აქეი. ვრცლად ადგილობრივი წიაღისეულის და მინერალური ნედლეულის ქიმიური გადამუშავების ლაბორატორიაზე

საქართველოსათვის მანგანუმი მთავარ წიაღისეულ სიმდიდრეს წარმოადგენს. ამ ფაქტის გათვალისწინებით 1953 წელს ინსტიტუტში ჩამოყალიბდა მანგანუმის კარბონატული მადნების გადამუშავებისა და მინერალური სასუქების ლაბორატორია, რომელსაც ხელმძღვანელობდა ქრისტეფორე გაბრიელის ძე ფურცელაძე. 1960 წლიდან დაარსდა იშვიათი ელემენტების და მათი ნაერთების ქიმიური ტექნოლოგიის ლაბორატორია, რომელსაც სათავეში ჩაუდგა ვახტანგ ნიკოლოზის ძე გაფრინდაშვილი. რამდენიმე წელიწადში, - 2006 წლიდან ორივე ლაბორატორია გაერთიანდა ერთი სახელწოდებით : ადგილობრივი წიაღისეულისა და მინერალური ნედლეულის ქიმიური გადამუშავების ტექნოლოგიების ლაბორატორია. ლაბორატორიის ხელმძღვანელი თავდაპირველად თ.კ. ჭყონია იყო, ხოლო შემდგომში ბ.ქ. ფურცელაძე.
ლაბორატორიის მკვლევარების წინაშე მდგარი ძირითადი ამონაცანები: I. ღარიბი კარბონატული მადნების გამდიდრების სხვადასხვა ტექნოლოგიის დამუშავება, კვლევების ჩატარება უნარჩენო წარმოების შესაქმნელად, პერმანგანატის მიღების ახალი ეფექტური ტექნოლოგიის დამუშავება და სხვ. (ხელმძღვანელი მთავარი მეცნ. თანამშრომელი ბორის ფურცელაძე). II. ფუნდამენტური კვლევების წარმოება და ტექნოლოგიის დამუშავება ტექნიკის ახალი მასალების მისაღებად, იქნება ეს არაორგანული პოლიმერული ნაერთები- ე.წ. კონდენსირებული გრძელჯაჭვიანი პოლი- ან ციკლური ნაერთები, კვლევები მათი თვისებების შესასწავლად და გამოყენების სფეროების მოძიება (ხელმძღვანელი უფრ. მეცნ. თანამშრომელი მარინე ავალიანი).
III. 2017 წლიდან ზემოთ აღნიშნულ ძირითად სამეცნიერო მიმართულებებს დაემატა კიდევ ერთი თემა: „სეგრეგაციული გამოწვის პროცესის გამოყენების შესაძლებლობის დადგენა სამხრეთ კავკასიის (ბოლნისის რაიონი) ოქროშემცველი სპილენძის ოქსიდური მადნებიდან ფერადი და კეთილშობილი ლითონების ამოსაღებად“ (ხელმძღვანელი უფრ. მეცნ. თანამშრომელი რუსუდან ჩაგელიშვილი).

ოდნავ უფრო ვრცლად ლაბორატორიაში წარმოებული კვლევების საილუსტრაციოდ:
 1. დეტალურად დამუშავდა ღარიბი კარბონატული მადნების გამდიდრების აზოტმჟავური მეთოდი, რომელიც შემოწმებული იქნა რუსთავის ს/გ “აზოტ”-ში ნახევრად სამრეწველო პირობებში. შეიქმნა რიგი ტექნოლოგიური ორიგინალური სქემები MnCO₃, Mn(OH)₂, Mn₂0₃, KMnO₄, MnO₂-ის მისაღებად. ლაბორატორიაში ჩატარებულია მრავალი კვლევითი სამუშაო ტექნოლოგიიების სრულყოფისათვის. ლაბორატორიაში ჩატარებულმა კალიუმის პერმანაგანატის წარმოების ძირითადი კვანძის კვლევებმა და საწარმო გამოცდილების დეტალურმა ანალიზმა საშუალება მოგვცა შეგვემუშავებინა აპარატის ახალი, ორიგინალური კონსტრუქცია. შეტანილი ცვლილებები მოსინჯული იქნა ინსტიტუტის სასტენდო დანადგარზე (აპარატების წარმადობის ზრდა 20-25%-ია, ხოლო მანაგანუმის დანაკარგები შემცირდა 15-20%-ით), ტექნოლოგიურ ხაზში ზოგიერთი ოპერაციის შეკვეცის შედეგად გაიზარდა პროცესის სიჩქარე, ნარჩენი ხსნარები კი გამოიყენება ახალი ორგანომინერალური სასუქის დასამზადებლად. ბოლო წლებში უდიდესი მნიშვნელობა ენიჭება მაღალხარისხოვანი დამჟანგველების გამოყენებით ტექნოლოგიური პროცესების განხორციიელებას. ლაბორატორიულმა კვლევებმა ცხადყო, რომ ოზონი