초음파 강화 미네랄 탄산

미네랄 탄화는 칼슘 또는 마그네슘 산화물과 같은 알칼리성 미네랄과 이산화탄소의 반응입니다. 미네랄 탄화는 알칼리성 물질의 이산화탄소 격리뿐만 아니라 제약, 고분자 및 비료 산업에서 고체 입자의 산업적 생산에 사용됩니다. 전력 초음파에 의한 입자 처리는 탄산염 전환율이 높고 반응 속도가 빨라지는 프로세스 강화의 성공적인 수단으로 밝혀졌습니다.

광물 탄산화 : 공정 및 한계

탄산염의 경우 자연 및 폐기물 물질은 알칼리 산화물, 수산화물 또는 규산염이 조성되어 탄산 처리됩니다. 탄화 과정은 다음 반응 단계로 구성됩니다.

미네랄의 탄산화는 5 단계로 이루어집니다 : 용매 분해 - 반응 - 수화 - 이온화 - 침전

미네랄 탄화 단계

탄산 화 반응을 위해, 입자는 시약에 사용할 수 있어야합니다. 이는 탄화 과정을 개선하기 위해 부동 태화 층이없는 높은 입자 표면이 필요하다는 것을 의미합니다.
고체 입자의 수축하는 미 반응 코어를 둘러싸고 점점 더 두껍고 밀도가 높은 탄산염 층이 형성되면 세 가지 속도 제한 단계가 발생합니다.

  • 산화물 / 규산염의 수화;
  • 양이온의 침출; 과
  • 반응 구역으로의 확산.

탄화 과정을 개선하기 위해 이러한 한계는 공정 보조 기술로 극복해야합니다. 고출력 초음파는 탄산 속도와 반응 속도를 향상시키는 공정 강화 기술로 성공적으로 적용되었습니다.

솔루션 : 초음파 탄산

벨기에의 루돌 대학 (Katholieke Universiteit Leuven) 연구 그룹은 " “초음파는 광물 탄산화 공정의 강화를위한 잠재적으로 유용한 도구임이 입증되었습니다. 향상된 혼합, 입자 파손 및 탄산 칼슘 부동화 층의 제거로 인해 반응 속도를 가속화하고 짧은 시간에 더 큰 탄산화 범위를 달성 할 수있었습니다. 또한, 용액 중의 마그네슘 이온과 결합하여, 초음파는 요구되는 마그네슘 농도를 감소시키고 반응 온도를 주변 조건으로 감소시킴으로써 아라 고 나이트 결정의 합성을 상당히 향상시킨다.”
[Santos et al. 2011, p.114]

이점 요약 :

  • 초음파 혼합, 응집 제거에 의한 미세 입도 분포 & 갈기
  • 초음파로 부동 태화 층 제거
  • 초음파는 반응 동역학을 향상시킨다.
  • 초음파는 염기성을 감소시킨다.
  • 초음파 공정 강화 : 높은 수율, 더 빠른 반응
Santos et al. 2013 년 - 초음파 강화 된 광물 탄산화

미네랄 탄화에 초음파 효과. [Santos et al. 2013]

실험실 및 산업 규모의 초음파 입자 분산 및 파손

초음파기 UP200S ...에 대한
초음파 입자 처리

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초음파 입자 처리

초음파 처리는 입자 슬러리를 처리하는 강력한 도구입니다. 강렬한 초음파 힘은 액체에서 기계적 진동과 강한 캐비테이션을 만듭니다. 이러한 높은 응력은 응집체와 심지어 1 차 입자까지도 파괴 할 수 있으므로 고출력 / 저주파 초음파는 신뢰할만한 방법입니다. 갈기, 해체분산 응용 프로그램.

Santos et al. 2012 Sonochemical 미네랄 탄산염에 의한 순수 아라고 나이트의 합성

산화 칼슘의 SEM 사진 (a)과 10 분의 초음파 처리 후 (b). [Santos et al. 2012 년]

슬러리의 탄화 공정 중 초음파 밀링은 표면이 큰 작은 입자를 만듭니다. 음부 분열 외에도 초음파 처리는 탄산 쉘이나 반응되지 않은 입자 코어를 둘러싸는 고갈된 매트릭스 층과 같은 입자 표면의 침전물을 제거합니다. 패시베이팅 층을 제거함으로써 확산 한계가 줄어들고 미반응 물질이 수성 상에 노출됩니다. 따라서 초음파 처리는 탄산 변환 및 공정 역학을 증가시킬 수 있으며, 그 결과 더 높은 수율과 더 빠른 반응을 얻을 수 있습니다.

Santos et al. 2011 광물 탄산화 강화 경로

입자에 대한 초음파 효과 [Santos et al. 2011 년]

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문학 / 참고 문헌

  1. Santos, Rafael M .; 프랑소와, 데비; Mertens, Gilles; Elsen, Jan; Van Gerven, Tom (2013) : 초음파 강화 된 광물 탄산화. 응용 열 공학 Vol. 57, Issues 1-2, 2013. 154-163.
  2. Santos, Rafael M .; Ceulemans, Pieter; Van Gerven, Tom (2012) : sonochemical 미네랄 탄화에 의한 순수 아라고 나이트의 합성. 화학 공학 연구 & Design, 90 / 6, 2012. 715-725.
  3. Santos, Rafael M .; Ceulemans, Pieter; 프랑소와, 데비; Van Gerven, Tom (2011) : 초음파 강화 된 광물 탄산화. 2011 년 IChemE.

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탄화 공급 원료

탄산의 공급 원료는 처녀 또는 낭비 기재. 탄소 격리 재료에 사용되는 일반적인 처녀 원료는 올리 빈 (Mg, Fe)2SiO4, 뱀 (Mg, Fe)3Si2영형5(오)4, 그리고 울라스톤 카시오.
폐기물은 철강 슬래그, 적색 석고, 폐기물 재, 제지 공장 폐기물, 시멘트 킬른 먼지 및 광산 폐기물을 포함합니다. 이러한 산업 부산물 및 폐기물은 조성에 알칼리성 산화물, 수산화물 또는 규산염의 존재로 인해 탄산화에 사용될 수 있습니다.