Физико-химическая модель формирования россыпного золота

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа посвящена кинетическому анализу и моделированию закономерностей образования наноформ металлического золота и механизмам образования макрочастиц металла. Рассмотрена кинетика процесса в стационарном состоянии в растворе и в потоке, моделирующим процессы формирования месторождения. Показан автокаталитический характер синтеза наночастиц золота, при котором принципиально важен обратный процесс окисления Au0 сильным окислителем Au3+. Проведено моделирование кинетического поведения системы от начальной концентрации реагента (Au3+), концентраций автокаталитической “затравки” (Au1+, Au0), концентрации восстановителя, проанализирована зависимость многостадийного процесса от температуры. Проведено математическое моделирование формирования очага россыпи золота в потоке на основе теории реакторов идеального вытеснения. Модель включает зону рассеянного минерального золота (или нанораспределенного золота), зону гидропотока и зону коагуляции формирования макрочастиц на металлическом зародыше (зона преципитации). Проведены расчеты зависимости профили распределения реагентов от концентрации восстанавливающего компонента, скорости гидропотока, концентрации коагулянтов и “зародышей” преципитации.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Д. Варфоломеев

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля Российской академии наук

Email: s.tsybenova@gmail.com
Россия, Москва, 119991; Москва, 119997

В. Н. Калиниченко

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля Российской академии наук

Email: s.tsybenova@gmail.com
Россия, Москва, 119997

Ю. А. Кузнецов

ООО “РГ Иркутскгеофизика 3”

Email: s.tsybenova@gmail.com
Россия, Иркутск, 664039

И. В. Гачок

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: s.tsybenova@gmail.com
Россия, Москва, 119991

С. Б. Цыбенова

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: s.tsybenova@gmail.com
Россия, Москва, 119997

Список литературы

  1. Билибин Ю.А. Основы геологии россыпей. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1955. 472 с.
  2. Шило Н.А. Учение о россыпях. Теория россыпеобразующих рудных формаций и россыпей. Изд.2-е, Владивосток: Дальнаука, 2002. 576 с.
  3. Нестеренко Г.В. Происхождение россыпных месторождений. Новосибирск: Наука, 1977. 313 с.
  4. Избеков И.Д. Образование и эволюция россыпей. Новосибирск: Наука, 1985. 189 с.
  5. Вернадский В.И. История минералов земной коры. Т. 1. Вып. II. Л.: Научное химико-техническое изд-во, 1927. 197 с.
  6. Петровская Н.В. Самородное золото (общая характеристика, типоморфизм, вопросы генезиса). М.: Наука, 1973. 347 с.
  7. Streltsov S.V., Roizen V.V., Ushakov A.V. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2018. V.115. I.40. P. 9945. https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1802836115
  8. Кузнецов Ю.А., Дубков А.А., Калиниченко В.Н. и др. // Недра Поволжья и Прикаспия. 2023. Вып. 111. С. 27.
  9. Бернатонис В.К., Попов П.А. // Изв. Томского политех. ин-та. 1977. Т. 287. С. 6.
  10. Воротников Б.А., Попова Л.М., Росляков Н.А. и др. // Изв. Томского политех. ин-та. 1968. Т. 134. С. 188.
  11. Шабынин Л.Л. // Изв. Томского политех. ин-та. 1967. Т. 167. С. 67.
  12. Сердюк С.С. Золотоносные провинции Центральной Сибири: геология, минерагения и перспективы освоения. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. Красноярск: КНИИГИМС, 2004. 60 c.
  13. Евсеев В.В., Немеров В.К., Серебренникова О.В. // Нефтегаз. дело. 2008. № 1. С. 1.
  14. Таусон В.Л., Немеров В.К., Развозжаева Э.А. и др. // ДАН. 2009. Т. 426. № 4. С. 529. [Tauson V.L., Nemerov V.K., Razvozzhaeva E.A. et al. // Dokl. Earth Sci. 2009. V. 426. P. 690.] https://doi.org/10.1134/S1028334X09040400
  15. Сергеев Г.Б. Нанохимия: учебн. пособие. М.: Изд-во КДУ, 2015. 384 с.
  16. Lo Nigro R., Fiorenza P., Pécz B., et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. I. 19. P. 3319. https://doi.org/10.3390/nano12193319
  17. Апяри В.В., Дмитриенко С.Г., Горбунова М.В. и др. // Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 1. С. 26. https://doi.org/10.1134/S0044450219010055
  18. Дурович Е.А., Евтушенко Е.Г., Сенько О.В. и др. // Вестн. Росс. гос. мед. ун-та. 2018. № 6. С. 27. https://doi.org/10.24075/vrgmu.2018.088
  19. Варфоломеев С.Д. Молекулярные основы интеллекта. М.: Изд-во МГУ, 2024. 290 с.
  20. Коршунов А.В., Кашкан Г.В., Нгуен Х.Т. Т. и др. // Изв. Томского политех. ун-та. 2011. Т. 318. № 3. С. 12. http://earchive.tpu.ru/handle/11683/3644
  21. Turkevich J., Stevenson P.C., Hillier J. // Discussions of the Faraday Society. 1951. V. 11. P. 55.
  22. Chow M.K., Zukoski C.F. // J. Colloid Interface Sci. 1994. V. 165. P. 97. https://doi.org/10.1006/jcis.1994.1210
  23. Patungwasa W., Hodak J.H. // Materials Chemistry and Physics. 2008. V. 108. I. 1. P. 45. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2007.09.001.
  24. Vityuk N.V., Eremenko A.M., Rusinchuk N.M., et al. // Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni. 2023. V. 14. I. 3. P. 310. https://doi.org/10.15407/hftp14.03.310
  25. Rodriguez-Gonzalez B., Mulvaney P., Liz-Marzan L.M. // Zeitschrift für Physikalische Chemie. 2007. V. 221. I. 3. P. 415. https://doi.org/10.1524/zpch.2007.221.3.415
  26. Коршунов А.В., Перевезенцева Д.О., Коновчук Т.В. и др. // Изв. Томского политех. ун-та. 2010. Т. 317. № 3. С. 6. http://earchive.tpu.ru/handle/11683/3351
  27. Варфоломеев С.Д. Динамика неустойчивости. Кинетическое моделирование и методы управления. М.: Научный мир, 2021. 282 с.
  28. Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика. Практический курс. М.: Фаир-Пресс, 1999. 720 с.
  29. Хусаинова А.Ш. Поведение золота в техногенно-минеральных образованиях месторождений золото-сульфидного типа: Автореф. дис. … канд. гео.-мин. наук. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 2020. 19 с.
  30. Воробьев А.Е., Хоноре Т. // Вестник РУДН. Сер. Инженерные исследования. 2016. № 1. С. 78.
  31. Таусон В.Л., Кравцова Р.Г., Липко С.В. и др. // Докл. Акад. наук. 2018. Т. 480. № 2. С. 210 [Tauson V.L., Kravtsova R.G., Lipko S.V. et al. // Doklady Earth Sciences. 2018. V. 480. No. 2. P. 210.] https://doi.org/10.1134/S1028334X18050185

