01/2005-12/2007

Porovnávacie biolúhovacie experimenty v kolónach a bankách pre zníženie Fe v nerudných surovinách heterotrófnymi baktériami boli uskutočnené s cieľom nájdenia najekonomickejšieho spôsobu úpravy nerudných surovín s elimináciou mnohých konvenčných operačných úkonov v priemyselnom meradle, ktoré zvyšujú ekonomickú náročnosť úpravy nerudných surovín. K nim patrí chemické lúhovanie anorganickými kyselinami, ich recyklácia a flotácia. Samotný biolúhovací diskontinuálny proces bude vyžadovať veľkoobjemové nádrže so sledovaním životných podmienok baktérií a koncentrácie extrakcie Fe vo výluhoch. Stupeň zníženia obsahu Fe po biolúhovaní v laboratórnych podmienkach bol potvrdený výtavkami, kde aj minimálny obsah Fe sa prejavil znížením stupňa belosti produktu vplyvom hnedého zafarbenia. Chemická analýza vzoriek nerudných surovín umožnila posúdiť stupeň skvalitnenia surovín. (3 karentované publikácie, 5 zahraničných časopiseckých publikácií, 2 príspevky v rozšírených abstraktoch)

01/2005-12/2007

Téma 1:
Na základe rozboru rôznych druhov energetických odpadov bol výskum v etape Štúdium vplyvu biotechnologických a úpravníckych procesov na kvalitatívne vlastnosti získaných produktov zameraný na štúdium:
- energetických odpadov zo spaľovania uhlia - čiernouhoľných popolčekov
Získané výsledky potvrdili vplyv pôsobenia testovaných mikroorganizmov (MO) na prvkové zloženie skúmaných popolčekov. Selekcia procesu biologicko-chemickej extrakcie prvkov však nemá taký charakter aby tento proces mohol byť využitý pre úpravu silikátového modulu lúhovaných popolčekov. Zo štúdia distribúcie prvkov vyplynulo, že jedna z úžitkových zložiek popolčeka "nedopal" sa kumuluje v materiále o zrnitosti nad 0,04 mm.
- odpadových kalov z výroby hnedého energetického uhlia
Výsledkom štúdia sú originálne poznatky o porušovaní štruktúry uhoľnej hmoty vybranými druhmi pôdnych MO, pričom dochádza k nárastu obsahu látok typu humínových kyselín, ktoré nadobúdajú stále väčšie uplatnenie v rôznych oblastiach od ekológie cez poľnohospodárstvo až po medicínu.
- odpadu zo spaľovania opotrebovaných pneumatík
Zistený bol vhodný chemický proces elúcie Zn z pyrolýznych sadzí pre vytvorenie podmienok komplexnej recyklácie opotrebovaných pneumatík.
- PAU-dechtových odpadov starej záťaže po výrobe svietiplynu
Zistené bolo chemické zloženie PAU dechtovej záťaže a naštartovaný bol experiment jej biologickej degradácie, ktorý je on-line monitorovaný. Z výsledkov vyplýva, že počas 6-mesačnej degradácie došlo k odbúraniu cca 12% znečisťujúcich PAU.
Časť výskumných kapacít bola venovaná publikačnej činnosti, výsledkom ktorej je spoluautorstvo na vydaní 1 zahraničnej monografie a 5 odborných článkov zverejnených na medzinárodných konferenciách, z čoho 1 bol ocenený vedeckým komitétom svetovej konferencie v Pittsburghu.

Téma 2:
Realizovala sa príprava nanoantimónu (veľkosť častíc 19 nm) vysokoenergetickým mletím sulfidu antimonitého Sb₂S₃ s elementárnym železom Fe ako redukčným činidlom. Mechanochemická redukcia bola uskutočnená v laboratórnom planetárnom mlyne. Zloženie a vlastnosti nanopráškov pripravených vysokoenergetickým mletím boli charakterizované metódami RTG, VSM a TEM. Proces syntézy je priamočiary, v priebehu reakcie vznikajú iba tuhé produkty, a to elementárny antimón Sb (JCPDS 05-0562) a FeS (pyrhotín-4H, JCPDS 22-1120). Kinetika mechanochemickej redukcie popísaná metódami RTG a VSM ukazuje, že viac ako 80%-ná redukcia prebehla po 60 minútach mletia a reakcia je úplná po 180 min. mletia. Na rozdiel od tradičnej vysokoteplotnej redukcie pre tento proces je postačujúci atmosferický tlak a laboratórna teplota. Ciežom tejto etapy bolo tiež štúdium fyzikálnych a fyzikálnochemických vlastností sorbentov na báze oxidov železa a ich aplikácie pri odstraňovaní vybraných ťažkých kovov z vôd. Boli testované nasledujúce materiály: Syntetický magnetit, pripravený v laboratórnych podmienkach precipitáciou Fe²⁺ a Fe³⁺ a albánsky lúženec z Niklovej huty Sereď, ktorého hlavnú zložku tvorí syntetický magnetit (cca 54%), ktorý vznikol z goetitu a lepidokrokitu nachádzajúcich sa v pôvodnej lateritickej rude. Uvedené materiály boli použité ako sorbenty dvojmocných iónov kadmia, olova, medi a zinku. Bolo preukázané, že sorpciou v uvedených podmienkach bolo z modelových roztokov odstránené značné množstvo iónov ťažkých kovov. Adsorpčná kapacita syntetického magnetitu bola 64 mg.g^-1 pre Cd pri pH 7; 54 mg.g^-1 pre Pb pri pH 4,5; 16 mg.g^-1 pre Cu pri pH 4,5 a 56 mg.g^-1 pre Zn pri pH 6. Hodnoty sorpčnej kapacity preukazujú klesajúcu afinitu syntetického magnetitu k jednotlivým ťažkým kovom v rade: Cd > Zn > Pb > Cu. Adsorpčná kapacita albánskeho lúženca bola 30 mg.g^-1 pre Cd pri pH 7 a 42 mg.g^-1 pre Zn pri pH 7. Najvyššia účinnosť procesu odstraňovania kovov (nad 50%) bola dosiahnutá v oblasti nízkych počiatočných koncentrácií uvedených zložiek v roztoku (20-100 mg.l^-1). S rastúcou počiatočnou koncentráciou účinnosť prudko klesá.

