ГЕОХИМИЯ
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СФЕРОИДАЛЬНЫХ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА © 2010 г. Академик В. Г. Моисеенко, Е. Н. Кулик
Поступило 10.08.2009 г.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 431, № 1, с. 91-94
УДК 553.2
В изученных нами золотосеребряных месторождениях Дальнего Востока сфероидальные частицы золота наноразмерного уровня наиболее часто встречаются в месторождениях вулканогенного типа. Среди вулканогенных месторождений наиболее ярко проявлены сфероидальные частицы электрума (Аи и А§) на Майском месторождении Приморья.
Геологическая позиция Майского золотосе-ребряного месторождения определяется приуроченностью к юго-восточной части Дальнегорской вулканотектонической депрессии на стыке с Мо-номаховским поднятием в пределах Восточно-Сихотэ-Алинского вулканического пояса.
Рудовмещающие породы Майского месторождения представлены вулканогенными и вулкано-генно-осадочными образованиями кислого состава петрозуевской свиты (сеноман), которые вверх по разрезу сменяются близкими по составу и происхождению образованиями приморской серии (турон-сантонской): игнимбритами риоли-тов, глыбово-агломератовыми туфами риолитов, туфоконгломератами и туфоалевролитами.
В пределах рудного поля установлено около 10 линейно вытянутых зон дробления, выполненных минерализованными брекчиями игнимбри-тов, туфов риолитов и кварцем. Окварцевание проявлено как в виде выполнения свободного пространства между обломками пород, так и в виде метасоматического замещения. Наиболее изучена зона Майская, которая приурочена к контакту покрова вулканитов с вулканогенно-оса-дочными образованиями. Абсолютный возраст оруденения, определенный аргон-аргоновым методом по адуляру, составляет 41 млн. лет.
Для изучения вещественного состава руды Майского месторождения отобрана проба массой 40 т сульфидно-кварцевого состава.
Химический состав руды представлен следующими оксидами, мас. %: 8Ю2 83.3, Л1203 6.13, К2О 3.64, Бе203 3.64, Р2О5 0.48, СаО 0.43, МпО 0.23 и в
Институт геологии и природопользования Дальневосточного отделения
Российской Академии наук, Благовещенск Амурской обл.
меньших количествах установлены оксиды титана, натрия и других элементов.
Из нерудных минералов резко доминирует кварц — 83—95%, адуляр — 7—11%, хлорит, серицит 2—5%. Рудные минералы в сумме составляют 2—4%, среди которых чаще всего встречается: магнетит, пирит, галенит, сфалерит, халькопирит и минералы благородных элементов [1].
В руде Майского месторождения по данным пробирного анализа среднее содержание Ли составляет 119.7 и А§ 2705 г/т, по данным атомно-абсорбционного анализа Ли 126 и А§ 2930 г/т.
С целью определения минералогического состава руды и гранулометрического состава золота из 40 т пробы было отквартовано 3002 кг (Ф-13499). Проба была издроблена в щадящем режиме до —1 мм, а затем разделены на фракции —1 + + 0.5, -0.5 + 0.25, -0.25 + 0.15, -0.15 + 0.08 мм. Каждая фракция пробы взвешивалась и отдельно пропускалась на концентрационном столе СКО-5 и Кнельсоне, с последующим изучением концентрата. Выход концентрата на тонну руды составляет 36.93 кг или 3.7%.
При дроблении и обработке пробы на концентраторах с пылью и пульпой ушла основная часть кварца, адуляра, слюды и других легких минералов. По сравнению с рудой концентрат по данным минералогического анализа обогащен тяжелыми минералами: магнетит 6.76%, ильменит 4.51%, галенит 2.18% и др. Из минералов благородных металлов установлены: электрум, кюсте-лит, самородное серебро и минералы серебра (табл. 1). По данным минералогического анализа, соотношение серебра к золоту (7590.92 : 325.45) равно 23 : 1. Таким образом, значительное превышение количества серебра по сравнению с золотом является характерной особенностью руд Майского месторождения.
