Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

Розробки інституту

Сконструйовано і проведено тестування однопроменевого автоматизованого оптичного мікроспектрофотометра для вимірювання поляризованих спектрів поглинання мінералів в діапазоні 280 – 2500 нм

         У відділі оптичної спектроскопії і люмінесценції мінералів Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України сконструйовано і проведено тестування однопроменевого автоматизованого оптичного мікроспектрофотометра для вимірювання поляризованих спектрів поглинання мінералів в діапазоні 280 – 2500 нм. За основними характеристиками, зокрема за мінімальним розміром досліджуваних зразків (20 мкм у діаметрі), мікроспектрофотометр не поступається відомим зарубіжним зразкам як серійного так і оригінального виробництва, а за деякими параметрами навіть їх перевищує (рис. 1).

                                                

                                     Рис. 1 – Однопроменевий мікроспектрофотометр

 

        Прилад дозволяє отримувати унікальну інформацію про високобаричні мінерали та їх штучні аналоги, яку важко здобути іншими приладами та методами.

       З допомогою цього приладу в шліфах метеориту NWA 1662 із колекції Природничого музею університету ім. Гумбольдта (м. Берлін) були вперше вивчені оптичні спектри рингвудиту, який у вигляді мікроскопічних зерен розміром 20-50 мкм (рис. 2) був виявлений в прожилках ударного метаморфізму метеориту товщиною біля 1 мм. За хімічним складом рингвудит (поліморфна гама-модифікація олівіну) не відрізняються від олівіну основної маси хондриту, але за всіма іншими ознаками – кристалічною структурою, питомою щільністю, оптичними властивостями, забарвленню та ін. – суттєво відрізняються. Вважається, що поліморфні бета- та гама-модифікації олівіну складають основну масу порід перехідної зони між верхньою і нижньою мантіями Землі і зумовлюють головні геофізичні властивості останньої.

                                                         

Рис. 2 Фото мікрокристалів рингвудиту (зерна білого та світло фіолетового кольору в центральній частині фото), зроблене за допомогою мікроскопу МІН-8 і цифрової фотокамери DSC-S380

 

           Разом з німецькими колегами з допомогою цього приладу вдалося дослідити явище електронного переходу іонів двухвалентного заліза із високо-спінового в низько-спіновий стан при надвисоких тисках (до 500-800 кбар). Вважається, що таке перетворення має місце в мінералах, які складають нижню мантію Землі на глибинах біля двох тисяч кілометрів і може суттєво впливати на структуру Землі та її еволюцію.

          Варто зазначити, що цей прилад може представляти інтерес і для спеціалістів з лазерних кристалів, фізики твердого тіла, матеріалознавства, біології, мистецтвознавства, реставрації об’єктів мистецтва і культури, криміналістики та в інших областях. Отримання результатів в цифровому форматі дозволяє застосовувати сучасне програмне забезпечення для оброки і аналізу експериментальних даних.

 

Проєкт: «Оптична спектроскопія високобаричних мінералів верхньої мантії та їхніх штучних аналогів з використанням однопроменевого автоматизованого оптичного мікроспектрофотометра», 2020-2021 р.р.

Програма: Підтримка пріоритетних для держави наукових досліджень і науково-технічних (експериментальних) розробок Відділення наук про Землю НАН України.

 

Виконавці: Таран М.М., Таращан А.Н., Хоменко В.М.

Performers: Taran M.M., Tarashchan A.N., Khomenko V.M.

2022-07-26 14:10:55


Рекомендації щодо використання теплових насосів для забезпечення гарячого водопостачання шахти «Степова» та технологічна схема дослідної теплонасосної установки, що утилізує тепло шахтних вод

Призначення розробки: для забезпечення гарячого водопостачання шахти «Степова»

Показники результативності, значення для галузей економіки, економічна ефективність: річна економія по витратах на електроенергію в порівнянні з електро-котельнею може складати 530385 грн/рік без ПДВ

Місце впровадження: Міністерство енергетики та вугільної промисловості України, 2020 р.

Перспективи подальшого використання: Вугільні підприємства з діючими водовідливами шахтних вод

 

        У відділі геологічних та геохімічних досліджень Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України вперше проведено комплексні геолого-геохімічні дослідження по оцінці ділянок вугільних підприємств України, для впровадження теплонасосних технологій.