მეტად ეფექტური და პერსპექტიული რეაგენტია და მისი გამოყენება არ საჭიროებს დამატებითი რეაგენტების შეტანას სარეაქციო არეში. ლაბორატორიაში ჩატარებულ კვლევებში ნაჩვენებია, რომ ელექტროქიმიურ მეთოდს კონკურენცია შეიძლება გაუწიოს მანგანატის ოზონით დაჟანგვის მეთოდმა. სიმარტივე, საიმედობა, ეფექტურობა და უბალასტობა არის ის ძირითადი მახასიათებლები, რაც საშუალებას იძლევა, რომ ოზონური მეთოდის გამოყენებით გადაიჭრას არსებული ძირითადი პრობლემა და შეიქმნას უნარჩენო წარმოება. ოზონი აგრეთვე გამოყენებულია გამა მოდიფიკაციის MnO₂ მისაღებად. ასეთი დიოქსიდი მაღალი აქტივობით ხასიათდება. ლაბორატორიაში შესრულდა კვლევები მადნეულის კონცენტრატის და ჭიათურის მანგანუმის დაჟანგული კონცენტრატის ერთობრივი გადამუშავების ტექნოლოგიის გამოყენებით, რომლის საწყის ეტაპზე ნაცვლად ენერგოტევადი მასულფატიზირებული გამოწვის პროცესისა, რეალიზებულია აღნიშნული კონცენტრატების საერთო კაზმის მექანიკური აქტივაცია. მადნეულის სამთო-გამამდიდრებელი კომბინატის ნარჩენი კუდებიდან ოქროს და ვერცხლის ამოსაღებად გამოყენებულია თიოკარბამიდული მეთოდი, ნაცვლად ტოქსიკური ციანიდური მეთოდისა აქ ოქროს ამოღების ხარისხი აღწევს 93,4 5% ხოლო ვერცხლის 69,5%. ლაბორატორიაში ჩატარებულია კვლევით სამუშაოებს შორის აღსანიშნავია: ბარიტის ქიმიური მეთოდით გამდიდრება, ნატრიუმის კარბონატთან შეცხობა, მინერალური მჟავებით დამუშავება და მიღებული კონცენტრატის აღდგენით მიღებული ბარიუმის სულფიდის ბაზაზე, ბარიუმის რიგი მარილების მიღება. 2005-2006 წწ. აშშ GRDF– ის გრანტის ფარგლებში დამუშავდა პერმანგანატის მიღების ახალი ეფექტური ტექნოლოგია; მოხდა დაკავშირება აშშ–ში კალიუმის პერმანგანატის მწარმოებელ უდიდეს კომპანიასთან Carus and Chemical Company, რომელმაც გამოთქვა ჩვენთან თანამშრომლობის სურვილი, რისთვისაც გამოიყო სათანადო თანხა; ამ დაფინანსებით მოგვეცა საშუალება მოგვეზადებინა ი. ჯავახიშვილის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მაგისტრანტი და მიგვევლინებინა აშშ-ში ერთობლივი კვლევების ჩასატარებლად.
 2. მეორე ძირითადი, ფრიად აქტუალური სამეცნიერო მიმართულება- ფუნდამენტური კვლევები და ტექნოლოგიები ტექნიკის ახალი მასალების, არაორგანული პოლიმერების, ე.წ. კონდენსირებული ნაერთების მისაღებად ვითარდებოდა საკმაოდ აქტიურად ბოლო 20-25 წლის მანძილზე (თავდაპირველად ეტაპის სახით, შემდგომში უკვე ცალკე თემად გამოყოფილი), რომელსაც ხელმძღვანელობდა და ხელმღღვანელობს დღემდე აკადემიური დოქტორი მარინე ავალიანი. კვლევის მიზანი: მრავალკომპონენტიანი სისტემების დეტალური შესწავლა ახალი ტექნიკის მასალების - ე.წ. არაორგანული პოლიმერების, ანუ კონდენსირებული ფოსფატების სინთეზის მიზნით, მიღებული ორმაგი ნაერთების თვისებების დადგენა და აგრეთვე მათი გამოყენების სფეროების მოძიება ახალი ტექნიკის დარგებში (იქნება ეს იონთმიმომცვლელების, ადსორბენტების, სასუქების და/ან შემკვრელ, მაცემენტებელ მასალების სახით, ასევე ნანოტექნოლოგიებში მათი ინკლუზია). ჯგუფში შედიოდნენ როგორც ლაბორატორიის წევრების უმეტესობა (ბ. ფურცელაძე, მ. გველესიანი, ნ. ბარნოვი, ე. შოშიაშვილი, რ. ჩაგელიშვილი) ასევე, - დროის სხვადასხვა პერიოდში, თემის საჭიროებებიდან გამომდინარე - მომიჯნავე სფეროში მოღვაწე კოლეგები, იქნება ეს ინსტიტუტის წიაღში არსებული ლაბორატორიის თანამშრომლები (პ. ნიკოლაიშვილი, გ. გორელიშვილი, ვ. კვესელავა, შ. მახათაძე, დ. ძანაშვილი), თუ ჯავახიშვილის თსუ-ს მეცნიერთა წრიდან (ნ. ესაკია). ასეთი პრაქტიკა ფრიად გამართლებულია, რადგან აფართოებს ჯგუფის შესაძლებლობებს და ზრდის სამეცნიერო ერთეულის არსებულ პოტენციალს. ამასთანავე, ზედმეტი დანახარჯების გარეშე, დროის მოცემულ მომენტში ხელს უწყობს სამეცნიერო თემის მაქსიმალურად ეფექტიანად განხორციელებას. ეჭვსგარეშეა, რომ თანამედროვე მსოფლიოში დიდი ყურადღება ექცევა ე.წ. არაორგანული პოლიმერების, კონკრეტულად კი კონდენსირებული ფოსფატების მიზანმიმართულ სინთეზს, აგებულების დადგენას და თვისებების შესწავლას, რაც ნიშვნელოვანია ფუნდამენტური კვლევების, ახალი ტექნიკის დარგებისა და ნანოტექნოლოგიების სფეროების განვითარებისათვის.
ლაბორატორიაში მომუშავე მკვლევარების ჩვენმა ჯგუფმა დააგროვა მნიშვნელოვანი სამეცნიერო გამოცდილება ახალი, დღემდე უცნობი ორმაგი კონდენსირებული ოლიგო- პოლი– და ციკლოფოსფატების სინთეზის, მათი აგებულების, შედგენილობის დადგენის და თვისებების კვლევის სფეროში. სხვადასხვა ტემპერატურულ ინტერვალში შესწავლილია და/ან შესწავლის პროცესშია მრავალკომპონენტიანი სისტემები M^I₂O – M^III₂O₃ – P₂O₅ – H₂O (სადაც M^I – ერთვალენტიანი მეტალებია, ხოლო M^III – გალიუმი, ინდიუმი და სხვა). სინთეზის ხანგრძლივობასთან კორელაციაში და ტემპერატურული ინტერვალების ოპტიმალური შერჩევით მიღებულია მრავალი ახალი, სხვადასხვა ტიპის ორმაგი კონდენსირებული ფოსფატი, ანუ ეგრეთწოდებული არაორგანული პოლიმერი. გაანალიზებულია მიღებული შედეგები, შედარებულია უახლეს, - ინტერნეტ- თუ ბეჭდურ გამოცემების ინფორმაციულ მონაცემებთან და დადგენილია მათი კორელაცია ჩვენს მიერ ადრე მიღებულ ნაერთებთან, მათ შორის მსოფლიოში პირველად სინთეზირებულ არაორგანულ პოლიმერებთან - გალიუმის, ინდიუმის და სკანდიუმის ციკლოოქტაფოსფატებთან, ციკლოდოდეკაფოსფატებთან, ორმაგ მჟავა დი-, ტრი- ტეტრაფოსფატებთან, გრძელჭაჟვიან კონდენსირებულ ნაერთებთან; ჩვენს მიერ პირველად მიღებული ეს ნაერთები მრავალი განსაკუთრებული თვისების მატარებელია და მათი გამოყენება შესაძლებელია თანამედროვე ტექნიკის სხვადასხვა სფეროში, რაზეც მოგვეპოვება ოფიციალური დადასტურება. აღნსანიშნავია ჩვენს მიერ სინთეზირებულ ნაერთებზე ვრცელი რეფერირება ნიუ იურკში ახლახანს გამოცემულ პროფ. ა. დიურიფის უმნიშვნელოვანეს მონოგრაფიაში (არსებობს როგორც 2013 წლის ინგლისურენოვანი, ასევე 2014 წ. გერმანულ ენაზე გამოცემული 430 გვერდიანი წიგნების როგორც ბეჭდური, ისე ინტერნეტ-გამოცემები); მრავალი ციტირებაა აგრეთვე მ.ტ. ავერბუხ-პუშოს, ლ. კომისაროვას, პ. ზანელლოს მონოგრაფიებში, ინფორმაცია ჩვენს ნაერთებზე შეტანილია სხვადასხვა მონაცემთა ბაზებში, იქნება ეს Energy Citations Database (ECD), Crystallography Reports, SAO/NASA ADS Physics Abstract Service, ICSD release 1998/1 with - Université du Maine ICSD - Inorganic Crystal Structure Database; http://sdpd.univ-lemans.fr/icsd/icsdall.txt და ასევე სხვადასხვა უცხოურ მაღალრეიტინგულ ჟურნალებში, ინგლისსა თუ საფრანგეთში დაცულ სადოქტორო დისერტაციებში.
