Гранулометрический состав смеси . Часть 2
Когда процесс взаимодействия между зернами кристаллических реагентов протекает при посредстве жидкой или газовой фазы, с чем мы постоянно сталкиваемся в промышленных условиях, площадь реакционной поверхности в начале реакции равна или близка площади полной поверхности зерен одного из реагентов.
Для ускорения такого процесса целесообразно, разумеется, развивать полную поверхность зерен соответствующего реагента путем уменьшения их размеров. Уменьшение размера зерен приводит во многих случаях к повышению скорости процесса также за счет изменения толщины диффузионного слоя продукта реакции.
Какова вообще связь между скоростью или степенью физического, физико-химического, химического превращения твердой смеси и размером ее зерен?
Характер этой связи зависит от рода, механизма и кинетики процесса превращения. Эта связь, естественно, может быть различной для процессов рекристаллизации, спекания, возгонки, плавления, химического превращения.
Выше было показано, что кинетика реакций в смесях твердых веществ достаточно сложна и многообразна. В каждом отдельном случае ее определяют закономерности изменения скорости лимитирующей стадии процесса и она зависит от механизма и условий протекания реакции. Стадиями, скорость которых ограничивает скорость всего процесса, в принципе могут быть возгонка, собственно химическое взаимодействие, внешняя и внутренняя диффузии и др. Так как по мере течения процесса соотношение между значениями сопротивлений его различным стадиям может меняться, то возможно принципиальное изменение его кинетики во времени
В подавляющем большинстве практических случаев скорость реакций в твердых смесях ограничивается скоростью внутренней диффузии по меньшей мере одного из реагентов к зоне реакции через слой продукта, образующийся на зернах другого или других реагентов, т. е. кинетика процесса является диффузионной.
При этом для смесей, в которых компонент, «покрываемый» продуктом, является монодисперсным или близким к нему, кинетика процесса может быть описана уравнением (151), в котором R — первоначальный радиус зерен «покрываемого» компонента, т — время.
При малых значениях доли G прореагировавшего «покрываемого» компонента уравнение (151) принимает вид:
(181)
или
(181а)
Когда G <0,1, различие в результатах вычислений по уравнениям (151) и (181а) не превышает 5%.
Таким образом, значение функции степени превращения /(G) -«покрываемого» реагента в продукт обратно пропорционально квадрату радиуса зерен этого реагента. Зависимость же его степени превращения G от размера зерен является более сложной.
В начале диффузионной области, когда G < 0,2, степень превращения зерен приближенно можно считать обратно пропорциональной их радиусу. Пользуясь графиком, степень превращения G — lgI (рис. 73) [413] легко подсчитать, что когда степень превращения зерен радиусом R = 1 составляет 20%, зерна радиусом 2, 3 и 4 превращены в продукт соответственно на 10; 6,8 и 5,2%, т. е. примерно в 2, 3 и 4 раза меньше.
Другие части:
Гранулометрический состав смеси . Часть 1
Гранулометрический состав смеси . Часть 2
Гранулометрический состав смеси . Часть 3
Гранулометрический состав смеси . Часть 4
Гранулометрический состав смеси . Часть 5
Гранулометрический состав смеси . Часть 6