        Оцінено тепловий потенціал шахтних вод хімічний склад, методи очистки і можливості застосування в теплових насосах. Відмічено, що шахтна вода на вугільних підприємствах відкачується з дебітом 100-300 м3/год і має температуру від + 15°С до + 25°С. Проведено співставлення по 46 вугільним підприємствам за об'ємами скидання шахтних вод та мінералізацією. За результатами комплексного аналізу обрано вугільне підприємство, як експериментальна ділянка – шахта «Степова» ДП «Львіввугілля». Проведено аналіз впливу теплофізичних властивостей носіїв низько потенційного тепла на ефективність утилізації його тепловими насосами. Відмічено, що агресивна дія підземних вод на метали (корозія металів) відбувається під впливом сильно кислих (рН <4,5) і сильно лужних (рН> 9,0) вод. Досліджені особливості геологічних і гідрогеологічних умов шахти «Степова» і проведено комплексний аналіз шахтної води. Оцінено вплив на навколишнє середовище теплонасосної системи гарячого водопостачання шахти.

        Розроблені рекомендації щодо використання теплових насосів для забезпечення гарячого водопостачання шахти «Степова» та технологічна схема дослідної теплонасосної установки, що утилізує тепло шахтних вод (рис.). Це дозволяє в якості енергоносія використовувати шахтну воду (коефіцієнт перетворення: літо- 4,40, зима- 3,04). На виробництво 1 кВт теплової енергії влітку буде необхідно лише 0,23 кВт електроенергії, а взимку 0,33 кВт, температура води може досягати +600С. Річна економія по витратах на електроенергію в порівнянні з електрокотельнею може складати 530 385 грн/рік без ПДВ.

     Рекомендації для впровадження передані Державному підприємству «Науково-технічний центр «Вуглеінновація» Міністерства Енергетики та вугільної Промисловості України.

                                                

 

Рис. Технологічна схема дослідної теплонасосної установки, що утилізує тепло шахтних вод.

 

Проєкт: «Використання альтернативних джерел енергії вугільних шахт шляхом впровадження теплонасосних технологій», 2020 р.

Програма: Науково-технічні проекти установ НАН України 2020 року.

 

Виконавці: Панова О.А., Привалов В.О., Кураєва І.В.

Performers: Panova O.A., Privalov V.O., Kuraeva I.V.

2022-07-26 14:11:50


Нові підходи до виробництва високоякісних, конкурентоздатних залізорудних концентратів з відходів гірничо-збагачувальних комбінатів з бідних окиснених залізних руд та з високодисперсної залізорудної сировини

        В Україні запаси багатих залізних руд та залізних руд, що легко збагачуються майже вичерпані. Тому виникає необхідність виробництва залізорудних концентратів з бідних окислених (слабомагнітних) залізистих кварцитів, а також з відходів гірничо-збагачувальних комбінатів. В Криворізькому залізорудному басейні є величезні запаси бідних гематитових кварцитів (десятки мільярдів тон) та накопичилось більше двох мільярдів тон відходів гірничо-збагачувальних комбінатів (відвали та хвостосховища). Останні можна розглядати як техногенні поклади залізорудної сировини, що не потребують шахтного видобутку, подрібнення та багатьох інших технологічних процесів. Традиційні технології виробництва залізорудних концентратів є малоефективними для збагачення зазначених відходів та бідних окиснених руд. Розробка нових ефективних енерго- та матеріалозберігаючих технологій виробництва залізорудних концентратів є актуальною та дуже важливою для збереження і подальшого розвитку залізорудної та металургійної промисловості України, а також для вирішення екологічних і, в перспективі, соціальних проблем.

       Співробітники відділу фізики мінеральних структур та біомінералогії Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України пропонують нові підходи до виробництва високоякісних, конкурентоздатних залізорудних концентратів з відходів гірничо-збагачувальних комбінатів з бідних окиснених залізних руд та з високодисперсної залізорудної сировини. Ці підходи пов’язані із перетворенням слабомагнітних мінералів (гематит, гетит) в сильно магнітний магнетит. В Інституті розроблені спеціальні методики та нові способи сепарації залізорудної сировини, створено відповідне лабораторне обладнання, на які отримано чотирнадцять патентів, апробовано на сировині з хвостосховища шахти «Північна ім. В.А. Валявка», що розташована в Криворізькому регіоні.

