Назначение и основные принципы процесса Кристаллизации. Технические способы процесса Кристаллизации в промышленности. Какие типы аппаратов используются для осуществления процесса Кристаллизации.

К представляет собой процесс выделения тв р-ренного в-ва из его р-ра (кр-лизация из р-ра) или процесс выделения тв фазы при затвердевании веществ, находящихся в расплавленном состоянии (К из расплава). К применяется при производстве солей и ряда других в-тв, а также для получения твердых в-тв в чистом виде путем их переК (р-рение с последующей кр-лизацией).

К из р-ров основана на ограниченной р-римости твердых веществ. Р-р, содержащий максимальное количество р-ренного в-ва в данном количестве р-рителя при определенной температуре, называется насыщенным; если р-р содержит большее количество р-ренного в-ва, то он является пересыщенным; если же он содержит меньшее количество р-ренного в-ва, то называется ненасыщенным. Пересыщенные р-ры неустойчивы: из них выделяется избыточное количество р-ренного в-ва, т. е. происходит процесс К. После выделения кр-лов р-р становится насыщенным. Этот насыщенный р-р, полученный в результате выделения кр-лов, называется маточным р-ром, или маточником. Отделение маточного р-ра от кр-лов производится центрифугированием и тд.

Ненасыщенные р-ры сами по себе устойчивы, но при добавлении в такой р-р тв в-ва оно будет р-ряться до тех пор, пока р-р не станет насыщенным. Твердое вещество находится в равновесии с насыщенным р-ром.

Р-римость равна концентрации насыщенного р-ра и зависит от температуры, а также от свойств р-ряемого в-ва и р-рителя. Для большинства твердых веществ р-римость с повышением температуры возрастает, но для некоторых веществ она с повышением температуры уменьшается или имеет при определенной температуре максимальное значение.

Для проведения процесса К пользуются следующими способами создания пересыщенных р-ров:

1. Охлаждение р-ров применяют для К веществ, р-римость которых заметно уменьшается с понижением температуры, а также для К из расплавов.

.2 Испарение части р-рителя применяют для К веществ, р-римость которых увеличивается или незначительно уменьшается с понижением температуры; испарение производится при кипении р-ра в выпарном аппарате или путем испарения при температуре ниже точки кипения.

Цель измельчения твердых материалов в технологических процессах химического производства. Классификация измельчения по крупности частиц получаемого материала. Конструкции дробилок и мельниц. Опишите их устройство и принцип действия.

Скорость химических и диффузионных процессов, протекающих с участием твердой фазы, повышается при увеличении ее поверхности. Увеличить поверхность обрабатываемого твердого материала можно, уменьшая размеры его кусков, т. е. путем измельчения. Процессы измельчения условно подразделяют на дробление (крупное, среднее и мелкое) и измельчение (тонкое и сверхтонкое). Измельчение материалов осуществляют путем раздавливания, раскалывания, истирания и удара.

а.— раздавливание; б — раскалывание; в – истирание; г — удар.

Дробление твердых и хрупких материалов производят раздавливанием, раскалыванием и ударом, твердых и вязких — раздавливанием и истиранием.

Дробление материалов обычно осуществляется сухим способом (без применения воды), тонкое измельчение часто проводят мокрым способом (с использованием воды).

Результат измельчения характеризуется, степенью измельчения равной отношению среднего характерного размера D куска материала до измельчения к среднему характерному размеру d куска после измельчения: i = D/d.

Способы дробления крупнокусковых материалов и размеры дробильного оборудования зависят от размеров самых крупных кусков исходного и дробленого материала. Поэтому степень дробления часто определяется отношением характерного размера наиболее крупных кусков до измельчения к характерному размеру их после измельчения.

В промышленности в большинстве случаев требуются высокие степени измельчения. Часто размеры кусков исходного материала достигают 1500 мм, тогда как в технологических процессах иногда используется материал, размеры частиц которого составляют доли микрона. Такие степени измельчения достигаются при измельчении в несколько стадий.

В зависимости от размеров наиболее крупных кусков исходного и измельченного материала ориентировочно различают следующие виды измельчения:

По своему назначению измельчающие машины условно делятся на дробилки крупного, среднего и мелкого дробления и мельницы тонкого и сверхтонкого измельчения.

По основному способу механического воздействия на материал измельчающие машины можно разделить на следующие основные группы: раскалывающего действия, раздавливающего действия, истирающе-раздавливающего действия, ударного действия, ударно-истирающего действия, коллоидные измельчители.

Дробление и особенно измельчение — весьма энергоемкие операции, поэтому необходимо стремиться к уменьшению массы перерабатываемого материала, руководствуясь принципом: не измельчать ничего лишнего. По этому принципу из материала, подлежащего измельчению, целесообразно перед измельчающей машиной выделить куски мельче того размера, до которого производится измельчение на данной стадии. Выделение «мелочи» осуществляется, например, ситовой классификацией — путем просеивания через одно или несколько сит. Классификация позволяет в значительной степени предотвратить попадание в измельчитель кусков материала, размеры которых меньше или равны заданному наибольшему размеру кусков продукта, получаемого в данной дробилке (мельнице). При этом уменьшается расход энергии на измельчение, становится возможным увеличение производительности измельчителя, конечный продукт получается более равномерным по размерам кусков.

Дробилки и мельницы работают в открытом и замкнутом циклах.

а — открытый цикл; б — открытый цикл с предварительной классификацией; в — замкнутый цикл; г — замкнутый цикл с совмещенными предварительной и поверочной классификацией: 1 - измельчитель; 2 — классификатор.

При измельчении в открытом цикле (рис.а) материал проходит через измельчающую машину один раз. В открытом цикле проводят крупное и среднее дробление, когда не требуется получать максимальные зерна конечного продукта определенного размера. При наличии «мелочи» в исходном материале его предварительно классифицируют (рис.б), при этом «мелочь» не подает в измельчитель, а сразу присоединяют к конечному продукту. При измельчении в замкнутом цикле (рис.в) материал неоднократно проходит через дробилку (мельницу). Измельченный продукт из измельчителя поступает вклассификатор, где из продукта выделяются куски (зерна) размерами больше допустимого предела, которые возвращаются в ту же дробилку (мельницу). Часто такую поверочную классификацию совмещают с предварительной классификацией исходного продукта (рис.г).