Российские исследователи определили новый, возможно важный источник редкого металла галлия, который играет ключевую роль в радиоэлектронике и полупроводниковой отрасли. В рамках обширного исследования сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) установили, что корунды Ильменогорского щелочного массива, расположенного на Южном Урале, характеризуются необычайно высокими концентрациями этого редкого элемента.
«Галлий представляет собой важный элемент, нашедший применение в радиотехнике и полупроводниковой промышленности. Этот элемент характеризуется рядом уникальных свойств, среди которых близость к алюминию по размеру и заряду. Благодаря этому, галлий может включаться в алюминийсодержащие минералы, где алюминий замещается галлием вследствие схожести ионных радиусов и заряда. Исследования, направленные на изучение распределения галлия, проводились в различных корундах – оксиде алюминия, образующемся в магматических и метаморфических породах. Был сформирован сбор корундов, полученных из разнообразных пород, включая уральский корунд из Ильменогорского комплекса – крупного массива щелочных пород. По словам академика Лии Николаевны Когарко, заведующей лабораторией «Геохимия щелочного магматизма» ГЕОХИ РАН, содержание галлия в корундах Ильменогорского массива весьма значительно и составляет приблизительно 370 граммов на тонну.
Основная задача исследования заключалась в определении содержания галлия и других примесей в корундах различного происхождения с целью оценки их потенциала в качестве рудного минерала. Показания, полученные с помощью масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией, позволили с высокой точностью установить концентрации важнейших примесей. Результаты анализа выявили, что корунды, сформированные в Ильменогорском массиве, содержат наибольшее количество галлия по сравнению со всеми известными первичными месторождениями этого минерала в мире.
«Проведенные нами исследования корунда из Вьетнама, Таджикистана и Китая показали, что содержание галлия в них ниже, чем в уральских образцах. В настоящий момент галлий извлекают из апатит-нефелиновых руд Хибинского массива, где его концентрация составляет лишь 24 грамма на тонну, что является весьма низким показателем. Уральские корунды, напротив, содержат 370 граммов галлия на тонну, как я уже упоминала. В перспективе, в случае увеличения спроса на галлий и необходимости поиска источников с высокой концентрацией, эти корунды могут быть использованы для его извлечения», — заявила Л.Н. Когарко.
По мнению авторов исследования, создание технологически эффективного способа извлечения галлия из его оксидов способно предоставить новые возможности для использования Ильменского месторождения в качестве значимого источника этого ключевого ресурса.
Фотография: из архива «Научной России», автор Николай Мохначев
Материал создан при содействии Российской академии наук