Oddelenie fyzikálnych a fyzikálno-chemických spôsobov úpravy nerastných surovín

Vedúci oddelenia: Ing. Slavomír Hredzák, PhD.

V súčasnosti sa oddelenie zaoberá troma hlavnými oblasťami výskumu:

1. FYZIKÁLNA ÚPRAVA NERASTNÝCH SUROVÍN A ODPADOV (kontakt: Ing. Slavomír Hredzák, PhD.)

• štúdium fyzikálnych vlastností nerastných surovín a ich úprava;
• štúdium vplyvu otvorenia zrna na účinnosť separačného procesu;
• štúdium intenzifikácie fyzikálnych metód separácie;
• magnetické a elektrostatické rozdružovanie, úprava v hydrocyklóne;
• výskum správania sa jemnozrnných častíc vo fyzikálnych poliach;
• metódy prípravy nanomateriálov na báze feritov pre výrobu ferokvapalín a magnetických sorbentov.

 
2. ODSTRAŇOVANIE TOXICKÝCH LÁTOK Z VÔD A PÔD (kontakt: Ing. Miroslava Václavíková, PhD.)
a) Štúdium sorpčných procesov:

• príprava sorbentov na báze oxidov kovov (Fe, Cu, Al, Mn) klasicky ako aj s použitím ultrazuku,
• fixácia nanooxidov železa do matríc aktívneho uhlia, odpadovej biomasy, ílov, zeolitov, bentonitov, syntetických silikátov a chemická modifikácia (aktivácia) sorbentov,
• charakterizácia pripravených sorbentov fyzikálno-chemickými metódami (napr. FT-IR, prášková RTG analýza, elementárna analýza, povrchová analýza, XRF, zeta potenciál, chemická analýza a magnetické vlastnosti, atď,
• štúdium sorpčnej afinity pripravených sorbentov voči ťažkým kovom/polokovom v kationovej forme (Cu, Pb, Cd, Zn), aniónovej forme As, Cr, Mo, Se) ako aj voči organickým polutantom (pesticídy, azofarbivá, HCH, PCB, PAH zložky,

b) Degradácia organických polutantov vo vodách a pôdach:

• extrakcia organických polutantov z pôdnych matríc (HCH, PCB, PAH atď.),
• degradácia organických zložiek pomocou vyspelých chemických a biologických postupov,
• elektrochemická degradácia organických polutantov z odpadových vôd, pôd a modelových roztokov.

c) Aplikácia syntetických nanočastíc v environmentácnych technológiách:

• syntéza a príprava nanočastíc (tzv. ENPs) pre remediáciu pôd a vôd (Fe, Cu oxidy, kompozitné materiály),
• migrácia, vplyv a interakcia nanočastíc so životným prostredím),
• štúdium migračných ciest nanočastíc (vplyv starnutia nanočastíc, reaktivity, adsorpčných a agregačných síl na migračné schopnosti nanočastíc,
• posúdenie rizika spojeného s aplikáciou remediačných postupov.

 
3. APLIKÁCIA MIKROVLNNÉHO POĽA PRI ZHODNOCOVANÍ NERASTNÝCH SUROVÍN, ODPADOV A BIOMASY (contact: RNDr. Michal Lovás, PhD.)

• základný výskum v oblasti mikrovlnného ohrevu nerastných surovín, metalurgických odpadov, slovenského uhlia a odpadovej biomasy; štúdium dielektrických vlastností materiálov,
• mikrovlnná pyrolýza odpadovej biomasy a slovenského uhlia za účelom získania biooleja a využitie tuhej zložky pre environmentálne aplikácie,
• mikrovlnná extrakcia organických látok zo slovenského uhlia a biomasy,
• uplatnenie mikrovlnnej energie pri spracovaní hutníckych odpadov (lúhovanie odpadov a získanie úžitkových zložiek za pomoci mikrovĺn),
• mikrovlnná vitrifikácia nebezpečných odpadov s vysokým obsahom ťažkých kovov a následné testovanie toxicity, chemickej a mechanickej stability vitrifikátov,
• mikrovlnná modifikácia magnetických vlastností minerálov, mikrovlnná desulfurizácia uhlia,
• teoretické modelovanie mikrovlnného ohrevu viaczložkových materiálov.

PRÍSTROJOVÉ VYBAVENIE

Analýza

• Quantachrome NOVA 1200e Surface Area & Pore Size Analyzer (Quantachrome Instruments, USA) pre meranie merného povrchu (BET) a veľkosť pórov,
• Elementar Vario Macro Cube (Elementar Analysensysteme, GmbH. Nemecko) – CHNS analýza,
• Bruker Tensor 27 (Bruker Optik GmbH., Nemecko) – FT-IR analýza,
• Kappabridge KLY-2, Geofyzika Brno na meranie magnetickej susceptibility s intenzitou magnetického poľa 300 A.m^-1, homogenita poľa 0,2 %, pracovná frekvencia 920 Hz, rozsah -1 999.10^-6 ÷ +650 000.10^-6 SI,
• Bruker D8 Advance (Bruker ASX GmbH., Karlsruhe, Nemecko) – RTG prášková analýza,
• UHPLC Dionex Ultimate 3000 (Thermo Fisher Scientific Inc., USA) v spojení s hmotnostným spektrometrom MicroTofQII, (Bruker Daltonik GmbH., Nemecko) na analýza vzoriek kvapalinovou chromatografiou,
• MP-1 s generátorom (HM8135 HF Syntesizer 3 GHz) a analyzátorom (Spectrum Analyzer HM 5530) na meranie komplexnej dielektrickej permitivity pri izbovej teplote.

