通过真空蒸馏实现锡锌合金在大量分子相互作用模型下的分离的运用.docVIP

“(e122415)” 录用修改稿” 通过真空蒸馏实现锡锌合金在大量分子相互作用模型下的分离的运用 KONG Ling-xin(孔令鑫)1, 2, 3, YANG Bin(杨斌)1, 3, LI Yi-fu(李一夫)1, 2, 3, XU Bao-qiang(徐宝强)1, 2, 3, HAN Long(韩龙) 1, 2, LIU Da-chun(刘大春)1, 2, 3, DAI Yong-nian(戴永年)1 真空冶金国家工程实验室 云南省有色金属真空冶金重点实验室 云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室（培育基地） 昆明 650093; 2. 昆明理工大学冶金与能源工程学院 昆明 650093) 摘要：锡锌二元态合金系统成分的运动情况已通过大量分子相互作用的模型即(MIVM)中被预测出来。因为它的运动情况有可用的实验数据，它的计算价值也得到了一致认同，同时因为分子间相互作用模型（MIVM）有一个好的物理基础，用分子运动情况显示这个模型是稳定和可靠的。气液相锡锌合金在真空蒸馏条件下的活度系数已被计算出来。结果显示在气态时锡的含量为4.2×10-5wt%，而液态时在 1073K时为90wt%，并且无论在气态还是液态，锡的含量都随着熔化温度的升高而增加。温度范围973-1273 k且压力范围在15200 Pa时，分子相互作用模型的结果得到合理解释，真空蒸馏的实验方法被用于处理锡锌合金。实验结果显示，气态时锡的含量为5×10-4wt%，在蒸馏温度为1073 k、100min以及真空度15 Pa的条件下液态锡含量为90 wt %。实验结果很好二元合金系统ZnSe，做探测器的CdZnTe，做P型半导体添加剂和热电冷却设备的ZnTe等，都要求锌具有高纯度，即m6N及以上, Pb-Sn合金的分离，以及很多高纯度金属，比如In, Te 等的制备。真空蒸馏与耗时的结晶相比是更可行的，真空蒸馏在更短的时间实现了更高和分离锌锡合金ωZn, g, ωSn,g 和ωZn,l, ωSn,l来表达。然后在气态和液态阶段锌和锡的质量分数之间的关系分别用如下的关系式表示。 ωZn,g + ωSn,g = 1 ωZn,l + ωSn,l = 1 当这两个阶段达到平衡时，气态阶段锡的质量分数与锌和锡的蒸汽压是相关的，关系分别如下 这里, 整理后，气态的锡的质量分数可以被表示为： ω, γ, P*, β 分别表示质量分数，活度系数，饱和蒸汽压P*Zn /Pa 3.10×104 9.32×104 2.33 ×105 5.08×105 9.88×105 1.76×106 P*Sn /Pa 8.11×10-5 1.38×10-3 1.51×10-2 1.16×10-1 6.79×10-1 3.17 Table 1 不同温度下锌锡的饱和蒸气压 ωSn,g–ωSn,l的关联图可以通过P*, γ计算出来，以及在具体温度下的一系列的ωZn,l/ωSn,l，那就是锡锌系统的气液平衡组成 模型预测 MIVM来源于统计热力学，仅使用两个无限稀释活度系数就能够预测一个多组分液体合金系统的热力学性质，γi ∞, γj∞,更多细节从文学上来说是可利用的。以前的MIVM的预测工作效果有很好的稳定性和可靠性。根据MIVM，对于双液系来说过剩的摩尔吉布斯能量GmE可以被表达为： Zi是第一个配位字母，xi, xj是摩尔分数；潜在能量相互作用的参数分别被定义为Bij 和Bji k是玻尔兹曼常量，εii, εjj 和 εij 是 i–i, j–j,而且 i–j分别代表潜在能量εij = εji,。T代表绝对温度。对于二元混合物i–j,活动系数的组件i 和 j分别用下面的方法表示 当xi或 xj趋向于0时，无限稀释活度系数γi ∞ 和γj∞,分别来源于一下式子：