Работа ученых УГГУ, равно как и других учреждений высшей школы, как правило, обладает определенным дуализмом: во-первых, это подготовка инженерно-технических кадров для управления производственными процессами на предприятиях промышленных отраслей нашей Родины, во-вторых, это решение насущных проблем, перерастающих в научные, которые, в свою очередь, диктует производство. И ученые кафедры Обогащения полезных ископаемых в данном случае не исключение.

Кафедра обогащения полезных ископаемых, по большей части, прикладная. Мы не делаем серьезных открытий, ставящих мировоззрение с ног на голову, не изобретаем того, что обеспечивает серьезные прорывы в жизни человечества (как, например, изобретение транзисторов вместо вакуумных ламп). Мы просто помогаем производственникам решать их технологические проблемы.

Исторически сложилось так, что основные научные кадры кафедры сплотили вокруг себя Козин В. З., Колтунов А. В., Морозов Ю. П., Пелевин А. Е., Цыпин Е. Ф. Каждая группа занимает свою научную нишу. И все они тесно сотрудничают между собой. Именно вокруг них вращаются все подрастающие и подающие надежды научные умы кафедры, не говоря уже и студентах. И хотелось бы отметить научные заслуги каждого, потому что их вклад в развитие обогатительного дела не измерить никакими эквивалентами. 

Чтобы рассказать о деятельности группы профессора Козина В. З. (в нее входят старший научный сотрудник, д.т.н. Комлев А. С., инженер Волков П.С.), совершим краткий экскурс в историю. 

В 1920 году немецкий химик Фриц Габер (серьезный ученый, получивший Нобелевскую премию за разработку технологии получения аммиака из воздуха) сделал серьезную попытку оценить запасы золота в морской воде и перспективы его получения. Для работы были созданы методики точнейшего анализа содержания золота, а также методы повышения концентрации его в воде (до 10 тысяч раз). После трех лет секретной работы над этой проблемой Габер уверовал в свое дело: если доверять его анализам, то вода океана содержит в среднем от 5 до 10 мг золота на кубический метр. Экономические расчеты были обнадеживающими: добыча нескольких миллиграммов золота на тонну морской воды покроет производственные затраты, а превышающие это количество 1 или 2 мг пойдут в прибыль. Осуществление проекта согласились финансировать такие концерны, как «Предприятие по выделению серебра и золота» (Degussa) во Франкфурте-на-Майне и «Банк металлов». На перестроенной канонерке «Метеор», которую переоборудовали в «океанографическое исследовательское судно», исследователи вышли в море в апреле 1925 года. Они должны были возвратиться из своего путешествия в начале июня 1927 года. Перемещаясь туда-сюда между побережьями Америки и Африки, экспедиция отобрала свыше 5000 проб воды, которые были отосланы в специальных запломбированных сосудах в институт в Берлин-Далеме. Еще несколько сот проб были получены с других кораблей из бухты Сан-Франциско и с побережий Гренландии и Исландии. Советские коллеги прислали Габеру образцы воды из Северного Ледовитого океана. В мае 1926 года в докладе «Золото в морской воде» Фриц Габер публично признал свою неудачу. И приведенные им данные были уничтожающими: «Золота из Мирового океана не будет!». 

Почему авторитетный ученый так ошибся и пустил под откос кучу денег и 5 лет серьезной работы? В то время еще не существовало теории опробования и методик математической обработки анализов. Именно теория опробования отвечает за правильность отбора проб: точки отбора, массы проб, дальнейшую обработку результатов с целью исключения всевозможных ошибок и погрешностей. 

Оказалось, что результаты первых анализов были неверными! В расчеты вкрались методические ошибки, которые давали завышенное содержание золота в морской воде. Кроме того, не было навыков по разделению микроколичеств золота и серебра, в результате чего выделялось золото вместе с серебром. Не была учтена возможность занесения микроколичеств золота извне. Золото в виде следов присутствует повсюду: в реактивах, сосудах, посуде. Это небольшие количества, но их достаточно, чтобы исказить результат микроанализа и привести к завышенным значениям. Профессору Габеру потребовалось длительное время, чтобы найти источники ошибок и исключить их. После этого он отказался «искать сомнительную иголку в стоге сена». Если бы с самого опробование было проведено соответствии с основными принципами и закономерностями опробования, такого бы не случилось. Хотя, к слову сказать, в процессе поиска источника своих ошибок, ученый заметно приблизился к истине.

