Ученые Пермского Политеха впервые в России разработали математическую модель, которая позволяет прогнозировать, как ведет себя соляная пыль в калийных рудниках в зависимости от влажности воздуха. Разработка поможет точнее проектировать вентиляцию, снизить риск заболеваний у шахтеров и сократить расходы на ремонт оборудования. Об этом «Газете.Ru» рассказали в пресс-службе образовательного учреждения.
Калийные соли — стратегически важное сырье для сельского хозяйства, однако их добыча сопровождается образованием большого количества пыли. В замкнутом пространстве шахт она накапливается, попадает в дыхательные пути работников и ускоряет износ техники.
Особую проблему создает гигроскопичность соляной пыли — способность впитывать влагу из воздуха. В зависимости от влажности частицы могут увеличиваться в размере, оседать или, наоборот, долго оставаться во взвешенном состоянии.
Сейчас в рудниках используют вентиляцию и системы распыления воды, однако они работают в постоянном режиме и не учитывают, где именно в конкретный момент скапливается пыль. Измерительные приборы тоже фиксируют ситуацию только в моменте, а предсказывать дальнейшее поведение частиц до сих пор было невозможно.
Для решения проблемы ученые обратились к неожиданному источнику данных — исследованиям морского аэрозоля. Над океаном соляные частицы также впитывают влагу, изменяются в размерах и оседают. Однако напрямую перенести эти модели на шахты нельзя из-за другой среды и состава пыли.
Исследователи изучили состав рудниковой пыли на одном из месторождений и впервые рассчитали параметр гигроскопичности для смеси хлорида натрия и калия с примесями минералов.
После этого ученые адаптировали математические закономерности из океанологии под условия калийных шахт. В итоге появилась модель, которая по влажности воздуха способна предсказать, как изменится размер частиц и где именно они будут скапливаться.
«Теперь инженеру не нужно проводить сложные исследования. Достаточно знать состав пыли и текущую влажность воздуха. Модель рассчитывает, насколько частицы набухнут, отяжелеют и начнут оседать», — рассказал заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности» ПНИПУ Константин Черный.
Для проверки модели исследователи построили специальную камеру со стенками из соляной породы. Внутри изменяли влажность воздуха, а лазерный счетчик фиксировал количество и размеры частиц. Затем экспериментальные данные сравнили с расчетами модели — графики полностью совпали.
По словам авторов работы, новая технология позволит создавать более эффективные системы вентиляции, которые будут направлять воздух именно в зоны скопления пыли, а не работать «вслепую». Это поможет снизить запыленность рабочих мест, уменьшить риск профессиональных заболеваний и сократить расходы предприятий на обслуживание техники и электроэнергию.
Ранее в России научились «фотографировать» звук, чтобы тестировать материалы для связи 6G.