克孜勒库姆地区难处理硫化物矿石中贵金属的高频等离子体化学合成与提取
引言与问题的提出
用传统冶金方法（生物氧化、热压氧化）处理中克孜勒库姆地区难处理的金-砷矿石，能耗巨大，并伴随严重的环境风险。毒砂（FeAsS）中的金主要以微细分散（“不可见”）的类质同象状态存在，被封闭在晶格内部。
本研究的目的，是评估一种全新的物理化学方法：在无氧、同位素改性的介质中，通过定向的共振高频作用，打开硫化物基体并提取被包裹的金属。
[补充] 作者此前已发表难处理矿石共振高频解离的方法——《利用高频电磁波共振作用解离矿物组分并从特别难处理的硫化物-金-砷矿石及精矿中打开金的方法》（《乌兹别克斯坦矿业通报》，第2(89)期，2022年，第85–91页）。本文在该方法的基础上进一步发展，并报告另外观测到的一种效应——所合成的金具有异常的同位素组成。
实验方法与材料
研究对象为采自科克帕塔斯和道吉兹套矿床的难处理毒砂样品（共研究了27个独立矿石样品）。每个样品的辐照时间为1至3小时。
实验装置的结构
- 反应区 矿物样品置于密封的无氧反应室内，位于盛有液相的容器正上方。
- 介质同位素改性剂 液相由重水（氘）冷凝液构成，该冷凝液是通过在太阳能作用下对天然水体进行2–3天的受控蒸发、以动力学同位素分离的方式获得的。
- 场源与辐射器 电磁作用通过一根连接高频发生器的专用高频波段铜管天线施加。
实验程序：向高频电磁场系统供电时，振荡回路被调至急剧的波动共振状态。由于强烈的趋肤效应和很高的表面电流密度，铜天线的温度超过了铜的熔点（1085°C）。与此同时，下方的氘化液体剧烈蒸发。氘蒸气到达炽热的天线表面时发生电离，形成致密的非平衡高频等离子体焰炬，起到过程催化剂的作用。
结果与讨论
宏观变化与火试金分析
在氘高频等离子体的作用下，毒砂的晶体结构同时发生了热破坏和电动力学破坏。被释放出的（或新合成的）金属离子在电磁力作用下被输运至场梯度最大的区域，沉积在正在熔化的铜管表面。由于深度热扩散，在铜天线表面可以宏观地观察到明显的“镀金”效应。熔化的天线部件被送交中央科学研究实验室（CNIL）。标准火试金分析（灰吹法）明确证实了铜合金中存在单质金。
核物理验证与同位素谱
为排除基体影响，铜天线部件连同全部27个样品被送往扎拉夫尚市的伽马活化分析中心实验室（CL GAA）。所有样品都经受了高强度的高能轫致伽马辐射照射，该辐射由电子直线加速器轰击难熔（钨）靶产生。自动化能谱测量系统记录到409 keV处的明显峰值，对应同质异能素Au-197m（半衰期7.7秒），证实了稳定核素Au-197的存在。然而，除稳定相外，能谱仪还识别出一条异常的金同位素链：Au-196、Au-198、Au-199，以及与之相关的银（Ag）和铀（U）谱线。
物理解释与地球物理结论
短寿命同位素Au-198和Au-199的发现证明，在实验过程中金原子核受到了密集自由中子流的作用。这一同位素谱的形成动态表明，在“铜–毒砂”相界面上，非平衡氘高频等离子体内部直接发生了低能核过程（嬗变或同位素交换）。
地球物理假说
这次实验室模拟所获得的经验数据，可以外推用于解释地球岩石圈中大规模的内生过程。克孜勒库姆各矿床的地下结构实际上起着天然波动反应堆的作用。沿深大断裂带的构造错动产生局部超高压、地震成因电流和压电场，能够瞬间将矿层的微小体积加热到1000°C以上，使半导体硫化物（FeAsS）进入等离子体状态。在天然富含氘的深部流体存在的条件下，金及其伴生元素的内生核合成（“诞生”）这一持续过程便被启动。这就需要对矿床形成的经典天体演化模型进行根本性的重新审视。
[补充] 本节所述的地球物理假说尚未经过独立评审，需要进一步验证——这与此前发表在《乌兹别克斯坦矿业通报》上的共振高频矿石解离方法不同。