Многие исследователи [2-4] считают, что высокое отношение серебра к золоту в рудах и минералах - характерная черта низкотемпературного рудообразования.
На электронном сканирующем микроскопе ^ш-35С фирмы 1Б0Ь проведена серия анализов минералов руды Майского месторождения. В рудах из благородных металлов одним из первых от-
Таблица 1. Минералы благородных элементов в концентрате руды Майского месторождения (Приморье), проба Ф-13499
Состав минералов В анализе навески концентрата 119 г В минерале
мг % Аи, мг Ая, мг
Электрум (Аи 40.96%, ^ 59.04%) 736 0.62 301 435
Кюстелит (Аи 12.5%, Ag 87.3%) 115 0.1 14 100
Кераргирит АяС1 (А 75.26%) 8960 7.53 5 6496
Прустит аб3а883 (А 65.5%, А 15.1% и 8 19.4%) 343 0.29 2.1 225
Пираргирит аб38ь83 (А 59.76%, 8Ь 22.48%, 8 17.76%) 167 0.14 1.0 100
Аргентит А28 (А 87.1%, 8 12.9%) 120 0.1 1.1 105
Фрейбергит (А до 26%) 80 0.07 0.2 21
Акантит А28(А 87.16%, 8 12.95%) 44 0.04 0.4 38
Стефанит Ая5Ая38Ь84 (А 67.21%, 8Ь 14%, 8 19.58%) 46 0.04 0.3 31
Науманнит А28е (А 73.0%, 8е 27%) 50 0.04 0.31 36
Ая самородное 4 0.001 0.04 3.92
Сумма 10665 8.97 325.45 7590.92
лагался кюстелит, но в руде Майского месторождения он встречается крайне редко. Содержание в кюстелите золота от 6.68 до 23.43%, серебра до 61.18% (рис. 1).
Наиболее часто из благородных минералов на месторождении встречается электрум, с содержанием золота от 28.61 до 55.62%, серебра от 30.29 от 46.78% (рис. 2). Характерный размер частиц элек-трума от 273 до 300 нм.
Минералогическим анализом установлено, что в руде Майского месторождения свободного элек-трума размерностью выше 0.08 мм всего 6.2 г/т, в том числе химически чистого золота в нем 3.7 г/т.
По данным атомно-абсорбционного анализа, содержание химически чистого золота в руде составляет 126 г/т, следовательно, 97% золота имеет размерность меньше 0.08 мм и находится в виде наноразмерных частиц.
Установлено, что нерудные минералы, кроме кварца, бедны золотом: в адуляре 0.25 г/т, хлорите 0.12 г/т, сериците 0.05 г/т. Из рудных минералов повышенным содержанием золота отличается только пирит (15 г/т), но его массовая доля в руде составляет всего 0.01%.
В изученной нами пробе 96% золота от его общего количества в руде сконцентрировано в кварце, а
Спектр 1
Спектр 4
Спектр 2
Рис. 1. Кюстелит в руде Майского месторождения Спектр 1, мас. %: Аи 18.02, А 59.36, А1 4.67, Си 5.06, гп 2.22, 8 2.97, О 7.7. Спектр 2, мас. %: Аи 33.32, Ля 10.46, Си 19.14, гп 9.23, 8 3.09, О 7.78, С 16.98. Спектр 4, мас. %: Аи 35.17, Ля 43.84, А1 4.89, Си 4.84, гп 2.2, О 4.49, С 4.57.
Рис. 2. Электрум в рудах Майского месторождения Спектр 1, мас. %: Аи 55.62, А 30.29, А1 3.33, Си 3.13, гп 2.49, Бе 2.28, К 2.53, С 0.33. Спектр 2, мас. %: Аи 28.61, Ая 46.78, А1 6.77, Си 2.85, гп 1.99, Бе 2.93, К 4.22, С 2.06, О 3.79.
