三水合碳酸镁在限域旋混反应器中的结晶优化

摘要

由于三水合碳酸镁（MgCO₃·3H₂O）在制备时易发生团聚无序现象以致形貌尺寸不可控，导致其性能大幅下降而不能满足应用需求.针对此问题，本文以MgCl₂·6H₂O和Na₂CO₃为反应物，采用限域旋混反应器制备了MgCO₃·3H₂O晶体，并通过考察反应器转速和定转子间隙对MgCO₃·3H₂O晶体尺寸的影响来优化操作参数.首先，对限域空间流场中的雷诺数（Re）、物料混合时间（t_m）、成核诱导期(t_ind)和Kolmogorov尺度（η_k）等参数进行了模拟计算.计算结果显示，当反应器转速为3000～5000 r/min，定转子间隙为0.2～0.5 mm时，物料流动状态以湍流为主且在MgCO₃·3H₂O成核之前即已充分混合，表明限域旋混反应器可有效强化物料传质过程.然后，在所选取的转速和定转子间隙条件下进行了MgCO₃·3H₂O的制备实验，发现在反应器转速为3000 r/min，定转子间隙为0.2 mm时，可生成粒度分布窄、体积平均粒径为8.919μm的MgCO₃·3H₂O晶体.最后，为了进一步量化操作参数对MgCO₃·3H₂O晶体尺寸的影响，分别计算了晶体体积平均粒径对反应器转速和定转子间隙的偏弹性.计算结果表明，晶体的体积平均粒径对定转子间隙的偏弹性更大，即MgCO₃·3H₂O晶体尺寸对定转子间隙的改变更敏感.

关键词

三水合碳酸镁 / 限域旋混反应器 / 粒度分布 / 理论分析