Рост кристаллов в условиях массовой кристаллизации

Существующая теория утверждает, что на рост кристаллов при массовой кристаллизации не могут влиять внешние условия, такие как концентрация подкачиваемого раствора и весовая скорость испарения воды. На рис. 6 приведены результаты расчета для трех концентраций подкачиваемого раствора 70 (/), 60 (2) и 40% (5). Во всех трех случаях кривые роста кристаллов во времени совпадают, но кривые выпаренной воды не совпадают, что соответствует существующей теории. Вместе с тем опыт показывает, что массовая скорость кристаллизации сахара пропорциональна массовой скорости испарения воды и отношению содержания сахара к содержанию воды в подкачиваемом растворе. [c.51]

В промышленных аппаратах кристаллы чаще всего находятся во взвешенном состоянии в массе жидкого раствора. Экспериментальная установка для изучения скорости роста кристаллов в этих условиях приведена на рис. 3.12. В вертикальную стеклянную трубу помещается монофракционная навеска кристаллов, которые увеличивают размеры за счет контакта с циркулирующим раствором постоянной температуры и пересыщения. Средняя относительная скорость движения кристаллов и раствора зависит от интенсивности циркуляции. Скорость роста кристаллов (усредненную по всем кристаллам) определяют взвешиванием навески через определенные промежутки времени после начала опыта. Такая методика позволяет получать более достоверные экспериментальные результаты в условиях, достаточно приближенных к реальным условиям массовой кристаллизации. Пересыщение не должно быть слишком высоким, чтобы не происходило образования новых зародышей. [c.160]

Разделение процесса кристаллизации на стадии зарождения и роста кристаллов является в известной мере условным. Дело в том, что образование устойчивых зародышей (критического размера) связано с их ростом, а в условиях массовой кристаллизации обе стадии протекают одновременно. Тесная связь и невозможность разграничения указанных стадий затрудняет теоретическое изучение процесса кристаллизации и его строгое математическое описа- [c.685]

Вместе с тем коллективный рост и растворение кристаллов с практической точки зрения представляют гораздо больший интерес, чем индивидуальный. В промышленных и природных геологических условиях массовая кристаллизация и растворение кристаллов играет исключительно важную роль. Достаточно сказать, что большинство неорганических и многие органические вещества получают в кристаллическом виде методом массовой кристаллизации. Твердение минеральных вяжущих веществ сопровождается процессами массового растворения исходных частиц и массового роста новообразований. В природных геологических условиях рост и растворение кристаллов различных минералов происходит в условиях наличия коллектива частиц. В аналогичных условиях происходит рост и испарение капель аэрозольного облака. [c.100]

Использование величины Ок/Уа в уравнении (2.51) вместо 11(6) оправдано тем,что на практике в условиях массовой кристаллизации (особенно в аппаратах непосредственного контакта) не всегда представляется возможным определение линейной скорости роста кристаллов. Значения и были определены опытным путем для смесей с различными концентрациями целевого компонента. Обобщение опытных данных для расплава нитротолуола позволило получить эмпирическое уравнение вида [27] [c.106]

В условиях массовой кристаллизации в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами помимо роста кристаллов возможно их дробление. Это явление оказывает существенное влияние на гранулометрический состав получаемого в результате кристаллизации продукта, может являться причиной получения кристаллов округлой формы. [c.166]

При анализе роста незакрепленного кристалла в условиях массовой кристаллизации представляет интерес общий прирост массы кристалла без детального знания его роста по поверхности. [c.273]

На рис. 4 приведены скорости роста кристаллов в условиях массовой кристаллизации, рассчитанных по данным табл. 1 в соответствии с формулой (9), и при росте монодисперсной фракции в потоке пересыщенного раствора. Сравнение этих данных показывает, что скорость роста кристаллов в первом случае значитель- [c.48]

Возрастание скорости роста кристаллов в условиях массовой кристаллизации может быть только следствием действия некоторых специфических для данного случая факторов, отсутствующих при росте однородных по размеру кристаллов, взвешенных в потоке пересыщенного раствора. [c.49]

