連續(xù)沉淀

連續(xù)沉淀器是亞硫酸法糖廠的重要設(shè)備，對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力都有很大影響。它是糖廠中體積最龐大的設(shè)備，蔗汁在其中的停留時(shí)間長達(dá)1個多小時(shí)。不過，它的工作穩(wěn)定性并不理想，不少糖廠沉淀器放出的清汁質(zhì)量不好，甚至有時(shí)發(fā)生“反底”，影響產(chǎn)品質(zhì)量和正常生產(chǎn)。

傳統(tǒng)的連續(xù)沉淀器為什么會“反底”"para" label-module="para">

過去一般認(rèn)為，沉淀器“反底”是由于蔗汁質(zhì)量不好，或澄清技術(shù)條件不適合，或技術(shù)條件控制不穩(wěn)定等。無疑，這些因素對蔗汁沉降過程有一不良的影響，但從根本上分析，沉淀器“反底”的主要原囚是它的結(jié)構(gòu)和工作模式不合理。

糖廠傳統(tǒng)使用的連續(xù)沉淀器，包括多爾式和單層式，蔗汁都是從器體中央較低的位置處進(jìn)入，分散到器體的整個截面上，緩慢地向上升，從上方的環(huán)形出口管（或環(huán)形槽）放出；蔗汁的上升速度，在多爾沉淀器中一般為0.7-1.3cm/min，在單層沉降器中一般為3-5 cm/min蔗汁中的懸浮微粒則向下沉降。在這個沉降工作區(qū)中，微粒向下沉而蔗汁向上流，兩者的運(yùn)動方向正好相反。這使微粒的沉降受到向上流動的蔗汁的直接干擾，工作不穩(wěn)定，微粒沉降慢，難以達(dá)到完全。這種逆向流動的模式是連續(xù)沉淀器工作不穩(wěn)定和容易“反底”的基本原因。

在這種沉淀器中，如果微粒的沉降速度小于汁液向上流動的速度，微粒就被蔗汁帶走，使清汁變濁。只有在微粒的沉降速度大于汁液向下流動的速度時(shí)，微粒才能夠相對地向下沉降（這猶如“逆水行舟，不進(jìn)則退”） 。

連續(xù)沉淀或稱連續(xù)脫溶，是指單相脫溶過程在母相中各處同時(shí)進(jìn)行，這通常是在過飽和程度比較低的情況下發(fā)生，或者在沉淀相與母相錯配度比較大的合金中出現(xiàn)。脫溶分解時(shí)母相成分連續(xù)地由過飽和狀態(tài)向飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變，母相的晶粒外形和取向均不改變的一種脫溶分解 。

連續(xù)脫溶又可分為二類：①均勻脫溶。指沉淀相在母相晶粒內(nèi)均勻分布，與母相常有一定位向關(guān)系。常見的是平行于基體低指數(shù)面呈片狀魏氏組織形貌；②不均勻的脫溶。指在晶界、滑移帶、非共格孿晶界等處優(yōu)先形核，析出過渡沉淀相或穩(wěn)定的沉淀相。

在過冷度較小的情況下，通常發(fā)生不均勻脫溶；過冷度較大時(shí)，則傾向于均勻沉淀 。

平流式快速沉降器是作者近年設(shè)計(jì)的一種新型設(shè)備。它針對傳統(tǒng)的連續(xù)沉淀器效率低、設(shè)備龐大笨重、工作不穩(wěn)定、容易“反底”等缺點(diǎn)，作出了根本性的改進(jìn)。它可以大幅度地提高蔗汁沉降過程的效率，在確保清汁質(zhì)量良好的前提下，簡化設(shè)備，縮小設(shè)備體積，縮短蔗汁停留時(shí)問，減少蔗糖轉(zhuǎn)化減少投資，簡化操作管理。

平流式沉降器使液體以平流方式流動，即沿水平方向流動，完全不干擾微粒的沉降。微粒的沉降過程能夠平靜穩(wěn)定地進(jìn)行，沉降速度快。因?yàn)榍逡翰皇窍蛏狭鳎粫⑽⒘ё?，清液的清度就高很多，“反底”的可能性很小。沉降器的效率大幅度提高，所需的面積和高度都可以減少30% -50%。這就大大地縮小設(shè)備的體積和占地肉積，節(jié)省設(shè)備和廠房的費(fèi)用。這種設(shè)備便于使用和管理，不需要專人操作。

這種沉降器的上部為圓筒形、是沉降區(qū)，內(nèi)部裝有多件擋板，使進(jìn)人的蔗汁沿著水平方向平靜地以層流的方式流功，蔗汁水平流動的趾離相場大（如10m或以上），有充足的沉降時(shí)間，讓沉淀物平靜地逐漸下沉。沉降器的下部為圓錐形，是泥汁濃縮區(qū)，內(nèi)有低速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械撥槳，促進(jìn)泥汁增濃，和將沉淀物撥向錐體底部處集中排出。圓筒形的一側(cè)裝有人汁分布箱，使蔗汁均勻地、平緩地流人器內(nèi)。另一側(cè)有兩個出汁控制箱，均勻地放出器內(nèi)兩個區(qū)域的清汁，和自動保持一定的器內(nèi)工作液面。沉降器內(nèi)浮起的浮渣另行分離排出，不進(jìn)人清汁中確保清汁質(zhì)量。

