ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очистка растверов осаждением примесей в нерастворимой форме из "Технология минеральных удобрений " Для веществ же, растворимость которых с повышением температуры уменьшается, подъем температуры может не только не ускорить, но даже замедлить или совсем приостановить этот процесс. [c.41] Несмотря на то, что нагревание в большинстве случаев ускоряет процесс растворения, этим приемом пользуются далеко не всегда, ибо он связан с затратой тепловой энергии. [c.41] Движущая сила растворения зависит от концентрации вещества в растворе. Чем концентрация меньше, тем быстрее идет растворение. Наибольшую скорость процесс имеет при применении чистого растворителя и при получении слабых растворов. Однако в производственных условиях стремятся обычно получать концентрированные растворы, так как они требуют меньших объемов аппаратуры, меньшего расхода энергии на перемещение, на нагрев или охлаждение и т. п. Выбор конечной концентрации получаемого раствора зависит от ряда технико-экономических соображений. [c.41] Процессы выщелачивания организуют обычно противоточным методом, при котором уходящий из выщелачивателя шлам (мелкодисперсный нерастворимый остаток) встречается со свежим растворителем или слабым раствором. Это обеспечивает уменьшение потерь ценного вещества, остающегося в жидкости, смачивающей шлам. При прямоточном выщелачивании, во избежание больших потерь раствора, шлам, выгружаемый из растворителя, подвергается дополнительной промывке. [c.41] При растворении кристаллов в аппарате с мешалкой увеличение числа ее оборотов ускоряет процесс, однако лишь до известного предела. Увеличение числа оборотов сверх этого предела, зависящего от свойств системы и конструкции мешалки, не приводит к дальнейшему росту скорости относительного перемещения твердой и жидкой фаз, а следовательно, и скорости растворения. [c.41] Для кристаллизации солей из водных растворов применяются различные способы пересыщения раствора. Соли, растворимость которых при повышенных температурах заметно превышает их растворимость при более низких температурах, кристаллизуют путем охлаждения насыщенных растворов политермическая или изогидрическая кристаллизация, идущая при неизменном содержании воды в системе). Соли, мало изменяющие свою растворимость при изменении температуры, обычно кристаллизуют путем испарения воды при постоянной температуре [изотермическая кристаллизация). Испарение воды люжет производиться интенсивным способом при кипении раствора в выпарном аппарате и экстенсивным путем при медленном поверхнестном испарении. [c.42] Процесс кристаллизации протекает значительно медленнее, чем процесс растворения кристаллов. Он разделяется на два периода — период образования зародышей и период роста кристаллов. Если скорость образования зародышей значительно больше скорости роста, то получается большое количество мелких кристаллов. Если же скорость роста кристаллов превышает скорость образования зародышей, — получается меньшее количество крупных кристаллов. Поэтому, изменяя условия, влияющие на скорость образования зародышей и на скорость роста кристаллов, можно иногда регулировать размеры и форму кристаллов. [c.42] Рост кристалла является диффузионным процессом. Он обусловлен не только притоком вещества в направлении, перпендикулярном его поверхностям, но и движением вдоль граней. Если бы скорость роста была одинаковой во всех направлениях, кристалл имел бы форму шара. Причиной того, что кристалл принимает многогранную форму, является различная скорость роста отдельных элементов его структуры. Это вызвано тем, что концентрации насыщения раствора для разных граней различны. А так как движущей силой, определяющей приток вещества к растущим граням, является разность концентрации пересыщения в массе раствора и концентрации насыщения на поверхности грани, то и скорость роста разных граней также различна. При изменении температуры формы кристаллов могут меняться вследствие неодинакового изменения концентраций насыщения для разных граней. [c.43] В процессе роста кристалла его грани перемещаются в направлении, перпендикулярном их плоскостям. Величина такого перемещения грани в единицу времени называется нормальной скоростью роста. Она тем больше, чем больше поверхностная энергия грани. [c.43] В разных условиях скорость роста отдельных граней кристалла может быть различной. Поэтому одно и то же вещество, имеющее определенную кристаллическую решетку, может давать кристаллы разной формы, например пластинчатой, иглообразной или дендритной (древовидной), в зависимости от вязкости раствора и температуры кристаллизации. В вязких средах, где диффузия материала к