Устройство и принцип действия кристаллизаторов

По условию образования и роста кристаллов кристаллизаторы подразделяют на следующие основные типы:

1) поверхностные, в которых образование и рост кристаллов происходят на охлаждаемой поверхности;

2) объемные, в которых образование и рост кристаллов происходят во всем объеме аппарата;

3) смешанного типа, в которых образование и рост кристаллов происходят на охлаждаемой поверхности и в объеме аппарата.

Объемные кристаллизаторы, в свою очередь, разделяют на прямоточные (в этих аппаратах раствор и кристаллы движутся прямотоком), емкостные (в этих аппаратах с помощью мешалок происходит полное перемешивание кристаллизующейся системы) и циркуляционные (по гидродинамическому режиму они занимают промежуточное положение между прямоточными и емкостными). Циркуляционные кристаллизаторы вследствие достаточно большой их удельной производительности и высокого качества получаемых в них кристаллов находят широкое распространение в технике.

По типу создания условий пересыщения кристаллизаторы мож­но подразделить на три группы:

1) изогидрические;

2) вакуумные;

3) испарительные.

Поверхностные кристаллизаторы.

На рис. 5.1 представлена схе­ма устройства изогидрического поверхностного вальцового кристаллизатора, который обычно используется для кристал­лизации солей с существенно снижающейся растворимостью при понижении температуры.

Рис. 5.1. Схема устройства вальцового кристаллизатора:

1- барабан; 2 – корыто; 3 – нож для съема кристаллов; 4 - валы;

5 - паровая рубашка.

Аппарат представляет собой горизонтальный вращающийся барабан с водя­ной рубашкой, погруженный в корыто 2 с кристаллизуемым раствором. Во избежа­ние преждевременной кристаллизации корыто снабжено паровой рубашкой 5 для нагревания раствора. За один оборот барабана (со скоростью порядка 0,1 — 1 м/с) на его поверхности образуется слой кристаллов, который снимается с барабана ножом 3.

Вальцовые кристаллизаторы чаще всего применяют для крис­таллизации расплавов или из растворов с небольшим содержанием маточного раствора. К недостаткам кристаллизаторов этого типа следует отнести мелкокристалличность получаемого продукта; при этом в кристаллы обычно переходят все содержащиеся в исходном расплаве примеси.

Для кристаллизации расплавов применяют также ленточные кристаллизаторы (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Ленточный кристаллизатор:

1,5 - барабаны; 2 - бункер; 3 - бортик; 4 - отверждаемый слой;

6 - приемный бункер; 7- щетки; 8 - движущая лента

Образование отвержденного слоя 4 происходит на бесконечной ленте 8 при охлаждении расплава снизу через эту ленту (если допустимо непосредственное охлаждение расплава, то целесообразно использовать этот метод охлаждения). Расплав на ленту можно подавать различным способом: сплошным слоем, полосами и т. п. Для очистки ленты от оставшихся на ней кристаллов (после удаления основной массы кристаллов в бункер 6 применяют металлические щетки 7.