क़िज़िलकुम क्षेत्र के दुर्दम्य सल्फ़ाइड अयस्कों से बहुमूल्य धातुओं का उच्च-आवृत्ति प्लाज़्मा-रासायनिक संश्लेषण और निष्कर्षण
परिचय और समस्या का निरूपण
मध्य क़िज़िलकुम क्षेत्र के दुर्दम्य स्वर्ण-आर्सेनिक अयस्कों का पारंपरिक धातुकर्म विधियों (जैव-ऑक्सीकरण, ऑटोक्लेव ऑक्सीकरण) से प्रसंस्करण भारी ऊर्जा व्यय और गंभीर पर्यावरणीय जोखिमों से जुड़ा है। आर्सेनोपाइराइट (FeAsS) में सोना मुख्यतः क्रिस्टल जालक के भीतर बंद सूक्ष्म-परिक्षिप्त (“अदृश्य”) समरूपी अवस्था में होता है।
इस अध्ययन का उद्देश्य ऑक्सीजन-रहित, समस्थानिक रूप से संशोधित माध्यम में लक्षित अनुनादी उच्च-आवृत्ति प्रभाव के माध्यम से सल्फ़ाइड मैट्रिक्स को खोलने और आवरित (कैप्सूलित) धातुओं के निष्कर्षण की एक मौलिक रूप से नई भौतिक-रासायनिक विधि का मूल्यांकन करना था।
[जोड़ा गया] इससे पहले लेखक ने दुर्दम्य अयस्कों के अनुनादी HF-विघटन की विधि प्रकाशित की थी — “अनुनादी HF विद्युतचुंबकीय तरंग प्रभाव द्वारा अत्यंत दुर्दम्य सल्फ़ाइड-स्वर्ण-आर्सेनिक अयस्कों और सांद्रों से खनिज घटकों के विघटन और सोने को मुक्त करने की विधि” (गोर्नी वेस्तनिक उज़्बेकिस्ताना, संख्या 2(89), 2022, पृ. 85–91)। वर्तमान कार्य इस विधि को आगे बढ़ाता है और एक अतिरिक्त रूप से दर्ज प्रभाव की सूचना देता है — संश्लेषित सोने की विसंगत समस्थानिक संरचना।
प्रायोगिक पद्धति और सामग्री
अध्ययन की वस्तु के रूप में कोकपतास और दाउगिज़ताउ निक्षेपों से प्राप्त दुर्दम्य आर्सेनोपाइराइट के नमूने लिए गए (कुल 27 अलग-अलग अयस्क नमूनों का अध्ययन किया गया)। प्रत्येक नमूने के विकिरण का समय 1 से 3 घंटे तक था।
प्रायोगिक संयंत्र की संरचना
- अभिक्रिया क्षेत्र खनिज का नमूना एक सीलबंद ऑक्सीजन-रहित कक्ष के भीतर तरल प्रावस्था वाले पात्र के ठीक ऊपर रखा गया था।
- माध्यम का समस्थानिक संशोधक तरल प्रावस्था भारी जल (ड्यूटेरियम) के संघनित द्रव से बनी थी, जो सौर ऊर्जा के प्रभाव में 2–3 दिनों तक एक प्राकृतिक जलाशय के नियंत्रित वाष्पीकरण के दौरान समस्थानिकों के गतिज पृथक्करण द्वारा प्राप्त किया गया था।
- क्षेत्र का स्रोत और उत्सर्जक विद्युतचुंबकीय प्रभाव एक विशेष HF-रेंज की तांबे की नलिकाकार एंटीना के माध्यम से डाला गया, जो उच्च-आवृत्ति जनित्र से जुड़ी थी।
प्रायोगिक प्रोटोकॉल: HF EMF प्रणाली को विद्युत आपूर्ति देने पर दोलन परिपथ को तीव्र तरंग अनुनाद की अवस्था में लाया जाता था। तीव्र स्किन-प्रभाव और उच्च सतही धारा घनत्व के कारण तांबे की एंटीना का तापमान तांबे के गलनांक (1085°C) से अधिक हो जाता था। साथ ही नीचे स्थित ड्यूटेरियम-युक्त तरल का तीव्र वाष्पीकरण होता था। एंटीना की तप्त सतह तक पहुँचने पर ड्यूटेरियम वाष्प आयनित हो जाती थी और असंतुलित उच्च-आवृत्ति प्लाज़्मा की घनी ज्वाला बनती थी, जो प्रक्रिया के उत्प्रेरक की भूमिका निभाती थी।
परिणाम और चर्चा
स्थूल रूपांतरण और अग्नि-परख विश्लेषण