Этот случай показывает, насколько важно правильно определять содержание полезных компонентов. Именно за это и отвечает коллектив В. З. Козина. 

Опробование продуктов обогащения на горнообогатительном предприятии ведется непрерывно. Коллективом разработаны, запатентованы и поставлены на промышленный выпуск под маркой «Таилс» несколько типов аппаратов для непрерывного отбора проб, пользующихся беспрецедентным успехом на обогатительных фабриках от Кольского полуострова и Магадана до Грузии и Киргизии. Настолько беспрецедентым, что очередь на поставку данных аппаратов на сегодняшний день рассчитана на год вперед. Аппараты-пробоотбиратели установлены на 30 предприятиях стран России и стран ближнего зарубежья. Мы не будем перечислять их все, отметим только те, где данное оборудование «закрывает» все точки опробования. Это «Рудник Александровский», «Березняковский ГОК», Пластовская ЗИФ, «Золото Селигдара», «Краснотурьинск-Полиметалл», «Бакырчикское горнодобывающее предприятие» (Республика Казахстан); Фабрика "Маднеули" (Грузия); ООО «КАЗ Минералз Бозымчак» (Киргизская Республика).

На сегодняшний день пробоотбиратели «Таилс» - равноправные участники рынка оборудования для отбора проб, наряду с такими ведущими производителями данного сегмента оборудования, как «Metso Outotec», «Механобр-Техника», «Технолинк» и «SIEBTECHNIK», создающие им здоровую конкуренцию. 

А для чего горнообогатительным предприятиям нужно непрерывное опробование? Для составления технологического и товарного балансов. Что такое технологический баланс? В основе любого промышленного производства лежит технологический процесс, представляющий собой совокупность операций, непосредственно связанных с добычей, переработкой сырья в полуфабрикаты или готовую продукцию. Количество введенных в технологический процесс сырьевых продуктов должно быть равно количеству основных и промежуточных продуктов, а также отходов производства. За это и отвечает технологический материальный баланс. 

На обогатительную фабрику поступает руда с определенным количеством ценного компонента. В идеале, все продукты, полученные из нее, должны в сумме содержать ровно столько же ценного компонента. Но производство штука весьма сложная и многомерная, и приблизиться к идеалу удается далеко не всегда. Недостаток или избыток ценного компонента оценивается по результатам составления товарного баланса и называется «невязка товарного баланса» (этакая научная «неувязка»). Оценить, минимизировать или устранить её как раз и помогает вышеупомянутый научный коллектив. Поверьте, задача далеко не простая и требует грамотного, внимательного подхода и кропотливого труда, зачастую приходится «перелопачивать» груды документов: производственных регламентов и инструкций по опробованию, протоколов результатов анализа продуктов обогащения, методик измерений, стандартов по качеству. Также обязательно необходимо выполнить обследование всех точек опробования на самой обогатительной фабрике, всего оборудования и инструмента для отбора и подготовки проб. Такие работы были выполнены для обогатительных фабрик целого ряда крупных компаний - «Сильвинит», «УГМК», «ГМК «Норильский никель», «ЕВРАЗ», «Полиметалл», «Казхром».

Как уже было подмечено, торговая марка аппаратов опробования - «Таилс». Название выбрано не случайно, именно под эгидой данного предприятия они выпускаются. А руководит предприятием профессор Морозов Ю. П. Помимо итегрированного сотрудничества, предприятию есть чем похвастать в плане научных разработок и внедрений. Специализация – извлечение золота из «безнадежных» в этом смысле на текущий момент источников. 

Разработана и запатентована конструкция центробежного сепаратора для извлечения тонкого золота размером до 10 микрометров. Существующие аналоги «ловят» только 40 микрон и выше. Пока существует несколько опытных образцов, причем 2 из них уже испытываются в Магадане и Москве (ИПКОН РАН). Ведутся работы по усовершенствованию конструкции непрерывного действия с частичным замещением водной среды разделения воздухом.