 3. აკადემიური დოქტორის რუსუდან ჩაგელიშვილის მეცნიერული კვლევის ძირითადი მიმართულებაა: საქართველოს ოქროშემცველი სულფიდური და დაჟანგული მადნების კომპლექსური გადამუშავება ჰიდრომეტალურგიული და პირომეტალურგიული მეთოდების გამოყენებით. ამჟამად იგი თემის ხელმძღვანელია, სამეცნიერო კვლევის სახელწოდებაა: „სეგრეგაციული გამოწვის პროცესის გამოყენების შესაძლებლობის დადგენა სამხრეთ კავკასიის (ბოლნისის რაიონი) ოქროშემცველი სპილენძის ოქსიდური მადნებიდან ფერადი და კეთილშობილი ლითონების ამოსაღებად“. ბოლნისის რაიონში მადნეულისა და მის მიმდებარე ტერიტორიებზე არსებული დაბალხარისხიანი, ძნელად გამდიდრებადი ოქროშემცველი სპილენძის ოქსიდური და შერეული მადნების ფლოტაციური გამდიდრება ყოველთვის ეფექტური არ არის - დაბალია მეტალების კონცენტრატში ამოკრეფის ხარისხი, დიდია დანაკარგები კუდებში. ამ შემთხვევაში მადნის გადასამუშავებლად პერსპექტიულად გვესახება სეგრეგაციის მეთოდის გამოყენება, რომელიც უზრუნველყოფს ამ მადნების კომპლექსურ გადამუშავებას. სეგრეგაციის მეთოდი ითვალისწინებს მადნების ან მათი ნარჩენების სეგრეგაციულ გამოწვას 800-900°C ტემპერატურაზე მცირე რაოდენობით რეაგენტების - ნახშირისა და ნატრიუმის ქლორიდის დამატებით და სეგრეგაციის პროდუქტის ფლოტაციურ გამდიდრებას, რის შედეგადაც მიიღება ოქროთი, ვერცხლით და სპილენძით მდიდარი ფლოტაციური კონცენტრატი. პროექტი ითვალისწინებს სპილენძის „ჯიუტი“ ოქსიდური მადნების გამდიდრებას სხვადასხვა მეთოდების გამოყენებით, მათ შორის ოზონირებითაც, მიღებული კონცენტრატის, თუ ეს შესაძლებელი იქნება, თუ არა და პირდაპირ მადნის სეგრეგაციულ გამოწვას და სეგრეგაციის პროდუქტის ფლოტაციურ გამდიდრებას. სამუშაო ერთობლივია და ჩვენი ინსტიტუტის თანამშრომლებთან (ც. გაგნიძე, ბ. ფურცელაძე) ერთად მონაწილეობას იღებს კავკასიის ალ. თვალჭრელიძის მინერალური ნედლეულის ინსტიტუტის „სასარგებლო წიაღისეულის გამდიდრებისა და ჩამდინარე წყლების გაწმენდის სამეცნიერო კვლევითი განყოფილების“ მკვლევართა ჯგუფი, რომელიც ატარებს სპილენძის ოქსიდური მადნისა და მადნის ან კონცენტრატის სეგრეგაციული გამოწვის პროდუქტის ფლოტაციურ გამდიდრებას.
შეჯამებისთვის: ლაბორატორიას სამეცნიერო კავშირები აქვს სპეციალობით მონათესავე მთელ რიგ კვლევით ლაბორატორიასთან და კათედრებთან როგორც საქართველოში, ასევე საზღვერგარეთ (აშშ, საფრანგეთი, ბელორუსი, აზერბაიჯანი, რუსეთი). ჩვენი ლაბორატორიის თანამშრომლების მიერ გამოქვეყნებულია ხუთასამდე სამეცნიერო ნაშრომი, ოთხი მონოგრაფია, მიღებულია ორმოცდაათი საავტორო მოწმობა; ლაბორატორიის თანამშრომლების სამეცნიერო ნაშრომები ხშირადაა მოხსენებული რესპუბლიკაში და საზღვარგარეთ ორგანიზებულ კონფერენციებსა და სიმპოზიუმებზე, ასევე ციტირებულია მრავალ სამეცნიერო პუბლიკაციაში. ლაბორატორიაში სხვადასხვა წლებში ოცდაოთხმა თანამშრომელმა დაიცვა დისერტაცია.

რა ძირითადი მნიშვნელოვანი დანადგარი დგას ლაბორატორიაში (ჩამონათვალი): მუფელის ღუმელები, სასწორები, ვაკუუმ-ტუმბო, საშრობი კარადები და სხვა.