растущим кристаллам затруднена, этот материал поступает преимущественно к вершинам кристаллов, вследствие чего они принимают форму игл или дендритов. [c.43] К VI А — постоянные, зависящие от температуры и свойств кристаллизующегося вещества и раствора. [c.44] Как видно из этого уравнения, с возрастанием пересыщения раствора скорость кристаллизации увеличивается. Наибольшую скорость имеет кристаллизация из расплавов, при охлаждении которых достигается наибольшее пересыщение. [c.44] По мере изотермической кристаллизации, если растворитель не удаляется, пересыщение раствора непрерывно уменьшается и процесс кристаллизации замедляется. Однако по мере возникновения и роста кристаллов их общая поверхность увеличивается и пропорционально увеличивается скорость осаждения на ней вещества, т. е. кристаллизация ускоряется. Совместное и противоположное влияние этих факторов приводит к тому, что скорость кристаллизации вначале резко возрастает, достигает некоторого максимума и затем быстро уменьшается. [c.44] Скорость кристаллизации сильно зависит также от температуры. Повышение температуры, связанное с возрастанием кинетической энергии молекул, т. е. с увеличением скорости их движения, ускоряет диффузию, чему способствует также и уменьшение вязкости среды. Однако увеличение кинетической энергии снижает стойкость уже укрупнившихся частиц. Процессы кристаллизации обычно экзотермичны, и обусловленное этим, а также другими причинами изменение температуры влияет на скорость процесса не однозначно. При понижении температуры пересыщенного раствора или переохлажденного расплава скорость кристаллизации сначала растет, достигает максимума, затем резко падает (доходя почти до нуля, когда вязкость становится очень большой). [c.44] Рост кристалла происходит за счет адсорбции растворенного вещества на его поверхности. Наличие в растворе посторонних веществ, примесей, способных адсорбироваться кристаллом, но не участвующих в построении кристаллической решетки, приводит к уменьшению скорости кристаллизации. Примеси, адсорбируясь на гранях кристалла, изолируют активные участки поверхности, что приводит к замедлению роста и препятствует получению крупных кристаллов. Иногда вследствие избирательной адсорбции примесей на определенных гранях форма кристалла искажается. Примеси способствуют также сращиванию кристаллов и образованию друз. Примеси некоторых веществ к раствору могут увеличивать скорость кристаллизации. Так, в присутствии хлорида калия скорость кристаллизации сульфата калия возрастает примерно вдвое. [c.44] В ряде случаев большее значение имеют размеры и форма получаемых кристаллов, от которых зависят дальнейшие технологические операции. Крупные кристаллы легче отстаиваются, отфильтровываются, промываются, удерживают меньше влаги при отделении от раствора или нромывке, легче высушиваются. Мелкие кристаллы легче растворяются и обычно более чисты, чем крупные, так как последние часто содержат включения маточного раствора со всеми находящимися в нем примесями. [c.45] Скорость кристаллизации и размеры кристаллов зависят также от интенсивности перемешивания системы. При повышении интенсивности размешивания (до некоторого предела) скорость кристаллизации увеличивается, а размеры получаемых кристаллов уменьшаются. Уменьшается и доля агрегированных (сращенных) кристаллов в общей кристаллической массе. [c.45] Особенно мелкие кристаллы получаются при осаждении веществ, когда достигаются очень большие пересыщения. При медленном добавлении осадителя и хорошем перемешивании образуется однородный и сравнительно крупный осадок. При быстром введении осадителя и недостаточном перемешивании наряду с ростом уже образовавшихся частиц появляются новые центры кристаллизации, что приводит к увеличению числа частиц, дисперсности и неоднородности осадка. [c.45] Рост массы кристаллического осадка прекращается после снятия пересыщения. Однако и при соприкосновении кристаллов с насыщенным раствором продолжается процесс перекристаллизации, идущий так же как и в процессе кристаллизации из пересыщенного раствора. Объясняется это тем, что равновесие между кристаллами и насыщенным раствором является динамическим — за счет растворения мелких кристаллов происходит рост более крупных. Вследствие этого увеличивается равномерность размеров зерен кристаллической массы и сокращаются дефекты структуры кристаллов. При этом может изменяться и содержание примесей в них. [c.45] Часто одно и то же вещество может кристаллизоваться как в безводной форме, так и в виде кристаллогидратов с разным числом молекул воды. Это зависит от температуры и состава раствора, из которого кристаллизуется соль. [c.45] Вернуться к основной статье