Сельское хозяйство играет ключевую роль в обеспечении продовольственной безопасности страны, и для повышения урожайности сельскохозяйственных культур требуются качественные удобрения. Калий, один из важнейших компонентов удобрений, можно получить из сильвинитовых руд. Их переработка обычно осуществляется при помощи флотации — процесса разделения компонентов, при котором хлорид калия отделяется от хлорида натрия и других примесей. Для повышения эффективности флотации используются специальные реагенты, однако некоторые физико-химические свойства данных веществ негативно отражаются на флотации, снижают ее результативность и повышают стоимость. Ученые из Пермского Политеха и Университета науки и технологий Цзянси (Китай) исследовали новый перспективный метод ультразвуковой обработки реагентов, который может значительно улучшить показатели флотации калийных руд.
Исследование опубликовано в журнале «Горные науки и технологии». Проект получил поддержку грантовых конкурсов («Старт-1», «УМНИК» и др.), а также победил на федеральном конкурсе «Моя страна – моя Россия».
Ученые ПНИПУ и Университета науки и технологий Цзянси (Китай) исследовали влияние ультразвука на реагенты-депрессоры, которые повышают качество и извлечение целевого продукта – хлорида калия. Эксперимент проводили при помощи ультразвуковой установки: в нее помещали реагент и обрабатывали его ультразвуком в течение 150 секунд при различных значениях акустической мощности (от 168 до 420 Вт). Для сравнения ставили контрольные опыты без обработки при идентичных условиях. Затем ученые при помощи специализированных приборов фиксировали изменения физико-химических свойств реагентов.
Следующим этапом стало исследование влияния обработанных ультразвуком реагентов на процесс флотации. Ученые добавляли обработанные или необработанные ультразвуком реагенты-депрессоры в камеру лабораторной машины для флотации, а после завершения процесса проводили анализ полученных продуктов и определяли содержание хлорида калия и других примесей в пенном продукте флотации.
Результаты экспериментов показали, что ультразвук способен изменять физико-химические свойства реагентов (например, изменять потенциал заряда раствора, который определяет поведение частиц в растворе, а также снижать размер крупных частиц молекул депрессора), что положительно влияет на их эффективность.
— Оптимальная акустическая мощность, при которой наблюдаются максимальное значение извлечения хлорида калия и повышение качества целевого продукта, составляет 252 Вт. Кроме того, использование ультразвука позволяет снизить расход депрессора без потери в эффективности флотации, — отмечает инженер кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Владимир Буров.
Проведенные учеными из Перми и Китая эксперименты подтвердили, что предварительная ультразвуковая обработка реагентов-депрессоров позволяет улучшить продуктивность и экономическую эффективность производства калийных удобрений. В дальнейшем результаты исследования могут быть апробированы на практике в опытно-промышленных условиях. Потенциальное внедрение этой технологии положительно повлияет на устойчивость и эффективность сельского хозяйства, что, в свою очередь, приведет к увеличению урожайности и обеспечению продовольственной безопасности страны.