Partikkelstørrelse ved felling av kalsiumkarbonat

Kalsiumkarbonat er en utbredt og naturlig forekommende forbindelse som har stor betydning som biomineral i levende organismer, mens utfellingen av kalsiumkarbonat utgjør et betydelig problem i oljebrønner og varmtvannssystemer. Industrielt produsert kalsiumkarbonat kan anvendes som fyllmateriale i betong, plast og papir og som slipemiddel. Forståelsen av hvilke mekanismer som bestemmer partikkelstørrelsen er viktig for de ulike anvendelsene.

Andreassen har påvist en konflikt i den eksisterende litteraturen i oppfatningen av hvordan de primære krystallene av kalsiumkarbonat (vateritt) vokser, mens veksten av større partikler stort sett har vært antatt å foregå ved aggregering (sammenvekst av krystaller).

Ettersom disse antagelsene stort sett baserer seg på mikroskopundersøkelser av resulterende partikler, har Andreassen utviklet en metode for å følge endringer i partikkelstørrelsesfordelingen underveis i prosessen. Arbeidet har bestått i å skille bidragene fra krystallvekst og aggregering ved å modellere systemet ved hjelp av populasjonsbalanser.

Resultatene viser at de primære partiklene fremkommer ved sfærulittisk vekst (runde partikler framkommet utelukkende ved krystallvekst), og at krystallvekst er ansvarlig også for veksten av de større partiklene.

Analyse av og kontroll over størrelsen til typiske fellingsprodukter bør utføres dynamisk, skriver Andreassen. En diagnose basert på mikroskopundersøkelser alene kan lede til feil konklusjon når det gjelder hvilke mekanismer som bestemmer størrelsesfordelingen til produktet.

Avhandlingen har tittelen Growth and aggregation phenomena in precipitation of calcium carbonate (Vekst- og aggregeringsfenomener ved felling av kalsiumkarbonat). Den er utført ved Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU, med professor Gunnar Thorsen som hovedveileder og dr.ing. Ole Wærnes, Sintef, som medveileder. Arbeidet er utført med støtte fra Norsk Hydro, Norzink, Falconbridge, Elkem og Norges forskningsråd.