
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.
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
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
| selected citations These citations are derived from selected sources. This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | 0 | |
| popularity This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network. | Average | |
| influence This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | Average | |
| impulse This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network. | Average |
