Síntesis plasmoquímica de alta frecuencia y extracción de metales preciosos de menas sulfurosas refractarias de la región del Kyzylkum
Introducción y planteamiento del problema
El procesamiento de las menas refractarias de oro y arsénico de la región del Kyzylkum Central mediante métodos metalúrgicos tradicionales (biooxidación, oxidación en autoclave) implica un consumo energético considerable y graves riesgos ambientales. El oro en las arsenopiritas (FeAsS) se encuentra principalmente en un estado isomorfo finamente disperso («invisible»), bloqueado dentro de la red cristalina.
El objetivo de este estudio fue evaluar un método fisicoquímico radicalmente nuevo para la apertura de la matriz sulfurosa y la extracción de los metales encapsulados mediante una acción resonante dirigida de alta frecuencia en un medio sin oxígeno e isotópicamente modificado.
[AÑADIDO] El autor publicó anteriormente la metodología de desintegración resonante de AF de menas refractarias: «Método de desintegración de componentes minerales y de apertura del oro de menas y concentrados sulfurosos de oro y arsénico especialmente refractarios mediante la acción resonante de ondas electromagnéticas de AF» (Gorny Vestnik Uzbekistana, n.º 2(89), 2022, pp. 85–91). El presente trabajo desarrolla esa metodología e informa de un efecto registrado adicionalmente: la composición isotópica anómala del oro sintetizado.
Metodología experimental y materiales
Como objeto de estudio se utilizaron muestras de arsenopirita refractaria (en total se estudiaron 27 muestras de mena independientes) obtenidas de los yacimientos de Kokpatás y Daugyztau. El tiempo de irradiación de cada muestra fue de 1 a 3 horas.
Arquitectura de la instalación experimental
- Zona de reacción La muestra de mineral se colocaba dentro de una celda hermética sin oxígeno, directamente sobre un recipiente con la fase líquida.
- Modificador isotópico del medio La fase líquida consistía en un condensado de agua pesada (deuterio), obtenido mediante separación cinética de isótopos durante la evaporación controlada de un cuerpo de agua natural bajo la acción de la energía solar a lo largo de 2–3 días.
- Fuente del campo y emisor La acción electromagnética se realizaba a través de una antena tubular especial de cobre para la banda de AF, conectada a un generador de alta frecuencia.
Protocolo experimental: al alimentar el sistema de CEM de AF, el circuito oscilante se llevaba a un estado de resonancia ondulatoria aguda. Debido al intenso efecto pelicular y a la alta densidad de corriente superficial, la temperatura de la antena de cobre superaba el punto de fusión del cobre (1085°C). Simultáneamente se producía una evaporación intensa del líquido deuterado subyacente. Al alcanzar la superficie incandescente de la antena, los vapores de deuterio se ionizaban y formaban una densa antorcha de plasma de alta frecuencia fuera de equilibrio, que actuaba como catalizador del proceso.
Resultados y discusión
Transformaciones macroscópicas y ensayo al fuego
Bajo la acción del plasma de AF de deuterio se producía la destrucción tanto térmica como electrodinámica de la estructura cristalina de la arsenopirita. Los iones del metal liberado (o recién sintetizado) eran transportados por las fuerzas electromagnéticas hacia la zona de máximo gradiente del campo y se depositaban sobre la superficie del tubo de cobre en fusión. En la superficie de la antena de cobre se observaba macroscópicamente un nítido efecto de «dorado» debido a una profunda difusión térmica. Los elementos fundidos de la antena se entregaron al laboratorio CNIL. El ensayo al fuego estándar (método de copelación) confirmó de forma inequívoca la presencia de oro elemental en la aleación de cobre.
Verificación físico-nuclear y espectro isotópico
Para excluir la influencia de la matriz, los elementos de la antena de cobre, junto con las 27 muestras, se enviaron al Laboratorio Central de Análisis por Activación Gamma (LC AAG) de la ciudad de Zarafshán. Todas las muestras se sometieron a la irradiación de un intenso flujo de radiación gamma de frenado de alta energía, generada por un acelerador lineal de electrones al impactar sobre un blanco refractario (de wolframio). El complejo espectrométrico automatizado registró un pico nítido a 409 keV, correspondiente al isómero Au-197m (periodo de semidesintegración de 7.7 s), lo que confirma la presencia del núclido estable Au-197. Sin embargo, además de la fase estable, el espectrómetro identificó una cadena isotópica anómala de oro: Au-196, Au-198, Au-199, así como líneas correlacionadas de plata (Ag) y de uranio (U).
Interpretación física y conclusiones geofísicas
La detección de los isótopos de vida corta Au-198 y Au-199 demuestra que durante el experimento los núcleos de oro fueron sometidos a un denso flujo de neutrones libres. La dinámica de formación de este espectro isotópico indica que se desarrollaron procesos nucleares de baja energía (transmutación o intercambio isotópico) directamente dentro del plasma de AF de deuterio fuera de equilibrio, en la interfase «cobre–arsenopirita».
Hipótesis geofísica
Los datos empíricos obtenidos en esta modelización de laboratorio pueden extrapolarse a la interpretación de procesos endógenos a gran escala en la litosfera terrestre. La arquitectura subterránea de los yacimientos del Kyzylkum funciona eficazmente como reactores ondulatorios naturales. Los desplazamientos tectónicos a lo largo de las zonas de fallas profundas generan presiones locales ultraelevadas, corrientes sismogénicas y campos piezoeléctricos capaces de calentar instantáneamente microvolúmenes del estrato por encima de 1000°C, llevando los sulfuros semiconductores (FeAsS) al estado de plasma. En presencia de fluidos profundos, enriquecidos de forma natural en deuterio, se desencadena un proceso continuo de nucleosíntesis endógena («nacimiento») del oro y de los elementos acompañantes. Esto obliga a una revisión fundamental de los modelos cosmogónicos clásicos de formación de los yacimientos minerales.
[AÑADIDO] La hipótesis geofísica expuesta en esta sección no ha pasado una revisión independiente y requiere una verificación adicional, a diferencia de la metodología de desintegración resonante de AF de la mena publicada anteriormente en «Gorny Vestnik Uzbekistana».