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СФЕРОИДАЛЬНЫХ НАНОЧАСТИЦ
93
именно в составе электрума и в основном в виде сфероидальных частиц нанометрового уровня.
Несмотря на высокое содержание золота (126 г/т) в руде практически нет видимых самородных минералов благородного металла. Для объяснения этого явления были проведены экспериментальные работы. Для максимального разрушения кварца, в котором закапсулировано основное количество золота, провели доизмельче-ние руды на вибрационной мельнице. После вибрационной мельницы руду подвергли выщелачиванию тиомочевинным сернокислым раствором с добавлением Ре2(804)3 при рН 1.9 и температуре 20-25°С. При этом происходит растворение золота и серебра с образованием комплексов ка-тионного типа:
2Аи + Ре2(804)3 + 4ТЫо = = [Аи(ТЫо)2]2804 + 2Бе804, 2А§ + Ре2(804)3 + 4ТЫо = = [А§(ТИ1о)2]2804 + 2Бе804,
По завершении данного процесса раствор после обработки пробы был отфильтрован и проанализирован. В данном растворе атомно-аб-сорбционным анализом установлено содержание Аи 10.73 и А§ 25.0 г/т.
Восстановление золота и серебра из полученного тиомочевинного раствора осуществлялось мелкодисперсным алюминиевым порошком в присутствии меди при 60-65°С. В данном процессе алюминий разрушает тиомочевинные комплексы золота, серебра и других металлов с последующим восстановлением элементов и образованием интерметаллидов, а медь способствует образованию сфероидальных форм. Для получения восстановленного осадка проводилась повторная фильтрация с использованием фильтра "синяя лента".
Восстановленные осадки были проанализированы на растровом электронном микроскопе ^ш-35С фирмы 1Б0Ь. При этом установлено, что на первой стадии опыта новообразованные частицы имеют сфероидальную форму диаметром от 10 до 100 нм; вероятно, образование наноча-стиц на этом этапе происходит по механизму, близкому к кваторонному [5, 6]. На наноуровне широкое развитие сфероидальных форм, имеющих избыточную поверхностную энергию, неоднократно отмечалось и другими исследователями
[7].
Данный этап рудообразования характеризуется появлением наночастиц со сложным химическим составом, близким к кюстелиту, но с необычно высоким содержанием меди - 30.25% (рис. 3а).
В процессе второго этапа опыта идет укрупнение образующихся сложных сфероидальных структур облачного типа, характерный размер которых варьирует от 500 до 900 нм (рис. 3б). При
Рис. 3. Форма и состав сфероидальных частиц на первом (а) и втором (б) этапах опыта. а - спектр, мас. %: А1 2.78, 8 9.14, Си 30.25, А 6.99, А 34.61, Аи 11.84, РЬ 4.39. б - спектр 3, мас. %: Аи 35.17, А 43.84, А1 4.49, Си 4.84, С 3.1, 0 2.3, 2п 2.29, и 3.97.
этом закономерно меняется состав укрупненных сфероидов с увеличением в них доли золота и серебра и с уменьшением в 6.3 раза доли меди по сравнению с составом частиц на первом этапе. Таким образом, наблюдается активное концентрирование золота и серебра. Первоначальный акт взаимодействия растворенного золота с поверхностью новообразованной наночастицы служит фактором последующей мобилизации золота твердой фазой. Интенсивность проявления этой стадии определяется возможностью образования поверхностных комплексов цепочки взаимодействий раствор-поверхность. Вероятно, происходит реакция экстрагирования золота и серебра из раствора по механизму адсорбции на поверхности новообразованных наночастиц, что приводит к увеличению концентрации золота и серебра в самой частице.
При таком механизме роста частиц в новообразованных крупных сфероидальных частицах по сравнению с первым этапом опыта увеличивается
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.