роцесі кристалізації рівновага між силою тяжіння і тепловим рухом порушується. Сила тяжіння починає переважати, і частки осідають. При ламінарному режимі швидкість осадження частинок залежить від їх щільності і розмірів, і виражається рівнянням Стокса (4.1.), Виведеному для частинок кулястої форми:
(4.1.)
де - швидкість осадження частинок, м/сек;
- радіус частинки, м;
- різниці щільності твердого тіла і дисперсійного середовища, кг/м 3;
- прискорення сили тяжіння, м/сек 2;
- коефіцієнт в'язкості рідини,.
Відповідно до закону Стокса, осадження часток відбувається індивідуально, і швидкість осадження залежить, насамперед, від розміру часток. Тому на початку на дно осідають більші частки, потім більш дрібні і, нарешті, найдрібніші. Цьому процесу відповідає поступове освітлення розчину. Мутний на початку розчин поступово світлішає і через тривалий час ставати прозорим. У процесі осадження чіткої межі між осаджувати частинками і розчином не спостерігається. Осад, що утворюється в результаті седиментації таких кристалічних частинок, виходить компактним і займає дуже незначний обсяг у порівнянні з загальним обсягом розчину.
Як говорилося вище, частинки знаходяться в стані безперервного, хаотичного броунівського руху, інтенсивність якого з підвищенням температури зростає. Броунівський рух також сприяє зближенню і зіткненню часток, в результаті чого вони можуть з'єднуватися і укрупнюватися, тобто втрачати свою агрегативну стійкість. Щоб зіткнення часток привело до злипання, вони повинні злипатися на таку відстань, при якому енергія їх молекулярного тяжіння, перевищувала б енергію теплового руху молекул. Для більш тісного зближення частинок необхідно зменшувати товщину гідратного шару. У цьому випадку при досить малих відстанях сили взаємодії між частинками призводять до коагуляції або злипанню частинок, що призводить до збільшення швидкості осадження частинок. Зменшення товщини гідратного шару можна добитися шляхом введення в розчин великих кількостей нейтральної солі.
Імовірність зіткнення частинок різних розмірів (полідисперсна система) більше, ніж монодисперсних. Наявність більш великих часток, захоплюючих при осадженні дрібні, також прискорюють коагуляцію. Прискоренню коагуляції сприяє також перемішування розчину і підвищення температури.
Процес коагуляції частинок часто супроводжується утворенням структур. Пластівці, що є по суті місцевими структурами твердих частинок, мають пористу сітчасте будова, причому вміст дисперсної середовища в осередках може у багато разів перевищувати кількість твердої фази, що утворюється каркас структурної сітки. За властивостями пластівців (щільність, компактність, міцність, форма і т.д.) визначають повноту відділення твердої фази від рідкої в процесі осадження. Наприклад, гідроокис магнію виділяється у вигляді елементарних частинок, безладно зчеплених між собою в сітчасту структуру. Це типова структура коагулированного типу з малою міцністю пластівців, великою кількістю вхідної в них води.
Карбонат магнію залежно від умов може утворити коагуляционную структуру із зародків, або взагалі не утворити структуру. Коагуляційна структура в звичайних умовах перетворюється на кристалізаційну внаслідок зрощення часток (зародків). Кристаллизационная структура карбонату магнію з часом розпадається у міру зростання зародків з утворенням окремих кристаликів. У результаті відбувається освітлення і знебарвлення розчину.
Процес відстоювання суспензії можна розділити на чотири стадії (ріс.4.11.). Суспензія, що утворюються в перший момент після осадження солей магнію, являє собою зовсім однорідну молочно-білу рідину, прозорість якої зростає в міру збільшення вмісту в ній гідроксиду магнію. Через деякий час однорідність суспензії порушується, і у всьому обсязі з'являються найдрібніші ущільнення, що перетворюються в пластівці, розміри яких поступово зростають. Пластівців супроводжується зменшенням прозорості суспензії і завершується освіту у всій масі суспензії великих пластівців, ізольованих один від одного освітленим розчином.
Рис. 4.11. Стадії відстоювання суспензії: - період індукції; II - стадія швидкого осідання пластівців; III - стадія структуроутворення; IV - стадія ущільнення осаду.
Стадія індукції процесу седиментації (ділянка I на малюнку) закінчується після утворення великих пластівців. Протягом цього періоду суспензія повільно відстоюється, і висота осветленного шару складає не більше 10% від загальної висоти шару відстоювати суспензії. Час, необхідний для завершення процесу хлопьеобразования, коливається від ніскольких до сотень хвилин в залежності від...
