, падающий на него под любым углом.
    1350
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1266