КИНЕТИКА ИСПАРЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ Sb–Pb–Ag СПЛАВА ПРИ ВАКУУМНОЙ ПЕРЕГОНКЕ

Аннотация

Большинство современных исследований сконцентрировано в основном на термодинамике разделения полиметаллических сплавов вакуумной перегонкой, поскольку позволяет определить возможность, направление и ограничение протекания металлургических реакций. При изучении кинетики испарения металлов можно выявить эффективные условия процесса, такие как температура, степень вакуума и продолжительность перегонки, необходимые при проектировании процесса разделения компонентов сплавов. Целью работы являлось определение скорости испарения металлов из Sb–Pb–Ag сплавов различного состава в зависимости от температуры и давления, а также выявление лимитирующей стадии процесса. При изготовлении опытных образцов навески исходных металлов были проплавлены в индукционной печи в атмосфере аргона высокой чистоты для получения сплавов состава, мол. %: 16–77 Sb; 75–20 Pb; 9–3 Ag. Определена кинетика испарения металлов из Sb–Pb–Ag сплава в интервале температур 823–1073 К и давлении 1,33–133 Па, описываемая уравнением первого порядка. Значения кажущейся константы скорости первого порядка при возгонке металлов из расплава зависят от температуры, давления и химического состава сплава. Коэффициенты общего массопереноса свинца, сурьмы, cеребра (k_Ме, м·с^–1) при испарении из Sb–Pb–Ag (0,55–0,40–0,05) сплава составляют (3,718–7,852)·10^–7, (1,194–2,436)·10^–7, (1,859–3,790)·10^–10 при Т = 823–1073 К, Р = 13,3 Па, соответственно. Рассчитана кажущаяся энергия активации испарения металлов из Sb–Pb–Ag расплава: Е = 20,93–46,41 кДж/моль. Кажущаяся энергия активации испарения металлов, рассчитанная по уравнению Аррениуса, приводит к заключению о более легком испарении компонентов из состава Sb–Pb–Ag сплава, по сравнению с чистым металлом:
Е = 150–280 кДж/моль. Показано, что количественный перенос свинца и сурьмы в газовой фазе не ограничивает скорость при вакуумной перегонке. Испарение металлов из Sb–Pb–Ag сплава совместно контролируется массопереносом главным образом в жидкой фазе, а также через поверхностный слой на границе раздела фаз «жидкость – газ» в исследованных условиях эксперимента. Повышение температуры свыше 823 К способствует возрастанию константы скорости испарения k_Ме компонентов Sb–Pb–Ag сплава. Снижение давления в системе менее 133 Па способствует возгонке сурьмы, свинца и серебра.