Статика растворения в урановой технологии

30.05.2018
Отличительной особенностью процесса растворения является наличие гетерогенной системы, образованной раствором и измельченным твердым материалом. В состоянии равновесия в растворе должны выполняться условия термодинамического равновесия: отсутствие макроскопического движения, постоянство концентрации, температуры, давления. При растворении это равновесие нарушается из-за макроскопического движения жидкости и появления изменения концентрации от точки к точке.

Появление переменной концентрации служит источником переноса вещества, который обусловлен чаще всего молекулярной диффузией. Наиболее ярко механизм молекулярного переноса проявляется в непосредственной близости к твердой поверхности выщелачиваемого материала, где, по мнению многих исследователей, существует некоторый пограничный слой жидкости, движение которой имеет ламинарный характер.

Возникновение разности концентраций от точки к точке обусловливает также изменение плотности жидкости в отдельных точках, что приводит к появлению естественной конвекции, сопровождающейся перемешиванием жидкости.

Увеличению конвекции способствует также принудительное перемешивание, которое обычно применяется при растворении твердых материалов в жидкости.

Механизм переноса вещества в ядре потока жидкости, где господствует турбулентное движение, определяется величиной турбулентных пульсаций. Мелкомасштабные пульсации заставляют жидкость просто обтекать твердые частицы, перемешивая ее непосредственно у поверхности растворяющихся частиц, а пульсации крупного масштаба увлекают твердые частицы вместе с прилегающими к ним слоями жидкости, перенося их как единое целое. Совокупность этих процессов служит источником переноса вещества, что обусловлено конвективной диффузией в жидкости.

Обычно непосредственно у поверхности твердого материала устанавливается концентрация растворяемого вещества, близкая к насыщению. В этом случае движущей силой процесса растворения составляющих твердого материала в жидком растворителе является разность между концентрацией вещества в слое жидкости, который непосредственно прилегает к поверхности растворяющегося материала (концентрацией, близкой к насыщению или почти равновесной) снас, и концентрацией вещества в ядре потока жидкости, определяемой конвективной диффузией, с:

Скорость процесса растворения должна в первую очередь зависеть от величины разности концентраций Ac.