Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 3 2018 73 MATERIAL SCIENCE значениях температуры и давления, осущест- вляют с помощью рассчитанных равновесных фазовых диаграмм VLE ( vapor liquid equilib- rium ), например, температура–состав « Т–х » и давление–состав « Р–х ». Возможность разде- ления компонентов сплавов методом возгонки обусловлена различием в давлении насыщен- ных паров чистых металлов ( Р* ) при одина- ковой температуре и характеризуется коэффи- циентами разделения (β) при распределении металлов между газовой и жидкой фазами [3]. Для определения β необходимо рассчитать ко- эффициенты активности компонентов (γ i , γ j ) в зависимости от температуры и состава cплава [4] с использованием соответствующей моде- ли MIVM [5]. При расчете используют значе- ния координационных чисел ( Z ), молярных объемов ( V m ) и потенциальных энергий пар- ного взаимодействия ( В ) компонентов сплава [6]. Диаграммы VLE помогают выявить веро- ятностные диапазоны температуры и давления процесса дистилляции, соответствующие за- данной степени разделения металлов из соста- ва исходного сплава и составу образующихся продуктов возгонки – конденсату и кубовому остатку [7, 8]. Цель работы заключалась в исследовании влияния температуры и давления в системе на полноту извлечения и степени разделения цин- ка и серебра из состава СП, а также прогнозиро- вания качественного и количественного соста- ва фаз вакуумной возгонки компонентов Zn-Ag сплава посредством расчета равновесных диа- грамм «жидкость–газ», учитывающих зависи- мость состава образующихся продуктов возгона от температуры ( Т - х ) с применением MIVM . Методика исследований Расчет значений давления насыщенных па- ров чистых металлов Zn, Ag при температуре T   * Zn,Ag ; ð коэффициентов активности Zn, Ag в жидкой фазе (γ Zn,Ag ), в том числе для бесконечно разбавленных растворов Zn,Ag ( )   , приданных температуре, давлении и мольной доли метал- лов в жидкой ( х Zn,Ag ) и газовой ( у Zn,Ag ) фазах; ко- эффициентов разделения Zn и Ag (β); потенци- альных энергий парного взаимодействия ( B Zn-Ag , B Ag-Zn ); координационных чисел жидких метал- лов (Z Zn,Ag ); констант испарения для Zn и Ag из сплавов Zn-Ag ( А,B,C,D ); термодинамических параметров для границы раздела фаз «жид- кость–газ» Zn-Ag сплава   , , E E E m m m G S Í выпол- нен в соответствии с методиками [9‒16], исполь- зующими модель MIVM . Для выполнения опытных исследований на лабораторной установке были приготовлены Zn-Ag сплавы различного состава, в которых мольные доли компонентов ( х Zn,Ag ) изменялись от 0.1 до 0.9. Методика проведения эксперимен- тов по вакуумной возгонке изложена ранее в ра- ботах [17, 18]. Результаты и их обсуждение Исходные характеристики Zn-Ag сплава при- ведены в табл. 1. Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Значения параметров   i ,   j , B ij , B ji , Z i , Z j , * i ð , * j ð , V m ( i,j ) сплава Zn-Ag Parameter values   i ,  , B ij , B ji , Z i , Z j , * i ð , * j ð , V m ( i,j ) Zn-Ag alloy i–j сплав Т , К Zn Ag /     В Z Zn-Ag B Ag-Zn B Zn Ag Zn/Ag 1300 1.03/1.53 0.5236 1.395 11.04 10.61 Металл –А –В С D V m = f ( T ) , см 3 /моль Zn 6620 1.255 – 14.465 9.2[1 + 2.065 ∙ 10 –4 ( T –273)] Ag 14 400 0.85 – 11.7 11.6[1 + 0.98 ∙ 10 –4 ( T –234)]