ड्यूटेरियम HF-प्लाज़्मा के प्रभाव में आर्सेनोपाइराइट की क्रिस्टल संरचना का ऊष्मीय और विद्युतगतिक, दोनों प्रकार का विनाश हुआ। मुक्त हुई (या नव-संश्लेषित) धातु के आयन विद्युतचुंबकीय बलों द्वारा क्षेत्र की अधिकतम प्रवणता वाले क्षेत्र की ओर ले जाए गए और पिघलती तांबे की नलिका की सतह पर निक्षेपित हुए। गहन ऊष्मीय विसरण के कारण तांबे की एंटीना की सतह पर स्थूल रूप से स्पष्ट “स्वर्ण-लेपन” प्रभाव देखा गया। एंटीना के पिघले हुए भाग CNIL प्रयोगशाला को सौंपे गए। मानक अग्नि-परख विश्लेषण (क्यूपेलेशन विधि) ने तांबे की मिश्रधातु में तात्त्विक सोने की उपस्थिति की स्पष्ट पुष्टि की।
नाभिकीय-भौतिक सत्यापन और समस्थानिक स्पेक्ट्रम
मैट्रिक्स प्रभाव को बाहर करने के लिए तांबे की एंटीना के भाग सभी 27 नमूनों के साथ ज़राफ़शान शहर स्थित गामा-सक्रियण विश्लेषण की केंद्रीय प्रयोगशाला (CL GAA) भेजे गए। सभी नमूनों को उच्च-ऊर्जा ब्रेम्सस्ट्राहलुंग (अवमंदन) गामा विकिरण के तीव्र प्रवाह से विकिरणित किया गया, जो रैखिक इलेक्ट्रॉन त्वरक द्वारा दुर्गलनीय (टंगस्टन) लक्ष्य पर प्रहार से उत्पन्न होता है। स्वचालित स्पेक्ट्रोमीट्रिक परिसर ने 409 keV पर एक स्पष्ट शिखर दर्ज किया, जो Au-197m समावयवी (अर्ध-आयु 7.7 s) के अनुरूप है, और यह स्थिर न्यूक्लाइड Au-197 की उपस्थिति की पुष्टि करता है। किंतु स्थिर प्रावस्था के अतिरिक्त स्पेक्ट्रोमीटर ने सोने की एक विसंगत समस्थानिक श्रृंखला की पहचान की: Au-196, Au-198, Au-199, और साथ ही चाँदी (Ag) और यूरेनियम (U) की सहसंबद्ध रेखाएँ।
भौतिक व्याख्या और भूभौतिकीय निष्कर्ष
अल्पजीवी समस्थानिकों Au-198 और Au-199 की खोज सिद्ध करती है कि प्रयोग के दौरान सोने के नाभिक मुक्त न्यूट्रॉनों के घने प्रवाह के संपर्क में आए। इस समस्थानिक स्पेक्ट्रम के निर्माण की गतिकी “तांबा–आर्सेनोपाइराइट” अंतरप्रावस्था सीमा पर असंतुलित ड्यूटेरियम HF-प्लाज़्मा के भीतर सीधे निम्न-ऊर्जा नाभिकीय प्रक्रियाओं (तत्वांतरण या समस्थानिक विनिमय) के घटित होने का संकेत देती है।
भूभौतिकीय परिकल्पना
इस प्रयोगशाला मॉडलिंग के दौरान प्राप्त अनुभवजन्य आँकड़ों को पृथ्वी के स्थलमंडल में बड़े पैमाने की अंतर्जात प्रक्रियाओं की व्याख्या तक विस्तारित किया जा सकता है। क़िज़िलकुम निक्षेपों की भूमिगत संरचना प्रभावी रूप से प्राकृतिक तरंग रिएक्टरों की तरह कार्य करती है। गहरे भ्रंश क्षेत्रों के साथ विवर्तनिक विस्थापन स्थानीय अति-उच्च दाब, भूकंपजनित धाराएँ और दाबविद्युत (पीज़ोइलेक्ट्रिक) क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, जो परत के सूक्ष्म आयतनों को क्षण भर में 1000°C से ऊपर गर्म कर सकते हैं और अर्धचालक सल्फ़ाइडों (FeAsS) को प्लाज़्मा अवस्था में ला सकते हैं। ड्यूटेरियम से प्राकृतिक रूप से समृद्ध गहरे तरलों की उपस्थिति में सोने और सहवर्ती तत्वों के अंतर्जात नाभिकीय संश्लेषण (“जन्म”) की निरंतर प्रक्रिया आरंभ हो जाती है। यह अयस्क निक्षेपों के निर्माण के शास्त्रीय ब्रह्मांडोत्पत्ति-मॉडलों के मौलिक पुनरावलोकन के लिए आवश्यक है।
[जोड़ा गया] इस खंड में प्रस्तुत भूभौतिकीय परिकल्पना की स्वतंत्र समकक्ष-समीक्षा नहीं हुई है और इसे आगे सत्यापन की आवश्यकता है — “गोर्नी वेस्तनिक उज़्बेकिस्ताना” में पहले प्रकाशित अयस्क के अनुनादी HF-विघटन की विधि के विपरीत।