Кристаллизация распределение температур в кристаллической фазе и расплаве

Из соотношения (П1.55) следует, что при постоянных параметрах процесса противоточной кристаллизации стационарное распределение примеси в твердой (аналогично и в жидкой) фазе по высоте колонны должно иметь экспоненциальный характер, что наблюдается и в других противоточных методах глубокой очистки [см. уравнение (11.66)]. Однако, как известно, в реальных условиях при перемещении твердой фазы в колонном аппарате она подвергается частичной перекристаллизации, вследствие чего размер составляющих ее кристаллов изменяется. Дело в том, что при своем образовании в зоне кристаллизации они, по существу, имеют уже неодинаковый размер вследствие неоднородности температуры переохлажденного расплава у охлаждаемой поверхности. Выходящая из зоны кристаллизации такая мелкодисперсная кристаллическая масса обладает избыточной поверхностной энергией. Следовательно, рассматриваемая система кристаллы — расплав при этом является термодинамически неустойчивой, что обусловливает протекание в ней прежде всего процессов, направленных в сторону уменьшения поверхностной энергии твердой фазы. Это будет характеризоваться увеличением размера частиц твердой фазы, т. е. снижением удельной поверхности кристаллов в колонне. В результате кристаллы при своем движении по колонне должны или укрупняться или число их должно уменьшаться. Из имеющихся в литературе экспериментальных данных следует, что в кристаллизационной колонне протекают оба эти явления происходит плавление мелких и одновременно рост более крупных кристаллов, т. е. в процессе противоточной кристаллизации происходит увеличение среднего размера движущихся кристаллов. [c.140]

В работах [107, 108] показано, что зависимость эффективности сегрегации примесей при управляемой кристаллизации от скорости перемешивания расплава проходит через максимум. Одно из объяснений указанной закономерности состоит в том, что с увеличением этой скорости время пребывания частицы или кристаллического зародыша основного вещества на фронте кристаллизации может оказаться меньше времени, необходимого для ориентации этой частицы на поверхности кристалла. Это приводит к образованию слабо упорядоченной твердой фазы, захватывающей маточный расплав или раствор. Кроме того, при интенсификации перемешивания ламинарный характер течения жидкости может смениться турбулентным. Образующиеся при этом вихревые потоки проникают в диффузионный слой, меняя его толщину и вызывая флуктуации температуры, а следовательно, и мгновенной скорости кристаллизации [72]. Следствием этого может быть периодическое частичное плавление кристалла и появление примесной полосчатости, которая качественно похожа на полосчатость, обусловленную концентрационным переохлаждением, вращением кристалла и другими причинами немонотонного распределения примеси в слитке, рассмотренными в разд. 2.3. [c.42]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология