L'échographie-Enhanced Mineral carbonatation

carbonatation minérale est la réaction du dioxyde de carbone avec des minéraux alcalins tels que le calcium ou l'oxyde de magnésium. carbonatation minérale est utilisée pour la production industrielle de particules solides dans l'industrie pharmaceutique, le polymère et les engrais ainsi que pour la séquestration du dioxyde de carbone dans des matériaux alcalins. Traitement des particules par ultrasons de puissance a été trouvé un moyen efficace de l'intensification du processus résultant de la conversion de carbonatation supérieur et une plus grande vitesse de réaction.

La carbonatation minérale: Procédé et Limitations

Pour carbonatation, des matériaux naturels et des déchets sont gazéifiées en raison de la présence d'oxydes alcalins, des hydroxydes ou des silicates dans leur composition. Le processus de carbonatation comprend les étapes de réaction suivantes:

La carbonatation de minéraux comprend 5 étapes: solvatation - Réaction - Hydratation - Ionisation - Précipitations

Les étapes de la carbonatation minérale

Pour la réaction de carbonatation, les particules doivent être disponibles pour les réactifs. Cela signifie une surface élevée de particules sans couches de passivation est nécessaire pour améliorer le processus de carbonatation.
La formation d'une couche de carbonate de plus en plus épais et dense entourant le noyau n'a pas réagi rétrécissement de la particule solide crée trois étapes de limitation de taux:

  • hydratation des oxydes / silicates;
  • le lessivage des cations; et
  • diffusion à la zone de réaction.

Pour améliorer le processus de carbonatation, ces limitations doivent surmonter par une technologie aide de processus. Haut ultrasons de puissance a été appliquée avec succès en tant que technologie d'intensification des procédés améliorant le taux de carbonatation et de la vitesse de réaction.

Solution: ultrasons carbonatation

Par le groupe de recherche de la Katholieke Universiteit Leuven en Belgique, “l'échographie a été prouvé être un outil potentiellement utile pour l'intensification des processus de carbonatation minérale. En raison de mélange amélioré, une rupture des particules et l'enlèvement de carbonate de calcium couches de passivation il a été possible d'accélérer la cinétique de réaction et obtenir une plus grande mesure de carbonatation dans des temps plus courts. En outre, en combinaison avec des ions de magnésium en solution, l'échographie améliore de façon significative la synthèse de cristaux d'aragonite, à la fois en réduisant la concentration requise en magnésium et en réduisant la température de réaction à des conditions ambiantes proches.”
[Santos et al. 2011, p.114]

Les avantages en un coup d'oeil:

  • amende distribution de taille de particule par mélange aux ultrasons, désagglomération & fraisage
  • ultrasons enlève des couches de passivation
  • échographie améliore la cinétique de réaction
  • l'échographie permet de réduire la basicité
  • l'intensification des procédés à ultrasons: un rendement plus élevé, une réaction plus rapide
Santos et al. 2013 - ultrasons intensifié carbonatation minérale

effets à ultrasons sur la carbonatation minérale. [Santos et al. 2013]

dispersion de particules à ultrasons et à la rupture de laboratoire et à l'échelle industrielle

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traitement de particules à ultrasons

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traitement de particules à ultrasons

Sonication est un outil puissant pour traiter des boues de particules. Intenses forces à ultrasons créent des vibrations mécaniques et cavitation forte dans les liquides. Ces forces de stress élevé peuvent briser les agglomérats et même des particules primaires, de sorte que de grande puissance / ultrasons basse fréquence est une méthode fiable pour fraisage, désagglomération et Dispersion applications.

Santos et al. 2012 Synthèse d'aragonite pur par carbonatation minérale sonochimique

SEM images de l'oxyde de calcium initialement (a) et après 10 minutes de sonication (b). [Santos et al. 2012]

Le broyage par ultrasons pendant le processus de carbonatation des boues crée de petites particules de grande surface. Outre la fragmentation des particules, la sonication permet également d'éliminer les dépôts à la surface des particules, tels que les coquilles carbonatées ou les couches de matrice appauvries qui entourent le noyau de la particule n'ayant pas réagi. En éliminant les couches de passivation, les limitations de diffusion sont réduites et la matière n'ayant pas réagi est exposée à la phase aqueuse. Ainsi, la sonication peut augmenter la conversion de la carbonatation et la cinétique du processus, ce qui se traduit par des rendements plus élevés et une réaction plus rapide.

Santos et al. 2011 routes pour Intensification carbonatation minérale

effets à ultrasons sur des particules [Santos et al. 2011]

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Littérature / Références

  1. Santos, Rafael M .; François, Davy; Mertens, Gilles; Elsen, Jan; Van Gerven, Tom (2013): L'échographie intensifiée carbonatation minérale. Vol génie thermique appliquée. 57, Questions 1-2, 2013. 154-163.
  2. Santos, Rafael M .; Ceulemans, Pieter; Van Gerven, Tom (2012): Synthèse d'aragonite pur par carbonatation minérale sonochimique. En génie chimique & Conception, 90/6, 2012. 715-725.
  3. Santos, Rafael M .; Ceulemans, Pieter; François, Davy; Van Gerven, Tom (2011): L'échographie améliorée minérale carbonatation. IChemE 2011.

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carbonatation Feedstock

FEEDSTOCK pour la carbonatation peut être vierge ou déchets matériaux. matière première vierge typique utilisé pour les matières de séquestration du carbone comprend des minéraux tels que l'olivine (Mg, Fe)2SiO4, serpentine (Mg, Fe)3Si2la5(OH)4et la wollastonite CaSiO3.
Les déchets sont en acier, scories de gypse rouge, cendres de déchets, les déchets de l'usine de papier, du ciment poussière de four, et les déchets miniers. Ces sous-produits industriels et les déchets peuvent être utilisés pour la carbonatation en raison de la présence d'oxydes alcalins, des hydroxydes ou des silicates dans leur composition.