Academic Journal
Фазовые равновесия в системе Hg–Se при вакуумной дистилляции
| Τίτλος: | Фазовые равновесия в системе Hg–Se при вакуумной дистилляции |
|---|---|
| Συγγραφείς: | Korolev, A.A., Shunin, V.A., Timofeev, K.L., Maltsev, G.I., Voinkov, R.S. |
| Στοιχεία εκδότη: | Издательский центр ЮУрГУ, 2022. |
| Έτος έκδοσης: | 2022 |
| Θεματικοί όροι: | вакуумная дистилляция, молекулярная объемная модель взаимодействия, mercury, liquid phase, жидкая фаза, activity coefficient, газовая фаза, равновесная фазовая диаграмма, ртуть, коэффициент активности, 661.691.9:66.048.1-982 [УДК 661.849], molecular volume interaction model, gas phase, селен, selenium, vacuum distillation, equilibrium phase diagram |
| 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. |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| DOI: | 10.14529/met220106 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | http://dspace.susu.ru/xmlui/handle/00001.74/46582 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.od......2425..9d0d5d31a7f52eab0ef79a54666a589f |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| FullText | Text: Availability: 0 CustomLinks: – Url: https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=od______2425%3A%3A9d0d5d31a7f52eab0ef79a54666a589f Name: EDS - OpenAIRE (ns324271) Category: fullText Text: View record at OpenAIRE |
|---|---|
| Header | DbId: edsair DbLabel: OpenAIRE An: edsair.od......2425..9d0d5d31a7f52eab0ef79a54666a589f RelevancyScore: 861 AccessLevel: 3 PubType: Academic Journal PubTypeId: academicJournal PreciseRelevancyScore: 861.017700195313 |
| IllustrationInfo | |
| Items | – Name: Title Label: Title Group: Ti Data: Фазовые равновесия в системе Hg–Se при вакуумной дистилляции – Name: Author Label: Authors Group: Au Data: <searchLink fieldCode="AR" term="%22Korolev%2C+A%2EA%2E%22">Korolev, A.A.</searchLink><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Shunin%2C+V%2EA%2E%22">Shunin, V.A.</searchLink><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Timofeev%2C+K%2EL%2E%22">Timofeev, K.L.</searchLink><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Maltsev%2C+G%2EI%2E%22">Maltsev, G.I.</searchLink><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Voinkov%2C+R%2ES%2E%22">Voinkov, R.S.</searchLink> – Name: Publisher Label: Publisher Information Group: PubInfo Data: Издательский центр ЮУрГУ, 2022. – Name: DatePubCY Label: Publication Year Group: Date Data: 2022 – Name: Subject Label: Subject Terms Group: Su Data: <searchLink fieldCode="DE" term="%22вакуумная+дистилляция%22">вакуумная дистилляция</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22молекулярная+объемная+модель+взаимодействия%22">молекулярная объемная модель взаимодействия</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22mercury%22">mercury</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22liquid+phase%22">liquid phase</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22жидкая+фаза%22">жидкая фаза</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22activity+coefficient%22">activity coefficient</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22газовая+фаза%22">газовая фаза</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22равновесная+фазовая+диаграмма%22">равновесная фазовая диаграмма</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22ртуть%22">ртуть</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22коэффициент+активности%22">коэффициент активности</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22661%2E691%2E9%3A66%2E048%2E1-982+[УДК+661%2E849]%22">661.691.9:66.048.1-982 [УДК 661.849]</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22molecular+volume+interaction+model%22">molecular volume interaction model</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22gas+phase%22">gas phase</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22селен%22">селен</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22selenium%22">selenium</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22vacuum+distillation%22">vacuum distillation</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22equilibrium+phase+diagram%22">equilibrium phase diagram</searchLink> – Name: Abstract Label: Description Group: Ab Data: 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. – Name: TypeDocument Label: Document Type Group: TypDoc Data: Article – Name: Format Label: File Description Group: SrcInfo Data: application/pdf – Name: DOI Label: DOI Group: ID Data: 10.14529/met220106 – Name: URL Label: Access URL Group: URL Data: <link linkTarget="URL" linkTerm="http://dspace.susu.ru/xmlui/handle/00001.74/46582" linkWindow="_blank">http://dspace.susu.ru/xmlui/handle/00001.74/46582</link> – Name: AN Label: Accession Number Group: ID Data: edsair.od......2425..9d0d5d31a7f52eab0ef79a54666a589f |
| PLink | https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsair&AN=edsair.od......2425..9d0d5d31a7f52eab0ef79a54666a589f |
| RecordInfo | BibRecord: BibEntity: Identifiers: – Type: doi Value: 10.14529/met220106 Languages: – Text: Undetermined Subjects: – SubjectFull: вакуумная дистилляция Type: general – SubjectFull: молекулярная объемная модель взаимодействия Type: general – SubjectFull: mercury Type: general – SubjectFull: liquid phase Type: general – SubjectFull: жидкая фаза Type: general – SubjectFull: activity coefficient Type: general – SubjectFull: газовая фаза Type: general – SubjectFull: равновесная фазовая диаграмма Type: general – SubjectFull: ртуть Type: general – SubjectFull: коэффициент активности Type: general – SubjectFull: 661.691.9:66.048.1-982 [УДК 661.849] Type: general – SubjectFull: molecular volume interaction model Type: general – SubjectFull: gas phase Type: general – SubjectFull: селен Type: general – SubjectFull: selenium Type: general – SubjectFull: vacuum distillation Type: general – SubjectFull: equilibrium phase diagram Type: general Titles: – TitleFull: Фазовые равновесия в системе Hg–Se при вакуумной дистилляции Type: main BibRelationships: HasContributorRelationships: – PersonEntity: Name: NameFull: Korolev, A.A. – PersonEntity: Name: NameFull: Shunin, V.A. – PersonEntity: Name: NameFull: Timofeev, K.L. – PersonEntity: Name: NameFull: Maltsev, G.I. – PersonEntity: Name: NameFull: Voinkov, R.S. IsPartOfRelationships: – BibEntity: Dates: – D: 01 M: 01 Type: published Y: 2022 Identifiers: – Type: issn-locals Value: edsair – Type: issn-locals Value: edsairFT |
| ResultId | 1 |