При равных величинах пересыщений скорость роста кристаллов в условиях массовой кристаллизации значительно больше скорости роста Однородных по размеру кристаллов, взвешенных в потоке пересыщенного раствора, и зависит от величины выхода кристаллов из единицы объема исходного раствора. [c.50]

В условиях массовой кристаллизации не используются такие высокие скорости перемешивания, поэтому в первом приближении для обычных промышленных кристаллизаторов характерно увеличение скорости роста кристаллов с повышением скорости движения раствора. [c.98]

Размер кристаллов, получаемых массовой кристаллизацией, при прочих равных условиях должен зависеть от физико-химических свойств кристаллизуемой соли и, в первую очередь, от ее способности образовывать пересыщенные растворы. Действительно, для растворов, не способных к сколько-нибудь заметному пересыщению, основная масса кристаллизуемого вещества будет выделяться в виде вновь и вновь образующихся зародышей, в то время как скорость их роста очень мала. Для подобных солей скорость образования зародышей будет значительно преобладать над скоростью их роста, в результате чего можно ожидать образования мелкокристаллического продукта. Напротив, для солей, образующих растворы с большой степенью пересыщения, скорость роста кристаллов будет уже значительной, и в этих условиях возможно получение более крупнокристаллического продукта. [c.110]

Матусевич Л. И., Скорость роста и зарождения кристаллов в условиях массовой кристаллизации, в сб. Рост кристаллов , т, I. Изд. [c.279]

Рост кристаллов в условиях массовой кристаллизации [c.73]

Рост кристаллов в условиях массовой кристаллизации в сущности не отличается от роста единичных кристаллов. Поэтому сведения, полученные нри изучении закономерностей роста монокристаллов, могут быть использованы при описании процесса образования кристаллов в условиях массовой кристаллизации. Однако коллективный рост кристаллов имеет и свои особенности. [c.73]

Поскольку линейная скорость роста граней кристалла повышается с увеличением степени пересыщения, в условиях массовой кристаллизации кристаллы могут расти очень быстро. Быстрый же рост сопряжен с рядом особенностей. К их числу, например, относятся образование менее упорядоченных кристаллических структур, увеличение концентрации примесей в твердой фазе и т. д. [c.73]

В условиях массовой кристаллизации учет зависимости скорости роста от перемешивания раствора усложнен особыми обстоятельствами. К их числу прежде всего относится возможность перемещения кристаллов по объему раствора, наряду с вращением их вокруг соответствующих осей. Естественно, это затрудняет учет скорости движения фаз относительно друг друга. Поэтому изучение характера зависимостей L / (оэ) и т. п. приходится проводить на примере роста единичных кристаллов, максимально учитывая при этом особенности коллективного роста. Конечно, это позволяет получить лишь приближенные представления о ходе процесса. Однако, сочетая данные о росте с другими данными по кристаллизации, можно составить достаточно четкие представления о механизме и закономерностях образования кристаллических осадков. [c.83]

Образование и скорость роста кристаллов. Рост кристаллов сульфата кальция осуществляется в условиях массовой кристаллизации, что и предопределяет особенности механизма этого процесса. В общем случае рост кристаллов происходит в широком диапазоне пересыщений. Поскольку линейная скорость роста граней кристаллов повышается с увеличением степени пересыщения, в условиях массовой кристаллизации отдельные кристаллы могут расти очень быстро, что сопровождается образованием менее упорядоченных кристаллических структур. Одновременный рост большого числа кристаллов сопровождается также образованием мелких частиц. Это связано с распределением кристаллизующегося вещества между большим числом центров кристаллизации. [c.56]

В условиях массовой кристаллизации определение влияния интенсивности перемешивания на скорость роста осложнено сочетанием перемещения кристаллов в объеме раствора с их вращательным движением вокруг собственных осей. [c.62]

