CRISTALIZACIÓN

La cristalización es una operación de transferencia de materia en la que se produce la formación de un sólido (cristal o precipitado) a partir de una fase homogénea (soluto en disolución o en un fundido). Destaca sobre otros procesos de separación por su potencial para combinar purificación y producción de partículas en un solo proceso. Comparado con otras operaciones de separación la cristalización en disolución presenta:Ventajas:• El factor de separación es elevado (producto casi sin impurezas). En bastantes ocasiones se puede recuperar un producto con una pureza mayor del 99% en una única etapa de cristalización, separación y lavado.• Controlando las condiciones del proceso se obtiene un producto sólido constituido por partículas discretas de tamaño y forma adecuados para ser directamente empaquetado y vendido (el mercado actual reclama productos con propiedades específicas).Desventajas:• En general, ni se puede purificar más de un componente ni recuperar todo el soluto en una única etapa. Es necesario equipo adicional para retirar el soluto restante de las aguas madres.• La operación implica el manejo de sólidos, con los inconvenientes tecnológicos que esto conlleva. En la práctica supone una secuencia de procesado de sólidos, que incluye equipos de cristalización junto con otros de separación sólido-líquido y de secado (ver esquema general).SOLUBILIDAD DE EQUILIBRIO EN LA CRISTALIZACIÓNEl equilibrio en la cristalización se alcanza cuando la solución o licor madre está saturado. Esto se representa mediante una curva de solubilidad. La solubilidad depende principalmente de la temperatura, mientras que la presión tiene un efecto despreciable sobre ella. Los datos se expresan en forma de curvas en las que se grafica la solubilidad en unidades convenientes en función de la temperatura.

CRISTALIZADORES

El hecho de que se le dé a un recipiente el nombre de cristalizador depende primordialmente de los criterios utilizados para determinar su tamaño. En un cristalizador, la clasificación por tamaños se realiza normalmente sobre la base del volumen necesario para la cristalización o de las características especiales que se requieren para obtener tamaños apropiados de productos. Sin embargo, en su aspecto exterior, los recipientes pueden ser idénticos.Los cristalizadores comerciales pueden operara de forma continua o por cargas, excepto para algunas aplicaciones especiales, es preferible la operación continua. La primera condición que debe de cumplir un cristalizador es crear una solución sobresaturada, ya que la cristalización no se puede producir sin sobresaturación. El medio utilizado para producir la sobresaturación depende esencialmente de la curva de solubilidad del soluto. Algunos solutos como la sal común, tiene solubilidades que son prácticamente independientes de la temperatura, mientras que otros, como el sulfato sódico anhidro y el carbonato sódico monohidratado, poseen curvas de solubilidad invertida y se hacen más solubles a medida que la temperatura disminuye. Para cristalizar estos materiales se precisa crear la sobresaturación mediante evaporación. En los casos intermedios resulta útil la combinación de evaporación y de enfriamiento.

Una forma de clasificar los aparatos de cristalización se basa en el método utilizado para crear la sobresaturación:

2 Ingeniería Ambiental y Sanitaria

1. Sobresaturación producida por enfriamiento sin evaporación apreciable, por ejemplo, cristalizadores de tanque.

2. Sobresaturación producida por evaporación, con enfriamiento apreciable, por ejemplo, evaporadores de cristalización, cristalizadores-evaporadores.

3. Evaporación combinada con enfriamiento adiabático: cristalizadores al vacío.

MineralesSe define mineral como un sólido inorgánico, formado en procesos naturales, y una composición química definida.Son los componentes de las rocas. La mayoría están formadas por la agregación de dos o más minerales diferentes. Existen rocas constituidas por una única especie mineral, como la arenisca formada por granos de cuarzo.Los minerales nativos están constituidos por un único elemento químico, entre ellos están el oro, la plata, el cobre, el diamante y el grafito que están compuestos por carbono.

Materia cristalina y materia amorfaEn el interior de los minerales, sus componentes están perfectamente ordenados según formas geométricas definidas. Esta composición se denomina estructura cristalina.Cuando los sólidos no presentan ordenación interna se dice que son amorfos, como los vidrios.Cristales y minerales masivosEn algunas ocasiones, un mineral presenta externamente formas geométricas, es decir, tiene caras, aristas y vértices. Se dice que es un cristal. La pirita se presenta en forma de cubos.Sin embargo, los minerales generalmente aparecen con formas irregulares: escamas, pepitas, o como masas sin forma definida a estos se les llaman minerales masivos.La cristalizaciónLa cristalización es el proceso de ordenamiento interno de los constituyentes de un mineral para definir un cristal, es decir, una forma geométrica externa definida.

Operaciones Unitarias II