Cristalizacion

TEMA 6: CRISTALIZACIÓN DE FUNDIDOS

TEMA 6: CRISTALIZACIÓN DE FUNDIDOS

SLURRY PROCESSES:1.- PROCESOS CONTINUOS POR ETAPAS
B.M.

F, M, C:

flujo másico de alimentación, de
fundido y de cristales, respectivamente.
xi , yi: fracciones en masa de impureza en
los cristales y en el fundido, respectivamente

Relación de equilibrio
Resolviendo el balance:
CONCENTRACIÓN DE IMPUREZATEMA 6: CRISTALIZACIÓN DE FUNDIDOS

SLURRY PROCESSES:1.- PROCESOS CONTINUOS POR ETAPAS
Alternativamente puede usarse un diagrama de McCabe-Thiele:

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SLURRY PROCESSES: 2.- PROCESOS BATCH POR ETAPAS
1. Carga inicial: M0, yi,0
2. Enfriamiento y solidificación de una fracción g de la carga inicial
• CRISTALES HOMOGÉNEOS
B.M. a la impureza al final delbatch:

•CRISTALES NO HOMOGÉNEOS
B.M. en estado no estacionario:
dm/dt: velocidad de crecimiento en kg/h; M: masa de líquido fundido a un
tiempo t
Balance global:
Según definición de g:

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SLURRY PROCESSES: 2.- PROCESOS BATCH POR ETAPAS
Operando:
Sustituyendo en la expresión del B. M. en régimen no estacionario:
C.I.: xi = ki yi,0 para g = 0
Solución:CONCENTRACIÓN INSTANTÁNEA DE IMPUREZA EN EL SÓLIDO

CONCENTRACIÓN MEDIA DE LOS SÓLIDOS

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SLURRY PROCESSES: 2.- PROCESOS BATCH POR ETAPAS
•FUSIÓN PARCIAL Y DRENAJE (SWEATING)
Los cristales que se recogen están contaminados con una fracción e
del líquido fundido
Si el líquido retenido no se elimina, la concentración total del producto(cristales+líquido adherido) es:

Aceptando que el líquido retenido está en equilibrio con la capa
externa del cristal:
Operando:

CONCENTRACIÓN MEDIA DE PRODUCTO

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SLURRY PROCESSES: 2.- PROCESOS BATCH POR ETAPAS
•FUSIÓN PARCIAL Y DRENAJE (SWEATING)
Es aconsejable eliminar el líquido retenido por los cristales, pues está
concentrado en la impureza
FUSIÓN PARCIAL YDRENAJE
Se funde una porción de cristales Δg. La fracción de cristales cosechados
es:
La composición media de los cristales (cuyo interior no está afectado por la
fusión parcial) es:

La composición del nuevo fundido que se adhiere a los cristales es idéntica
a la del cristal fundido (idealmente el nuevo fundido desplaza al anterior
líquido retenido; el desplazamiento es perfecto si Δg ≥ eg1 . Por tanto:

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SLURRY PROCESSES: 2.- PROCESOS BATCH POR ETAPAS
•FUSIÓN PARCIAL Y DRENAJE (SWEATING)
La composición de producto será ahora:

CONCENTRACIÓN DE PRODUCTO

•CONCLUSIÓN:

LA FUSIÓN PARCIAL Y DRENAJE HACE QUE SE RECOJA

MENOR DE
SIGNIFICATIVAMENTE MAYOR.

UNA

CANTIDAD

PRODUCTO

PERO

DE

UNA

PUREZA

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SLURRY PROCESSES: 3.- CRISTALIZACIÓN EN COLUMNAS
El proceso se hace en columna cuando 1 etapa no es
suficiente. Aquí, el contacto entre sólido y líquido es
continuo y el diseño se basa (preferible) en un análisis de
transferencia de materia.
Se van a desarrollar las ecuaciones para el diseño con
columnas con alimentación por unos de sus extremos
y para sistemaseutécticos. Por tanto, la misión principal
de la columna es purificar los cristales lavando sus
impurezas presentes en el líquido adherido, más que
obtenerlos.
La columna se alimenta con una suspensión de cristales
(C, xIN + eC, yAD, IN) y es adiabática (excepto el melter). La
velocidad de transferencia de impureza del líquido
adherido es:
End-feed column crystallizer

M: kg/h de fundido; yAD,y: fracción en masa de impureza
en el melt adherido y en el melt, respectivamente.

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SLURRY PROCESSES: 3.- CRISTALIZACIÓN EN COLUMNAS
Operando:

L = (HTU) (NTU)

Determinación de NTU: Para hallar yAD-y se
hace un B.M. a la envoltura señalada en el
esquema de la columna

Para eutécticos xIN=x=0. Resolviendo:
End-feed column crystallizer:...