Одним из основных вопросов, решаемых при расчете кристаллизаторов, является описание кинетики кристаллизации, состоящей из стадий создания пересыщения, -образований зародышей и роста кристаллов. Она также зависит от перекристаллизации осадка, коалесценции и дробления кристаллов в результате столкновения между собой и со стенками аппарата. На кинетику массовой кристаллизации существенно влияют температура, степень пересыщения раствора, перемешивание, наличие примесей, физикохимические свойства раствора, конструкция аппарата и т. д. Детальное описание явлений и факторов, сопровождающих процессы массовой кристаллизации из растворов и газовых смесей, дано в монографии [17]. Важное значение имеет также описание условий равновесия между сосуществующими фазами (твердое вещество—жидкость, твердое вещество—газ (пар)). На основании условий фазового равновесия в первом приближении возможен выбор необходимого растворителя для процессов кристаллизации, а также перекристаллизации. [c.90]

При применении кипящего слоя в качестве тяжелой псевдожидкости для гравитационного обогащения полезных ископаемых высота слоя определяется временем осаждения и всплытия фракций, близких по своему удельному весу к демаркационному уровню разделения. При проведении массовой кристаллизации из растворов в кристаллизаторах со взвешенным слоем (типа Кристалл-Осло) необходимое среднее время пребывания определяется скоростью линейного роста кристаллов и заданным размером кристаллического продукта. Кроме того, более четкая классификация по размерам достигается тем, что мелкие кристаллы выносятся из кристаллизатора циркулирующим потоком жидкости, а оседание и отбор нужных крупных регулируется подбором нужной формы кристаллизатора (см. ниже). Точно так же, при сушке сыпучих материалов (если только процесс не лежит в балансовой области ) среднее время пребывания выбирается из условий отклонения реального сушильного аппарата от схем идеального смешения или вытеснения и заданного теоретически или экспериментально времени сушки зерна [239]. [c.218]

Способу гетерогенной кристаллизации фторфлогопита при медленном охлаждении массы расплава присущ ряд существенных недостатков, которые обусловливают спонтанность процесса и, как следствие, низкую воспроизводимость результатов 1) большое и нерегулируемое число центров кристаллизации, возникающих на дне тигля, если кристаллизация проводится снизу вверх, или на поверхности расплава при охлаждении его сверху 2) вогнутый вид изотермической поверхности кристаллизации, определяемый тем, что отвод тепла ведется от периферии (нагревателей) к центру, в результате чего преимущественным является направление роста кристаллов от боковой поверхности тигля к его оси, что не соответствует условиям получения крупных кристаллов слюды. Такой же направленности растуш,их кристаллов способствует значительный теплоотвод по стенкам металлического тигля. Даже при направленном отводе тепла от дна тигля тепловые потоки через наросший слой кристаллов и по стенкам тигля будут близкими по величине, следовательно, и ориентироваться плоскостью максимального отвода тепла (001) кристаллы будут как от дна, так и от стенки тигля 3) массовая кристаллизация вызвана высокой скоростью отвода тепла 4) малый градиент температуры по высоте расплава (0,3 °С/см), который может быть создан без перегрева расплава. [c.32]

Книга рассчитана на широкий круг читателей. Она предназначена физикам и химикам, которым приходится выращивать небольшие кристаллы для лабораторных исследований. Знакомство с ней полезно и тем, кто, исследуя свойства кристаллов, не получает их сам. В этом случае книга может дать представление о том, как дефектность кристалла, от которой в существенной степени зависят его свойства, связана с условиями выращивания. Книга предназначается также для геологов-экспериментаторов, как минералогов, так и петрологов, которые интересуются ростом кристаллов и которые пытаются экспериментальным путем найти ответы на вопросы, возникающие у них при изучении природных кристаллов. Книга может быть полезна работникам соответствующих специализированных кристаллизационных лабораторий и заводским работникам по синтезу монокристаллов. Книга может также помочь химикам-технологам, занимающимся так называемой массовой (самопроизвольной, спонтанной) кристаллизацией, для лучшего понимания этого процесса. Круг таких специалистов довольно широк, так как массовая кристаллизация осуществляется в заводских масштабах, будучи непременным технологическим этапом при производстве реактивов, кристаллических удобрений, лекарственных препаратов и т. п. [c.4]

