ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Растворение и выщелачивание из "Технология минеральных удобрений и солей" Быстрое перемещение газа относительно поверхности реагирующих с ним твердых частиц или быстрое перемещение твердых частиц в атмосфере газа (например при обжиге в распыленном состоянии) также ускоряет процесс вследствие уменьшения диффузионных сопротивлений у границы раздела твердое — газ. [c.35] Влажность шихты имеет иногда большое значение. Выделяющийся при обжиге влажной шихты водяной пар может оказать влияние не только на скорость, но и на характер химических процессов. Присутствие влаги может иногда ускорить обжиг (например когда гидратированное вещество имеет более низкую температуру плавления, чем обезвоженное), но может привести, например, и к распаду уже образовавшихся продуктов реакции, а также к спеканию материалов. Обжиг влажной шихты требует повышенного расхода топлива в связи с дополнительной затратой тепла на испарение влаги. [c.35] Наконец, интенсификации обжига способствуют все мероприятия, ведущие кулучшению условий теплопередачи и, следовательно, к ускорению нагрева ших-т ы. [c.35] Строго говоря, любой процесс растворения твердого тела в жидкости, сольватацию, можно рассматривать как химическую реакцию. Удобнее, однако, ввести следующее разграничение. В ряде случаев растворения, которые мы будем называть физическим растворением, под действием жидкой фазы происходит лишь разрушение кристаллической решетки — отщепление частиц твердого вещества и переход их в раствор. Процесс физического растворения является обратимым, поскольку возможна обратная кристаллизация твердого вещества из раствора. Растворение, происходящее под действием химически активного вещества, находящегося в жидкой фазе, или когда сам растворитель химически взаимодействует с растворимым так, что процесс является необратимым, т. е. выделить растворяемое вещество из полученного раствора кристаллизацией невозможно, мы будем называть химическим растворением. [c.35] Во всех случаях растворения имеет место перемещение жидкой фазы относительно твердой поверхности растворяющегося вещества. Даже в случае отсутствия внешних причин, вызывающих движение твердой и жидкой фаз (перемешивание или другой способ организации потока растворителя или растворяемого), происходит естественная конвекция жидкости вследствие того, что плотность жидкой фазы неодинакова в различных точках внутри раствора. [c.35] Независимо от характера движения жидкости у границы раздела фаз всегда существует диффузионный слой жидкости. Он представляет собой некоторое сопротивление диффузии частиц растворяемого вещества в массу раствора, а в случае химического растворения — диффузии химически активного растворителя к поверхности растворяющегося вещества и диффузии в раствор образующегося на этой поверхности продукта реакции. Поэтому скорость растворения кристаллических тел в жидкостях определяется главным образом законами диффузии. Интенсивность растворения, как интенсивность всякого гетерогенного процесса, зависит от величины поверхности контакта фаз — чем мельче кристаллы, тем больше их удельная поверхность и тем быстрее они растворяются. Мелкие кристаллы растворяются быстрее также и потому, что в них относительная доля материала (ионов, молекул), находящаяся у вершин трехгранных углов и ребер, значительно больше, чем в крупных. Затрата же энергии на разрушение вершин и ребер кристалла, отнесенная к единице массы, меньше, чем на разрушение граней. С наименьшей скоростью растворяются наиболее развитые грани кристалла. Различной скоростью растворения отдельных элементов кристалла, в том числе разных его граней, объясняется и изменение его формы при частичном растворении — грани и ребра искривляются. Существенную роль при этом играют также неравномерно распределенные в кристалле примеси, делающие его неоднородным. [c.36] Хц—концентрация насыщенного раствора при данной температуре X — фактическая концентрация растворяемого вещества в жидкой фазе. [c.36] Возможны и такие случаи химического растворения, сопровождающиеся очень медленной реакцией на поверхности кристалла, когда скорость растворения постоянна и зависит только от энергии кристаллической решетки, а также и случаи с более сложными кинетическими закономерностями, чем приведенные выше. [c.37] Коэффициенты скорости растворения, входящие в уравнения кинетики, зависят от величины коэффициентов диффузии веществ в растворе, от толщины диффузионных слоев, от энергии кристаллических решеток, а иногда и от растворимости вещества. [c.37] Выщелачиванием называется извлечение из твердой смеси растворимой ее части с помощью растворителя. Процессы выщелачивания принципиально ничем не отличаются от процессов растворения. Они протекают несколько медленнее за счет того, что присутствие нерастворимой части твердого вещества затрудняет контакт между растворимым и растворителем. Процесс тормозится дополнительным сопротивлением, связанным с диффузией растворителя внутрь частиц твердого материала. Очевидно, что чем более пористым является твердый материал, тем легче из него выщелачивается растворимый компонент. [c.37] Повышение температуры является наиболее эффективным средством, ускоряющим процессы растворения и выщелачивания. Так как процессы растворения в основном являются диффузионными, то температурный коэффициент их скорости практически совпадает с температурным коэффициентом диффузии при повышении температуры на 10° скорость растворения увеличивается в 1,5—2 раза. Повышение температуры способствует уменьшению вязкости раствора и, следовательно, уменьшению толщины диффузионного слоя и его сопротивления массопередаче. С другой стороны, при повышении температуры возрастает предельная растворимость большинства веществ и, следовательно, увеличивается движущая сила физического растворения х —х, а поэтому и скорость растворения. 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.38] 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.38] 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. [c.38] Однако в производственных условиях стремятся обычно получать концентрированные растворы, так как последние требуют меньших объемов аппаратуры, меньшего расхода энергии на перемещение, меньшего расхода тепла на нагрев или холода на охлаждение и т. п. Выбор конечной концентрации получаемого раствора зависит от ряда технико-экономических соображений. [c.38] Процессы выщелачивания организуют обычно противоточным методом, при котором уходящий из выщелачивателя шлам 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.38] Вернуться к основной статье