                                                               

Рис. 1.  Забруднення територій дисперсними оксидами і гідроксидами заліза.

     Рис. 2. Лабораторна установка (сепаратор) для розділення рудної і нерудної компоненти в змінному магнітному полі. Схема сепаратора ІГМР-1: 1- магніт для постійного поля; 2 – магніт для змінного поля; 3 – система переміщення магніта-1; 4 – ємність з залізною рудою; 5 – система переміщення магніта-2; 6 – регулятор величини змінного поля.

                                                     

Рис. 3. Низькоенергетичне перетворення слабомагнітних оксидів/гідроксидів заліза на сильномагнітні оксиди залізаза відновлення солями заліза (ІІ) у водному середовищі.

                                                              

Рис. 4. Низькоенергетичне перетворення слабомагнітних оксидів/гідроксидів заліза на сильномагнітні оксиди залізаза відновленнявуглеводами під впливом температури у сухому середовищі.

 

Виконавці: чл.-кор. НАН України Брик О.Б., Дудченко Н.О., Антоненко Т.С., Овсієнко В.В., Черевко Ю.І.

2022-07-26 14:12:24


Виділені перспективні флюоритоносні площі Подільського Придністров’я для комплексного видобутку флюорит-поліметалічих та рідкіснометально-флюоритових руд

Призначення розробки: для комплексного видобутку флюорит-поліметалічих та рідкіснометально-флюоритових руд та для проведення пошукових і геолого-розвідувальних робіт на флюорит

Місце впровадження:  Державне підприємство «Українська геологічна компанія», 2020 р.

Перспективи подальшого використання:  для проведення пошукових та геолого-розвідувальних робіт на флюорит.

 

          В результаті проведеного аналізу, узагальнення та створення бази даних щодо рудопроявів флюориту на території Середнього Придністров'я (рис. 1,  2), співробітниками відділу пошукової та екологічної геохімії Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України складено карту флюоритоносності із зазначенням геохімічної спеціалізації рудопроявів як комплексної сировини.

     

Рис. 1. Територія досліджень (Середнє Придністров’я на карті України)

Рис. 2.  Фотографії: відслонення флюоритоносних пісковиків; пісковик з флюоритом; жильний флюорит

   Проведено групування поліметалічно-флюоритових, рідкіснометально-флюоритових та барит-флюоритових рудопроявів. Визначено мінеральний склад руд (рис. 3), вміст корисного компоненту та побудовано схеми розподілу концентрацій, що дало можливість встановити перспективні площі для сумісного видобутку (рис. 4): флюорит-поліметалічні (Pb-Zn, Cu) – Бахтинсько-Кривохижинська, Могилівсько-Грабарівська, Яришівсько-Воєводчинська, Могилів-Подільська-Карпівська, Золотогірсько-Бахтинська (рис. 4) та Дружба-Виножська (рис. 5); рідкіснометально-флюоритові (Li, Hg, Au): літієва мінералізація – Новоушицька, Винограднівська, Ставчанська; ртутна мінералізація – Воєводчинська, Карпівська, Могилів-Подільська; мінералізація золота – Яришівсько-Грабарівська. Проведено аналіз проявів флюориту та родовищ нерудної сировини (глина, вапняк, пісок, пісковик, суглинок, фосфорит) за якісними та кількісними параметрами.