這種沉降器還有一個有利因素，就是蔗汁水平流動的距離比較長，蔗汁順著一定的通道向前流動，后入的蔗汁一和先入的蔗汁基本上不會相遇，因而蔗汁條件變化時(shí)也不會產(chǎn)生明顯的對流，不會因此而“反底”，工作狀況就穩(wěn)定得多 。2100433B

沉淀平衡判斷沉淀的溶解與生成

利用溶度積K_sp可以判斷沉淀的生成、溶解情況以及沉淀溶解平衡移動方向。

（1）當(dāng)Q_c>K_sp時(shí)是過飽和溶液，反應(yīng)向生成沉淀方向進(jìn)行，直至達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)（飽和為止）；

（2）當(dāng)Q_c=K_sp時(shí)是過飽和溶液時(shí)是飽和溶液，達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)；

（3）當(dāng)Q_c sp時(shí)是不飽和溶液，反應(yīng)向沉淀溶解的方向進(jìn)行，直至達(dá)到沉淀溶解平衡狀態(tài)（飽和為止）。

以上規(guī)則稱為溶度積規(guī)則。沉淀的生成和溶解這兩個相反的過程它們相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小，控制離子濃度的大小，可以使反應(yīng)向所需要的方向轉(zhuǎn)化。

沉淀平衡判斷沉淀的轉(zhuǎn)化

所謂沉淀的轉(zhuǎn)化，是指在含有一種難溶物沉淀的溶液中，加入另一種沉淀劑，是原來的沉淀轉(zhuǎn)化成另一種沉淀。例如，在有AgCrO ₄（磚紅色）沉淀的溶液中，滴加NaCl溶液，AgCrO4沉淀迅速地轉(zhuǎn)化成AgCl（白色）沉淀。

根據(jù)平衡移動原理，利用難溶物質(zhì)的溶解度使沉淀進(jìn)行轉(zhuǎn)化。即由一種難溶的物質(zhì)（溶解濃度大）轉(zhuǎn)化成更難溶的物質(zhì)（溶解濃度?。┎拍馨l(fā)生，反之，就難以使沉淀轉(zhuǎn)化，這就是沉淀轉(zhuǎn)化的條件。

因此，沉淀轉(zhuǎn)化的過程，實(shí)際上也是平衡移動原理的體現(xiàn)，其中包含兩個過程：舊沉淀的溶解和新沉淀的生成。舊沉淀的溶解度越大，新沉淀的溶解度越小，沉淀的轉(zhuǎn)化越容易進(jìn)行，反之，就難于進(jìn)行，甚至不可能。但是，在新沉淀和舊沉淀的溶解度相差不大的時(shí)候，兩個方向的轉(zhuǎn)化都有可能，這是轉(zhuǎn)化過程的方向取決于兩種沉淀例子濃度的大小。

沉淀硬化機(jī)理是因?yàn)榻饘俨牧现械诙嗔Ｗ訌倪^飽和固溶體里析出而引起應(yīng)變，從而引起金屬點(diǎn)陣的強(qiáng)化。造成最大強(qiáng)化是在形成可見的第二相粒子之前，這個階段稱為析出的孕育階段。在這個階段，要析出來形成第二相的原子，傾向于成群地堆積，它們與母相保持連續(xù)的共格聯(lián)系，就在這個時(shí)候發(fā)生了最大的應(yīng)變，從而產(chǎn)生了最大的強(qiáng)化。

沉淀硬化處理有兩個作用。①消除馬氏體的應(yīng)力，增加韌性、塑性和耐蝕性。②通過析出金屬間化合物而增加硬化效果。

不銹鋼的沉淀硬化是復(fù)雜的熱處理過程。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沉淀硬化處理加熱時(shí)，馬氏體中的鋁以Ni-Al金屬間化合物的形式析出，析出的數(shù)量取決于反應(yīng)的時(shí)間和溫度。但是當(dāng)析出群長到臨界尺寸時(shí)，在兩相之間形成了界面而與母相失去了共格關(guān)系，從而減弱了點(diǎn)陣的應(yīng)變，降低了強(qiáng)度，這種現(xiàn)象叫“過時(shí)效現(xiàn)象” 。

為了得到純凈、較大的晶粒，以及結(jié)構(gòu)緊密、易于洗滌的沉淀物，在沉淀時(shí)應(yīng)根據(jù)沉淀物的性質(zhì)控制適當(dāng)?shù)某恋項(xiàng)l件。

一、晶形沉淀的沉淀?xiàng)l件：

1）沉淀應(yīng)在稀溶液中進(jìn)行。

2）在不斷攪拌下將沉淀劑緩慢地加入熱溶液中。

3）選擇合適的沉淀劑。

4）進(jìn)行陳化。

二、非晶形沉淀物的沉淀?xiàng)l件：

1）在較濃的溶液中進(jìn)行沉淀，沉淀劑加入的速度要快一些。

2）在熱溶液中及電解質(zhì)存在的條件下進(jìn)行沉淀。

3）趁熱過濾、洗滌沉淀物，不必陳化。

4）必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行再沉淀。