Равновесные фазовые диаграммы сплава Zn–Ag

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Объект исследования: при рафинировании чернового свинца от примесей металлическим цинком на поверхности жидкого расплава образуется серебристая пена (СП),  содержащая свинец, цинк и серебро. Для разделения компонентов СП возможно примение вакуумной перегонки, являющейся одной из самых экологически безопасных и высокопроизводительных технологий в пирометаллургии. Предварительный анализ поведения полиметаллических сплавов в процессе дистилляции, в частности состав продуктов возгонки и степень разделения компонентов сплава при заданных значениях температуры и давления, осуществляют при помощи рассчитанных равновесных фазовых диаграмм VLE (vapor liquid equilibrium), например, температура–состав «Т–х» и давление–состав «Р–х». Цель работы: расчет равновесных состояний «газ–жидкость», соотношения жидкой (х) и газовой (y) фаз при заданных значениях температуры (Т) и давления (Р) для бинарного Zn-Ag сплава при вакуумной перегонке СП. Используемые методы и подходы: при построении VLE коэффициенты активности компонентов Zn-Ag сплава вычислены согласно объемной модели молекулярного взаимодействия мolecular interaction volume model (MIVM). Новизна: получена оригинальная информация о влиянии температуры и остаточного давления в системе на степень возгонки и разделения металлов из Zn-Ag сплавов переменного состава. Основные результаты: определены величины давления насыщенного пара (Па) для цинка DrawAspect="Content" ObjectID="_1597936926">  = 5.79 × 102…3.104 × 104 и серебра DrawAspect="Content" ObjectID="_1597936927">  = 5.25 × 10–9…5.1 × 10–5 при Т = 823…1073 К. Большие различия в величинах DrawAspect="Content" ObjectID="_1597936928">  и DrawAspect="Content" ObjectID="_1597936929">  обусловливают высокие значения коэффициента разделения logβZn = 8.32…12.18 и предполагают возможность раздельного выделения возгонкой цинка в газовую фазу (βZn> 1) и концентрирование серебра в жидкой фазе. Увеличение содержания мольных долей серебра в составе сплава от 0.1 до 0.9 и температуры системы с 823 до 1073 К приводят к росту мольной доли серебра в газовой фазе с 1 × 10–15 до 8.5 × 10–7. Для равновесного состояния жидкой и газовой фаз системы Zn-Ag рассчитаны величины термодинамических функций: DrawAspect="Content" ObjectID="_1597936930">  = 0.08…1.36 кДж/моль; DrawAspect="Content" ObjectID="_1597936931">   = 1.52–5.73 кДж/моль; DrawAspect="Content" ObjectID="_1597936932">  = 1.57…5.38 Дж/моль × К. Практическая значимость: равновесные фазовые диаграммы VLE Zn-Ag сплава используют на предварительных этапах проектирования опытно-промышленного оборудования для технологии вакуумной перегонки, а также для выбора диапазонов температуры и давления в системе с целью получения Zn- и Ag-содержащих продуктов заданного состава.

Об авторах

А. А. Королёв

Email: gennadymaltsev@mail.ru
Акционерное общество «Уралэлектромедь», пр. Успенский, 1, г. Верхняя Пышма, 624091, Россия; gennadymaltsev@mail.ru

Г. И. Мальцев

Email: mgi@elem.ru
доктор технических наук, доцент; Акционерное общество «Уралэлектромедь», пр. Успенский, 1, г. Верхняя Пышма, 624091, Россия; mgi@elem.ru

К. Л. Тимофеев

Email: K.Timofeev@elem.ru
кандидат технических наук; Технический университет УГМК, пр. Успенский, 3, г. Верхняя Пышма, 624091, Россия; K.Timofeev@elem.ru

В. Г. Лобанов

Email: lobanov-vl@yandex.ru
кандидат технических наук, доцент; Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, ул. Мира, 19, г. Екатеринбург, 620002, Россия; lobanov-vl@yandex.ru

