Obrabotka Metallov. 2017 no. 4(77)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (77) 2017 68 ТЕХНОЛОГИЯ Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2017 № 4(77) с. 68–83 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2017-4-68-83 Равновесные системы «газ–жидкость» для сплава Sb–Ag при вакуумной дистилляции Акционерное общество «Уралэлектромедь», пр. Успенский, 1, г. Верхняя Пышма, 624091, Россия a http://orcid.org/0000-0002-0338-9774 , gennadymaltsev@mail.ru , b http://orcid.org/0000-0003-1388-4661 , S.Krauhin@elem.ru , c http://orcid.org/0000-0002-0750-0070 , mgi@elem.ru ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 661.85.8...471:669.053:66.048.1–982 История статьи: Поступила: 2 октября 2017 Рецензирование: 25 октября 2017 Принята к печати: 7 ноября 2017 Доступно онлайн: 15 декабря 2017 Ключевые слова: Диаграмма Модель Вакуум Сплав Дистилляция Свинец Сурьма Разделение Энергия Гиббса АННОТАЦИЯ Объект исследования: статья посвящена вопросу создания экологически безопасной, технологически эффективной и экономически выгодной высокопроизводительной комплексной схемы по переработке свинецсодержащих промпродуктов и отходов, в частности, силикатного шлака (CШ), образующегося при плавке медеэлектролитного шлама, с получением товарных моноэлементных продуктов. Для анализа поведения поликомпонентного сплава в процессе переработки, предварительного выбора температуры и давления системы, оценки эффективности разделения компонентов при вакуумной перегонке используют фазовые диаграммы температура–состав « Т–х » и давление–состав « Р–х ». Цель работы: расчет равновесных состояний «газ–жидкость» VLE ( vapor liquid equilibrium ), в том числе зависимости состава фаз от температуры ( Т–х ) и давления ( Р–х ) для Sb–Ag сплава при вакуумной перегонке на основе модели MIVM ( мolecular interaction volume model ), а также определение термодинамических параметров процесса. Используемые методы и подходы: расчет коэффициентов активности компонентов Sb–Ag сплава выполнен с помощью объемной модели молекулярного взаимодействия мolecular interaction volume model ( MIVM ). Новизна: расчет диаграмм VLE с использованием модели MIVM . Основные результаты: в интервале температур 823…1073 К рассчитаны давления насыщенного пара (Па) для Ag (0,0053…50,544) ∙ 10 –6 и Sb (3,954…273,664). Высокие значения * * Sb Ag p p  (74,488…0,514) ∙ 10 7 и коэффициента разделения logβ Sb = 5,842…12,253 создают теоретические предпосылки для селективного выделения этих металлов вакуумной дистилляцией, когда сурьма обогащается в газовой фазе (β Sb > 1), а серебро – в жидкой. Мольная доля cеребра в газовой фазе у Ag = (0,00001…1296,8) ∙ 10 –8 увеличивается с ростом температуры 823...1073 К и мольной доли металла в сплаве х Ag = 0,1…0,9. С использованием модели MIVM рассчитаны коэффициенты активности сурьмы  Sb = 0,060…0,945 и серебра  Ag = 0,000377…0,974 для Sb–Ag сплава различного состава в исследованном температурном диапазоне. Для фазовых диаграмм VLE может быть использовано правило рычага (правило отрезков) для прогнозирования количества вещества, остатков и возгонов при заданной температуре. Для границы раздела фаз «жидкость–газ» Sb-Ag сплава определены значения избыточных энергии Гиббса, энтальпии и энтропии: – E m G = 1,9…6,9 кДж/моль; – E m Í = 2,03…8,77 кДж/моль; E m S = 0,13…2,55 Дж/моль ∙ К. Практическая значимость: фазовые диаграммы VLE сплавов обеспечивают необходимой информацией для проектирования технологических параметров промышленного производства вакуумной металлургии, а также для прогнозирования температуры и давления процесса с целью получении Ag- и Sb-содержащих продуктов заданного состава. Для цитирования: 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. ______ *Адрес для переписки Мальцев Геннадий Иванович , д.т.н., с.н.с. Акционерное общество «Уралэлектромедь» пр. Успенский, 1, 624091, г. Верхняя Пышма, Россия Тел.: 8 (922) 144-60-65, e-mail: mgi@elem.ru Введение При комплексной переработке cиликатных шлаков от рафинирования чернового свинца, со- держащих соединения Sb–Ag, предполагается использование вакуумной перегонки, считаю- щейся одним из самых эффективных и экологи- чески чистых методов для разделения и очистки, переработки и рафинирования различных ме- таллов [1]. Она имеет ряд преимуществ, таких как относительно низкое потребление энергии, короткий производственный цикл, высокую рентабельность, отсутствие подлежащих утили- Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Алексей Королев a , Сергей Краюхин b , Геннадий Мальцев c ,*