А.А. Королев, К.Л. Тимофеев, Г.И. Мальцев.
АННОТАЦИЯ
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 применить вакуумную перегонку, являющуюся одной из самых экологически безопасных и высокопроизводительных технологий в пирометаллургии. Для предварительного выбора температуры и давления системы, оценки эффективности разделения компонентов при вакуумной перегонке используют фазовые диаграммы. Цель работы состоит в расчете равновесных состояний «газ–жидкость» VLE (vapor liquid equilibrium), включая зависимости состава фаз от температуры (Т–х) при заданном давлении для бинарных сплавов Zn–Ag при вакуумной перегонке на основе моделей MIVM (мolecular interaction volume model) и упрощенной ‒ SMIVM (simple мolecular interaction volume model), включающей меньшее число изменяющихся параметров системы, в частности, при фиксированных значениях координационных чисел Zi и молекулярного объема Vmi компонентов сплавов. В результате подтверждена адекватность модели SMIVM в используемом расчетном методе.
Получена оригинальная информация о влиянии температуры и остаточного давления в системе на степень возгонки и разделения металлов из Zn–Ag сплавов переменного состава. Определены величины давления насыщенного пара (Па) для цинка р*Zn = 5.79 . 102 – 3.104 . 104 и серебра р*Ag = 5.25 . 10–9 – 5.1 . 10–5 при Т = 823–1073 К. Большие различия в величинах р*Zn и р*Ag 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 приводит 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: = 0.08–1.36 кДж/моль; = 1.52–5.73 кДж/моль; = 1.57–5.38 Дж/моль . К. Равновесные фазовые диаграммы VLE Zn–Ag сплава могут быть использованы 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.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
цинк, серебро, равновесная фазовая диаграмма, вакуумная дистилляция, обычная (MIVM) и упрощенная (SMIVM) модели взаимодействия.
DOI: 10.31857/S0235010621020043