Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 3 2018 72 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Равновесные фазовые диаграммы сплава Zn–Ag Алексей Королев 1, a , Геннадий Мальцев 1, b, * , Константин Тимофеев 2, c , Владимир Лобанов 3, d 1 Акционерное общество «Уралэлектромедь», пр. Успенский, 1, г. Верхняя Пышма, 624091, Россия 2 Технический университет УГМК, пр. Успенский, 3, г. Верхняя Пышма, 624091, Россия 3 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, ул. Мира, 19, г. Екатеринбург, 620002, Россия a https://orcid.org/0000-0002-0338-9774, gennadymaltsev@mail.ru , b https://orcid.org/0000-0002-0750-0070, mgi@elem.ru , c https://orcid.org/0000-0002-9525-6476 , K.Timofeev@elem.ru , d https://orcid.org/0000-0001-6450-8434, lobanov-vl@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2018 Том 20 № 3 с. 72–84 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.3-72-84 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение При очистке чернового свинца от примесей металлическим цинком на поверхности жидко- го расплава образуется серебристая пена (СП), ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 661.852 : 669.643 : 66.048.1–982 История статьи : Поступила: 03 мая 2018 Рецензирование: 25 мая 2018 Принята к печати: 21 июня 2018 Доступно онлайн: 15 сентября 2018 Ключевые слова : Диаграмма Модель Вакуум Сплав Дистилляция Цинк Серебро Разделение Концентрат АННОТАЦИЯ Объект исследования: при рафинировании чернового свинца от примесей металлическим цинком на по- верхности жидкого расплава образуется серебристая пена (СП), содержащая свинец, цинк и серебро. Для разделения компонентов СП возможно примение вакуумной перегонки, являющейся одной из самых эколо- гически 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, темпера- тура–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 бинар- ного 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 * Zn ð = 5.79 ∙ 10 2 …3.104 ∙ 10 4 и серебра * Ag ð = 5.25 ∙ 10 –9 …5.1 ∙ 10 –5 при Т = 823…1073 К. Большие различия в величинах * Zn ð и * Ag ð 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 со- ставе 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 рас- считаны величины термодинамических функций: E m G = 0.08…1.36 кДж/моль; E m Í  = 1.52...5.73 кДж/моль; E m S = 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. Для цитирования: Равновесные фазовые диаграммы сплава Zn-Ag / А.А. Королев, Г.И. Мальцев, К.Л. Тимофеев, В.Г. Лобанов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 3. – С. 72–84. – doi: 10.17212/1994-6309- 2018-20.3-72-84. ______ *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 содержащая свинец, цинк и серебро. Для разде- ления компонентов СП возможно применение вакуумной перегонки, являющейся одной из са- мых экологически безопасных и высокопроиз- водительных технологий в пирометаллургии [1, 2]. Предварительный анализ поведения полиме- таллических сплавов в процессе дистилляции, в частности состав продуктов возгонки и степень разделения компонентов сплава при заданных