Влияние ультразвуковой обработки на параметры пены, определяющие эффективность ее использования для обогащения калийной руды, изучили специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 28 ноября сообщает пресс-служба вуза.

Для отделения из калийной руды целевого продукта — хлорида калия (KCl), от пустой породы (обогащения руды) в настоящее время используется метод пенной флотации. При этом качество ценного получаемого продукта, широко применяемого в фармацевтике, пищевой промышленности и агротехнике, во многом зависит от свойств флотационной пены.

Исследователи Пермского Политеха решили установить степень влияния основных параметров пены на процесс флотации и в процессе экспериментов узнали, каким образом можно увеличить концентрацию KCl в обогащенной руде.

Результаты исследования пермяки представили в статье «Влияние ультразвука на пенообразующие композиции реагентов, используемых при флотации руд», опубликованной в журнале «Известия вузов. Химия и химическая технология» том 65, выпуск 9.

Метод пенной флотации для обогащения руды основан на различной степени смачиваемости ее составляющих. До начала процесса исходную руду дробят и измельчают так (0,1–0,2 мм), чтобы ее частицы образовали порошок, содержащий полезные минералы и пустую породу.

Далее во флотационной машине через смесь этого порошка с водой и специальными пенообразующими реагентами пропускают мелкие пузырьки воздуха. К пузырькам прилипают частички целевого минерала, которые под действием специальных реагентов плохо смачиваются водой в отличие от пустой породы, опускающейся на дно.

Минерализованная пена всплывает на поверхность и затем самопроизвольно выливается из аппарата по желобу в емкость, где после ее разрушения образуется обогащенный продукт.

Чтобы флотация проходила успешно, пена должна обладать определенными свойствами, в том числе определенным временем существования (устойчивостью). Если она разрушится слишком быстро, то минералы останутся в камере флотационной машины, а если слишком медленно, то это затруднит фильтрацию конечного продукта на следующих этапах процесса.

То есть пена не должна разрушаться до удаления из камеры флотационной машины, но затем быстро распадаться в желобе.

Устойчивость пены зависит от отношения ее объема к объему жидкости, образующей стенки пузырьков (кратность), и влажности. Чтобы улучшать эти характеристики, уже разработаны химические, механические и физические методы.

Ученые ПНИПУ выбрали для исследования влияние, которое оказывает на характеристики пены воздействие ультразвука на флотационные реагенты. Ученые пытались установить возможность контролировать с помощью ультразвука свойства пены так, чтобы она была устойчивой и обладала необходимыми свойствами на протяжении заданного промежутка времени.

Для экспериментов пермские политехники, взяв два образца пенообразующей эмульсии флотационных реагентов, один обработали ультразвуком, оставив второй контрольным. Пробу от обработанной ультразвуком эмульсии впрыснули в стеклянную измерительную колонку пенного анализатора. Затем подали туда газ в нужном количестве для образования пены.

С помощью анализатора были измерены показатели пенообразования — содержание влаги в пене, ее кратность и устойчивость, а также рассчитали скорость ее разрушения.

Инженер кафедры химических технологий ПНИПУ Владимир Буров рассказал об итогах эксперимента:

«В результате исследований выяснилось, что применением предварительной ультразвуковой обработки эмульсии флотационных реагентов повышается устойчивость пен — их оставшийся объем через определенный промежуток времени больше, чем без использования ультразвука. При этом с повышением мощности воздействия ультразвука пена разрушается медленнее. Кроме того, мы узнали, что при воздействии ультразвука пенообразование повышается, а влажность пены снижается. Все это предполагает возможность контролировать устойчивость и другие параметры пены акустическим способом».

Результаты, полученные учеными ПНИПУ, могут быть использованы для оптимизации технологии флотационного обогащения калийных руд, которая обеспечит увеличение концентрации целевого компонента при обогащении.