Ученые СФУ изучили золотоносный минерал арсенопирит

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.

«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).

СФУ

31 статей

Сибирский федеральный университет — высшее учебное заведение, расположенное в Красноярске. Первый в России федеральный университет. Крупный научно-исследовательский и образовательный центр в России. Крупнейший университет восточной части России.

Показать больше