Karbonizimi mineral është reagimi i dioksidit të karbonit me minerale alkaline si kalciumi ose oksidi i magnezit. Karbonizimi mineral përdoret për prodhimin industrial të grimcave të ngurta në industrinë farmaceutike, polimer dhe pleh, si dhe për sekuestrimin e dyoksidit të karbonit në materiale alkaline. Trajtimi i grimcave nga ultrazërit me energji është gjetur një mjet i suksesshëm i intensifikimit të procesit që rezulton në konvertimin më të lartë të karbonatizimit dhe shpejtësinë më të shpejtë të reagimit.

Carbonation Mineral: Procesi dhe Kufizimet

Për carbonation, materialet natyrore dhe mbeturinave janë karbonizuar 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 karbonateve minerale

Për reagimin e karbonizimit, grimcat duhet të jenë në dispozicion për reagentët. Kjo do të thotë që një sipërfaqe e lartë e grimcave pa shtresa pasivuese është e nevojshme për të përmirësuar procesin e karbonizimit.
Formimi i një shtrese gjithnjë e më të trashë dhe të dendur të karbonatit që rrethon bërthamën e pakaluar të grimcave të ngurta krijon tre hapa kufizuese të shkallës:

• hidratimi i oksideve / silikateve;
• kullimin e kationeve; dhe
• përhapja në zonën e reaksionit.

Për të përmirësuar procesin e karbonizimit, këto kufizime duhet të tejkalohen me një proces që ndihmon teknologjinë. Ultratinguj me fuqi të lartë është zbatuar me sukses si një teknologji e intensifikimit të procesit që rrit normën e karbonizimit dhe shpejtësinë e reagimit.

Zgjidhja: Carbonation tejzanor

Nga grupi hulumtues i Katholieke Universiteit Leuven në Belgjikë, “ultratinguj është provuar të jetë një mjet potencialisht i dobishëm për intensifikimin e proceseve minerale të karbonatizimit. Për shkak të përmirësimit të përzierjes, thyerjes së grimcave dhe heqjes së shtresave pasivuese të karbonatit të kalciumit, ishte e mundur të përshpejtohej kinetika e reaksionit dhe të arrihej shkalla më e madhe e karbonatizimit në kohë më të shkurtër. Për më tepër, në kombinim me jonet e magnezit në zgjidhje, ultratingulli rrit ndjeshëm sintezën e kristaleve aragonit, si nga reduktimi i përqendrimit të kërkuar të magnezit dhe reduktimi i temperaturës së reaksionit në kushte të afërta mjedisore.”
[Santos et al. 2011, f.114]

Përfitimet në një shikim:

• shpërndarje të hollësishme të grimcave me miksim tejzanor, deagglomeration & bluarje
• ultratinguj heq shtresat pasivuese
• ultratinguj rrit kinetikë reagimi
• ultratinguj zvogëlon bazueshmërinë
• intensifikimi i procesit tejzanor: rendimenti i lartë, reagimi më i shpejtë

Efektet tejzanor në karbonat minerale. [Santos et al. 2013]

trajtim tejzanor grimcave

Sonication është një mjet i fuqishëm për të trajtuar slurries grimcë. Forcat intensive me ultratinguj krijojnë dridhje mekanike dhe cavitation të fortë në lëngje. Këto forca të mëdha të stresit mund të thyejnë aglomeratet dhe madje edhe grimcat primare, në mënyrë që ultratingulli me fuqi të lartë / frekuencë të ulët të jetë një metodë e besueshme për bluarje, Deagglomeration dhe shpërndarë aplikimet.

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

Mulliri tejzanor gjatë procesit të karbonizimit të slurries krijon grimca të vogla me sipërfaqe të mëdha sipërfaqe. Përveç copëzimit të grimcave, zërit gjithashtu heq depozitat nga sipërfaqja e grimcave, të tilla si predha të gazuara ose shtresa të matricës së varfëruar që rrethojnë bërthamën e grimcave të pazbardhura. Me heqjen e shtresave pasivuese, kufizimet e difuzionit zvogëlohen dhe materiali i pa reaguar është i ekspozuar në fazën ujore. Në këtë mënyrë, zërit mund të rrisin shndërrimin e karbonacionit dhe kinetikën e procesit - duke rezultuar në rendimente më të larta dhe një reagim më të shpejtë.

Efektet tejzanor ndaj grimcave [Santos et al. 2011]