Optimization of Crystallization of Nesquehonite in the Confined Swirling Reactor

doi:10.7503/cjcu20250217

Abstract

Abstract:

MgCO₃·3H₂O crystal was prone to agglomeration and disorder during its preparation， resulting in uncontrollable morphology and size. This issue led to a significant decrease in its performance and could not meet the application requirements. In this paper， MgCl₂·6H₂O and Na₂CO₃ were used as reactants， and a confined swirling reactor was employed to prepare MgCO₃·3H₂O crystal to address this issue. The operating parameters were optimized by investigating the effects of reactor rotation speed and stator-rotor gap on the morphology and size of the prepared MgCO₃·3H₂O crystal. Firstly， parameters such as Reynolds number（Re）， material mixing time（tₘ）， nucleation induction period（t_ind） and Kolmogorov length scale（η_k） in the confined space flow field were simulated. The calculation results showed that when the reactor rotation speed was 3000~5000 r/min and the stator-rotor gap was 0.2~0.5 mm， the material flow state was mainly turbulent， and the reaction materials were fully mixed before the nucleation of MgCO₃·3H₂O. The mass transfer process of materials could be effectively enhanced in the confined swirling reactor. Secondly， experiments on the preparation of MgCO₃·3H₂O were carried out under the selected rotation speeds and stator-rotor gaps. The results showed that when the reactor rotation speed was 3000 r/min^{and the stator-rotor gap was 0.2 mm， the MgCO₃·3H₂O crystal was prepared with a narrow particle size distribution and a volume-average particle size of 8.919 μm. Finally， to further quantify the influence of operating parameters on the size of MgCO₃·3H₂O crystal， the partial elasticity of its volume-average particle size with respect to the reactor rotation speed and the stator-rotor gap was calculated respectively. The calculation results showed that the partial elasticity of the volume- average particle size with respect to the stator-rotor gap was larger than to the reactor rotation speed， indicating that the size of MgCO₃·3H₂O crystals is more sensitive to the change of stator-rotor gap.}

Key words: Nesquehonite, Confined swirling reactor, Particle size distribution, Theoretical analysis

CLC Number:

O614.22

TrendMD:

CHENG Wenting, LI Zhiting, ZHAI Ying. Optimization of Crystallization of Nesquehonite in the Confined Swirling Reactor[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(3): 20250217.

Figures/Tables 8

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