CO 2 （g）-NH 3 （aq）-Ca 2+ （aq）两相体系中碳酸钙晶体生长动力学模型

发布时间：2021-04-15 09:50

　　二氧化碳直接矿化磷石膏联产碳酸钙工艺过程可以看作是磷石膏溶解过程与碳酸钙结晶过程的耦合。为避免磷石膏溶解过程的包覆现象,选取氯化钙为钙源,从理论与实验两方面对碳酸钙结晶生长过程进行研究,基于种群平衡模型及McCabe’sΔL定律假设,建立296.15～323.15 K内碳酸钙晶体线性生长速率G与溶液过饱和度S之间的关系:■,碳酸钙生长活化能为31.93 kJ/mol,对比文献值可判断碳酸钙晶体生长速率受表面反应控制。 

【文章来源】：磷肥与复肥. 2020,35(12)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

实验装置

式中ln Lave和lnσ分别是对数正态分布函数的几何平均值和几何标准差。实验分别在296.15、303.15、313.15、323.15 K下进行，颗粒体积密度分布如图2所示。颗粒分布函数中D[3][2]与D[4][3]分别代表颗粒的表面积平均粒径与体积平均粒径，二者差距反映颗粒球形度情况，如果相差较小，说明颗粒球形度良好，反之则不然。变异系数反映颗粒粒度分布宽窄情况，其值较大，说明分布较宽，反之则分布较窄。不同温度下碳酸钙颗粒粒度分布参数值见表1。

将实验所得碳酸钙晶体线性生长速率G与溶液过饱和度S分别取自然对数后作图，得图3。通过观察图3可知，实验结果与理论一致。晶体线性生长速率G是建立在反应体系中晶核数密度恒定即粒数衡算模型基础上求得，而对自发成核过程，初始阶段既有晶核的形成又有晶核的消亡，同时伴有以并聚方式的生长，导致晶核数密度不稳定。所以，在没有形成稳定晶核数密度之前，不满足线性生长规律，而满足其他规律[7]。对比文献[8]可以得知：笔者研究过程碳酸钙晶体数密度趋于稳定，主要为晶体的生长阶段，满足线性生长速率方程。采用最小二乘法对数据进行线性回归，由回归直线的斜率和截距分别得到经验模型的参数n和lnkG。拟合结果如表2所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]钙碳比对CaSO4-CaCO3-（NH4）2CO3-H2O体系反应-结晶过程的影响[J]. 宫源,周加贝,朱家骅,罗安安,薛潇,田建.  化工学报. 2018(06)
[2]添加剂条件下氯化钙制备纳米碳酸钙[J]. 陈敏,庄斌,程新星,张兴法.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2007(09)
[3]碳化法制备纳米碳酸钙的研究[J]. 马祥梅,王斌.  新型建筑材料. 2007(06)
[4]由氯化钙制备纳米碳酸钙研究[J]. 庄斌,徐超,张兴法.  化工矿物与加工. 2007(02)
[5]间歇结晶器中地塞米松磷酸钠溶析结晶动力学的研究[J]. 郝红勋,王静康.  高校化学工程学报. 2004(01)
[6]KNO3-H2O溶液间歇结晶动力学[J]. 伍川,黄培,时钧.  化工学报. 2003(07)
[7]氟硅酸钾(钠)结晶生长的动力学研究[J]. 杨林军,张允湘.  化学工程. 2002(02)



本文编号：3139106