Кристалізація. Рівноваги при кристалізації. Кристалізація з розплавів. Влаштування кристалізаторів , сторінка 8

Збільшення швидкості зростання кристалів з підвищенням температури, якщо лімітує стадією є дифузія, обумовлено збільшенням коефіцієнта дифузії та зменшенням товщини прикордонного шару, величина якого, за інших рівних умов, зменшується внаслідок зниження в'язкості розчину. Коли лімітує стадією є кристалохімічна стадія, з підвищенням температури зменшується розмір критичного двовимірного зародка, а, отже, і його утворення, що також збільшує швидкість зростання кристалів.

Для деяких речовин температура кристалізації впливає і форму кристалів. За високих температур частіше зустрічаються голчасті та інші нерівномірно розвинені форми. Зі зниженням температури зменшується відмінність у швидкостях зростання окремих граней і кристали виростають «багаті» гранями.

Вплив розчинних домішок

Присутність у розчині навіть мізерно малої кількості домішок може вплинути на швидкість зростання окремих граней кристала, його форму, забарвлення, однорідність тощо. Деякі домішки можуть повністю зупинити зростання кристала навіть за значного пересичення, інші – навпаки, викликають укрупнення кристалів.

В результаті експериментальних досліджень встановлено, що найбільший вплив на форму кристалів, при масовій кристалізації з водних розчинів, надають з органічних сполук - поверхнево-активні речовини і барвники; з неорганічних – тривалентні іони заліза, алюмінію та хрому.

Як приклад на рис. 18.9 представлена форма кристалів хлористого натрію, отриманих кристалізацією з чистого розчину (рис. 18.9,а) та у присутності сечовини (рис. 18.9,б,в) .

У ряді випадків швидкість росту кристала ійого форма сильно залежить від середовища. Наприклад, сульфат міді кристалізується з нейтральних розчинів як добре розвинених ізометричних кристалів, та якщо з кислих – як тонких пластинок.

41.6. Кристалізація з розплавів

Кристалізація з розплавів застосовується в процесі виробництва мінеральних добрив, сульфіду натрію, гідроксиду натрію, нафталіну, парафіну, при переробці полімерних та інших матеріалів у хімічній, харчовій та інших галузях промисловості. В результаті одержують кінцевий продукт у вигляді лусочок, гранул, пластин або виливків.

Процес кристалізації (затвердіння) розплавів зазвичай виробляють шляхом їх охолодження при безпосередньому контакті з охолоджуючим середовищем або через поверхню, що теплопередає. При затвердінні розплавів речовин дуже важливу роль відіграє швидкість охолодження та характер перенесення теплоти у розплаві.

При високій швидкості охолодження розплавів, характерної для металів і низькомолекулярних органічних рідин, лімітує стадією процесу є перенесення теплоти від кристалів, що ростуть, до охолоджуючого агента. У цьому випадку на стінці, що охолоджується, де має місце найбільше переохолодження розплаву, відбувається зародження центрів кристалізації з утворенням при їх зростанні прилеглого до поверхні кристалічного шару. З часом межа розділу кристалічної та рідкої фаз (фронт кристалізації) поступово переміщається вглиб розплаву (рис. 41.8).

Рисунок 41.8 – Схема кристалізації розплаву на плоскій стінці за високої швидкості охолодження: 1 – шар кристалів; 2 – розплав; 3 – стіна.

При цьому температура на фронті кристалізації нижче рівноважної температури кристалізації речовини на величину переохолодження. Величина переохолодження, з одного боку, залежить відінтенсивності тепловідведення від межі розділу фаз, з другого – від швидкостей зародження та зростання кристалів. Для речовин з великими значеннями швидкостей і величина близька до нуля і процес кристалізації повністю визначається інтенсивністю нестаціонарного тепловідведення від межі розділу до агента, що охолоджується. При цьому можливі два варіанти перенесення теплоти у розплаві – теплопровідністю та конвекцією.

При високій швидкості охолодження розплаву та малих швидкостях та розплав за деякий кінцевий час закристалізується лише частково. Решта речовини, що залишилася, перебуватиме в аморфному стані. Це характерно для речовин, у яких при охолодженні значно зростає в'язкість розплаву, наприклад, поліетилен, поліамід та ін. У цьому випадку при охолодженні утворюється «перехідна» зона (рис. 41.9), в якій відбувається зародження та зростання кристалоутворень.

