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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».