Согласно этим представлениям, массовая кристаллизация из раствора определяется ростом единичных кристаллов, зародившихся в начале процесса. Теплообмен должен быть полностью подчинен кристаллизации, создавая лишь оптимальные условия, обеспечивающие максимальную скорость кристаллизации на зародившихся кристаллах и предотвращающие возникновение новых центров кристаллизации. Отсюда следует, что по мере роста кристаллов их суммарная поверхность растет и количество выкристаллизовавшегося сахара к концу процесса должно расти пропорционально кубу времени [245] [c.51]

Рис. 6. Изменение абсолютных (а) и относительных (б) технологических показателей процесса массовой кристаллизации вещества из раствора в изогидрических условиях кипения суспензии (рост единичных кристаллов идет по (3.6) при их неизменном числе).

Проведенные исследования показывают, что в изотермически-изогидрических условиях кипения кристаллизующейся дисперсной системы с подкачиванием раствора рост единичных кристаллов происходит за счет рекристаллизации и кинетика роста единичных кристаллов определяется кинетикой рекристаллизации. Следовательно, рекристаллизация, которую обычно совсем не учитывают, играет существенную, а иногда и решающую роль во всех кристаллизационных процессах, связанных с массовой кристаллизацией веществ из растворов (получение минеральных солей, твердение минеральных вяжущих веществ и т. п. [302]). [c.73]

Процессы массовой кристаллизации обладают существенными особенностями по сравнению с процессами зарождения и роста индивидуальных кристаллов, рассматриваемых обычно при постоянных внешних условиях. [c.154]

Методика периодической кристаллизации позволяет получать экспериментальные результаты в условиях, достаточно приближенных к реальным процессам массовой кристаллизации. Начальное пересыщение раствора не должно быть слишком значительным, чтобы не происходило образование новых зародышей даже в начале процесса. Методическая трудность здесь состоит в идентификации среднего значения пересыщения, к величине которого следует относить полученную скорость роста кристаллов. [c.181]

При массовой кристаллизации получается большое количество кристаллов, при этом твердая фаза содержит частицы различного размера. В отличие от условий зарождения и роста единичного кристалла, которые обычно сохраняются постоянными, массовая кристаллизация характеризуется двумя существенными обстоятельствами внешние условия (в основном это пересыщение раствора) зарождения и роста кристаллов в непрерывных процессах могут быть неизменными во времени, но их значения сами являются функциями процесса. Так, величина пересыщения раствора устанавливается в зависимости от значений расхода и концентрации подаваемого раствора и от интенсивности зарождения и роста кристаллической фазы. Второй характерной особенностью процессов массовой кристаллизации является принципиально полидисперсный состав получаемого кристаллического продукта. Даже в периодическом процессе кристаллы в каждый момент будут иметь неодинаковые размеры, поскольку параллельно с увеличением размеров кристаллов из первоначально образовавшихся зародышей происходит непрерывное появление новых зародышей. Время кристаллизации на молодых зародышах меньше, чем на старых , поэтому размер кристаллов, выросших из молодых зародышей, будет меньше размера кристаллов, время роста которых равно или несколько меньше общей продолжительности процесса периодической кристаллизации. [c.499]

Простые формы кристаллов получают обычно при выращивании монокристаллов. При массовой кристаллизации получают сростки беспорядочно ориентированных кристаллических зерен в результате комбинации простых форм. На структуру реального кристалла влияет наличие дефектов, имеющихся в кристаллической решетке. Такие-дефекты называют дислокациями. Форма кристалла (его габитус) зависит от условий проведения кристаллизации, от наличия примесей в маточном растворе. При росте кристалла отдельные частицы диффундируют из раствора к поверхности кристалла через окружающий его по- граничный слой жидкости. [c.436]

К основным параметрам кинетики кристаллизации из расплава Относятся степень переохлаждения, скорости зародышеобразования и роста кристаллов. Кинетические характеристики кристаллизации фторслюды из расплава определяются совокупностью конкретных условий, включающих ликвационные явления во фторсиликатном расплаве, температурные условия, гетерогенный характер зарождения кристаллов, массовую кристаллизацию, кри-сталлохимнческие факторы (изоморфизм, анизотропия структурных сил связи и т. д.). [c.35]

