Факторы, влияющие на процесс кристаллизации

Форма кристаллов определяется природой кристаллизуемого вещества и зависит также от наличия примесей в растворе. Например, гидроокись бария Ba(OH)₂∙8H₂O кристаллизуется в виде очень тонких круглых дисков. Кристаллы такой формы затем плохо фильтруются и медленно отстаиваются, а также легко дробятся при транспортировке, сушке и т. д. При хранении они легко слеживаются. Гораздо лучшими качествами эти кристаллы обладали бы, если бы они имели форму куба или сферы. Другой пример. Хлористый калий из чистого водного раствора кристаллизуется в виде кубов, в присутствии мочевины – в виде кубооктаэдров. Более правильной формы, с хорошо развитыми гранями получаются кристаллы при свободном обтекании их раствором (например, при кристаллизации во взвешенном слое). Слишком большая скорость движения суспензии приводит к сглаживанию ребер кристалла и их истиранию за счет энергичных соударений и трения о стенки аппарата и насоса.

Крупность кристаллического продукта (размер кристаллов) определяется соотношением скоростей процессов зародышеобразования и роста кристаллов. Чем больше выделяющегося из раствора вещества расходуется на образование зародышей кристаллов и меньше – на рост уже имеющихся кристаллов, тем ниже средневзвешенный размер кристаллов продукта. Для получения крупнокристаллического продукта необходимо каким-либо способом уменьшить скорость процесса зародышеобразования, а скорость роста кристаллов сохранить неизменной или увеличить.

Более крупные кристаллы получаются при медленном их росте и наибольших степенях пресыщения раствора. Существенное влияние на размер кристаллов оказывает перемешивание раствора. С одной стороны, интенсивное перемешивание раствора облегчает диффузионный перенос вещества к граням кристаллов, способствуя их росту, с другой стороны, вызывают образование зародышей – накопление мелких кристаллов. Нахождение оптимальной скорости движения раствора, определяющей желаемое соотношение между производительностью кристаллизатора и требуемыми размерами кристаллов, является одной из важнейших задач рациональной организации процесса массовой кристаллизации. Для различных веществ эти соотношения определяются экспериментально.