Karbonatizimi i mineraleve i përmirësuar me ultratinguj

Karbonatizimi i mineraleve është reaksioni i dioksidit të karbonit me minerale alkaline si oksidi i kalciumit ose i magnezit. Karbonatizimi i mineraleve përdoret për prodhimin industrial të grimcave të ngurta në industrinë farmaceutike, të polimereve dhe të plehrave kimike, si dhe për sekuestrimin e dioksidit të karbonit në materiale alkaline. Trajtimi i grimcave me ultratinguj me fuqi të lartë është dëshmuar si një mjet i suksesshëm për intensifikimin e procesit, duke sjellë konvertim më të lartë gjatë karbonatizimit dhe shpejtësi më të madhe të reaksionit.

Karbonatizimi i mineraleve: Procesi dhe kufizimet

Për karbonatizim, materialet natyrore dhe mbetjet karbonatizohen falë pranisë së oksideve, hidroksideve ose silikateve alkaline në përbërjen e tyre. Procesi i karbonatizimit përbëhet nga hapat e mëposhtëm të reaksionit:

Për reaksionin e karbonatizimit, grimcat duhet të jenë të arritshme nga reagentët. Kjo do të thotë se për të përmirësuar procesin e karbonatizimit nevojitet një sipërfaqe e madhe e grimcave, pa shtresa pasivizuese.
Formimi i një shtrese karbonati gjithnjë e më të trashë dhe të dendur rreth bërthamës së pareaguar të grimcës së ngurtë, e cila zvogëlohet, krijon tre hapa që kufizojnë shpejtësinë:

• hidratimi i oksideve/ silikateve;
• shpëlarja e kationeve; dhe
• difuzioni drejt zonës së reaksionit.

Për të përmirësuar procesin e karbonatizimit, këto kufizime duhet të kapërcehen me një teknologji ndihmëse të procesit. Ultratingujt me fuqi të lartë janë zbatuar me sukses si teknologji për intensifikimin e procesit, duke rritur shkallën e karbonatizimit dhe shpejtësinë e reaksionit.

Zgjidhja: Karbonatizimi me ultratinguj

Sipas grupit kërkimor të Katholieke Universiteit Leuven në Belgjikë, “ultratingujt janë dëshmuar si një mjet potencialisht i dobishëm për intensifikimin e proceseve të karbonatizimit të mineraleve. Falë përzierjes së përmirësuar, thyerjes së grimcave dhe largimit të shtresave pasivizuese të karbonatit të kalciumit, u bë e mundur të përshpejtohej kinetika e reaksionit dhe të arrihej një shkallë më e madhe karbonatizimi në kohë më të shkurtra. Për më tepër, në kombinim me jonet e magnezit në tretësirë, ultratingujt e përmirësojnë ndjeshëm sintezën e kristaleve të aragonitit, si duke ulur përqendrimin e nevojshëm të magnezit, ashtu edhe duke ulur temperaturën e reaksionit pranë kushteve të ambientit.”
[Santos et al. 2011, p.114]

Përfitimet me një vështrim:

• shpërndarje e imët e madhësisë së grimcave përmes përzierjes, deaglomerimit dhe bluarjes me ultratinguj
• ultratingujt largojnë shtresat pasivizuese
• ultratingujt përmirësojnë kinetikën e reaksionit
• ultratingujt ulin bazicitetin
• intensifikimi i procesit me ultratinguj: rendiment më i lartë, reaksion më i shpejtë

Trajtimi i grimcave me ultratinguj

Sonikimi është një mjet i fuqishëm për trajtimin e suspensioneve të grimcave. Forcat intensive të ultratingujve krijojnë dridhje mekanike dhe kavitacion të fortë në lëngje. Këto forca që shkaktojnë sforcime të larta mund të thyejnë aglomeratet dhe madje edhe grimcat primare, kështu që ultratingujt me fuqi të lartë/ frekuencë të ulët janë një metodë e besueshme për bluarje, deaglomerim dhe dispergim në aplikime.

Bluarja me ultratinguj gjatë procesit të karbonatizimit të suspensioneve krijon grimca të vogla me sipërfaqe të mëdha. Përveç fragmentimit të grimcave, sonikimi largon edhe depozitimet nga sipërfaqja e grimcave, si mbështjelljet e karbonatizuara ose shtresat e varfëruara të matricës që rrethojnë bërthamën e pareaguar të grimcës. Duke larguar shtresat pasivizuese, zvogëlohen kufizimet e difuzionit dhe materiali i pareaguar ekspozohet ndaj fazës ujore. Në këtë mënyrë, sonikimi mund të rrisë konvertimin gjatë karbonatizimit dhe kinetikën e procesit – duke sjellë rendimente më të larta dhe një reaksion më të shpejtë.