ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация сульфатов железа и меди из "Кристаллизация в химической промышленности" Сульфаты двухвалентных железа и меди находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Обе соли при низких температурах кристаллизуются в виде кристаллогидратов с большим содержанием кристаллизационной воды, хорошо растворимы в воде и обладают довольно значительным температурным коэффициентом растворимости. Оба соединения называются купоросами [I]. [c.230] Сульфат меди кристаллизуется в виде ярко-синих кристаллов триклинной системы и содержит пять молекул кристаллизационной воды. Содержание безводного сульфата меди в насыщенных растворах купороса соответственно составляет при О °С — 14,3, при 40 °С — 28,5 и при 100 °С — 75,4 г в 100 мл НаО. Таким образом, в интервале температур от О до 100 °С средний температурный коэффициент растворимости в 100 мл Н2О составляет 0,6 г/°С. [c.230] О степени стабильности пересыщенного раствора сульфата меди можно также судить по значениям параметров, характеризующих процесс зародышеобразования [4]. Число частиц, из которых образуются зародыши критической величины, и их размеры тоже в известной мере зависят от скорости охлаждения раствора. [c.231] Так как сульфат меди в отсутствие затравки кристаллизуется очень трудно, образование его осадков в основном проводится в гетерогенных системах. Рост кристаллов медного купороса, если используется зависимость скорости роста от абсолютного пересыщения, характеризуется при 30 °С п = I и к = 6,5 х X 10 кг-°С-м/ч [5]. Константа скорости роста кристаллов Си804-5Н20 относится к сравнительно небольшим, что говорит об умеренных скоростях роста кристаллов сульфата меди. [c.231] Кинетика образования осадков сульфата меди зависит от условий кристаллизации, в частности от интенсивности перемешивания раствора [6]. С увеличением числа оборотов мешалки размеры кристаллов, полученных в изогидрическом процессе, уменьшаются. Например, при частоте вращения 0,6 об/мин средний размер кристаллов оказался равным 1,69 мм, а при 60 об/мин — 0,46 мм. Размеры получаемых кристаллов зависят не только от интенсивности перемешивания, но и от температурного интервала кристаллизации. При постоянной скорости перемешивания раствора с повышением температуры крупность кристаллов медного купороса возрастает. Согласно экспериментальным данным, средний размер кристаллов Си504-5Н20 при со = 60 об/мин и температурном интервале кристаллизации 24—65 °С равен 0,49 мм. При той же частоте вращения, но АТ = 48—80 °С средний размер кристаллов осадка повышается до 0,62 мм. Увеличение среднего размера кристаллов обусловлено ускорением их роста при повышении температуры. [c.231] Большое значение при кристаллизации медного купороса имеет химический состав жидкой фазы. Обычно сульфат меди кристаллизуется в виде крупных гранул. В средах с небольшими pH форма кристаллов изменяется и соль начинает переходить в осадок в виде тонких пластинок [7]. Оказывают влияние на форму кристаллов Си504-5Н20 и органические, и неорганические примеси. [c.231] Медный купорос может быть получен различными путями [1 ]. Однако, независимо от способа получения, технология производства так или иначе связана с процессом кристаллизации. При получении сульфата меди из медного лома кристаллизацию ведут во вращающемся кристаллизаторе непрерывного действия с воздушным охлаждением. Образующиеся кристаллы отделяют от маточного раствора центрифугированием. Для очистки сульфата меди от примесей железа и никеля применяется однократная или многократная перекристаллизация продукта. Так как получение СиЗО -бНаО часто связано с использованием серной кислоты, следует учитывать, что растворимость сернокислой меди в ее прнсугствии понижается. А зто может привести к увеличению пересыщения и оказать тем самым влияние на ход кристаллизации и свойства получаемого продукта, тем более что изменение pH среды сказывается не только на размерах, но и на форме кристаллов медного купороса. [c.232] Сульфат железа в интервале температур от —1,82 до 90 °С кристаллизуется в виде кристаллогидратов с семью, четырьмя или одной молекулой кристаллизационной воды. До 56,8 °С из раствора выделяется Ре504-7Н20 в форме моноклинных кристаллов голубо-вато-зеленого цвета. Растворимость сернокислого железа в интервале температур О—40 °С возрастает от 15,6 до 40,2 г на 100 мл Н,0. [c.232] В указанных температурных пределах средний температурный коэффициент растворимости равен 0,62 г/°С. Следовательно, температурная зависимость растворимости сульфата железа eq = = / (Т) аналогична наблюдаемой для сульфата меди. Близость физических характеристик растворов сульфатов железа и меди позволяет предположить, что их кристаллизация тоже характеризуется одинаковыми параметрами. [c.232] Сернокислое железо склонно образовывать устойчивые пересыщенные растворы. Даже в присутствии затравочных кристаллов возможны сравнительно большие предельные переохлаждения — в пределах 0,6—1,85 °С в зависимости от температуры насыщения и скорости охлаждения. При температуре насыщения 30 °С этим переохлаждениям отвечают соответственно абсолютные предельные пересыщения 0,6 г при скорости охлаждения 2 °С/ч и 1,2 г — при 20°С/ч [2]. [c.232] В промышленных условиях семиводный сульфат железа кристаллизуется из сернокислых растворов. В присутствии серной кислоты растворимость сульфата железа значительно уменьшается [1, 8]. При О °С в 35%-ной серной кислоте растворимость сульфата железа уменьшается от 13,7 до 3,4%, а при 30 °С —от 24,8 до 13,2%. [c.233] Гранулометрический состав осадков железного купороса зависит от времени пребывания кристаллов в кристаллизационной аппаратуре, от степени пересыщения раствора, температуры и интенсивности перемешивания жидкой фазы. Большое значение имеет характер зародышеобразования, скорость появления центров кристаллизации в отдельных кристаллизаторах каскада. [c.233] Следует также иметь в виду и вторичное зародышеобразование. Как показали экспериментальные исследования влияния различных факторов на гранулометрический состав осадков сульфата железа [8], на дифференциальных кривых распределения кристаллов по размерам имеет место максимум, расположенный в области размеров 0,2—0,3 мм. При переходе от кристаллизатора к кристаллизатору этот максимум несколько сдвигается в сторону больших размеров, а высота его уменьшается. Одновременно появляется второй максимум, отвечающий размерам 0,8—1,0 мм. Подобный характер кривой распределения связан с первичным и вторичным зародышеобразованием. Наличие такой связи подтверждается данными об увеличении числа кристаллов при переходе от одного кристаллизатора к другому. [c.233] Вернуться к основной статье