Так как в условиях массовой кристаллизации процессы зарождения и роста кристаллов протекают параллельно, то получаемая кристаллическая фаза обычно имеет полидисперсный состав, подчиняющийся различным законам распределения по размеру [2, 4, 9, И] нормальному, логарифмически-нормаль-ному, Розена — Рамлера и др. Для определения гранулометрического состава кристаллов применяют разнообразные методы анализа ситовой, микроскопический, светорассеивания, седиментационный, кондуктометрический и др. [2, 4, 7, 9]. Существуют приборы для автоматизированного определения дисперсного состава. Часто оперируют средним размером кристаллов (эквивалентный диаметр, средневзвешанный размер, средний объемноповерхностный диаметр и пр.). [c.43]

При захвате Се кристаллами К2804 в условиях массовой кристаллизации из нейтрального пересыщенного водного раствора со скоростью роста кристаллов / = см/с наблюдается [c.59]

Обычно при математическом анализе процесса кристаллизации вКСОК в качестве аргумента функции распределения плотности числа кристаллов используют их размер [ 6, 7, Ь J. Однако в условиях массовой кристаллизации кристаллы часто в процессе роста изненя т свою форму [ 9, 10 [c.330]

В период быстрого роста кристаллов скорость образования твердой фазы определяется двумя основными факторами концентрацией зародышей и степенью пересыщения раствора. Условием массовой кристаллизации является высокий уровень пересыщения, который должен поддерживаться постоянным или даже несколько повышаться в процессе кристаллизации. В противном случае система быстро перейдет в состояние, характеризумое на диаграмме состояний (рис. 2-1) кривой растворимости. При этом мелкие зародыши и глобулы начнут растворяться, поскольку они имеют большую поверхность и, следовательно, большую поверхностную энергию по сравнению с более крупными кристаллами, а последние — постепенно увеличиваться в объеме. В результате число растущих зародышей становится относительно небольшим и образуется совокупность достаточно крупных кристаллов более или менее правильной формы, так как увеличение размеров частиц протекает медленно и ионы кристаллизанта за счет диффузии успевают выстроиться [c.49]

Процесс кристаллизации характеризуется двумя видимыми периодами 1) образованием мельчайших кристаллйческих зародьпней - центров кристаллизации - метастабильное состояние системы, или период индукции 2) ростом образовавшихся зародышей - период массовой кристаллизации. Величина и форма кристаллов в обоих периодах зависят от скорости протекания процессов. Чем больше образуется в начальном пе жоде кристаллических зародышей, тем больше получится конечных кристаллов и тем меньше будут их размеры, так как определенное количество кристаллической массы распределится на большее число кристаллов. Поэтому для получения крупных кристаллов необходимо создать в начальном периоде кристаллизации такие условия, при которых число образующихся в растворе кристаллических зародьпней не будут чрезмерно большим. [c.123]

Количества выкристаллизовавшегося сахара и поступившего в аппарат с подкачиваемым раствором равны. При этом сахар выкристаллизовывается в виде мельчайших кристаллов предельной, коллоидной дисперсности, которые тут же вступают в процесс рекристаллизации. Таким образом, с момента заводки кристаллов и до конца варки в аппарате происходят два процесса — выкристал-лизовывание сахара в виде мельчайших частиц и их рекристаллизация. Следовательно, существуют и две скорости кристаллизации — скорость массовой кристаллизации сахара из подкачиваемого раствора и скорость рекристаллизации. Как показано нами [2461, скорость массовой кристаллизации определяется интенсивностью теплообмена. Поэтому кинетика уваривания сахарных суспензий определяется кинетикой теплообмена, а кинетика роста единичных кристаллов — кинетикой рекристаллизации. Изотермически-изо-гидрические условия варки обеспечивают получение кристаллов правильной формы, без агрегатов. [c.192]