                                                              

       Рис. 3. Фото шліфа – контакт флюориту з піритом

 

Рис. 4. Фрагмент карти перспективних площ для пошуків флюорит-поліметалічних рудопроявів на території Середнього Придністров’я

 

Рис. 5. Блок-схема флюорит-поліметалічного рудопрояву (Виножський)

 

              Виокремлено 40 родовищ нерудних корисних копалин (згідно даним обліку з державного кадастру та балансу 01.01.2020р., наведено балансові запаси за категорією А+В+С1), місця розташування яких співпадають з флюоритоносними ділянками: вапняк – Бахтинська (вапнування грунтів), Великокужелевська (облицювальне каміння – травертин), Воєводчинська (будівельне повітряне вапно); пісковик – Винограднівська та Могилів-Подільська (камінь будівельний); глини – Новоушицька (цегельно-черепична сировина); піски Немійсько-Юрковецька і Жеребілівська (сировина для будівельних розчинів); фосфорити Галайківецька, Новоушицька, Сказинська (фосфорні добрива). Побудовано результуючу таблицю прогнозної характеристика рудопроявів флюориту щодо можливого комплексного видобутку. По кожному рудопрояву флюориту охарактеризовано умови залягання (вміщуючі породи), прогнозні параметри, мінеральний склад, попутні компоненти, наявність нерудних корисних копалин. Визначено перспективні площі флюоритоносності та надано рекомендації щодо доцільності комплексного видобутку флюориту та інших корисних копалин.

 

Проєкт: «Наукове обґрунтування розвитку мінерально-сировинної бази плавикового шпату України (Середнє Придністров’я)», 2016-2020 р.р.

Монографія: Жовинський Е.Я., Крюченко Н.О. Подільська флюоритоносна зона (Середнє Придністров’я). Київ: ЦОП Глобус. – 230 с.

 

Виконавці: чл.-кор. НАН України Жовинський Е.Я., Крюченко Н.О. Жук О.А., Кухар М.В.

2022-07-26 14:12:40


Результати мінералогічних досліджень мінералізації навколорудних метасоматитів Станкуватського та Полохівського рудних полів

Призначення розробки: для підвищення комерційної вартості родовища, оскільки родовища літієві переходять в розряд комплексних цинк-мідно-олово-тантал-ніобій-літієвих.

Місце впровадження: Пошуково-зйомочна експедиція № 46 КП «Кіровгеологія», 2020 р.

Перспективи подальшого використання: при проведенні геолого-розвідувальних робіт на рудопроявах та родовищах

 

        Співробітники відділу радіогеохронології Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України виконали рудно-мінералогічні дослідження навколорудних метасоматитів в контакті літієвих пегматитів з базитами та ультрабазитами Станкуватського та Полохівського рудних полів (рис.), які представлені зоною біотитизації на екзоконтакті, що збагачена на Rb і Cs, а в ендоконтакті утворюються холмквістит, турмалін, фторапатит, трифілін та тантало-ніобати.

                          

Рис. Геологічна карта Станкуватського та Полохівського рудних полів (Інгульський мегаблок Українського щита).

 

     Апатит-кордієритовий метасоматит є новим типом рідкіснометалевої мінералізації в Українському щиті, був виявлений в екзоконтакті літієвих пегматитів з метапелітами на Полохівському родовищі. Вік формування апатит-кордієритових метасоматитів складає 1957-1961 млн. років.

Проєкт: «ЛІТІЄВІ РУДИ СТАНКУВАТСЬКОГО І ПОЛОХІВСЬКОГО РУДНИХ ПОЛІВ (МІНЕРАЛОГІЯ, ГЕОХІМІЯ)», 2016-2020 р.р.

Виконавці: чл.-кор. НАН України Степанюк Л.М., Сьомка В.О., Бондаренко С.М., Довбуш Т.І., Висоцький О.Б., Котвіцька І.М.

2022-07-26 14:13:53


Надкритичні СО2 флюїдні нанотехнології медичного та сільськогосподарського призначення

     В Інституті виконується наукова робота, спрямована на створення науково-технічної бази НКФЕ-технології (надкритичної флюїдної екстракції) глибокої переробки цінних сортів рослинної сировини, відходів основних видів рослинних виробництв з метою отримання високоякісних екстрактів для фармацевтичної, косметичної та харчової промисловості.

    Ціллю роботи є розробка наукових засад для створення науково-технічної бази вітчизняних флюїдних надкритичих нанобіотехнологій для реалізації в переробній галузі підприємств АПК з оптимізацією технології отримання природних біологічно-активних екстрактів з насіння рослин і відходів переробки для потреб медицини, фармакології, харчової, ткацької промисловості. Сучасний підхід до лікувальних і профілактичних засобів зумовлений застосуванням природних нанобіотехнологій і наноматеріалів з отриманням натуральних і біологічно-активних добавок.

