Ultra-som melhorado Mineral carbonatação

carbonatação mineral é a reacção de dióxido de carbono com minerais alcalinos, tais como o cálcio ou óxido de magnésio. carbonatação mineral é utilizado para a produção industrial de partículas sólidas na farmacêutica, polímero e da indústria de fertilizantes, bem como para a retenção de dióxido de carbono em materiais alcalinos. tratamento de partícula por ultra-som de energia foi encontrado um meio bem sucedido de intensificação do processo resultando em maior conversão de carbonatação e a velocidade de reacção mais rápida.

Mineral carbonatação: Processo e Limitações

Para carbonatação, materiais naturais e de resíduos são carbonatado devido à presença de óxidos alcalinos, hidróxidos e silicatos na sua composição. O processo de carbonatao consiste nos seguintes passos de reacção:

A carbonatação de minerais inclui 5 etapas: solvatação - Reação - Hidratação - Ionização - Precipitação

Passos de carbonatação mineral

Para a reacção de carbonação, as partículas devem estar disponíveis para os reagentes. Isto significa que uma superfície elevada das partículas sem camadas passivador é necessário para melhorar o processo de carbonatação.
A formação de uma camada de carbonato de cada vez mais espesso e denso em torno do núcleo que não reagiu encolhimento da partícula sólida cria três passos limitante da taxa de:

  • hidratação de óxidos / silicatos;
  • lixiviação de catiões; e
  • difusão a zona de reacção.

Para melhorar o processo de carbonatação, essas limitações têm de superar por uma tecnologia auxiliando processo. ultra-sons de alta potência tem sido aplicado com sucesso como uma tecnologia de processo de intensificação aumentar a taxa de carbonatação e a velocidade de reacção.

Solução: Ultrasonic carbonatação

Pelo grupo da Katholieke Universiteit Leuven na Bélgica pesquisa, “ultra-som tem sido provado ser um instrumento potencialmente útil para intensificação dos processos de carbonatação mineral. Devido à mistura melhorada, ruptura da partícula e a remoção de camadas passivantes de carbonato de cálcio que era possível acelerar a cinética da reacção e alcançar uma maior extensão de carbonatação em tempos mais curtos. Além disso, em combinação com iões de magnésio em solução, ultra-som aumenta significativamente a síntese de cristais de aragonite, através da redução da concentração necessária de magnésio e reduzir a temperatura da reacção a condições ambientes próximos.”
[Santos et al. 2011, p. 114]

Resumo das vantagens:

  • distribuição do tamanho de partículas finas, com agitação ultra-sónica, desaglomeração & fresagem
  • ultra-som remove camadas passivantes
  • ultra-som aumenta a cinética da reacção
  • ultrassons reduz basicidade
  • ultra-sons intensificação processo: um maior rendimento, a reacção mais rapidamente
Santos et al. 2013 - intensificou-ultra-som carbonatação mineral

efeitos de ultra-sons na carbonatação mineral. [Santos et al. de 2013]

dispersão de partículas de ultra-sons e quebra em laboratório e escala industrial

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tratamento das partículas ultra-sons

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tratamento das partículas ultra-sons

Sonicação é uma ferramenta poderosa para tratar lamas de partículas. forças de ultra-sons intensos criar vibrações mecânicas e cavitação forte em líquidos. Estas forças de tensão elevadas pode quebrar aglomerados e mesmo as partículas primárias, para que o ultra-som de alta potência / baixa frequência é um método fiável para fresagem, desaglomeração e Dispersão aplicações.

Santos et al. 2012 Síntese de aragonite puro por carbonatação mineral sonoquímica

SEM imagens de óxido de cálcio, inicialmente, (a) e depois de 10 minutos de sonicação (b). [Santos et al. 2012]

A fresagem ultrassônica durante o processo de carbonização das pastas cria pequenas partículas com grandes áreas superficiais. Além da fragmenação de partículas, a sônica também remove depoimentos da superfície das partículas, como conchas carbonadas ou camadas de matriz empobrecidas que circundam o núcleo de partículas não reagido. Ao remover as camadas passivadoras, as limitações de difusão são reduzidas e o material não reagido é exposto à fase aquosa. Assim, a sônica pode aumentar a conversão de carbonação e a cinética do processo – resultando em maiores rendimentos e uma reação mais rápida.

Santos et al. 2011 rotas Intensificação para carbonatação mineral

efeitos de ultra-sons em partículas [Santos et al. 2011]

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Literatura / Referências

  1. Santos, Rafael M .; Francois, Davy; Mertens, Gilles; Elsen, Jan; Van Gerven, Tom (2013): ultra-som intensificou carbonatação mineral. Vol Engenharia Térmica Aplicada. 57, Edições 1-2, 2013. 154-163.
  2. Santos, Rafael M .; Ceulemans, Pieter; Van Gerven, Tom (2012): Síntese de aragonite puro por carbonatação mineral sonoquímica. Pesquisa de Engenharia Química & Design, 90/6, 2012. 715-725.
  3. Santos, Rafael M .; Ceulemans, Pieter; Francois, Davy; Van Gerven, Tom (2011): ultra-som melhorado Mineral carbonatação. IChemE 2011.

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Matéria-prima carbonatação

Matéria-prima para a carbonatação pode ser tanto virgem ou desperdício materiais. matéria-prima virgem típico usado para materiais de sequestro de carbono inclui sais minerais tais como olivina (Mg, Fe)2Sio4, serpentina (Mg, Fe)3Si2O5Oh4, e wollastonite CaSiO3.
materiais residuais incluem escórias de aço, gesso vermelho, cinzas residuais, resíduos fábrica de papel, cimento poeira de forno e resíduos mineiros. Estes sub-produtos industriais e resíduos pode ser utilizado para carbonatação, devido à presença de óxidos alcalinos, hidróxidos e silicatos na sua composição.