ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процессы изотермического испарения и пути кристаллизации из "Теоретические основы процессов переработки металлургического сырья " Процессы изотермического (или близкого к такому режиму испарения рассолов) имеют большое практическое значение в области галургии. [c.169] Поскольку процессы с участием взаимных пар имеют большое промышленное значение, сведений о протекании изотермического испарения, изображение этих процессов на диаграмме, а также приобретение навыков расчета особенно важно для тех, кто работает в области технологии солей. [c.169] Изотерма взаимной пары, в которой не образуются двойные соли и кристаллогидраты, изображена на рис. 6-15. [c.169] Вначале будет рассмотрено изотермическое испарение раствора (/По), водное число которого больше, чем у раствора такого же солевого состава, но находящегося в равновесии с твердой фазой, т. е. [c.169] Весь процесс изотермического испарения можно разделить на несколько этапов. [c.169] Второй этап h—/3 — вследствие удаления воды концентрация солей в растворе достигла такой величины, при которой одна из них кристаллизуется в твердую фазу. Раствор стал насыщенным и система распадалась на две (не считая водяного пара) фазы — раствор и твердую фазу. Число степеней свободы = 5—3 = 2. [c.170] Состав твердой фазы в рассматриваемом случае будет изображаться Y, так как фигуративная точка исходной системы находится в поле кристаллизации этой соли (es i 2e2). Изменение состава раствора будет происходить по линии IJs, которая является частью проекции пути кристаллизации Y)hEi. [c.170] Таким образом, фигуративная точка раствора будет перемещаться от 1з к El по линии esEi. Фигуративная точка состава раствора, образующегося при выделении двух солей в твердую фазу /, фигуративная точка состава системы то и состав образовавшейся твердой фазы S должны находиться на соединительной прямой. Соединительная прямая на проекции будет совпадать с линией пересечения плоскости, проведенной через точки Ynio и перпендикулярной к плоскости чертежа, с солевой проекцией изотермы. При перемещении фигуративной точки/к 1 эта плоскость как бы поворачивается на шарнире в точке Шо и фигуративная точка S перемещается от СУ к СХ. Физико-химический смысл происходящего состоит в том, что раствор обедняется кристаллизующимися солями, а осадок обогащается солью СХ. Последняя начала выпадать в осадок, когда в твердой фазе было уже некоторое количество соли СУ. Пользуясь свойствами диаграмм и уо авнением материального баланса, можно вычислить количество солей и их соотношения. [c.170] В этих условиях система достигает нонвариантного состояния, ни один ее параметр не может быть изменен без изменения числа фаз. В процессе изотермического испарения меняются только соотношения между жидкой и твердой фазами и между солями в твердой фазе. Солевой состав твердой фазы изображается в треугольнике Y — СХ — ВХ. В рассматриваемом случае изменение соотношения между твердыми солями происходит по соединительной прямой ЗаГПцЕх. Количества раствора и солей могут быть вычислены по правилу рычага. Причем количество раствора состава Ei пропорционально отрезку Strio. При достижении твердой фазой S = m количество раствора El будет равно нулю, т. е. система полностью высохла. [c.171] Аналогично будут протекать процессы испарения и других растворов. Первой кристаллизуется соль, в поле которой лежит точка начального состава системы затем начнется кристаллизация двух солей. Какая соль будет кристаллизоваться второй, зависит от состава раствора или, иначе говоря, от положения фигуративной точки системы. [c.171] Испарение растворов системы, фигуративные точки которых лежат на стабильной диагонали ВХ— Y, происходит иначе, чем у других проб. [c.171] В качестве примера будет рассмотрен процесс изотермического испарения пробы системы ро. После испарения определенных количеств воды, когда система разделится на фазы li и Si, ее состав будет изображен точкой ри В дальнейшем из раствора будет кристаллизоваться соль ВХ, в поле кристаллизации которой находится фигуративная точка пробы. Когда раствор достигнет состава /з, з твердой фазе появится соль Y. Теперь фигуративная точка должна удаляться от полюсов ВХ и BY, но, так как точка I , лежит посередине линии ВХ — BY, процесс испарения может протекать только при неизменном составе раствора. Следовательно, проба высохнет при неизменном положении фигуративной точки раствора в h. Подобный процесс был рассмотрен в главе 5. [c.171] Количественные расчеты изменения в составе системы проводят с применением правила соединительной прямой, правила рычага и уравнений материального баланса. [c.172] Процессы изотермического испарения растворов взаимной пары в отсутствие стабильной пары солей происходят иначе, чем рассмотрено выше. В этом случае на диаграмме отсутствует и стабильная диагональ. На рис. 6-16 изображена проекция изотермы такой системы. Обозначения на диаграмме сохранены прежние, за исключением одной из нонвариантных точек. [c.172] При испарении рствора от то до состава т (рис. 6-16) происходит только удаление воды. На втором этапе испарения кристаллизуется соль Y, в поле которой находится фигуративная точка системы здесь система mi делится на две фазы раствор h и твердую соль Y. При этом раствор обедняется водой и солью Y, поэтому фигуративная точка раствора удаляется от полюса Y (убыль воды на проекции не изображена). [c.172] На третьем этапе, по достижении раствором состава, изображаемого фигуративной точкой /з, концентрация соли BY в растворе возрастает и она начинает выпадать в твердую фазу. Число степеней свободы при этом становится равным единице, и изменение состава раствора происходит по линии е Р- В осадке будут присутствовать две твердые соли — Y и BY. По мере изменения состава раствора соотношение между солями будет меняться в сторону увеличения содержания соли BY. При достижении раствором состава, изображаемого фигуративной точкой Р, состав твердой фазы будет соответствовать составу в точке S4. [c.172] Заметим, что точка Р изображает состав раствора, равновесного с солями BY, ВХ и Y, но лежит не в треугольнике, образованном этими солями, следовательно, раствор должен взаимодействовать с твердой фазой. [c.172] В этом растворе соли BY содержится больше, чем в растворах, состав которых изображается диагональю (BX) Y). Фигуративная точка системы лежит в треугольнике ВХ — Y — BY. Количество соли BY достаточно для того, чтобы прореагировала вся соль СХ, а оставшаяся BY сохранится в твердой фазе раствор Р, равновесный с тремя твердыми солями ВХ, Y, BY, высохнет, не изменив своего состава. [c.173] Если фигуративная точка (допустим Оо) лежит по одну сторону диагонали в точке Р (в данном случае, в треугольнике BY — СХ — Y), соли BY не хватит для взаимодействия со всей солью СХ из раствора. В этом случае ранее выпавшая в твердую фазу соль BY прореагирует полностью и исчезнет из твердой фазы. В осадке останутся лишь соли ВХ и СУ. [c.173] Вернуться к основной статье