Sn-Sb二元合金活度及气液相平衡研究

发布时间：2020-05-23 23:04

【摘要】：面对急剧下降的有色金属资源储备和日益复杂的矿物资源等严峻形势,回收从矿石冶炼及二次资源中产生的Sn-Sb合金意义重大。真空蒸馏法处理Sn-Sb合金具有流程短、无污染、金属回收率高等优点。本文以Sn-Sb二元合金为对象,开展了合金组元活度的预测和实验测定,合金体系气液相平衡(Vapor-Liquid Equlibibrium, VLE)建模和实验测定等研究工作。通过对合金组元活度预测模型的筛选和合金体系VLE预测模型的建立等关键科学问题的研究,获得能够准确预测：Sn-Sb二元合金组元活度的热力学模型,建立Sn-Sb二元合金体系的VLE关系,构建二元合金的VLE预测模型,进而为丰富多元合金的热力学数据、完善真空蒸馏基础理论,为有色金属合金高效、清洁分离提供理论支撑：1.首先对分子相互作用体积模型(Molecular Interaction Volume Model, MIVM)进行简化,然后采用简化的MIVM、Wilson方程、Miedema模型计算了Sn-Sb二元合金在905K温度下的活度和活度系数,通过计算、分析上述模型的平均相对偏差及平均标准偏差发现：MIVM简化后,计算过程大大简化,活度计算值与文献实验值的平均相对偏差为±0.09%,平均标准偏差为±0.0006。而Wilson方程与Miedema模型的平均相对偏差分别为±0.37%、±11.98%,平均标准偏差分别为±0.001、+12.08%。另外,MIVM物理意义清晰、经验参数少,表明采用简化的MIVM计算Sn-Sb二元合金体系的活度可靠性强。2.对自制熔盐电解质(LiCl+KCl+SnCl2)净化,测算了Sn-Sb合金组元活度,与文献中相同条件下所测算数据值进行了对比,数据吻合。同时以自制的8YSZ为固体电解质与低温液态电解质方案、文献中采用熔盐电解质(LiCl+KCl+SnCl2)测定的活度值相比,表明本文中在低温、高温条件下测算活度值准确可靠。首次以8YSZ为固体电解质,采用电动势法测算了Sn-Sb二元合金在905K、1073K的温度条件下的活度等热力学性质。3.采用文献中及本文测定的活度值对MIVM, Wilson方程及Miedema模型进行校核、筛选,结果表明:MIVM的平均相对偏差最小,为±5.68%,Wilson方程与MIVM为同一精度,Miedema模型偏差最大,为±12.47%。另外,MIVM物理意义清晰、且经验参数少,表明采用简化的MIVM计算Sn-Sb合金组元的活度准确可靠。4.采用简化的MIVM完善了合金分离系数β和气液相平衡成分的计算,采用优化方法计算并绘制了不同温度下Sn-Sb二元合金的气液相平衡成分图(x-y图),为真空蒸馏分离合金提供了理论参考。基于气液平衡理论,采用简化的MIVM建立了二元合金体系的气液相平衡预测模型,采用该模型计算了Sn-Sb二元合金体系的气液相平衡,并绘制了气液平衡相图(T-x(y)相图和p-x(y)相图),实现了Sn-Sb二元合金真空蒸馏过程最优实验条件的筛选,不同温度、压力条件下合金组元在气、液相间分布的简便、直观预测以及蒸馏产品成分的定量预测。综上,可以看到,研究结果丰富了二元合金的热力学数据、完善了真空蒸馏基础理论,为有色金属合金真空分离实践提供了可靠的理论依据和指导。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF13;TF81

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本文编号：2678083