10高温分离提纯过程

2SiO2C2COSi)(ln2PaaPaRTGGrrlgfC=CCe(%C)+SiCe(%Si)=0.144.5+0.081=0.71 fC=5.13,aC=5.134.5=23.09 lgfSi=SiSie(%Si)+CSie(%C)=0.111+0.184.5=0.92 fSi=8.32,aSi=8.321=8.32 将熔渣的质量%浓度换算成摩尔分数：CaOx=0.57,2SiOx=0.31，FeOx=0.12 2SiOSiO105.7,12.1lg2222SiO103.231.0105.72aTTTGr89.294519303103.2)09.23(32.8lg147.1967.29151930322)/(OA)AO()410(aaaK)/(MeO)(A)AO()410(aaaKFeOCu(FeO)2Cu)510(2aaaaK【解解】氧 化 精 炼 法 除 铜 的 反 应 为：C u2O +Fe=FeO(s)+2C u 1200 时 除 铁 反 应 的 标 准 吉 布 斯 自 由 能 变 化：)2()1(GGGrrr=103246 Jm ol1 K=4.57103 从 表 10-3 知，对 铜 中 溶 解 的 铁，0=19.5；而 对 稀 溶 液 而 言，0=0。故：3Fe1057.45.191x xFe=1.12105 换 算 成 质 量 百 分 浓 度 为 0.0011%。图10-3 炼钢过程中与渣中SiO2含量的关系图10-4 炼钢过程中与渣的碱度R及FeO含量的关系 OCCOO%C%/ffPPKP OCCO/O%C%ffKPPP图10-5 钢液脱碳过程中%O-%C的关系1-与熔渣接触的钢液的氧浓度；2-熔池的实际氧浓度；3-PCO=1.01325105 Pa时与%C平衡的%O1）炼炼 钢钢 过过 程程 中中 残残 余余 氧氧 和和 碳碳 浓浓 度度 的的 关关 系系 对 于 炼 钢 过 程，反 应 10-6 的 标 准 吉 布 斯 自 由 能 变 化：TGr63.3922363)610(，PKlg=1168/T+2.07 OCCO/O%C%ffKPPP（式 10-6）fC、fO 值 与 碳 浓 度 有 关。随 着 碳 浓 度 增 加，fO 下 降，fC增 加。在%C为 0.022%范 围 内，fC、fO 之 积 接 近 1。当 PCO=P时，mKP/1O%C%m 平 衡 碳 氧 积。1600 ，碳 含 量 不 太 高（0.5%），m =0.0025(0.0020.003)（可 用 于 15501620 温 度 范 围 内）。rgHHPPssmm/2)(CO气rgHHPPssmm/2)(CO气PgHPPmm/1/CO 15.0/)/(1083.2/)/()16.12exp(1083.2/)/()2673/1025.3exp(1083.2/)/(O%C%CO28.1CO4CO44COPPPPPPPP)710(Gr801.1/5600lg)710(TKP2OsSO)710()O(%S%/2ffPPKPPbAg系相图PbZn系相图图10-7 Sn-Fe相图图10-8 Sn-As相图 五、粗铅熔析除铜五、粗铅熔析除铜99.94%599K600.6K100PbCuPb系相图图10-9 铜在铅中的溶解度及与铅中As、Sb、Sn含量的关系lsCCK 0001000000000)1()1(111CQgQKCKCgQQgQKdgdQdgdQCgQKCgQCCKCKlsKsslls1000)1(KsgCKCK0 1 K0 愈大，后来凝固的部分越纯。DfKKKCCKlsexp)1(000K 有效分配系数；f 凝固速度，m/s；扩散层厚度，m；D 杂质的扩散系数，m2/s。当试样以速度 f 凝固时，固液界面处于非平衡状态：五、有效分配系数五、有效分配系数有效分配系数 K 界于 K0 和 1 之间；实际区域精炼的效果低于平衡条件下区域精炼的效果。)exp()1(10lxKKCCsKK图10-13 一次区域提纯后，不同 K 值杂质沿锭轴向分布曲线 浓度分布接近极限分布时所必须重复通过的次数取决于 K 值 和 l/L 值：若 l/L 0.1，当 K0.1 时，需 20 次；当 K 0.5 时，需数百次。3、区域精炼法的极限杂质分布1)exp(1)exp()(0BLBLCABLBLKeAxFBxl/L=0.1RCRTHBTAPvap303.2303.2lg*图10-14 某些金属的蒸气压与温度的关系 BBAABABBBAAABAPPxxxPxP*/)/()(RCRTHPAAvapA303.2303.2lg)()(*RCRTHPBBvapB303.2303.2lg)()(*CRTHHRCCRTHHPPBvapAvapBABvapAvapBA303.2(303.2303.2(lg)()()()()()(*BBAABABBBAAABAPPxxxPxP*/)/()(（式10-14）（式10-15）1,0303.2)(lg/)()(*BABvapAvapBACRTHHPP0303.2)()()()()(RTHHHHBvapAvapBvapAvap1,0303.2)(lg/)()(*BABvapAvapBACRTHHPP0303.2)()()()()(RTHHHHBvapAvapBvapAvap【例例 7】将锌铅合金由 1200K 常压蒸馏分离改为 800K 真空蒸馏分离，且已知 Zn、Pb 的饱和蒸气压与温度的关系分别为：46.14lg255.16620lg*ZnTTP（Pa）28.13lg9851.010130lg*PbTTP（Pa）a）求*Pb*Zn/PP比值与温度的关系。b）当蒸馏过程由 1200K 的常压蒸馏改为 103P、800K 下的真空蒸馏时，*Pb*Zn/PP值的改变情况。【解解】a）*Pb*Zn*Pb*Znlglg)/lg(PPPP 18.1lg27.03510lg*Pb*ZnTTPP 随着温度降低，)/lg(*Pb*ZnPP值增加。b）1200K 时，3.318.11200lg27.012003510lg*Pb*ZnPP *Pb*Zn/PP=1995 800K 时，784.418.1800lg27.08003510lg*Pb*ZnPP *Pb*Zn/PP=60813 800K*Pb*Zn/PP为 1200K 时的 30.5 倍。PRTMCW2BBBBAAAA22BAMMMMMMMMpxMRTCdtdnpxMRTCdtdnAABBABAABBBAAAABBBABnmnmppMMpxpxMMdndnMMMMMMMMMMMMMMAABB11)(AABBBAmnmnpMpMMMMMMM一定粗铅的加锌除银bbsbCCKaaaKHbbZnAgZnAgAgZn)(0AgZnZnAg，【例例 6】无锌粗铅液中每吨含 7.775kg 银，在 773K 时加锌除银。假设其反应产物是纯 Ag2Zn3。已知 Zn、Ag 在铅液中浓度极稀时，Zn、Ag 的活度系数0Zn和0Ag分别为 11 和 2.3。加锌 除 银 反 应 2Ag+3Zn=Ag2Zn3(s)的 127612773Gr Jmol-1。试求除去 98%银时每吨粗铅所需添加的锌量？【解解】以一吨粗铅为计算基础，应加入锌的总量为与银反应的锌量及残留锌量之总和 a）与银反应的锌量：927.69.10724.653775.798.0kg b）残留锌量：初始组成：1tPbkmolAg072.09.107/775.7 1tPbkmolPb789.42.207/2225.99 773K 时：62.8)303.2/(logRTGK)/(1017.43Zn2AgZnAg832aaaK 取反应产物的活度1322ZnAga，则 93Zn2Ag104.2aa 930Zn3Zn20Ag2Ag104.2)()(xx