Общие сведения. Растворение твердых частиц в жидкостях - один из широко применяемых основных процессов химической технологии (производство органических полупродуктов и

Растворение твердых частиц в жидкостях - один из широко применяемых основных процессов химической технологии (производство органических полупродуктов и красителей, минеральных удобрений и многие другие). Растворение является предпосылкой для ускорения различных химико-технологических процессов, так как в растворенном и в значительной мере диссоциированном состоянии увеличиваются подвижность и химическая активность молекул растворенного вещества.

В промышленности применяется растворение практически чистых твердых веществ, перевод которых в раствор позволяет ускорить проведение последующих химических реакций или диффузию растворенных веществ, а также растворение, происходящее в результате химического взаимодействия твердых частиц и жидкости, например с целью извлечения металлов из руд.

Ниже рассмотрены процессы избирательного (селективного) растворения одного или нескольких веществ из твердых тел, являющихся смесью различных компонентов. Такие процессы растворения, представляющие собой диффузионное извлечение растворителем компонента (или компонентов) из пористого твердого материала, называются экстракцией в системе твердое тело - жидкость, или выщелачиванием.

В качестве избирательных растворителей при выщелачивании используют в основном воду или водные растворы некоторых минеральных кислот и щелочей. Выщелачивание является, в частности, первой стадией химической переработки сырья, из которого этим путем извлекаются ценные компоненты, отделяемые от инертного материала. Процессы выщелачивания часто сопровождаются последующими процессами фильтрования, выпаривания и кристаллизации.

Любой процесс выщелачивания заключается в том, что жидкость, проникая в поры твердого тела, растворяет извлекаемый компонент или вступает с ним в реакцию; вещество, перешедшее в раствор (или продукт реакции), диффундирует к поверхности твердого тела и переходит в основную массу жидкости. Иногда извлекаемое вещество содержится в порах твердого тела в растворенном виде, и в этом случае оно непосредственно переходит в растворитель путем диффузии.

На перенос вещества при выщелачивании значительное влияние оказывает, помимо формы, размера и химического состава частиц твердого тела, его внутреннее строение, в том числе размеры, расположение и вид пор (сквозные или закрытые с одного конца). От структуры пористого твердого тела зависит его диффузионная проводимость, которая может оказывать значительное, а иногда и определяющее влияние на скорость выщелачивания.

В некоторых случаях растворение происходит в результате гетерогенной реакции на поверхности раздела фаз, протекание которой сопровождается образованием не только растворимых, но и нерастворимых (или частично растворимых) твердых, а также газообразных продуктов реакции. Выделение твердых и газообразных продуктов может приводить к образованию пористой пленки или оседанию пузырьков газа на поверхности твердого материала. Твердая фаза может также образовываться и оседать на поверхности исходного твердого материала вследствие кристаллизации при пресыщении раствора. Все эти явления могут существенно уменьшать поверхность материала, доступную для взаимодействия с растворителем, и соответственно снижать скорость процесса.