Изучение в лабораторных условиях закономерностей процесса массовой кристаллизации при периодическом режиме его проведения обладает рядом недостатков. Основной из них состоит в том, что в процессе периодической кристаллизации наблюдается изменение условий роста кристаллов в результате понижения температуры раствора. Это значительно усложняет анализ результатов экспериментальных исследовании. В этой связи процесс непрерывной кристаллизации предпочтительнее. Основные взаимосвязи при непрерывной массовой кристаллизации отражает формальная структурная схема (рис. 2.3). В стационарных условиях в аппарате устанавливается некоторая температура ta, которой соответствует равновесная концентрация по целевому компоненту с. Пересыщение П в кристаллизаторе непрерывного действия, создается за счет подачи исходной смеси. Величина П влияет на скорость роста ц 1) и зародыще-образования /, при этом с увеличением П их значения возрастают. Существует обратная связь, заключающаяся в том, что при образовании кристаллических зародышей и за счет роста кристаллов пересыщение П уменьшается. При установившемся режиме величина П остается постоянной, а / и г)(/), в сочетании с гидродинамической обстановкой в аппарате, формируют численную плотность распределения кристаллов по размерам. При работе кристаллизатора полного перемешивания в установившемся режиме концентрация целевого компонента См в жидкости, покидающей аппарат, равна концентрации в объеме аппарата с, то есть См = с. Скорость линейного роста кристаллов, зависящую от П и /, можно представить уравнением (1.75). Затравочные кристаллы в аппарат не подаются. Численная плотность распределения кристаллов по их размерам /(/) определяется уравнением (1.88). [c.83]

Массовая кристаллизация является наиболее простым и распространенным процессом. Ее обычно проводят в емкостных аппаратах, снабженных охлаждающими рубашками, змеевиками или другими теплоотводящими элементами. Разделяемая смесь перемешивается с помощью мешалок. На стадии кристаллизации разделяемую смесь сначала быстро охлаждают до температуры ликвидуса, затем с целью понижения скорости зарождения и получения более крупных кристаллов охлаждение замедляют. Кристаллический рост при таких условиях можно считать фактически адиабатическим. Теплота кристаллизации рассеивается через толщу расплава. В этом случае массо- и теплоотдача сравнимы по величине. Это позволяет избежать выделения кристаллов на охлаждаемой поверхности аппарата. Для предотвращения отложения кристаллов на тешюотводя-щих поверхностях используют рамные или якорные мешалки с небольшими зазором между лопастями и стенками аппарата, вибрацию змеевиков, ультразвук шш специальную обработку стенок аппаратов (шлифовку, полировку) [8, 9]. При кристаллизации смесей, склонных к переохлаждению, как правило, вводят затравку. [c.302]

Влияние добавок ПАВ на скорость роста кристаллов было определено для следующих солей хлористого калия, хлористого аммония, бромистого калия, иодистого калия, сернокислого калия. Из числа ПАВ использовались, в основном, лишь те, которые оказывали влияние на качество кристаллов, получаемых при массовой кристаллизации [1]. Только для кристаллов хлористого калия и хлористого аммония, с целью сравнения, было оценено влияние на скорость их роста ПАВ, не изменяющих качества кристаллов (сульфонат, арквад 2НТ, октиловый спирт, жирная кислота Сд). Все опыты, за исключением опытов с сернокислым калием, проводились в условиях, указанных при описании методики эксперимента. [c.98]

Рост кристаллов, согласно литературным данным, может определяться различными процессами [15]. Он может лимитироваться диффузией, кинетикой зародышеобразова-ния на гранях, наличием дислокаций и дефектов в кристаллической решетке. При массовой кристаллизации рост кристаллов происходит, как правило, при значительных пересышениях. В реальных условиях, кроме пересыщения, на их рост влияет ряд других факторов. В частности, к ним относятся температура, интенсивность и характер перемешивания раствора, наличие различных примесей, конструкция кристаллизатора и т. п. Все это делает применение теории роста кристаллов Гиббса—Фольмера в реальных условиях затруднительным, поскольку она построена на предпосылках, относящихся в основном к идеальным системам. Так, например, кинетика роста кристаллов, согласно термодинамической теории Гиббса—Фольмера, определяется образованием двухмерных зародышей. Возникновение же последних связывается с величиной максимального изменения свободной энергии системы представляющей собой тот энергетический барьер, преодоление которого необходимо для образования зародыша. В реальных условиях величина определяется не [c.8]