Um cristalizador industrial assemelha-se a um reator químico em que diversas cinéticas competem para diminuir a supersaturação da solução e gerar uma família de cristais dentro de uma faixa de tamanhos (distribuição granulométrica):

• a cinética de nucleação, que corresponde ao surgimento de pequenas partículas no meio. Ela divide-se em nucleação primária, quando o surgimento é devido à supersaturação máxima permitida para o sistema e secundária quando proveniente da quebra de pedaços de cristais; a nucleação primária, por sua vez, subdivide-se em homogênea, quando ela se dá no meio do líquido e em heterogênea, quando ela ocorre por ior interferência de uma superfície estranha ao meio (pela presença de poeira na suspensão, paredes do vaso, etc.).

• a cinética de crescimento, que corresponde ao aumento das partículas pela incorporação de soluto aos cristais preexistentes. Embora as faces de um cristal cresçam com velocidades diferentes, adota-se uma velocidade média de crescimento em uma única dimensão equivalente (G), proporcional ao seu volume. O crescimento de uma partícula se dá através das seguintes etapas:

  • difusão do soluto do seio líquido à superfície do cristal;
  • Incorporação do soluto na rede cristalina, que pode ocorrer de várias formas; por exemplo, o cristal cresce por adesão do soluto em sítios ativos do cristal, formando superfícies lisas (modelo "birth & spread" , B&S) ou crescem em espiral.
  • Remoção do calor gerado na cristalização ao meio líquido.

  • Quando a etapa limitante é o transporte de massa, as superfícies geralmente são rugosas. A sua equação básica do crescimento (G, cm/s) é:

onde o expoente g da supersaturação (D C) varia de acordo com:

g=1 para o crescimento rugoso, onde a etapa limitante é o transporte de massa da solução para a superfície do cristal;
g=2> crescimento em espiral;
g>2 crescimento por "B&S"

• a cinética de aglomeração, que consiste na agregação de partículas no meio, seguidas de uma etapa de crescimento, de modo que ao final os cristais estão aderidos uns aos outros.

Todas as cinéticas dependem da supersaturação da solução. Como regra geral, supersaturações elevadas favorecem a nucleação ao passo que baixa supersaturação favorecem o crescimento dos cristais.

O objetivo da cristalização é assim, controlar a operação do cristalizador de modo a se obter um produto dentro das especificações granulométricas e de qualidade do produto.