Размножение - кристалл
Cтраница 1
Размножение кристаллов при столкновениях почти всегда является лимитирующим фактором для скорости роста при эксплуатации промышленных кристаллизаторов. [1]
Благодаря существованию размножения кристаллов при столкновениях постоянная скорость зародышеобразования требует строго постоянства условий перемешивания. Хотя в принципе скорость зародышеобразования может быть постоянной, на практике она, по-видимому, претерпевает случайные изменения, что будет влиять на распределение кристаллов по размерам. [2]
Другие опубликованные работы по размножению кристаллов. Систематических работ по размножению опубликовано сравнительно мало. Пауэре [ Powers, 1956, 1963 ] описал эксперименты, в которых кристалл сахарозы, прикрепленный к стеклянному кри-сталлоносцу, вращался в пересыщенном растворе. Принимались предосторожности, дававшие уверенность, что первоначально система не содержала зародышей. Тем не менее в растворе непрерывно появлялись новые зародыши. Эффект имел место даже при очень низких пересыщениях, что исключает размножение иглами, которое, насколько известно, требует высоких пересыщений. Возможно, это еще один тип размножения. [3]
Если только условия не благоприятствуют другим типам размножения кристаллов, описанным в последующих разделах. [4]
Зародышеобразование, порождаемое растущим кристаллом, называется размножением кристаллов. [5]
Во всех процессах массовой кристаллизации очень существенным фактором является чрезвычайная легкость, с которой образуются зародыши путем размножения кристаллов при столкновении. То, что в некоторых типах аппаратов маточный раствор циркулирует по внешнему контуру ( где он вновь становится пересыщенным), дает возможность удалять нежелательные зародыши, циркулирующие вместе с раствором. Это может быть сделано либо перегревом потока раствора в определенном участке циркуляционного контура, либо введением в циркуляционный контур отстойника. [6]
Даже с учетом этого факта пересыщения, создающиеся в промышленных кристаллизаторах, часто оказываются как раз в том интервале, где нужно ожидать больших скоростей размножения кристаллов при столкновениях. Кроме того, лишь небольшая часть кристаллического слоя находится при наиболее высоких пересыщениях. Возьмем, например, кристаллизатор типа Осло, в котором пересыщенный раствор подается снизу в кристаллический слой. Тогда скорость уменьшения пересыщения будет тем больше, чем выше само пересыщение, так что в основном пересыщение снимается в самой нижней части кристаллического слоя. [7]
 |
Вакуум-кристаллизатор Свенсон D. с отмучивающим коленом [ Bamforth, 1965 ]. [8] |
Результаты экспериментов по размножению кристаллов при столкновении были приведены в разделе III. Примечательной особенностью этих результатов является высокая скорость образования новых зародышей. [9]
При размножении иглами отламывается часть самого кристалла. Однако Стрикленд-Констэбл и Мейсон [ Strickland-Constable, Mason, 1966 ] изучали и несколько другой тип размножения кристаллов, которое происходит, когда кристалл КВг, закрепленный на стеклянном кристалло-носце, помещается в пересыщенный водный раствор. [10]
В случае монокристаллов предельная скорость роста определяется одним из трех факторов: 1) началом дефектного роста; 2) началом поликристаллического роста; 3) началом зародышеобразования в жидкой фазе. При росте кристаллов в промышленной кристаллизации третий фактор имеет, по-видимому, наибольшее значение. Скорость роста по большей части ограничена размножением кристаллов при столкновениях. Другими словами, скорость роста ограничена используемым пересыщением, а это пересыщение в свою очередь ограничено необходимостью снизить размножение кристаллов до приемлемого уровня, чтобы получать кристаллы не менее какого-то определенного размера. Уровень пересыщения достаточно низок для того, чтобы дефектный рост не играл такого большого значения, как в случае выращивания монокристаллов. [11]
В случае монокристаллов предельная скорость роста определяется одним из трех факторов: 1) началом дефектного роста; 2) началом поликристаллического роста; 3) началом зародышеобразования в жидкой фазе. При росте кристаллов в промышленной кристаллизации третий фактор имеет, по-видимому, наибольшее значение. Скорость роста по большей части ограничена размножением кристаллов при столкновениях. Другими словами, скорость роста ограничена используемым пересыщением, а это пересыщение в свою очередь ограничено необходимостью снизить размножение кристаллов до приемлемого уровня, чтобы получать кристаллы не менее какого-то определенного размера. Уровень пересыщения достаточно низок для того, чтобы дефектный рост не играл такого большого значения, как в случае выращивания монокристаллов. [12]
Во многих случаях причины размножения тривиальны: кристалл при введении в раствор был недостаточно хорошо обмыт и на его поверхности присутствовали мелкие кристаллические частицы; кристалл при перемешивании соприкасается со стенками кристаллизатора, лопастями мешалки или соседними кристаллами, вследствие чего образуются мелкие осколки; кристалл при росте растрескивается, что также приводит к возникновению осколков. Внесение кристалла в пересыщенный раствор, даже при его тщательной обмывке и уравнивании температур кристалла и раствора, практически всегда вызывает появление новых центров кристаллизации, в том числе и при малых пересыщениях, - видимо, из-за попадания кристаллообразующих пылинок из воздуха. Именно поэтому затравочные кристаллы всегда вносятся в недосыщенный раствор и лишь затем задается пересыщение. Однако даже при исключении всех перечисленных причин наличие растущего кристалла в пересыщенном растворе увеличивает вероятность запаразичивания. Причины этого истинного размножения кристаллов пока не ясны. [13]
Даже с учетом этого факта пересыщения, создающиеся в промышленных кристаллизаторах, часто оказываются как раз в том интервале, где нужно ожидать больших скоростей размножения кристаллов при столкновениях. Кроме того, лишь небольшая часть кристаллического слоя находится при наиболее высоких пересыщениях. Возьмем, например, кристаллизатор типа Осло, в котором пересыщенный раствор подается снизу в кристаллический слой. Тогда скорость уменьшения пересыщения будет тем больше, чем выше само пересыщение, так что в основном пересыщение снимается в самой нижней части кристаллического слоя. Следовательно, скорость образования зародышей не будет такой уж исключительно большой по отношению к общему количеству кристаллов в аппарате. Эти соображения могут помочь в объяснении сравнительно небольшой скорости размножения кристаллов при столкновении, хотя трудно все же поверить, что это единственное и достаточное объяснение. [14]
Страницы: 1