Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Хаджи В.Е. -> "Синтез минералов Том 1" -> 16

Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.

Хаджи В.Е. Синтез минералов Том 1 — М.: Недра, 1987. — 487 c.
Скачать (прямая ссылка): sintezmineralovt11987.djvu
Предыдущая << 1 .. 10 11 12 13 14 15 < 16 > 17 18 19 20 21 22 .. 212 >> Следующая


Анализ показывает, что с учетом перечисленных факторов уравнение (1), описывающее рост кристаллов, может быть" запи-

где и — линейная скорость кристаллизации; AT — температурный перепад; у — температурный коэффициент растворимости, равный производной от концентрации насыщенного раствора по температуре (y = dC/dT); р — плотность кристаллизуемого вещества; q— относительная интенсивность циркуляции, или удельный расход раствора (q = Q/Si); о — относительная поверхность растворения.

Величины V1 и V2 равны соответственно: v, = ?/6i, v2 = ?/62, где k — коэффициент диффузии кристаллизуемого вещества в рабочем растворе или величина,ему пропорциональная.

Как видно из уравнения (2), оно симметрично относительно входящих в знаменатель его правой части величин q, vi и ov2, так как зависимость скорости роста от этих трех величин носит одинаковый характер, выяснить который можно на примере любой из них. Рассмотрим зависимость скорости роста от этих величин на примере влияния относительной интенсивности циркуляции.

Пусть q возрастает от 0 до оо. При этом первое слагаемое знаменателя правой части уравнения (2) будет уменьшаться до нуля, а знаменатель будет изменяться от нуля до величины, равной ІД?, + l/av2, так что скорость роста будет возрастать от нуля, асимптотически стремясь к предельному значению:

сано в виде:.

A T (v/p)

V —

Mq-sT 1/vi + Ilavt

(2)

lim vq

Дг(T/P)

(3)

!/V1 + l/av2

З*

35 Аналогичный вид имеет и зависимость скорости роста от относительной поверхности растворения с той лишь разницей, что в этом случае предельная скорость роста лимитируется другими величинами знаменателя:

lim0e Aim.. (4)

Mq + IZv1

Для случая бесконечно большой интенсивности циркуляции и относительной поверхности растворения получим:

AT1(VZP)

V4-o~-Г,-'

1/vi

или V = V1AT (у/р). (5)

Поскольку произведение А Ту равно пересыщению АС, а произведение линейной скорости роста v на плотность р тождественно выражению (dm/dt) (1/5), уравнение (5) приводится к виду:

{IIS) (dm/dt) = V1(AC), (6)

т. е. к виду уравнения (1), причем роль коэффициента пропорциональности k играет величина v,. Физический смысл величины Vi виден из уравнения (5). Величина ATy = AC имеет ту же размерность, что и плотность р. Следовательно, АТ(у/р) есть безразмерный коэффициент, и величина v, имеет размерность линейной скорости роста. Очевидно, она численно равна той скорости роста, которая имела бы место при условии ЛТ(у/р) = / или АС=р. Назовем ее характеристической скоростью роста, а аналогичную ей величину V2 — характеристической скоростью растворения. Таким образом, характеристическая скорость роста — это такая скорость, при которой грань начинает расти при условии, что концентрация избыточно растворенного вещества будет равна плотности его кристаллической фазы.

Как видно из изложенного, исходное уравнение (1) является частным случаем полученного уравнения (5), описывающего рост кристаллов в случае метода температурного перепада, и получается из него при бесконечно большой интенсивности циркуляции и поверхности растворения. Поскольку практически такие условия недостижимы, скорость роста всегда меньше определяемого уравнениями (5) или (1) предельного значения и может быть найдена из уравнения (2), учитывающего конкретные значения величин g uz. Это же уравнение дает возможность сделать выводы об оптимальных значениях величин g иг, при которых наблюдающиеся при выращивании кварца колебания режимных парамертов, а также их изменения от опыта к опыту будут оказывать минимальное влияние на скорость роста, а следовательно, и на физические свойства полученных кристаллов.

Одним из основных показателей процесса выращивания кварца, характеризующим его эффективность и качество полученных кристаллов, является скорость нарастания кристаллического 36 материала на затравках. Скорость роста v является линейной функцией разности температур AT между камерами роста и растворения, причем линейный характер этой зависимости для грани (0001) сохраняется, как показывает большинство исследований, даже при малых величинах AT и экстраполируется до нулевой скорости при AT = O. Установлено, что верхний предел допустимых температурных параметров, определяющийся началом выделения спонтанных кристаллов на внутренних поверхностях автоклава, для содовых растворов равен приблизительно 15—17 °С. Для растворов гидроксида натрия в результате их высокой мета-стабильности он имеет более высокие значения. Поэтому в растворах NaOH достижимы более высокие скорости кристаллизации.

Рассматривая зависимость скорости роста кристаллов кварца от температурного перепада, следует обратить внимание на большой разброс экспериментальных данных для растворов NaOH. Это объясняется, по-видимому, тем, что данные, полученные Р. Лодизом и другими исследователями, базируются зачастую на кратковременных экспериментах (1,5—2 сут). В.некоторых из них получались кристаллы с «вырожденной» поверхностью (0001), что не давало возможности установить истинную величину скорости роста базисной поверхности. В кратковременных опытах американскими исследователями получены значения скорости роста до 4 мм/сут без спонтанной кристаллизации.
Предыдущая << 1 .. 10 11 12 13 14 15 < 16 > 17 18 19 20 21 22 .. 212 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed