ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация расплава в падающей капле из "Минеральные удобрения и соли" Отверждение жидких капель протекает следующим образом. Капли расплава при падении внутри башни начинают кристаллизоваться с поверхности. Следует иметь в виду, что вследствие малой теплопроводности твердых неорганических солей перепад температур внутри гранул может быть очень значительным. По данным термографических исследований Казаковой [4, с. 69—73] этот перепад может достигать 35 К. Если же рассматривать поверхностный слой микронной толщины, то его поверхность, очевидно, должна иметь температуру, близкую к температуре охлаждающего воздуха ( 315 К)- В этом случае перепад температур достигает 120 К. По мере охлаждения твердой оболочки происходит сжатие вещества. [c.13] В случае карбамида, например, при охлаждении безводного плава с 406 К до температуры образования кристаллов (293 К) объем вещества уменьшается примерно на 9%. В результате такого сжатия вещества поверхностная корочка растрескивается (рис. 1-1,а), образуя блоки кристаллов, плавающие на поверхности еще не закристаллизованного продукта. (Структура гранул удобрений исследовалась нами совместно с Дубининым методом сканирующей электронной микроскопии). [c.13] Так как плав хорошо смачивает кристаллические блоки, то образуются мениски в трещинах между ними, и под действием капиллярных сил блоки притягиваются друг к другу. При этом на поверхности в той области, которая кристаллизуется в последнюю очередь, образуется достаточно глубокий канал — углубление, наблюдаемое визуально на многих гранулах. [c.13] Иногда образование канала связывают с прорывом воздуха в наиболее слабом месте кристаллической структуры под действием перепада давлений между внешней атмосферой и усадочной полостью внутри гранулы. Эта точка зрения ошибочна, поскольку в пористой грануле никакого перепада давлений образоваться не может. Но даже если предположить возможность его образования, перепад давления не может превысить 0,1 МПа (атмосферного давления), в то время как прочность кристаллической структуры в 30— 40 раз больше этой величины. [c.14] Через канал и трещины поверхности происходит дальнейший теплообмен, приводящий к кристаллизации плава в глубине капли. Если охлаждение протекает быстро, то образуется губчатая структура типа Сг. В крупных гранулах, а также в условиях малого переохлаждения плава или при гранулировании сложных по составу композиций, образующих плотную пленку на поверхности гранулы, кристаллизация протекает медленно образуется усадочная раковина, обычно близкая по форме к сферической. Ее объем, по данным Казаковой [4, с. 158], составляет 3—7% от объема гранулы аммиачной селитры. Таким образом, приллы в большинстве случаев представляют собой пористую скорлупу (рис. 1-1,6). [c.14] Количественная характеристика пористой структуры прилл и гранул других структурных типов будет рассмотрена в главе 3. [c.14] Очевидно, что структура гранул удобрений, получаемых методом приллирования, в большей степени зависит от скорости кристаллизации плава. Чем она выше, тем более прочная мелкозернистая структура формируется в грануле. [c.15] Система уравнений (1.1) не учитывает возможность переохлаждения плава и пористость твердой фазы в ней необоснованно принимают постоянными параметры Ят, рт и Ст, которые зависят от химического состава системы (следует принимать во внимание перераспределение компонентов между жидкой и твердой фазами). Тем не менее расчеты времени кристаллизации аммиачной селитры с учетом преобразований Тао [9] удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными (рис. 1-2) [4, с. 157]. [c.15] Сульфатно-магнезиальные добавки, как правило, уменьшают время кристаллизации (табл. 1,1). Сравнительно медленно протекает кристаллизация у карбамида и сложных удобрений, что требует применения более высоких грануляционных башен. Для карбамида можно было бы ожидать значительно большего времени кристаллизации по сравнению с аммиачной селитрой, чем это указано в таблице, поскольку его теплота кристаллизации больше в 3,5 раза, а разность Тт—Тв меньше. Это может быть объяснено присутствием в расплаве карбамида остаточных центров кристаллизации в связи с недостаточным начальным перегревом расплава [4, с. 84]. [c.16] Кристаллизация ЫР-плавов, по данным того же автора, начинается значительно ниже температуры плавления вследствие существенного переохлаждения расплава. Это приводит к увеличению времени кристаллизации. Сам процесс, естественно, протекает быстрее. Еще большее переохлаждение плава наблюдается в случае МРК-удобрений. Заметим, что автор рассматривает температуру и время кристаллизации в лобовой и кормовой полусферах гранулы. Это вряд ли правильно, поскольку в реальных условиях падения гранулы вращаются. Очевидно, время отверждения следует брать в виде среднего значения. [c.16] Большое влияние на скорость кристаллизации и структуру гранулы оказывают ее размеры. В соответствии с данными рис. [c.16] Вернуться к основной статье