Разрабатываются и совершенствуются и технологии получения золота и других благородных металлов. Это хлоринация и флотоклассификация. Хлоринация – процесс электролитического осаждения ценного компонента с помощью ионов хлора, получаемых при внесении в электролитический раствор поваренной соли. Вновь образуемые соединения хлора вызывают растворение золота и последующее его осаждение на электроде. Флотоклассификация - процесс выделения очень мелких частиц полезного компонента при отделении их от крупных. На оба процесса и их аппаратное обеспечение получены патенты, ведутся их промышленные испытания.

Профессор Цыпин Е. Ф. – автор теории предварительного обогащения руд, ее проводник в реальные производственные процессы. Именно эта теория заставляет работать основной принцип обогащения – «не перерабатывать ничего лишнего». Работа по внедрению предварительного обогащения ведется с 80-х годов прошлого века по настоящее время. 

По авторским методикам профессора Е. Ф. Цыпина и доцента Т. Ю. Овчинниковой выполнены исследования, оценены возможности, перспективность применения для различных видов минерального, техногенного сырья информационных (сенсорных) методов обогащения, таких как рентгенофлуоресцентный, рентгеноабсорбционный, оптические. Исследования проведены для научно-исследовательских организаций и целого ряда промышленных предприятий, перерабатывающих медные, медно-цинковые, медно-никелевые, полиметаллические, золотосодержащие, сидеритовые, хромовые, марганцевые, изумрудно-бериллиевые и другие руды, кварцевое сырьё, доломиты, уголь. По материалам исследований выпущено 4 научных монографии.

В последние годы истощаются запасы богатых и находящихся поблизости от действующих горно-обогатительных комбинатов месторождений. Возникает проблема пополнения сырьевой базы за счёт вовлечения в переработку бедных и удалённых от обогатительных фабрик месторождений. В зависимости от условий производства, состава руды и возможностей предприятия содержание полезного компонента в исходном материале для глубокого обогащения после применения операций предварительного обогащения могут повышаться, также могут быть снижены объёмы материала, подвергаемого глубокому обогащению.

Предварительное обогащение позволяет для многих видов минерального сырья значительно снизить общие затраты на их переработку за счёт удаления крупнокусковых хвостов и складирования их в местах добычи, снижения расходов на их транспортирование до обогатительных фабрик с технологиями глубокого обогащения, а также повысить технологические показатели горно-обогатительного комплекса в целом. Появляется возможность использования кусковых хвостов для рекультивации земель после завершения горных работ.

Пелевин А. Е. является специалистом в области магнитного обогащения и переработки железных руд. Разработаны и запатентованы новые технологии обогащения магнетитовых руд, позволяющие повысить содержание железа в концентрате или снизить затраты на обогащение за счёт уменьшения объёма измельчительного оборудования. Особенностью схем обогащения является использование в них не только традиционных магнитных методов, но и других методов, например, гравитационного или разделения по крупности. Разработаны новые конструкции магнитных сепараторов, например сепаратор с переменным магнитным полем. Барабанный магнитно-гравитационный сепаратор испытан в промышленных условиях. На его конструкцию получен патент на способ и устройство. 

И, наконец, человек, который умеет все – от разработки технологии получения ценного компонента до проекта обогатительной фабрики. Это Колтунов А. В. На его счету - проекты дробильно-сортировочных комплексов, технико-экономические обоснования, технологические аудиты, технологические регламенты, исследования на обогатимость и многое другое. Среди его клиентов Минобрнауки РФ, Правительство Свердловской области, РМК, АО «ЕВРАЗ КГОК», ООО «Стройкомплекс», от России и Казахстана до Ирана. Высочайшего качества знание операций обогащения и сопутствующих им процессов позволяют ему быть универсальным специалистом в области горноперерабатывающей промышленности.

Помимо практической научной деятельности, кафедра «продвигает» свои научные достижения на ежегодной международной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», организуемой силами сотрудников кафедры, на которую представляют доклады обогатители России и зарубежья. Каждый год поступает около 100 докладов и выпускаются труды по материалам конференции. В 2025 году кафедра ОПИ УГГУ выступит организатором и принимающей стороной Международной конференции «Плаксинские чтения – 2025» «Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки природного и нетрадиционного минерального сырья»

Научные монографии кафедры