Способ устранить прилипание дисперсных материалов к установкам химического производства, приводящее к их простоям, установили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета, 14 апреля со ссылкой на пресс-службу вуза сообщает портал «Научная Россия».

Прилипание мелкодисперсных фракций на рабочие поверхности аппаратов химических предприятий, добывающие калийное удобрение, часто становится причиной вынужденных остановок техпроцесса, вызванных необходимостью очистки оборудования.

Прилипание или адгезия дисперсных материалов определяется их влажностью, размером и формой частиц, наличием примесей и температурой техпроцесса, так как с увеличением температуры происходит испарение адсорбированной влаги с поверхности частиц, что приводит к повышению электростатических сил притяжения.

Чтобы уточнить влияние всех этих физико-химических факторов на адгезию, исследователи Пермского политехнического вуза провели ряд экспериментов, в которых использовали мелкодисперсные фракции калийной соли (хлорид калия) и пластины из материалов, использующиеся для изготовления оборудования в калийной промышленности. А именно: сталь Ст3, высоколегированная сталь 12Х18Н10Т, титановый сплав ВТ1-0 и фторопласт 4.

Профессор кафедры «Оборудование и автоматизации химических производств» Сафар Загидуллин рассказал о сути экспериментов: «Образцы влажной соли, спрессованные в виде таблеток, укладывались на поверхность нагретой до заданной теплоты пластины и переносились в разогретый шкаф, где их высушивали при той же температуре до конечной влажности. После окончания сушки субстрат с прилипшим образцом сразу же переносили на экспериментальный стенд и производили отрыв».

Результаты проведенного исследования, которые ученые опубликовали в журнале «Chemical and Petroleum Engineering 2021», указали на связь интенсивности прилипания мелкодисперсных фракций со скоростью образования и роста вторичных кристаллов при испарении поверхностной влаги.

Исследователи установили, что адгезия снижается при снижении поверхностной энергии субстратов и уменьшении площади контакта образца с пластиной:

«Поначалу с повышением температуры прилипание хлорида калия растет из-за увеличения количества образующихся вторичных кристаллов солей. При дальнейшем нагреве из-за смены режима кипения раствора кристаллизационные мостики разрыхляются и разрушаются. В результате величина удельного прилипания снижается и при 140 °С практически не обнаруживается», — пояснил сотрудник той же кафедры кандидат технических наук Артем Селиверстов.

Таким образом, как установили ученые, нагрев рабочих поверхностей до определенной температуры, устранит адгезию калийной соли.