Пермские ученые узнали, как эффективно очищать удобрения от примесей
Сильвинитовая руда служит ключевым источником сырья для производства калийных удобрений. Однако в ней присутствуют нежелательные примеси — глинистые шламы. Они мешают добывать калий, поэтому перед переработкой руду нужно очищать. Для этого традиционно используется ультразвуковая обработка. В результате шламы оседают на поверхности раствора в пене, но ее вязкость и устойчивость мешают переработке и транспортировке. Ученые Пермского Политеха впервые установили, что ультразвук помогает лучше создавать пену при обогащении руды: она становится на 11-18% объемнее, при этом быстрее разрушается, что оптимизирует весь процесс очистки.
Статья опубликована в Journal of Mining Science. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Россия является одним из мировых лидеров по производству и экспорту хлористого калия, который широко используется в сельском хозяйстве, химической и фармацевтической промышленностях. Удобрения из него увеличивают урожайность зерновых, овощей и фруктов, укрепляют корни и стебли, делая растения устойчивее к засухе и болезням.
Их основное сырье – сильвинитовая руда, которую добывают в шахтах или карьерах. В чистом виде ее использовать нельзя, поскольку необработанные минералы содержат шламы – глины и соли, которые снижают качество удобрений. Поэтому руду необходимо очищать: ее дробят в мелкий порошок, смешивают с водой и вспомогательными веществами, а затем обрабатывают пузырьками воздуха – они «вытягивают» примеси на поверхность и оставляют их в пене, которую затем можно удалить. Такой метод называется флотацией. Однако ей мешают шламы: они забирают часть реагентов, из-за чего руда остается очищенной не до конца.
– Флотационная пена представляет собой смесь из воздуха, водного раствора с реагентами и твердых минеральных фрагментов в ней. Она служит для избирательного разделения минералов: несмачиваемые частицы прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются в пену. При этом ее свойства, такие как объем, устойчивость и влажность, критически влияют на эффективность процесса. Глинистые шламы стабилизируют ее, делая слишком вязкой и устойчивой, что осложняет транспортировку и переработку, – поясняет Алексей Чернышев, аспирант кафедры «Химические технологии» ПНИПУ.
Как мыло в грязной воде пенится хуже, так и реагенты в такой среде работают менее эффективно. Ученые Пермского Политеха изучили пенообразующие свойства растворов, чтобы понять, как можно улучшить процесс очистки. Они выяснили, что если обработать вспомогательные вещества ультразвуком перед применением, они начинают действовать эффективнее.
В серии экспериментов использовали разную мощность высокочастотного звука – от 0,34 до 0,85 Вт/см³ в течение 150 секунд. Основное внимание уделялось изменению характеристик раствора: объема, высоты, устойчивости и скорости разрушения.
– Мы установили, что ультразвуковая обработка делает пену менее вязкой, что помогает эффективнее извлекать шламы из руды. Ее объем увеличился на 11-18%, а ее «сухость», то есть содержание жидкости, снизилась, что улучшило условия для захвата частиц шламов. При этом она стала проще разрушаться, особенно при высокой мощности ультразвука – например, 0.85 Вт/см³. Это важно для последующих этапов обезвоживания, так как устойчивая пена затрудняет транспортировку и сгущение продуктов флотации, – рассказывает Владимир Пойлов, профессор кафедры «Химические технологии» ПНИПУ, доктор технических наук.
Ультразвуковая обработка также повлияла на солевые растворы, снизив их вязкость и поверхностное натяжение, что может улучшить эффективность трехфазных систем, состоящих из твердой фазы, жидкости и газа.
Результаты исследования открывают новые возможности для оптимизации флотационного обогащения сильвинитовых руд. В перспективе можно снизить энергозатраты на обезвоживание благодаря менее устойчивой пене, уменьшить потери реагентов и даже сократить их использование за счет активации ультразвуком. Все это способствует более качественному составу калийных удобрений.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно