Наталья Демшина
Более 70 химических элементов определяют в аналитической лаборатории института «Уралмеханобр», сотрудники выполняют сложные и уникальные исследования по определению элементного состава проб руд, нерудного сырья, продуктов обогащения, техногенного сырья. В лаборатории обогащения разрабатывают технологии извлечения полезного компонента из руд и отходов горно-обогатительных производств. Сотрудники лаборатории горной науки проводят обследования бортов карьеров с помощью уникального сканера RIEGL VZ-2000i — для предотвращения аварий.
Аналитическая лаборатория
В аналитической лаборатории института проводится определение состава широкого спектра объектов испытаний. Современное оборудование позволяет определять свыше 70 элементов. Коллектив из 17 сотрудников выполняет исследования для крупных промышленных компаний, а также организаций, связанных с производством цементных материалов. В лаборатории работают кандидат технических и кандидат химических наук.
Минералогическое сопровождение
Специалисты АО «Уралмеханобр» исследуют вещественный состав минерального сырья с применением современных методик и технологий. При детальном изучении минералов используют следующие методы: минералого-петрографические исследования с применением оптической и электронной микроскопии, химико-аналитические измерения совместно со спектральным, рентгенофлуоресцентным, фазовым (рациональным) и рентгеноструктурным.
«Такой подход к всестороннему изучению вещественного состава рудного и нерудного сырья и продуктов их переработки позволяет получить полную информацию об исходной составляющей изучаемых объектов с целью решения вопросов их комплексного использования», — отмечает Алла Верхорубова, заведующий лабораторией.
На первом этапе изучения объекта исследования специалисты аналитической лаборатории института выполняют общее минералого-петрографическое описание пробы: исследуют текстурно-структурные особенности, элементы строения анализируемого объекта, его минеральный состав, соотношение фаз, проводят исследования степени раскрытия минералов.
Методы оптической микроскопии не всегда обеспечивают необходимую полноту определения минерального состава и строения многих полезных компонентов. Для более детального изучения применяются комплексные химико-аналитические измерения. Глубина минералогических исследований определяется исходя из поставленных перед специалистами аналитической лаборатории задач. Современный комплекс минералогических исследований позволяет решать задачи любой сложности.
Минералогическое изучение объектов исследования в аналитической лаборатории АО «Уралмеханобр» проводят на современном оборудовании: бинокулярном микроскопе Stemi 2000C производства Германии, оптическом микроскопе проходящего и отраженного света AXIO Imager A1m, также выпущенном в Германии, электронном сканирующем микроскопе EVO MA15 и рентгеновском диафрагматоре порошковых материалов XRD-7000S японского производства.
Химические и физико-химические методы
Аналитическая лаборатория АО «Уралмеханобр» — одна из немногих лабораторий, сохранивших фазовый химический анализ минеральных форм различных элементов.
В аналитической лаборатории применяется широкий спектр методов испытаний: титриметрические, гравиметрические, физико-химические и физические. Все аналитические операции по растворению и измерению объектов контролируются стандартными образцами, близкими по составу к анализируемому объекту. Благодаря такому оперативному контролю результаты испытаний выдаются с очень высокой точностью. Стандартные образцы в лаборатории представлены в достаточно широком ассортименте и большим количеством аттестованных в них компонентов.
Аналитическая лаборатория предоставляет услуги по изготовлению и аттестации стандартных образцов из материалов заказчика. Изготовление стандартных образцов на заказ — одна из наиболее востребованных услуг на рынке.
Физико-химические методы представлены в лаборатории современным аналитическим оборудованием. Атомно-абсорбционный спектрометр Solaar помогает специалистам оперативно определять такие компоненты, как медь, цинк, свинец, серебро, кадмий, никель, кобальт и другие.
Для определения платины, палладия, золота, селена, теллура, оксидных соединений алюминия, кальция, магния применяется атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой. Оперативность установления точной концентрации в растворах проб повышается за счет того, что из раствора возможно измерить одновременно несколько компонентов.
Для анализа проб на ртуть в лаборатории используется анализатор РА-915М с пиролитической приставкой ПИРО-915+ марки «Люмэкс» (Санкт-Петербург).
Для определения концентраций серы общей, серы сульфидной, элементной серы, углерода общего и углерода органического используют газо-анализаторы CS-800 и CS-2000.
Использование системы автоматического титрования Titration Excellence T-70 швейцарской компании Mettler Toledo повышает точность измерения определяемого компонента в процессах титрования. Точность увеличивается за счет того, что система может разделить одну каплю раствора на сто частиц, исключить человеческий фактор (визуальное установление окончания титрования).
Применение дифракционного лазерного анализатора размера частиц Helos-KR с приставками для выполнения сухого (Rodos) и мокрого (Quixel) диспергирования материала образцов германского производителя Sympatec позволяет изучать распределение размера частиц в порошках и суспензиях. Величина частиц определяется в пределах 0,1–3 500 мкм.