Téma 4:
Riešenie tejto témy sa uskutočnilo v rámci spolupráce s Katedrou mechaniky a mechanotroniky SF TU v Košiciach. Namodelovali sa napätia v rozpojovacom nástroji a rozpojovanej hornine v statickej úlohe. Dekódovaním akustického signálu vo frekvenčnej zložke je možné identifikovať riadiace veličiny pre proces rozpojovania hornín. Doterajšie riešenie možno zhrnúť nasledovne. Rozhodujúcim napätím pri rozpojovaní hornín rotačným vŕtaním je šmykové napätie. Kombináciou prítlačnej sily a krútiaceho momentu dochádza v hornine k vytvoreniu napäťového poľa, ktoré umožňuje vylupovať úlomky z horniny. V rámci návrhu inteligentného systému pre rozpoznávanie rôznych typov hornín bola použitá tzv. frekvenčná lupu (zoom) a vektorové kvantovanie ako metódy na rozpoznávanie sprievodných akustických signálov podľa typu rozpojovanej horniny.

Na základe výsledkov riešenia úlohy ŠPVV celkovo vznikli 1 monografia, 2 publikácie v karentovaných časopisoch, 3 publikácie v nekarentovaných časopisoch, 10 publikácií v zborníkoch vedeckých podujatí, 10 inovácií produktu, 7 inovácií procesu, 1 organizačná a 1 marketingová inovácia.

01/2004-12/2006

V rámci riešenia projektu sa dosiahli tieto najvýznamnejšie výsledky základného a aplikačného výskumu. Potvrdil sa výskyt dvoch biologicky aktívnych derivátov kauránov v uhoľných extraktoch, fullerenov z pyrolytických sadzí a patentovatežné poznatky koncentrácie biologicky aktívnych humínových kyselín v mechanicky aktivovanom uhlí ako aj vzniku nanorozmerového amorfného uhlíka z TG meraní. Bolo potvrdené, že kauránové deriváty sa nenachádzajú v hodnotenej biomase ani v liečivých rastlinách. Experimentálne výsledky štúdia mechanickej aktivácie hnedého uhlia v podmienkach suchého aktivačného mletia a postupu GACL (Grinding Aqueous Caustic Leaching) opodstatňujú tento postup pre aplikačný výstup cestou spolupráce s Huminitom Slovakia, s.r.o. V podmienkach mechanochemickej úpravy dochádza k viacnásobnému zvýšeniu obsahu humínových kyselín v upravovanom uhlí pre jeho potencionálne využitie ako aditíva do krmiva zvierat
(1 publikácia v nekarentovanom časopise, 6 príspevkov v zborníkoch na zahraničných medzinárodných konferenciách)

07/2004-07/2006

Boli pripravené nanosorbenty na báze oxidov železa (akaganeit). Následne bola testovaná ich sorpčná kapacita vzhľadom k arzénu. Sorpčné experimenty boli uskutočnené v statických podmienkach v roztokoch s rôznou iónovou silou 0; 0,1 a 0,01 M NaNO₃ pri pH 3,5 - 4. Počiatočná koncentrácia As v roztokoch bola 20-1000 mg/l. Sorpčné izotermy boli modelované použitím Langmuirovho a Freundlichovho modelu. Experimentálne výsledky ukázali, že najvyššiu sorpčnú afinintu má akaganeit v podmienkach bez prítomnosti NaNO₃ (3 publikácie v konferenčných zborníkoch abstraktov)

01/2004-06/2004

Sledovala sa kinetika suchého mletia serpentinitovej suroviny v keramickom guľovom mlyne za účelom získania produktov požadovanej zrnitosti. Zrealizovala sa mokrá nízkointenzitná magnetická separácia produktov mletia pri rôznom stupni otvorenia zrna.