Список литературы

  1. Vacuum distillation refining of crude lithium (I) / W.M. Chen, B. Yang, L. Chai, X. Min, Y. Dai, C. Zhang // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2001. – Vol. 11, N 6. – P. 937–941.
  2. Thermodynamics of removing impurities from crude lead by vacuum distillation refining / X.-f. Kong, B. Yang, H. Xiong, L.-x. Kong // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2014. –Vol. 24, iss. 6. – P. 1946–1950. – doi: 10.1016/S1003-6326(14)63275-1.
  3. Thermodynamic modeling of the Pb + Bi melt evaporation under various pressures and temperatures / N. Barbin, D. Terentiev, S. Alexeev, T. Barbina // Computational Materials Science. – 2013. – Vol. 66. – P. 28–33. – doi: 10.1016/j.commatsci.2012.06.013.
  4. Dai Y.N. Vacuum distillation and separation of Pb-Sn alloy // Nonferrous Metal. – 1977. – Vol. 9. – P. 24–30.
  5. Dai Y.N. Vacuum distillation of Pb-Sn alloy // Nonferrous Metal. – 1980. – Vol. 32. – P. 73–79.
  6. Dai Y.N., He A.P. Vacuum distillation of lead-tin alloy // Journal of Kunming Institute of Technology. – 1989. – Iss. 3. – P. 16–27.
  7. Volodin V.N., Isakova R.A., Khrapunov V.E. Liquid-vapour phase equilibrium in metal systems and parameters of vacuum distillation processes forecasting // Non-ferrous Metals. – 2011. – N 1. – P. 38–42.
  8. Термодинамика равновесия жидкость ? пар / А.Г. Морачевский, Н.А. Смирнова, Е.М. Пиотровская и др.; под ред. А.Г. Морачевского. – Ленинград: Химия, 1989. – 344 с.
  9. Liquid-vapor phase equilibrium in the stratifying thallium-zinc system / V.N. Volodin, V.E. Khrapunov, N.M. Burabaeva, I.A. Marki // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. ? 2010. ? Vol. 51, iss. 3. ? Р. 205–211. ? doi: 10.3103/S1067821210030028.
  10. Application of vacuum distillation in refining crude lead / Y. Zhang, J. Deng, W. Jiang, Q. Mei, D. Liu // Vacuum. ? 2018. ? Vol. 148. ? Р. 140–148. ? doi: org/10.1016/j.vacuum.2017.11.004.
  11. Harmless, industrial vacuum-distillation treatment of noble lead / J. Deng, Y. Zhang, W. Jiang, Q. Mei, D. Liu // Vacuum. ? 2018. ? Vol. 149. ? Р. 306–312. ? doi: 10.1016/j.vacuum.2018.01.017.
  12. Low-temperature deposition of nanocrystalline Al2O3 films by ion source-assisted magnetron sputtering / J.C. Ding, T.F. Zhang, R.S. Mane, K.-H. Kim, M.C. Kang, C.W. Zou, Q.M. Wang // Vacuum. – 2018. – Vol. 149. – P. 284–290. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.01.009.
  13. Hot workability of PM 8009Al/Al2O3 particle-reinforced composite characterized using processing maps / S. Chen, D. Fu, H. Luo, Y. Wang, J. Teng, H. Zhang // Vacuum. – 2018. – Vol. 149. – P. 297–305. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.01.001.
  14. Materials science and technology: a comprehensive treatment. Vol. 1. Structure of solids / ed. by V. Gerold. – Weinheim: VCH, 1993. – 621 p.
  15. On excited particle formation in crossed Е×Н fields / I.A. Afanasіeva, V.V. Bobkov, V.V. Gritsyna, Yu.E. Logachev, I.I. Okseniuk, A.A. Skrypnyk, D.I. Shevchenko // Vacuum. – 2018. – Vol. 149. – P. 124–128. – doi: 10.1016/j.vacuum.2017.12.027.
  16. Dy3+-, Tb3+-, and Eu3+-activated NaCa4(BO3)3 phosphors for lighting based on near ultraviolet light emitting diodes / M. Shi, C. Zhu, M. Wei, Z. He, M. Lu // Vacuum. – 2018. – Vol. 149. – P. 343–349. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.01.014.
