2. Диффузионный перенос реагента В через слой твердого продукта реакции или остаточный слой невыщелаченного материала по соединенным порам и трещинам заполненными раствором.
3. Химическая реакция твердого вещества между А и В сопровождающуюся образованием продукта L и продукта N
4. Диффузионный перенос L от поверхности через слой твердого продукта реакции по порам и трещинам.
5. Диффузионный перенос L через обогащенный им слой жидкости, примыкающий к поверхности твердой фазы.
Поток диффузии реагента через слой раствора, примыкающий к твердой фазе по первому закону Фика: ?=?D1?dC/dx.
Режим процесса когда потоки на каждой стадии равны называется установившимся.
В общем случае поток можно определить графически.
Первая зависимость – прямая с k = 1
Исходному значению потока отвечает точка пересечения прямых
Лимитирующие стадии области протекания процесса
Когда медленной стадией является химическое взаимодействие, а скорость зависит от концентрации температуры, то реакция протекает в кинетической области. Удельная скорость процесса в кинитической области пропорциональна концентрации активного реагента на реакционной поверхности в некоторой степени ? определяющей порядок реакции.
Если медленной стадией процесса является подвод реагента к поверхности или отвод продукта реакции, то скорость процесса определяется скоростью диффузии и процесс протекает в диффузионной области. Диффузионный поток в единице поверхности твердого тела определяется в уравнении Фика.
Если скорости стадий сравнимы между собой, то процесс идет в переходной области
Общее уравнение диффузионно-кинетического режима:
Для процессов в кинетической области характерна независимость скорости от перемешивания.
Скорость растворения увеличивается с ростом степени измельчения твердой фазы.
Перемешивание интенсифицирует процесс.
Особенности процесса выщелачивания с участием газообразного реагента.
Основные стадии:
1. Абсорбция газа раствором
2. Транспорт растворенного газа к поверхности твердой фазы.
3. Транспорт реагента через слой твердого вещества.
4. Химическое взаимодействие на поверхности твердой фазы.
5. Отвод продуктов реакции
Если реакция необратима, то скорость процесса определяет первые 4 стадии.
? газ – толщина диффузионного слоя на границе газ-жидкость
? 2 – толщина твердого продукта
Сн – концентрация газа
Со – концентрация газа в растворе
С1 – концентрация газа на границе жидкость твердая
С2 – концентрация газа на границе продукт - выщелачиваемое вещество.
Общее уравнение скорости процесса для необратимой реакции:
Из него видно, что скорость процесса определяется давлением газообразного реагента
Если лимитирующая стадия абсорбция газа, то уравнение скорости:
Скорость выщелачивания прямо пропорциональна поверхности контакта раствора с газом.
Газ пропускает в виде пузырьков через слой жидкости. Крупность пузырьков влияет на скорость растворения газа, на поверхность контакта газ-жидкость, скорость подъема зависит от их радиуса. Скорость выщелачивания ограниченная растворением газа возрастает при увеличении давления газа, скорости его подачи при уменьшении крупности пузырьков.
Закономерности внешней диффузии.
В процессах выщелачивания поток жидкости движется относительно твердой поверхности. Перенос частиц растворенного вещества к поверхности обусловлен двумя процессами.
1. Молекулярная диффузия
2. Перенос вещества с потоком жидкости (конвекция)
Совокупность этих процессов называется конвективной диффузией.
Если скорость процесса лимитируется внешней диффузией, то скорость процесса определяется:
Признаки протекания процесса во внешнедиффузионной области.
1. Скорость выщелачивания зависит от скорости движения жидкости относительно поверхности твердых частиц. Т.е. перемешивание свидетельствует о лимитировании процесса внешней диффузии.
2. Скорость процесса зависит от концентрации реагента
3. Скорость процесса мало зависит от температуры
Закономерности внутренней диффузии.
Если при выщелачивании образуется твердый продукт или выщелачиванию подвергается вещество в трещинах инертного материала, то диффузия может оказаться лимитирующей стадией. Возможность протекания выщелачивания во внутредиффузионном слое определяется плотностью оболочки. Чем она больше, тем сильнее затруднена диффузия и меньше скорость внутренней массы передачи.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.