Для оперативного контроля технологических процессов или установления концентраций определяемых компонентов в пробах неизвестного происхождения используют рентгенофлуоресцентный анализатор. Измерения на анализаторе можно проводить в двух режимах: бесстандартном (полуколичественный анализ) и с применением градуировочной характеристики (точное установление определяемого компонента).
Точное содержание магнитного железа измеряется на анализаторе SATMAGAN. Для работы на анализаторе специалистами лаборатории разработана и аттестована методика измерений и комплект стандартных образцов предприятия (СОП), охватывающий весь диапазон измерения железа магнетита — от 0,5 до 70 %.
В лаборатории института применяется более ста методик измерений, входящих в область аккредитации, и более ста — вне ее. Высокий профессионализм сотрудников и удовлетворительные результаты измерений помогают расширять сферу обслуживания и круг заказчиков лаборатории. При прохождении процедуры подтверждения компетентности в 2021 году представителями Федеральной службы по аккредитации было отмечено, что аналитическая лаборатория АО «Уралмеханобр» показала высокий уровень профессиональной подготовки как при документарной проверке, так и при выполнении практических работ.
Отдел обогащения
В последние годы в институте активно развивается направление доизвлечения металлов из отвальных хвостов обогатительных фабрик. На основании проводимых в лаборатории обогащения исследований учеными института разработана комплексная технология переработки отходов обогащения медно-цинковых руд, включающая: выщелачивание водорастворимых солей меди и цинка, цементацию меди из фильтрата, дезинтеграцию кека с дальнейшей флотацией полученных сульфидов, обжиг сульфидного концентрата, хлорирую-щий обжиг гранулированного пиритного огарка с получением железорудных окатышей и возгонов хлоридов цветных и драгоценных металлов, переработку возгонов хлоридов до товарных продуктов (цементат меди с драгметаллами, гидратный осадок цинка). Потребность в разработке подобных технологий извлечения полезного компонента из отвальных хвостов фабрик с низким содержанием ценных компонентов растет. Возможности лаборатории «Уралмеханобра» позволяют предложить эффективные решения.
Лаборатория устойчивости бортов карьеров и сдвижения горных пород отдела горной науки: уникальный сканер
Специалисты лаборатории устойчивости бортов карьеров и сдвижения горных пород отдела горной науки выполняют трехмерное лазерное сканирование бортов карьеров с помощью австрийского сканера RIEGL VZ-2000i — уникального прибора, одного из лучших в своем классе. Сканер позволяет вовремя обнаруживать деформации в бортах карьера и на поверхности земли, чтобы оперативно принимать меры по предотвращению аварий. Это необходимо для обеспечения бесперебойной безопасной работы горнодобывающего предприятия.
Сканер приобретен институтом «Уралмеханобр» в 2021 году после тщательного предварительного изучения возможностей прибора. Тест-драйв, проведенный сотрудниками лаборатории устойчивости бортов карьеров и сдвижения горных пород, показал, что сканер обеспечивает детальное сканирование карьера за счет большого радиуса действия и высокой точности работы. Благодаря этому удается выявлять критичные и неконтролируемые другими приборами изменения, способные остановить работу горного предприятия и привести к авариям. Вести сканирование можно с большого расстояния, благодаря чему обеспечивается безопасность специалистов, которые проводят съемку. Применение лазерного сканера RIEGL VZ-2000i увеличивает число объектов мониторинга и повышает производительность сканирования больше чем на 30 %.
Поскольку сканер дает больше точек захвата поверхности, изображение получается более плотным. При этом время стационарной съемки уменьшается с 40 до 10–15 минут. Полученная информация выгружается в программу Riscan Pro, которая сама «сшивает» облака точек. Это вдвое сокращает время на камеральную обработку результатов сканирования.
Важное преимущество использования сканера — возможность управлять прибором через специальное приложение на смартфоне. На мониторе отражается вся панель управления сканером, что повышает эффективность ведения съемки в удаленном режиме. RIEGL VZ-2000i позволяет вести сканирование с расстояния 2,5 км.
Благодаря использованию уникального сканера специалисты лаборатории могут максимально быстро предоставлять заказчикам точную информацию о деформации бортов карьеров. Сканер может применяться также при мониторинге чрезвычайных ситуаций, строительных объектов, в археологии, при съемках тоннелей, при проведении научно-исследовательских работ.
Надежная основа
Исследования, выполняемые в лабораториях института «Уралмеханобр», позволяют:
• контролировать технологический процесс обогащения, протекание гидрометаллургических и металлургических процессов;
• вести рядовой анализ проб согласно требованиям ГОСТ;
• осуществлять внешний контроль и арбитражный анализ по условиям ГОСТ;
• проводить сложные и уникальные исследования для выявления элементного состава;
• разрабатывать эффективные технологии обогащения;
• обеспечивать безопасность работы горных предприятий.