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Формула 2

Скачать (23KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Экспериментальные и расчетные данные по кинетике образования золя золота и результаты кинетического моделирования процесса в соответствии со схемой (1), (2) при варьировании начальной концентрации Au3+: 1 – 2 × 10–5, 2 – 5 × 10–5, 3 – 10–4, 4 – 1.5 × 10–4 M. Параметры расчета: k1R0 = 9.4 × 10–3 мин–1, k3R0 = 2.3 × 10–4 мин–1, k2 = 3 × 104 М–1 мин–1, Aux0 (0) = 0, Au1+ (0) = 5 × 10–6 М. Экспериментальные данные работы [20] были оцифрованы и представлены для сравнения с полученными расчетными данными.

Скачать (163KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Кинетические кривые накопления дисперсной фазы золота при отсутствии (кривая 1, k2 = 0) и наличии процесса окисления Aux0 действием Au3+ (кривая 2, k2 = 3 × 104 M–1 мин–1, экспериментальные данные – линия с точками).

Скачать (94KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Динамика изменения концентраций Au3+, Au1+ и Aux0 по времени при варьировании начальной концентрации Au1+ (0): 1 – 0, 2 – 5×10–6, 3 – 3 × 10–5 M. Начальные концентрации Au3+ (0) = 1 × 10–4 M, Aux0 (0) = 0.

Скачать (239KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Кинетические ответы системы (3), (4) при варьировании k2: 1 – 3 × 104, 2 – 1 × 103, 3 – 2 × 102 M–1 мин–1.

Скачать (239KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Кинетические ответы системы (3), (4) при варьировании k3R0: 1 – 7.5 × 10–3, 2 – 1.5 × 10–3, 3 – 2.3 × 10–4, 4 – 1.5 × 10–6 мин–1.

Скачать (302KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Экспериментальные (линия с точками) [20] и теоретические (сплошная линия) данные при различных температурах: T = 60 (1), 20 (2), 5°C (3).

Скачать (105KB)
Метаданные
9. Схема 1. Формирование россыпи макрочастиц золота в процессе функционирования гидропотока.

Скачать (81KB)
Метаданные
10. Схема 2. Механизм восстановительной электрохимической преципитации.

Скачать (91KB)
Метаданные
11. Рис. 7. Профили изменения концентраций Au0, Au1+, Au3+, Au0* по длине потока (ℓ) при вариации параметра k3R0: 1 – 9 × 10–5, 2 – 2.25 × 10–4, 3 – 11.25 × 10–4 мин–1.

Скачать (264KB)
Метаданные
12. Рис. 8. Профили изменения концентраций Au0, Au1+, Au3+ по длине протока (ℓ) в момент времени t = 3000 мин при вариации скорости протока v: 1 – 0.1, 2 – 0.5, 3 – 1, 4 – 2 м/с.

Скачать (247KB)
Метаданные
13. Рис. 9. Профили изменения концентраций Au0, Au1+, Au3+ Au0* по длине потока (ℓ) при вариации концентрации коагулянтов-”зародышей” B0: 1 – 2, 2 – 4, 3 – 8 M.

Скачать (214KB)
Метаданные
14. Рис. 10. Профили изменения концентраций Au0, Au1+, Au3+, Au0* по длине потока (ℓ) (слева) в момент времени t = 1300 и начальной концентрации на входе Au3+ (0) = 7.5 × 10–8 M при вариации k3R0: 1 – 9 × 10–5, 2 – 2.25 × 10–4, 3 – 11.25 × 10–4 мин–1.

Скачать (243KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024