Rozdružovanie na základe fyzikálnych vlastností materiálov

• poloprevádzková hydrocyklónová stanica – triedenie, rozdružovanie v ťažkej suspenzii, bez ťažkej suspenzie – tzv. water-only cyklón, max. veľkosť zrna 5 mm,
• vysokointenzitný magnetický rozdružovač – MECHANOBR,
• nízkointenzitný magnetický rozdružovač – LAURILA,
• univerzálny laboratórny magnetický rozdružovač JONES (0,06 ÷ 1,40 T) – polygradientné, vysokogradientné magnetické rozdružovanie za sucha aj za mokra,
• magnetohydrostatický rozdružovač MHR-1 (rozdružovanie vo ferokvapaline) – vlastný vývoj,
• magnetohydrostatický rozdružovač FGS-2 (rozdružovanie vo ferokvapaline),
• elektrostatický korónový rozdružovač STURTEVANT – O.H., max. 30 kV.

Drvenie, mletie a triedenie

• čeľusťový drvič PS D-160, vstup max. 80 mm, výstup 10 – 20 mm,
• valcový drvič,
• vibračný čeľusťový mlynček VČM-3, vstupná zrnitosť max. 15 mm, výstupná zrnitosť 0,2 – 3 mm,
• univerzálny laboratórny guľový a tyčový mlyn LP (porcelánový, kovový),
• trecí mlyn,
• laboratórny drvič FDV od firmy MRC (Izrael) na drvenie biomasy,
• vibračný mlyn VM-1 KSMH-Hranice,
• achátový vibračný pulverizátor KM-1,
• vzduchový triedič Alpine, hranica triedenia monominerálnych vzoriek v rozsahu 3 -70 µm,
• vibračný triedič TE-III,
• Sitá s okatosťou od 40 µm do 50 mm (40 µm, 45 µm, 50 µm, 56 µm, 63 µm, 71 µm, 80 µm, 90 µm, 100 µm, 125 µm, 150 µm, 160 µm, 180 µm, 200 µm, 250 µm, 280 µm, 315 µm, 355 µm, 400 µm, 500 µm, 630 µm, 710 µm, 750 µm, 800 µm, 900 µm, 1 mm, 1,25 mm, 1,6 mm, 2 mm, 2,5 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 7 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 16 mm, 18 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm),
• sitá pre mikrotriedenie v ultrazvukovej vani s okatosťou od 5 do 45 µm (5 µm, 10 µm, 15 µm, 20 µm, 25 µm, 30 µm, 35 µm, 40 µm, 45 µm).

Pece

• laboratórna trubicová kremenná pec pre prácu v rôznych atmosférach (maximálna teplota – 1200 °C),
• muflová pec CE-4 (maximálna teplota – 1150°C),
• indukčná pec HG 4/3 (maximálna teplota – 1350°C),
• mikrovlnné pece Panasonic NN 5251B ( 900 W, 2450 MHz), Panasonic NE-3240 (1800W, 2450 MHz), Whirlpool AVM 434 – modifikovaná (850 W, 2450 MHz),
• mikrovlnný generátor MWG3K-08 (5kW).

Pomocné laboratórne zariadenia

• centrifúga Rotina 380 (Hettich),
• teslametre Tesla 706509, meracie rozsahy 0 – 0,2 T, 0 – 0,5 T a 0 – 2 T,
• pH meter WTW pH 340i, elektróda SenTix 41-3 so vstavaným teplotným čidlom,
• kombinovaná redox elektróda WTW SenTix ORP,
• bezkontaktný teplomer Raytek RAYMX4PG (-30 °C +900 °C),
• bezkontaktný teplomer Raytek Marathon MM 2MH (450 °C – +2250 °C),
• ultrazvuková vaňa Tesla UC 002 BM1, pracovná frekvencia 20 kHz ± 1,5 kHz,
• magnetické miešadlá MM1, HI 300N,
• vlhkomer GREISINGER GHH91 (práškové materiály, drevo) s korekčným teplomerom a vlhkomerom GFTH95 (okolitý vzduch),
• analytické váhy s citlivosťou 0,001 g,
• Mohrove váhy pre stanovenie hustoty ťažkých kvapalín,
• hustomery 0,6 ÷ 2,02 g.cm^-3
• vodný kúpeľ LAZNIA LW-4,
• sušička MMM Venticell (250 °C).

Iné zariadenia

•  elektrolytická aparatúra (elektrochemická degradácia organických polutantov).

 
RESEARCH STAFF