ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обжиг из "Технология минеральных солей" Такая последовательность операций представляет собой весьма условную технологическую схему. Несмотря на это конкретные схемы большинства солевых производств могут быть уложены в ту или иную часть этой условной схемы. Во всяком случае она позволяет установить некоторые главнейшие процессы общего характера, присущие большинству солевых производств. Это процессы обжига, выщелачивания (растворения), отстаивания и фильтрации, выпарки, кристаллизации, сушки. [c.105] Дадим некоторым из этих процессов краткую характеристику, которая позволит наметить общие пути рационального и интен сивного проведения их в условиях солевых производств. [c.105] Часто обжиг производят с целью спекания сырья с содой, известняком или другими соединениями щелочных и щелочног земельных металлов. В результате процессов спекания могут образовываться как растворимые, так и нерастворимые соединения. [c.107] Подавляющее большинство процессов обжига относятся в категории твердофазных, т. е. таких, в которых и исходные, и конечные вещества являются твердыми. Эта процессы сопровождаются реакциями в твердом состоянии . Они весьма сложны и еще недостаточно изучены, несмотря на то, что изучением их занимались многие исследователи — Д. С. Белянкин, П. П. Будников, А. С. Бережной, С. 3. Рогинский, А. И. Августиник, Н. А. Торопов, В. Ф. Журавлев и др. [c.107] При обжиге твердых материалов могут иметь место реакции между твердым веществом и газом, между твердым и жидкостью, образующейся, например, за счет плавления тех или иных компонентов шихтЫ, и, наконец, между двумя твердыми фазами. [c.107] При соприкосновении двух кристаллических веществ, способных химически взаимодействовать, возникает мономоле-кулярный слой продукта реакции. Частицы, образующие кристаллические решетки, совершают колебательные движения, интенсивность которых возрастает с повышением температуры. Поэтому при нагревании смесей кристаллических порошков, вследствие возрастания амплитуды колебаний, частицы кристаллических решеток становятся способными преодолеть кулоновские силы и совершить обмен местами — начинается так называемая внутренняя диффузия. Температура, соответствующая этому моменту, является температурой начала реакции. Практически она совпадает с температурой спекания. Начиная с этой температуры реакция протекает с заметной скоростью. Было установлено, что для некоторых солей абсолютная температура начала внутренней диффузии (спекания) составляет 0,57 абсолютной температуры плавления. [c.108] Вероятность процессов обмена местами между частицами в твердых веществах с правильно построенной кристаллической, решеткой чрезвычайно мала. Реакции между твердыми веществами протекают очень медленно и обычно не доходят до конца. Повыщению химической активности веществ способствует разрыхление их кристаллических решеток. Интенсивное протекание реакции вызывается изменениями кристаллической структуры компонентов, при которых кристаллические решетки разрыхляются, становятся более активными. [c.108] Реакционная способность вещества повышается, если оно испытывает полиморфное превращение или находится в.состоянии возникновения. Например, при одной и той же температуре выход хромита магния из смеси феррохромита и окиси магния меньше, чем из смеси феррохромита с карбонатом магния. Это объясняется тем, что при разложении карбоната образуется более активная окись магния. [c.108] На реакционную способность твердых веществ могут влиять поляризация ионов, присутствие посторонних веществ, всякого рода механические и другие воздействия извне. Эти факторы в ряде случаев увеличивают активность вещества. Особенно сильно реакционная способность зависит от способа приготовления вещества. К методам получения веществ с повышенной активностью относятся осаждение из растворов, быстрое охлаждение расплавов, приготовление при относительно низких температурах и др. [c.108] Реакционная способность твердых веществ может зависеть от присутствия некоторых газов, несмотря на то, что химическая реакция между этими газами и твердыми веществами не наблюдается. Г аз может проникать в решетку, растворяться в твердом веществе, активность которого от этого может увеличиться или уменьшиться. Например, при образовании силиката кальция из окиси кальция и кварца, предварительное нагревание кварца в атмосфере серного ангидрида уменьшает его активность и процент связываемой им окиси кальция. Наоборот, нагревание кварца в воздухе, а еще в большей мере в атмосфере кислорода или сернистого газа, повышает его активность, облегчает его реакцию с окисью кальция. [c.109] Так же влияют и не газообразные посторонние примеси, которые могут образовать с реагирующим веществом твердый раствор или промежуточное соединение, что ведет к разрыхлению кристаллической решетки и увеличивает реакционную способность вещества. [c.109] Прямая реакция между двумя твердыми веществами, идущая без образования промежуточных газообразных или жидких фаз, требует непосредственного соприкосновения твердых тел. Между-тем поверхность твердых тел, даже- малопористых, является чрезвычайно неровной. Фактическая поверхность соприкосновения двух твердых тел во много раз меньше кажущейся поверхности соприкосновения. Поверхность же соприкосновения твердых частиц шихты, подвергающейся обжигу в промышленных условиях, состоящей из пористых материалов, частицы которых имеют неправильную форму, — ничтожно мала по сравнению с кажущейся общей поверхностью этих частиц. Этим главным образом объясняется, что на практике реакции между твердыми веществами идут очень медленно. [c.109] Значительно быстрее эти реакции идут в присутствии газообразных или жидких фаз, не только за счет ускорения диффузионных процессов, но и за счет того, что в этих случаях поверхность контакта фаз во много раз увеличивается. Реакционной поверхностью здесь является общая, полная поверхность твердых частиц. [c.109] Во многих случаях один из твердых реагирующих компонентов газифицируется в результате взаимодействия с одним из компонентов газа. Например, в ряде случаев твердый уголь, входящий в шихту в качестве восстановителя, лишь частично реагирует с другими твердыми компонентами шихты, а главным образом взаимодействуя с кислородом и углекислотой, находящимися в газах, проходящих через печь, превращается сначала в окись углерода, которая и выполняет роль восстановителя. [c.110] Две последние реакции обусловливают смещение равновесия первой реакции направо,-что значительно увеличивает ее скорость. [c.110] Когда два твердых компонента, неспособных диссоциировать, реагируют при температурах более низких, чем температуры их плавления, то это еще не значит, что реакция идет между твердыми фазами. Наличие примесей может привести к образованию эвтектических расплавов, температура плавления которых ниже температур плавления исходных веществ. Теплота, выделяющаяся при реакции, может оказаться достаточной для нагрева смеси до температур плавления исходных веществ или их эвтектик с образующимся соединением. Здесь только начало реакции можно рассматривать как твердофазный процесс, протекающий очень медленно и значительно ускоряющийся при появлении жидкой фазы. [c.110] Часто достаточно, ничтожных количеств жидкой фазы для ускорения процесса. При этом шихта не расплавляется, а лишь в небольшой мере спекается, оставаясь рассыпчатой, в виде гранул более крупных, чем частицы исходных материалов. [c.110] Вернуться к основной статье