АлтДТУ 419
АлтДУ 113
АмПГУ 296
АГТУ 266
БІТТУ 794
БДТУ «Воєнмех» 1191
БДМУ 172
БДТУ 602
БДУ 153
БДУІР 391
БелДУТ 4908
БДЕУ 962
БНТУ 1070
БТЕУ ПК 689
БрДУ 179
ВНТУ 119
ВГУЕС 426
ВлДУ 645
ВМедА 611
ВолгДТУ 235
ВНУ ім. Даля 166
ВЗФЕД 245
ВятГСХА 101
ВятДГУ 139
ВятДУ 559
ГГДСК 171
ГомГМК 501
ДДМУ 1967
ДДТУ ім. Сухого 4467
ДМУ ім. Скорини 1590
ДМА ім. Макарова 300
ДДПУ 159
ДальГАУ 279
ДВДГУ 134
ДВДМУ 409
ДВГТУ 936
ДВГУПС 305
ДВФУ 949
ДонДТУ 497
ДІТМ МНТУ 109
ІвДМА 488
ІДХТУ 130
ІжДТУ 143
КемГППК 171
КемДУ 507
КДМТУ 269
КіровАТ 147
КДКСЕП 407
КДТА ім. Дегтярьова 174
КНАГТУ 2909
КрасГАУ 370
КрасДМУ 630
КДПУ ім. Астаф'єва 133
КДТУ (СФУ) 567
КДТЕІ (СФУ) 112
КПК №2 177
КубДТУ 139
КубДУ 107
КузДПА 182
КузДТУ 789
МДТУ ім. Носова 367
МДЕУ ім. Сахарова 232
МГЕК 249
МДПУ 165
МАІ 144
МАДІ 151
МДІУ 1179
МГОУ 121
МДСУ 330
МДУ 273
МГУКІ 101
МГУПД 225
МГУПС (МІІТ) 636
МГУТУ 122
МТУСІ 179
ХАІ 656
ТПУ 454
НДУ МЕІ 641
НМСУ «Гірський» 1701
ХПІ 1534
НТУУ «КПІ» 212
НУК ім. Макарова 542
НВ 777
НДАВТ 362
НДАУ 411
НДАСУ 817
НДМУ 665
НДПУ 214
НДТУ 4610
НГУ 1992
НГУЕУ 499
НДІ 201
ОмДТУ 301
ОмГУПС 230
СПбПК №4 115
ПГУПС 2489
ПДПУ ім. Короленка 296
ПНТУ ім. Кондратюка 119
РАНХіГС 186
РОАТ МІІТ 608
РТА 243
РДДМУ 118
РДПУ ім. Герцена 124
РДППУ 142
РДСУ 162
«МАТІ» — РДТУ 121
РГУНіГ 260
РЕУ ім. Плеханова 122
РДАТУ ім. Соловйова 219
РязГМУ 125
РДРТУ 666
СамДТУ 130
СПбДАСУ 318
Інжекон 328
СПбГІПСР 136
СПбГЛТУ ім. Кірова 227
СПбДМТУ 143
СПбГПМУ 147
СПбДПУ 1598
СПбГТІ (ТУ) 292
СПбДТУРП 235
СПбДУ 582
ГУАП 524
СПбГУНіПТ 291
СПбГУПТД 438
СПбГУСЕ 226
СПбГУТ 193
СПГУТД 151
СПбГУЕФ 145
СПбГЕТУ «ЛЕТИ» 380
ПІМаш 247
НДУ ІТМО 531
СДТУ ім. Гагаріна 114
СахДУ 278
СЗТУ 484
СибАГС 249
СибДАУ 462
СибДІУ 1655
СибДТУ 946
СГУПС 1513
СібГУТІ 2083
СибУПК 377
СФУ 2423
СНАУ 567
СумДУ 768
ТРТУ 149
ТОГУ 551
ТДЕУ 325
ТДУ (Томськ) 276
ТДПУ 181
ТулДУ 553
УкрДАЖТ 234
УлДТУ 536
УІПКПРО 123
УрДПУ 195
УГТУ-УПІ 758
УГНТУ 570
УДТУ 134
ХДАЕП 138
ХДАФК 110
ХНАГГ 407
ХНУВС 512
ХНУ ім. Каразіна 305
ХНУРЕ 324
ХНЕУ 495
ЦПУ 157
ЧитДУ 220
ЮУрДУ 306

Повний список ВНЗ

Щоб надрукувати файл, скачайте його (у форматі Word).