ミネラル炭酸超音波強化

鉱物炭酸化は、カルシウムまたは酸化マグネシウムなどのアルカリ鉱物と二酸化炭素との反応です。鉱物炭酸化は、製薬、ポリマーおよび肥料業界における固体粒子の工業的生産のため、ならびにアルカリ性物質中の二酸化炭素の隔離のために使用されます。パワー超音波による粒子処理は、より高い炭酸変換およびより速い反応速度をもたらすプロセス強化の成功手段を見出されています。

ミネラル炭酸:プロセスと制限事項

炭酸化のために、天然及び廃棄物材料は、それらの組成中のアルカリ酸化物、水酸化物又はケイ酸塩の存在下に炭酸化されています。炭酸化プロセスは、以下の反応手順で構成されます。

 - 反応 - ハイドレーション - イオン化 - 沈殿溶媒和:鉱物の炭酸化は5つの段階を含みます

ミネラル炭酸化の手順

炭酸化反応のために、粒子は、試薬のために利用可能でなければなりません。これは、不動態化層のない高粒子表面は、炭酸化プロセスを改善する必要があることを意味します。
固体粒子の収縮未反応のコアを取り囲むますます厚く緻密炭酸塩層の形成は、三の律速段階を作成します。

  • 酸化物/ケイ酸塩の水和。
  • 陽イオンの浸出;そして
  • 反応帯域に拡散。

炭酸化プロセスを改善するために、これらの制限は、プロセス支援技術によって克服しなければなりません。ハイパワー超音波が正常に炭酸化率と反応速度の向上プロセス強化技術として応用されています。

ソリューション:超音波炭酸

ベルギーのルーヴェン・カトリック大学の研究グループが、 “超音波は、鉱物炭酸化プロセスの強化のための潜在的に有用なツールであることが証明されました。強化混合、粒子破壊及び炭酸カルシウム不動態化層の除去には、反応速度を加速し、より短い時間でより大きな炭酸化程度を達成することが可能でした。また、溶液中のマグネシウムイオンとの組み合わせで、超音波が著しくマグネシウムの必要な濃度を低減し、周辺環境条件に反応温度を低下させることによって、両方のアラゴナイト結晶の合成を増強します。”
【サントスら。 2011年、P.114]

一目で利点:

  • 超音波混合、解凝集による微細粒度分布 & 製粉
  • 超音波は、不動態化層を取り除きます
  • 超音波は、反応速度を向上します
  • 超音波は、塩基性を減少させ
  • 超音波プロセス強化:より高い収率、より速い反応
サントスら。 2013  - 超音波強化、鉱物炭酸

ミネラル炭酸の超音波の影響。 【サントスら。 2013]

実験室および工業的規模での超音波粒子分散や破損

超音波装置 UP200S ために
超音波粒子処理

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超音波粒子処理

超音波処理は、粒子スラリーを治療するための強力なツールです。強烈な超音波の力が液体に機械的振動や強いキャビテーションを作成します。ハイパワー/低周波の超音波をするための信頼できる方法であるように、これらの高応力力は、凝集体、さらには一次粒子を破ることができます 製粉解凝集 そして 分散 アプリケーション。

サントスら。音響化学、鉱物炭酸によって、純粋なアラゴナイトの2012の合成

酸化カルシウムのSEM写真を最初に(a)および超音波処理の10分後(B)。 【サントスら。 2012]

スラリーの炭酸化プロセス中の超音波粉砕は、大きな表面積を持つ小さな粒子を作成します。粒子のフラグメンネーションに加えて、超音波処理はまた、未反応の粒子コアを囲む炭酸殻や枯渇したマトリックス層などの粒子表面から堆積物を除去する。不動態層を除去することにより、拡散制限が低減され、未反応の物質が水相に曝露される。これにより、超音波処理は、炭酸化変換とプロセスキネティクスを増加させることができます - より高い収率とより速い反応をもたらします。

サントスら。ミネラル炭酸2011激化ルート

粒子上の超音波の効果[サントスら。 2011]

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文学/参考文献

  1. サントス、ラファエル・M;フランソワ、デイビー。メルテンス、ジル。 Elsen、ヤン;ヴァンGerven、トム(2013):超音波激化、鉱物炭酸。応用熱工学の巻。 57、問題1-2、2013年154-163。
  2. サントス、ラファエル・M; Ceulemans、ピーター。ヴァンGerven、トム(2012):音響化学、鉱物炭酸によって、純粋なアラゴナイトの合成。化学工学研究 & デザイン、6分の90、2012年715から725まで。
  3. サントス、ラファエル・M; Ceulemans、ピーター。フランソワ、デイビー。ヴァンGerven、トム(2011):超音波-強化ミネラル炭酸化。 IChemE 2011。

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炭酸原料

炭酸化のための原料はいずれかになります バージン または 廃棄物 材料。炭素隔離材料に使用される典型的なバージン原料は、かんらん石のような鉱物を含むマグネシウム(Mg、Fe)から2Sio4、蛇行(Mg、Fe)3Si2ザ・5(ああ)4、およびウォラストナイト CaSiO3
廃棄物は、鋼スラグ、赤石膏、廃棄物の灰、製紙工場の廃棄物、セメントキルンダスト、および採鉱廃棄物が含まれます。副産物と廃棄物、これらの産業は、その組成物中のアルカリ酸化物、水酸化物又はケイ酸塩の存在下に炭酸化のために使用することができます。