Кристаллизация при переработке отходов и мусора

В ряде процессов переработки отходов используется кристаллизация, которая также относится к массообменным процессам. Выделение твердой фазы в виде кристаллов возможно из растворов и расплавов. В основе процесса кристаллизации из раствора лежит способность веществ растворяться в различных растворителях, в том числе в воде. При использовании кристаллизации для переработки твердых отходов их сначала переводят в раствор.

Для оценки поведения растворов и выбора рационального способа проведения этого процесса используют диаграммы состояния растворов, выражающие зависимость растворимости веществ от температуры. Скорость процесса кристаллизации зависит от многих факторов: степени пересыщения раствора, температуры, интенсивности перемешивания, содержания примесей и др.

Создание необходимого для кристаллизации пересыщения раствора обеспечивается двумя основными приемами: охлаждением горячих насыщенных растворов (изогидрическая кристаллизация) и удалением части растворителя путем выпаривания (изотермическая кристаллизация) или их комбинацией (вакуум-кристаллизация, фракционированная кристаллизация, кристаллизация с испарением растворителя в токе воздуха или другого газа- носителя).

Наряду с ними иногда используют кристаллизацию высаливанием (введением в раствор веществ, понижающих растворимость соли), вымораживанием (охлаждением растворов до отрицательных температур с выделением кристаллов соли или их концентрированием с удалением части растворителя в виде льда) или за счет химической реакции, обеспечивающей пересыщение раствора. Кроме того, применяют высокотемпературную (автоклавную) кристаллизацию, обеспечивающую возможность получения кристаллогидратов с минимальным содержанием кристаллизационной влаги.

Существующие аппараты-кристаллизаторы отличаются многообразием конструктивных решений. Одним из наиболее распространенных является барабанный вращающийся кристаллизатор с водяным или воздушным охлаждением. Барабан устанавливается с очень небольшим наклоном в сторону выгрузки (1:200) и вращается со скоростью до 20 мин^-1. При водяном охлаждении вода подается в рубашку аппарата, а при воздушном воздух подается непосредственно в барабан. Движение охлаждающих агентов в барабане осуществляется навстречу потоку жидкости.