Пермские исследователи разработали «мелкий» хлорид калия, который можно использовать в удобрениях и пищевых добавках.

Статья с детальными результатами опубликована в журнале «Южно-Сибирский научный вестник». Исследование проводилось в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

В процессе производства химических веществ, где хлорид калия растворяется, используется мелкокристаллический состав, так как он демонстрирует более высокую скорость растворения по сравнению с крупнокристаллическим. Применение «мелкого» хлористого калия актуально для создания кожзаменителей, синтетических каучуков, комплексных минеральных удобрений, а также кормовых и хлебопекарных дрожжей.

Размеры частиц хлорида калия зависят от условий его кристаллизации — процесса, в ходе которого формируются кристаллические зародыши вещества и происходит их рост. Научное сообщество уже установило, что воздействие ультразвука во время этого процесса позволяет получить частицы небольших размеров. Однако этот аспект пока не был детально изучен.

Исследователи Пермского Политеха проанализировали, как определенные параметры ультразвуковой обработки влияют на размеры получаемого хлорида калия, и установили возможность регулирования гранулометрического состава продукта.

Политехники проводили лабораторные эксперименты с использованием специального реактора. В него добавляли дистиллированную воду и химически чистый хлористый калий. Суспензию нагревали до 90°С, а затем охлаждали до 30°С. В течение эксперимента смесь перемешивалась и обрабатывалась ультразвуком с частотой 22 кГц различной интенсивности во время охлаждения. Затем происходила фильтрация, сушка, и у полученного осадка определяли гранулометрический состав.

«Во время кристаллизации при непрерывном ультразвуковом воздействии с увеличенной интенсивностью образуются частицы меньшего размера, в основном от 0,071 до 0,14 миллиметра. Однако большая часть таких пылевидных фракций в продукте нежелательна, поэтому для снижения их содержания лучше проводить ультразвуковую обработку импульсами. В этом случае преобладают частицы хлорида калия размером от 0,14 до 0,35 миллиметра», — поясняет Константин Кузьминых, старший преподаватель кафедры химических технологий ПНИПУ.

Политехники также отмечают, что уже сформировавшиеся крупные кристаллы хлорида калия можно измельчить. Для этого более эффективно снизить частоту ультразвуковых волн с 44 до 22 кГц и увеличить длительность и интенсивность обработки. В более плотной жидкой среде (в насыщенном водном растворе хлорида калия) этот процесс происходит при меньших значениях мощности и с более высоким коэффициентом измельчения.

Ученые Пермского Политеха подтвердили, что возможно регулировать гранулометрический состав промышленного хлорида калия с помощью ультразвуковой обработки. Ее эффективность на стадии роста кристаллов значительно выше, чем при измельчении уже сформировавшихся частиц. Практическое применение полученных результатов поможет расширить область использования продукта в отечественной промышленности.