Ultrasəslə Təkmilləşdirilmiş Mineral Karbonatlaşma

Mineral karbonlaşma karbon dioksidin kalsium və ya maqnezium oksidi kimi qələvi minerallarla reaksiyasıdır. Mineral karbonlaşdırma əczaçılıq, polimer və gübrə sənayesində bərk hissəciklərin sənaye istehsalı, həmçinin qələvi materiallarda karbon qazının tutulması üçün istifadə olunur. Güclü ultrasəs vasitəsilə hissəciklərin müalicəsi prosesin intensivləşdirilməsinin uğurlu vasitəsi kimi tapılıb, nəticədə daha yüksək karbonlaşmaya çevrilir və reaksiya sürəti daha sürətli olur.

Mineral Karbonatlaşma: Proses və Məhdudiyyətlər

Karbonatlaşma üçün təbii və tullantı materialları tərkibində qələvi oksidlərin, hidroksidlərin və ya silikatların olması səbəbindən karbonatlanır. Karbonatlaşma prosesi aşağıdakı reaksiya mərhələlərindən ibarətdir:

Mineral karbonlaşma mərhələləri

Karbonlaşma reaksiyası üçün hissəciklər reagentlər üçün mövcud olmalıdır. Bu o deməkdir ki, karbonlaşma prosesini yaxşılaşdırmaq üçün passivləşdirici təbəqələr olmadan yüksək hissəcik səthi tələb olunur.
Bərk hissəciyin kiçilən reaksiyaya girməyən nüvəsini əhatə edən getdikcə qalın və sıx karbonat təbəqəsinin əmələ gəlməsi sürəti məhdudlaşdıran üç addım yaradır:

• oksidlərin/silikatların nəmləndirilməsi;
• kationların yuyulması; və
• reaksiya zonasına diffuziya.

Karbonatlaşma prosesini yaxşılaşdırmaq üçün bu məhdudiyyətlər prosesə kömək edən texnologiya ilə aradan qaldırılmalıdır. Yüksək güclü ultrasəs karbonatlaşma sürətini və reaksiya sürətini artıran bir prosesi intensivləşdirmə texnologiyası kimi uğurla tətbiq edilmişdir.

Həlli: Ultrasonik Karbonasiya

Belçikadakı Katholieke Universiteit Leuven-in tədqiqat qrupu tərəfindən, “ultrasəsin mineral karbonlaşma proseslərinin intensivləşdirilməsi üçün potensial faydalı vasitə olduğu sübut edilmişdir. Gücləndirilmiş qarışdırma, hissəciklərin qırılması və kalsium karbonatın passivləşdirici təbəqələrinin çıxarılması sayəsində reaksiya kinetikasını sürətləndirmək və daha qısa müddətdə daha böyük karbonlaşma dərəcəsinə nail olmaq mümkün oldu. Üstəlik, məhluldakı maqnezium ionları ilə birlikdə ultrasəs həm maqneziumun tələb olunan konsentrasiyasını azaltmaqla, həm də reaksiya temperaturunu ətraf mühitə yaxın şəraitə endirməklə araqonit kristallarının sintezini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.”
[Santos və başqaları. 2011, səh.114]

Bir baxışda üstünlüklər:

• ultrasəs qarışdırma, deaglomerasiya ilə incə hissəcik ölçüsü paylanması & frezeleme
• ultrasəs passivləşdirici təbəqələri aradan qaldırır
• ultrasəs reaksiya kinetikasını artırır
• ultrasəs əsaslılığı azaldır
• ultrasəs prosesinin intensivləşdirilməsi: daha yüksək məhsuldarlıq, daha sürətli reaksiya

Mineral karbonatlaşmaya ultrasəs təsirləri. [Santos və başqaları. 2013]

ultrasəs hissəciklərinin müalicəsi

Sonication hissəcik şlamlarını müalicə etmək üçün güclü bir vasitədir. Güclü ultrasəs qüvvələri mayelərdə mexaniki vibrasiya və güclü kavitasiya yaradır. Bu yüksək gərginlik qüvvələri aglomeratları və hətta ilkin hissəcikləri qıra bilər, belə ki, yüksək güclü/aşağı tezlikli ultrasəs üçün etibarlı üsuldur. frezeleme, deaqlomerasiya və Dağılmaq tətbiqlər.

Kalsium oksidin SEM şəkilləri əvvəlcə (a) və 10 dəqiqəlik sonikasiyadan sonra (b). [Santos və başqaları. 2012]

Şlamların karbonatlaşdırılması prosesi zamanı ultrasəs frezeleme böyük səth sahələri olan kiçik hissəciklər yaradır. Hissəciklərin parçalanması ilə yanaşı, sonikasiya həm də reaksiyaya girməyən hissəcik nüvəsini əhatə edən qazlı qabıqlar və ya tükənmiş matris təbəqələri kimi hissəciklərin səthindən çöküntüləri aradan qaldırır. Pasifləşdirici təbəqələrin çıxarılması ilə diffuziya məhdudiyyətləri azalır və reaksiyaya girməyən material sulu fazaya məruz qalır. Beləliklə, sonikasiya karbonatlaşmaya çevrilməni və prosesin kinetikasını artıra bilər - nəticədə daha yüksək məhsuldarlıq və daha sürətli reaksiya.

Hissəciklərə ultrasəs təsirləri [Santos et al. 2011]