     Результатом впровадження  напрацювань буде створення замкненого циклу глибокої переробки рослинної сировини (льону, проса, амаранту, чебрецю, розмарину, чайної троянди) та відходів переробки зерна (гречки, проса) з виготовленням унікальних фармацевтичних і лікарських препаратів, харчових добавок з оцінкою їх якості і кількості необхідних компонентів, удосконалення підходів до технології лікарських форм, зниження ризиків від застосування небезпечних екстрагентів і розчинників.

Виконавці: Смоляр А.С., Гурін В.Г.

 

2022-07-26 14:21:17


Критерії розробки заходів щодо відтворення порушених екосистем на постпірогенних грунтах

Призначення розробки: геохімічний моніторинг природних екосистем з метою запобігання надзвичайних ситуацій

Місце впровадження:  Карпатський біосферний заповідник Міністерства екології та природних ресурсів України, Державне підприємство  «Українська геологічна компанія», 2021 р.

Перспективи подальшого використання: для регіональної фонової оцінки еколого-геохімічного стану об'єктів довкілля та можливості виявлення транскордонного забруднення, для розбраковки природних та техногенних геохімічних аномалій при розробці методики багатоцільового геохімічного картування та при виконанні літохімічних пошуків за вторинними ореолами розсіювання

 

       Співробітниками відділу пошукової та екологічної геохімії Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України в результаті моніторингу постпірогенних ґрунтів природних екосистем – Сосновий ліс (Полісся) (рис. 1) та Долина нарцисів (Карпатський біосферний заповідник) (рис. 2) в разі низової пожежі. У постпірогенних грунтах визначено збільшення кислотності (рН) (рис. 3, рис. 4). Це призвело до зниження рухомості елементів (рис. 5), що  розраховано методами математичного моделювання (програма Фрикс (PHREEQC)). Визначено, що за рН ґрунтів 5,5 рухомість Сu та Zn становить 80-100 %, тоді як за рН  7 – 40–50% (рис. 6). Це обумовлює недостатнє надходження елементів до рослин  (рис. 7), в результаті чого відбувається зміна екосистемного біорізноманіття

                                                         

Рис. 1. Екосистема – сосновий ліс (Полісся)

Рис. 2. Екосистема – Долина нарцисів (Карпатський біосферний заповідник)

Рис. 3. Зміна значень рН грунтів: до пожежі, відразу після пожежі, через рік після пожежі

Рис. 4. Визначення ділянок постпірогенних грунтів за значеннями рН

Рис. 5. Графіки залежності іонних форм металів від рН ґрунтового розчину (програма PHREEQC)

Рис. 6. Ступінь міграції вільних іонів міді та свинцю в залежності від рН ґрунту

Рис. 7. Графік залежності Zn-Cu у гілках сосни та листях нарцису до і після пожежі

 

Проєкт «ГЕОХІМІЧНИЙ МОНІТОРИНГ ПРИРОДНИХ ЕКОСИСТЕМ З МЕТОЮ ЗАПОБІГАННЯ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ», 2017-2021 р.р.

Монографія. Крюченко Н.О., Жовинський Е.Я., Папарига П.С. Геохімічні аспекти моніторингових досліджень Карпатського біосферного заповідника. К.: ФОП Кравченко Я.О., 2021. – 137 с.

Виконавці: Н.О. Крюченко, чл.-кор. НАН України Е.Я. Жовинський

2022-08-04 12:45:48


Методика комплексної оцінки і картування стану довкілля техногенно забруднених урбанізованих територій

Призначення розробки:  для підготовки лекційних матеріалів навчальної дисципліни «Інженерна геологія урбанізованих територій», що викладається у Науково-навчальному інституті «Інститут геології» Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Місце впровадження:  ННІ «Інститут геології» КНУ імені Тараса Шевченка, 2021 р.

Перспективи подальшого використання:  Для прийняття природоохоронних рішень і вирішення соціальних проблем.

Виконавці: І.В. Кураєва; К.С. Злобіна; Т.О. Кошлякова

2022-08-04 12:48:05