  17. Королев А.А., Краюхин С.А., Мальцев Г.И. Равновесные системы «газ–жидкость» для сплава Sb–Ag при вакуумной дистилляции // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2017. – № 4 (77). – С. 68–83. – doi: 10.17212/1994-6309-2017-4-68-83.
  18. Переработка сурьмянисто-оловянных концентратов вакуумной дистилляцией / А.А. Королев, Г.И. Мальцев, К.Л. Тимофеев, В.Г. Лобанов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 1. – С. 6–21. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.1-6-21.
  19. Chakraborty M., Bhattacharyya S. Air-annealed growth and characterization of Cd1-xZnxTe thin films grown from CdTe/ZnTe/CdTe multi-stacks // Vacuum. – 2018. – Vol. 149. – P. 156–167. – doi: 10.1016/j.vacuum.2017.12.029.
  20. Removal of chloride impurities from titanium sponge by vacuum distillation / L. Liang, L. Dachun, W. Heli, L. Kaihua, D. Juhai, J. Wenlong // Vacuum. – 2018. – Vol. 152. – P. 166–172. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.02.030.
  21. Trigueiro J., Bundaleski N., Teodoro O.M.N.D. Monitoring dynamics of different processes on rutile TiO2(110) surface by following work function change // Vacuum. – 2018. – Vol. 152. – P. 327–329. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.03.049.
  22. Effect of Si on thermal stability of Nb-22.5Cr alloy / L. Deng, S. Lu, B. Tang, Y. Lin // Vacuum. – 2018. – Vol. 152. – P. 312–318. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.03.046.
  23. Thermodynamic and experimental study of C-S system and C-S-Mo system / L. Wang, P. Guo, P. Zhao, L. Kong, Z. Tian // Vacuum. – 2018. – Vol. 152. – P. 330–336. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.03.053.
  24. Reactive deposition of TiN films by magnetron with magnetized hollow cathode enhanced target / H. Baránková, L. Bardos, K. Silins, A. Bardos // Vacuum. – 2018. – Vol. 152. – P. 123–127. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.03.010.
  25. Effect of annealing in oxidizing atmosphere on optical and structural properties of silicon suboxide thin films obtained by gas-jet electron beam plasma chemical vapor deposition method / A.O. Zamchiy, E.A. Baranov, I.E. Merkulova, V.A. Volodin, M.R. Sharafutdinov, S.Ya. Khmel // Vacuum. – 2018. – Vol. 152. – P. 319–326. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.03.055.
  26. Microstructural evolution and mechanical properties of vacuum brazed Ti2AlNb alloy and Ti60 alloy with Cu75?P?t filler metal / S.P. Hu, T.Y. Hu, Y.Z. Lei, X.G. Song, D. Liu, J. Cao, D.Y. Tang // Vacuum. – 2018. – Vol. 152. – P. 340–346. – doi: 10.1016/j.vacuum.2018.03.054.
  27. Королев А.А., Краюхин С.А., Мальцев Г.И. Фазовые равновесия в системе Pb–Ag при пирометаллургической возгонке // Вестник ЮУрГУ. Серия: Металлургия. – 2017. – Т. 17, № 2. – С. 22–33. – doi: 10.14529/met170203.
  28. Королев А.А., Краюхин С.А., Мальцев Г.И. Равновесные системы газ – жидкость для сплава Pb–Sb при вакуумной дистилляции // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – Т. 19, № 3. – С. 75–99. – doi: 15593/2224-9877/2017.3.05.
  29. Королев А.А., Краюхин С.А., Мальцев Г.И. Фазовые равновесия для Pb–Zn–Аg сплава при вакуумной дистилляции // Расплавы. – 2017. – № 5. – C. 435–450.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».