Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Процес кристалізації




Читайте также:
  1. B. C. Соловьёв о праве, государстве и историческом процессе.
  2. I. Повышение управляемости организации при внедрении процессного подхода.
  3. II. Начало процесса исторического развития общества.
  4. III. Технологическое проектирование строительных процессов.
  5. III.1.1) Формы уголовного процесса.
  6. IV.3.2) Виды легисакционного процесса.
  7. IV.4.1) Происхождение и смысл формулярного процесса.
  8. IV.4.3) Общий ход формулярного процесса.
  9. IV.5. Когниционный процесс
  10. Quot;Про внесення змін до Закону України "Про судоустрій і статус суддів" та процесуальних законів щодо додаткових заходів

Кристалізація — масообмінний процес переходу речовини з розчину (або розплаву) в тверду фазу. Особливістю процесу кристалізації є можливість отримання розподілюваного компоненту в чистому вигляді, пов'язана з різною розчинністю речовини, що виділяється, і домішок, які залишаються в розчині.

Кристалізація супроводжується явищами поліморфізму, утворення кристалогідратів і ізоморфізму.

Поліморфізм — явище утворення за різних термодинамічних умов однією і тією ж речовиною різних по симетрії і формі, кристалів.

Кристалогідрати — кристали, що містять в структурі хімічно зв'язані молекули води, причому одна і та ж речовина залежно від умов кристалізації і зберігання може включати різне число молекул води.

Ізоморфізм — явище утворення змішаних кристалів з хімічно однотипних і схожих по кристалографічних ознаках речовин.

Кристалізація здійснюється унаслідок зміни розчинності компоненту, що кристалізується, в початковій суміші.

Розчини, що знаходяться в рівновазі з твердою фазою при певній температурі, називають насиченими. Речовини, у яких розчинність збільшується із зростанням температури, називають речовинами з позитивною розчинністю. Речовини з розчинністю, що знижується із збільшенням температури, називаються речовинами із зворотною розчинністю.

Якщо концентрація речовини перевищує його розчинність, розчини називаються пересиченими і є нестабільними, легко переходячи в стан насичення. При цьому з них випадає частина твердої фази.

Розчинність залежно від властивостей розчиненої речовини і розчинника в певному температурному інтервалі характеризується кривою розчинності.

На діаграмі стану (рис. 10.1) розчинів нанесені лінії розчинності деякої речовини залежно від температури. Область А називається нестійкою, або лабільною, область Б — відносно стійкою, або метастабільною, і область В — областю ненасичених розчинів.

Пересичені розчини з концентраціями, відповідними лабільній області, кристалізуються миттєво, в метастабільній же області ці розчини якийсь час залишаються без зміни.

Межі метастабільної області залежать від температури розчину, швидкості його охолоджування, перемішування і інших чинників.

Швидкість процесу кристалізації залежить від температури розчину, ступені його пересичення, швидкості утворення зародків кристалів, інтенсивності перемішування і інших чинників.



Зародки (або центри) кристалізації утворюються з пересичених або переохолоджених розчинів мимовільно. Швидкість їх утворення може бути збільшена підвищенням температури, перемішуванням, струшуванням, присутністю домішок (наприклад, ПАР), ультразвуковою дією і ін.

Розрізняють дві стадії утворення кристала: виникнення в пересиченому розчині центру кристалізації (зародка); зростання кристала на основі цього зародка (за умови його термодинамічної стійкості).

Розміри одержуваних кристалів залежать в першу чергу від умов кристалізації і часу здійснення процесу. Окрім цього, на їх гранулометричний склад впливають швидкість зародкоутворення, швидкість росту кристалів, дроблення частинок в ході процесу в результаті зіткнення один з одним і зіткнення із стінками апаратури, агрегації і т.д.

Розрізняють кристалізацію з розчинів, найчастіше використовувану в технологічних процесах, і кристалізацію з розплавів. Одночасне отримання великого числа кристалів, зокрема у виробництві мінеральних добрив, називається масовою кристалізацією.



Кристалізацію з розчинів здійснюють ізогідричним способом — зміною температури (для речовин з прямою розчинністю — пониженням температури; для речовин із зворотною розчинністю — підвищенням температури) або ізотермічним способом — видаленням частини розчинника випаровуванням або виморожуванням; додаванням в розчин речовин, що зв'язують розчинник.

Кристалізація з розплаву, здійснювана поступовим його охолоджуванням з метою отримання виливок, монокристалів, пластинок, гранул і ін.

Комбіновані способи кристалізації, до яких відносяться вакуум-кристалізація, кристалізація з випаровуванням частини розчинника в потоці носія (частіше за все повітря) і фракційна кристалізація, використовувана для розділення бінарних і багатокомпонентних розплавів на індивідуальні компоненти або фракції, що містять певні компоненти.

 

 

Рис. 10.1. Діаграма стану розчину:

А — нестійка область; Б — метастабільна область; В — область ненасичених розчинів

 

10.2 Матеріальний баланс кристалізації

Матеріальний баланс потоків, що беруть участь в процесі кристалізації, записується в загальному вигляді рівнянням

 

 
 


(10.1)

 

де Gн — кількість розчину, що поступає на кристалізацію; Gк — кількість маткового розчину після кристалізації; L — число кристалів, що утворилися; W — кількість видаленого розчинника.

Баланс речовини, що кристалізується, записується у вигляді

 

(10.2)

 

де xн, xк — масові частки розчиненої речовини в початковому і матковому розчинах; а — масова частка безводної речовини в кристалогідраті.

Сумісне рішення рівнянь (10.1) і (10.2) дозволяє одержати рівняння для визначення числа кристалів, що утворилися, в процесі ізотермічної кристалізації



 
 


(10.3)

 

 

Для ізогідричної кристалізації (W = 0) рівняння (10.3) спрощується:

 

 
 

 


Дата добавления: 2014-12-03; просмотров: 114; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.01 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты