NaCl碰撞成核规律与KCl结晶过程的研究

摘要

结晶动力学是结晶过程控制的核心，因研究体系的不同及结晶条件的各异而相对复杂。本课题主要对NaCl在溶液中的碰撞成核规律进行了理论研究，伺时对KCl结晶过程的晶体粒度控制因素及过程进行了研究。
　　 在2L的结晶器中对氯化钠溶液体系中进行了碰撞成核实验。研究了在搅拌状态下，搅拌速率、晶体粒度对成核速率及其成核的粒度分布的影响规律，探讨碰撞成核过程与搅拌速率及颗粒尺寸特征的关系。并对青海察尔汗盐湖光卤石生产钾肥的连续结晶工艺进行研究，在有效体积为20L的DTB结晶器中探讨了停留时间及分解液中氯化镁浓度等因素对晶体粒度的影响，并建立了氯化钾结晶动力学模型。通过研究主要得到如下结论：
　　 1.在碰撞成核过程中，搅拌强度越大，母晶平均粒度越大，晶体的成核速率越大。且晶种平均粒径较大时这种趋势更加明显。
　　 2.在二次成核过程中，当加入晶种粒径一定时，搅拌强度越高，破碎晶核的粒径分布中最大质量分率所对应的粒径呈减小趋势。同时搅拌强度越大，破碎晶核的中值粒径越小。在低转速(转速低于500rpm)时，同一搅拌速率下，晶种_粒度越小，破碎得到的晶核粒度也明显减小。但当搅拌速率较高时，此趋势不明显。
　　 3.在实验研究的结晶系统中由实验结果建立NaCl的成核动力学模型为：B0=1.624×103V0.3278L2.002。
　　 4.在氯化钾结晶系统中建立了晶体成核速率、成长速率与过饱和度之间的模型：B=103.6554*G3.363，G=1011.5316*(△C)0.4746，B=6.65*108*(△C)1.464。结果表明过饱和度越高，晶体成核、成长速率越大，且成核速率和成长速率成正比。这说明，在氯化钾生产过程中，系统在较低的过饱和度下操作，对晶体成长有利，可得到相对较大的晶体。
　　 5.在影响氯化钾结晶粒度的因素中，停留时间和分解液中MgCl2浓度影响较为明显。停留时间越长，晶体的生长时间越长，晶体产品粒度越大。结晶温度，搅拌强度以及搅拌桨叶的形式对KCl粒度影响不大。