Karbonimi mineral i përmirësuar me ultratinguj

Karbonizimi mineral është reagimi i dioksidit të karbonit me minerale alkaline si kalciumi ose oksidi i magnezit. Karbonimi mineral përdoret për prodhimin industrial të grimcave të ngurta në industrinë farmaceutike, polimere dhe plehëruese, si dhe për sekuestrimin e dioksidit të karbonit në materiale alkaline. Trajtimi i grimcave me ultratinguj të energjisë është gjetur një mjet i suksesshëm i intensifikimit të procesit që rezulton në konvertim më të lartë të karbonizimit dhe shpejtësi më të shpejtë të reagimit.

Karbonizimi mineral: Procesi dhe kufizimet

Për karbonizimin, materialet natyrore dhe ato të mbeturinave janë të gazuara për shkak të pranisë së oksideve alkaline, hidroksideve ose silikateve në përbërjen e tyre. Procesi i karbonizimit përbëhet nga hapat e mëposhtëm të reagimit:

Hapat e karbonizimit mineral

Për reaksionin e karbonizimit, grimcat duhet të jenë të disponueshme për reagentët. Kjo do të thotë që kërkohet një sipërfaqe e lartë grimcash pa shtresa pasivizuese për të përmirësuar procesin e karbonizimit.
Formimi i një shtrese karbonate gjithnjë e më të trashë dhe të dendur që rrethon bërthamën e tkurrjes së grimcës së ngurtë e pa reaguar krijon tre hapa kufizues të shpejtësisë:

• hidratimi i oksideve/silikateve;
• shpëlarja e kationeve; dhe
• Difuzioni në zonën e reagimit.

Për të përmirësuar procesin e karbonizimit, këto kufizime duhet të kapërcehen nga një teknologji që ndihmon procesin. Ultratingulli me fuqi të lartë është aplikuar me sukses si një teknologji e intensifikimit të procesit që rrit shkallën e karbonizimit dhe shpejtësinë e reagimit.

Zgjidhja: Karbonizimi tejzanor

Nga grupi kërkimor i Katholieke Universiteit Leuven në Belgjikë, “ultratingulli është vërtetuar se është një mjet potencialisht i dobishëm për intensifikimin e proceseve të karbonizimit të mineraleve. Për shkak të përzierjes së shtuar, thyerjes së grimcave dhe heqjes së shtresave pasivizuese të karbonatit të kalciumit, ishte e mundur të përshpejtohej kinetika e reaksionit dhe të arrihet një shtrirje më e madhe e karbonizimit në kohë më të shkurtra. Për më tepër, në kombinim me jonet e magnezit në tretësirë, ultratingulli përmirëson ndjeshëm sintezën e kristaleve të aragonitit, si duke reduktuar përqendrimin e kërkuar të magnezit ashtu edhe duke ulur temperaturën e reagimit në kushtet afër ambientit.”
[Santos et al. 2011, fq.114]

Përfitimet me një shikim:

• Shpërndarja e madhësisë së grimcave të imta me përzierje tejzanor, deagglomerim & bluarje
• ekografia heq shtresat pasivizuese
• ultrazërit rrit kinetikën e reagimit
• ekografia zvogëlon bazueshmërinë
• Intensifikimi i procesit tejzanor: rendiment më i lartë, reagim më i shpejtë

Efektet tejzanor në karbonizimin mineral. [Santos et al. 2013]

trajtimi i grimcave me ultratinguj

Sonication është një mjet i fuqishëm për trajtimin e grimcave të grimcave. Forcat e forta ultrasonike krijojnë dridhje mekanike dhe kavitacion të fortë në lëngje. Këto forca të larta stresi mund të thyejnë aglomeratet dhe madje edhe grimcat primare, kështu që ultratingulli me fuqi të lartë/frekuencë të ulët është një metodë e besueshme për bluarje, deaglomerimi dhe Duke u shpërndarë aplikacionet.

Fotot SEM të oksidit të kalciumit fillimisht (a) dhe pas 10 minutash sonikacion (b). [Santos et al. 2012]

Mulliri me ultratinguj gjatë procesit të karbonizimit të llumrave krijon grimca të vogla me sipërfaqe të mëdha. Përveç copëzimit të grimcave, sonikimi gjithashtu heq depozitimet nga sipërfaqja e grimcave, të tilla si predha të gazuara ose shtresa të varfëruara të matricës që rrethojnë bërthamën e grimcave të pa reaguara. Duke hequr shtresat pasivizuese, kufizimet e difuzionit zvogëlohen dhe materiali i pareaguar i ekspozohet fazës ujore. Kështu, sonikimi mund të rrisë konvertimin e karbonizimit dhe kinetikën e procesit - duke rezultuar në rendimente më të larta dhe një reagim më të shpejtë.

Efektet tejzanor mbi grimcat [Santos et al. 2011]