Kinetics of the dissolution of silica in aqueous sodium hydroxide solutions at high pressure and temperature

• Published in: Canadian journal of chemical engineering 1997-08, Vol.75 (4), p.721-727
• Main Authors: Jendoubi, F., Mgaidi, A., El Maaoui, M.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Chemistry; Exact sciences and technology; Inorganic chemistry and origins of life; Kinetics and mechanism of reactions; sand; silica dissolution; sodium hydroxide; sodium silicate; solid-fluid reaction
• ISSN: 0008-4034; 1939-019X
• DOI: 10.1002/cjce.5450750409

The kinetic of the reaction of sand with aqueous NaOH corresponding to the ratio SiO2/Na2O = 2 was studied in a pressure vessel at 220°C and 2.7 MPa. Since the kinetic curves could not be obtained directly from the experimental data, a new method is proposed to plot the entire kinetic graph from experimental data. An analytical expression of the type α = A [1 ‐exp(‐Bt)] describes the system perfectly. The constants A and B were calculated for a silica sample having a narrow granulometric distribution (range i.e. 300–315 μm). The value of A is found to be almost constant, between 0.95 to 0.99 and B ranges from 0.03 to 0.14 when [OH‐] increases from 0.5 to 12.5 mol/L. The kinetic order with respect to OH− is equal to 0.470 + 0.013 and the kinetic constant at 220°C is 3.933 × 10−6 g/m2.s. On a étudié la cinétique de la réaction du sable avec du NaOH aqueux correspondant au rapport SiO2/Na2O = 2 dans un réservoir sous pression à 220°C et 2,7 Mpa. Étant donné que les courbes de cinétique n'ont pas pu ětre obtenues directement des données expérimentales, une nouvelle méthode est proposée pour tracer le diagramme cinétique au complet au moyen des données expérimentales. Une expression analytique du type α = A [1 ‐exp(‐Bt)] décrit parfaitement le système. Les constantes A et B ont été calculées pour un échantillon de silice ayant une distribution granulométrique étroite (gamme 300–315 μm). On a trouvé que la valeur de A était presque constante entre 0,95 et 0,99 et que B variait entre 0,03 et 0,14 lorsque [OH−] augmentait de 0,5 à 12,5 mol/L. L'ordre cinétique par rapport à OH− est égal à 0,470 + 0,013 et la constante cinétique à 220°C est de 3,933 × 10−6 g/m2.s.