Mineral karbonatering är reaktionen av koldioxid med alkaliska mineraler som kalcium eller magnesium oxid. Mineral karbonater används för industriell produktion av fasta partiklar i läkemedels-, polymeroch gödnings medels industrin samt för koldioxid bindning i alkaliska material. Partikel behandling av makt ultraljud har hittats ett framgångs rikt sätt att processen intensifiering resulterar i högre karbonater omvandling och snabbare reaktions hastighet.

Mineral Karbonering: process och begränsningar

För karbonater är natur-och avfalls material kolsyrade på grund av förekomst av alkaliska oxider, hydroxider eller silikat i deras sammansättning. Kolnings processen består av följande reaktions steg:

Steg av mineral karbonering

För karbonationsreaktionen måste partiklarna finnas tillgängliga för reagenserna. Detta innebär en hög partikel yta utan att passivera lager krävs för att förbättra karbonering processen.
Bildandet av ett alltmer tjockt och tätt karbonatskikt som omger den krympande oreagerade kärnan i den fasta partikeln skapar tre hastighetsbegränsande steg:

• hydrering av oxider/silikater;
• urlakning av katjoner; Och
• spridning till reaktions zonen.

För att förbättra karbonering processen, dessa begränsningar måste övervinna genom en process som bistår teknik. Hög effekt ultraljud har framgångs rikt tillämpats som en process intensifiering teknik öka karbonater hastighet och reaktions hastigheten.

Lösning: ultraljud Carbonation

Av forskar gruppen vid Katholieke Universiteit Leuven i Belgien, “ultraljud har visat sig vara ett potentiellt användbart verktyg för intensifiering av mineral karbonering processer. På grund av förbättrad blandning, partikel brott och avlägsnande av kalciumkarbonat passive ring lager var det möjligt att påskynda reaktionskinetik och uppnå större karbonatering omfattning i kortare tider. Dessutom, i kombination med magnesium joner i lösning, ultraljud förbättrar avsevärt syntesen av aragonit kristaller, både genom att minska den nödvändiga koncentrationen av magnesium och minska reaktions temperaturen till nära omgivnings förhållanden.”
[Santos et al. 2011, s. 114]

Fördelar i korthet:

• fin partikel storleks fördelning genom ultraljud blandning, deagglomeration & fräsning
• ultraljud tar bort passivera lager
• ultraljud förbättrar reaktionskinetik
• ultraljud minskar basicitet
• ultraljud process intensifiering: högre avkastning, snabbare reaktion

Ultraljud effekter på mineral karbonering. [Santos et al. 2013]

ultraljud partikel behandling

Ultraljudsbehandling är ett kraftfullt verktyg för att behandla partikel slurries. Intensiva ultraljud krafter skapa mekaniska vibrationer och stark kavitation i vätskor. Dessa höga stress krafter kan bryta agglomerater och även primära partiklar, så att hög effekt/låg frekventa ultraljud är en pålitlig metod för fräsning, Deagglomeration och spridning Program.

SEM bilder av kalcium oxid initialt (a) och efter 10 minuter av ultraljudsbehandling (b). [Santos et al. 2012]

Ultraljudsfräsningen under karbonationsprocessen av slam skapar små partiklar med stora ytor. Förutom partikelfragmenation, tar ultraljudsbehandling också bort nedfall från partikelytan, såsom kolsyrade skal eller utarmat matrislager som omger den oreagerade partikelkärnan. Genom att ta bort de passiviserande skikten reduceras diffusionsbegränsningarna och oreagerat material utsätts för vattenfasen. Därmed kan ultraljudsbehandling öka karbonation omvandling och processen kinetik - vilket resulterar i högre avkastning och en snabbare reaktion.

Ultraljud effekter på partiklar [Santos et al. 2011]