| Περιγραφή: |
Королев Алексей Анатольевич, канд. техн. наук, главный инженер, Уралэлектромедь, Верхняя Пышма, Россия; А.Korolev@elem.ru. Шунин Владимир Александрович, заместитель начальника Исследовательского центра, Уралэлектромедь, Верхняя Пышма, Россия; A.Shunin@elem.ru. Тимофеев Константин Леонидович, д-р техн. наук, начальник технического отдела, Уралэлектромедь; доцент кафедры металлургии, Технический университет УГМК, Верхняя Пышма, Россия; K.Timofeev@elem.ru. Мальцев Геннадий Иванович, д-р техн. наук, старший научный сотрудник, главный специалист Исследовательского центра, Уралэлектромедь, Верхняя Пышма, Россия; mgi@elem.ru. Воинков Роман Сергеевич, канд. техн. наук, начальник Исследовательского центра, Уралэлектромедь, Верхняя Пышма, Россия; R.Voinkov@elem.ru. Information about the authors Aleksey A. Korolev, Cand. Sci. (Eng.), Сhief engineer, Uralelektromed, Verkhnyaya Pyshma, Russia; А.Korolev@elem.ru. Vladimir A. Shunin, Deputy Head of the Research Center, Uralelektromed, Verkhnyaya Pyshma, Russia; A.Shunin@elem.ru. Konstantin L. Timofeev, Dr. Sci. (Eng.), Head of the Technical Department, Uralelektromed; Ass. Prof. of the Department of Metallurgy, Technical University of UMMC, Verkhnyaya Pyshma, Russia; K.Timofeev@elem.ru. Gennadiy I. Maltsev, Dr. Sci. (Eng.), Senior researcher, Chief specialist of the Research center, Uralelektromed, Verkhnyaya Pyshma, Russia; mgi@elem.ru. Roman S. Voinkov, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Research Center, Uralelektromed, Verkhnyaya Pyshma, Russia; R.Voinkov@elem.ru. Одним из возможных способов рекуперации компонентов из Hg–Se сплава, образующегося при переработке медеэлектролитного шлама, является вакуумная перегонка. Объект исследования: Hg–Se сплавы состава, моль %: 0,01–99,99 Hg; 99,99–0,01 Se, образование которых возможно в процессе переработки медеэлектролитного шлама при получении товарного концентрата селена. Цель работы: расчет равновесных состояний «газ – жидкость» VLE (vapor liquid equilibrium), включая зависимости состава фаз от температуры (Т – х) и давления (Р – х) для Hg–Se сплава при вакуумной перегонке. Используемые методы и подходы. Расчет коэффициентов активности компонентов Hg–Se сплава выполнен с помощью упрощенной версии объемной модели молекулярного взаимодействия simple molecular interaction volume model (SMIVM). Для предварительного выбора температуры и давления системы, оценки эффективности разделения компонентов при вакуумной перегонке используют фазовые диаграммы температуры (Т – х) и давления (Р – х). Новизна: расчет коэффициентов активности с использованием упрощенной версии модели SMIVM. Основные результаты. В интервале температур 823–1073 К рассчитаны давления насыщенного пара для Hg (ǷHg* = 1,418·10⁶–1,046·10⁷ Па) и Se (Ƿ*Se = 1,42·10⁴–3,66·10⁵ Па). Высокие значения соотноше- ния ǷHg*/ǷSe* = 100,2‒28,6 и коэффициента разделения lgβHg = 2,73–1,01 создают теоретические предпосылки для селективного выделения этих металлов вакуумной дистилляцией, когда ртуть обогащается в газовой фазе (βHg > 1), а селен – в жидкой. Мольная доля селена в газовой фазе уSe = 0,553–1,43·10⁻¹² уменьшается со снижением температуры 1073–823 К и мольной доли элемента в сплаве хSe = 0,99–0,01. Для границы раздела фаз «жидкость – газ» Hg–Se сплава определены значения изменения избыточных энергии Гиббса, энтальпии и энтропии –ΔGmᴱ = 0,8–3,0 кДж/моль; –ΔHmᴱ = 1,86–5,39 кДж/моль; –ΔSmᴱ = 0,99–2,94 Дж/моль·К. Практическая значимость: сокращение количества трудоемких и дорогостоящих установочных опытов при переработке Hg–Se композиций для оптимизации значений температуры и давления процесса вакуумной дистилляции с целью получении Sе-содержащих продуктов заданного состава. One of the possible ways to recover components from the Hg–Se alloy formed during the processing of copper-electrolyte sludge is vacuum distillation. Object of research: Hg–Se alloys of composition, mol %: 0.01–99.99 Hg; 99.99–0.01 Se, the formation of which is possible during the processing of copper-electrolyte sludge in the production of commercial selenium concentrate. The purpose of the work: calculation of the “gas – liquid” VLE (vapor liquid equilibrium) equilibrium states, including the dependence of the phase composition on temperature (T – x) and pressure (P – x) for the Hg–Se alloy during vacuum distillation. Methods and approaches used. The activity coefficients of the Hg–Se alloy components were calculated using a simplified version of the simple molecular interaction volume model (SMIVM). Phase diagrams of temperature (T – x) and pressure (P – x) are used to pre-select the system temperature and pressure, and to evaluate the efficiency of component separation during vacuum distillation. Novelty: calculation of activity coefficients using a simplified version of the SMIVM model. Main results. In the temperature range of 823‒1073 K, saturated vapor pressures were calculated for Hg (ǷHg* = 1.418·10⁶‒1.046·10⁷ Pa) and Se (ǷSe* = 1.42·104‒3,66·105 Pa). High values of the ratio ǷHg*/ǷSe* = 100.2‒28.6 and the separation coefficient lgβHg = 2.73‒1.01 create theoretical prerequisites for the selective separation of these metals by vacuum distillation, when mercury is enriched in the gas phase (βHg > 1), and selenium – in the liquid phase. The molar fraction of selenium in the gas phase xSe = 0.553–1.43·10‒12 decreases with a decrease in the temperature of 1073‒823 K and the molar fraction of the element in the alloy xSe = 0.99–0.01. For the “liquid – gas” interface of the Hg–Se alloy, the values of changes in the excess Gibbs energy, enthalpy, and entropy are determined ‒ΔGmᴱ = 0.8–3.0 kJ/mol; ‒ΔHmᴱ = 1.86–5.39 KJ/mol; ‒ΔSmᴱ = 0.99–2.94 J/mol.K. Practical significance: reducing the number of time-consuming and expensive installation experiments during the processing of Hg–Se compositions to optimize the temperature and pressure values of the vacuum treatment process distillation in order to obtain Se-containing products of a given composition. |