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粗锌中锌的真空蒸馏蒸发动力学研究

赵伟辰 熊恒 徐宝强 杨红卫

赵伟辰, 熊恒, 徐宝强, 杨红卫. 粗锌中锌的真空蒸馏蒸发动力学研究[J]. 矿产综合利用, 2022, 43(6): 179-183. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.030
引用本文: 赵伟辰, 熊恒, 徐宝强, 杨红卫. 粗锌中锌的真空蒸馏蒸发动力学研究[J]. 矿产综合利用, 2022, 43(6): 179-183. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.030
Zhao Weichen, Xiong Heng, Xu Baoqiang, Yang Hongwei. Evaporation Kinetics of Zinc in Crude Zinc by Vacuum Distillation[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2022, 43(6): 179-183. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.030
Citation: Zhao Weichen, Xiong Heng, Xu Baoqiang, Yang Hongwei. Evaporation Kinetics of Zinc in Crude Zinc by Vacuum Distillation[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2022, 43(6): 179-183. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.030

粗锌中锌的真空蒸馏蒸发动力学研究

doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2022.06.030
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51764031);国家重点研发计划(2019YFC1904203)
详细信息
    作者简介:

    赵伟辰(1994-),男,硕士研究生,主要从事有色金属真空冶金研究

    通讯作者:

    杨红卫(1973-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事真空冶金物理化学研究

  • 中图分类号: TD982

Evaporation Kinetics of Zinc in Crude Zinc by Vacuum Distillation

  • 摘要: 本文针对粗锌中金属元素的蒸发行为,选取Cd-Zn、Bi-Zn和Bi-Sn-Zn体系进行了真空蒸馏蒸发动力学实验,测定了合金中组元锌的蒸发速率。用Langmuir公式计算了锌的蒸发速率,结果与实验相吻合,表明了该方法的可行性。计算了三种合金体系中锌的凝结系数,关联了组元活度系数,解释了合金体系中组元间相互作用对元素蒸发速率的影响,研究结果对粗金属真空蒸馏分离提纯及实验设备的优化设计具有指导意义。

     

  • 图  1  熔体中金属原子的蒸发过程

    Figure  1.  Evaporation process of metal atoms in a melt

    图  2  金属元素蒸发速率与系统压强的关系

    Figure  2.  Relationship between the volatilization rate of metal elements and the pressure of system

    图  3  不同合金中kZn与温度的关系

    Figure  3.  Relationship between kZn and temperature in different alloys

    图  4  不同合金中aZn随成分变化曲线

    Figure  4.  Relationship between aZn and composition in different alloys

    表  1  合金成分

    Table  1.   Alloy composition

    AlloyCd-ZnBi-ZnBi-Sn-Zn
    MetalCdZnBiZnBiSnZn
    x0.40.60.30.70.10.40.5
    m/g32.0427.9634.6825.3212.4028.1919.41
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    表  2  纯Zn在实验条件下的蒸发速率值

    Table  2.   Evaporation rate of pure Zn under experimental conditions

    MetalT/Kt/minmZn0/gmZn/gωZnω*Zn
    Zn630156057.180.0270.023
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    表  3  Cd-Zn合金中Zn的蒸发速率及凝结系数

    Table  3.   Evaporation rate and condensation coefficient of Zn in Cd-Zn alloys

    T/Kt/minω*ZnωZnαZn=ω*Zn /ωZn
    590202.19×10-34.97×10-20.044
    600153.61×10-37.40×10-20.049
    610104.80×10-31.08×10-10.044
    62087.59×10-31.59×10-10.048
    63051.29×10-22.26×10-10.057
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    表  4  Bi-Zn合金中Zn的蒸发速率及凝结系数

    Table  4.   Evaporation rate and condensation coefficientof Zn in Bi-Zn alloys

    T/Kt/minω*ZnωZnαZn=ω*Zn /ωZn
    76051.67×10-41.69×10-20.00989
    77029.49×10-42.14×10-20.0443
    78023.49×10-32.70×10-20.129
    79025.05×10-33.37×10-20.150
    800
    810
    820
    830
    2
    2
    2
    2
    6.79×10-3
    7.89×10-3
    8.35×10-3
    1.02×10-2
    4.19×10-2
    5.19×10-2
    6.38×10-2
    7.80×10-2
    0.162
    0.152
    0.131
    0.131
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    表  5  Bi-Sn-Zn合金中Zn的蒸发速率及凝结系数

    Table  5.   Evaporation rate and condensation coefficient of Zn in Bi-Sn-Zn alloys

    T/Kt/minω*ZnωZnαZn=ω*Zn /ωZn
    75052.10×10-38.28×10-30.254
    77013.30×10-31.33×10-20.248
    79014.90×10-32.10×10-20.233
    81011.24×10-23.22×10-20.386
    83011.67×10-24.84×10-20.346
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    表  6  合金中Zn的蒸发速率常数值k

    Table  6.   Constant value k in different alloys

    Cd-ZnBi-ZnBi-Sn-Zn
    T/KkT/KkT/Kk
    5904.39×10-47601.72×10-37502.95×10-3
    6005.70×10-47704.20×10-37701.30×10-2
    6109.27×10-47804.88×10-37901.39×10-2
    6201.11×10-37904.82×10-38101.63×10-2
    6301.80×10-38005.55×10-38302.04×10-2
    8105.97×10-3
    8206.14×10-3
    8306.61×10-3
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  • 收稿日期:  2020-12-14

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