【摘 要】
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随着锌及锌合金的大量应用,对锌的纯度要求越来越高,因此锌精炼提纯过程研究对粗锌精炼及锌二次资源的循环利用具有重要意义。真空冶金技术具有无污染、低能耗、高效益、高回收率等优点,被广泛应用于粗金属精炼及合金分离提纯过程中。锌蒸气压较高,真空冶金对锌分离提纯是一种有效方法,杂质元素会不同程度的富集在液相及气相中。本文基于VLE（气-液相平衡）理论和金属挥发理论,对锌基合金真空蒸馏分离过程进行了系统的研究
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（51764031）； 国家重点研发计划（2019YFC1904203）；
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随着锌及锌合金的大量应用,对锌的纯度要求越来越高,因此锌精炼提纯过程研究对粗锌精炼及锌二次资源的循环利用具有重要意义。真空冶金技术具有无污染、低能耗、高效益、高回收率等优点,被广泛应用于粗金属精炼及合金分离提纯过程中。锌蒸气压较高,真空冶金对锌分离提纯是一种有效方法,杂质元素会不同程度的富集在液相及气相中。本文基于VLE（气-液相平衡）理论和金属挥发理论,对锌基合金真空蒸馏分离过程进行了系统的研究。使用Wilson及改进型的T-K-Wilson方程预测了Cd-Zn、Bi-Zn、Bi-Sn、Sn-Zn、Bi-Sn-Zn合金中金属组元活度,根据VLE理论,绘制出全浓度范围的锌基合金VLE相图。对Cd-Zn、Bi-Zn、Bi-Sn-Zn合金进行了真空蒸馏分离实验,测定了VLE数据。锌合金蒸发规律研究过程中,活度系数的引入提高了Langmuir公式预测锌蒸发速率的精确性。对纯锌,Cd-Zn、Bi-Zn、Bi-Sn-Zn合金进行了动力学实验,利用实验值与预测值比值确定锌的蒸发系数,计算了合金中锌的蒸发速率常数和蒸发活化能。研究结果表明,Wilson方程及改进型的T-K-Wilson方程可以预测锌合金组元活度。VLE数据实验值和计算值间的误差均在合理误差范围内,说明绘制出VLE相图具有较高的可靠性。对Cd-Zn、Bi-Zn、Bi-Sn-Zn合金,蒸发系数分别在0.044～0.057、0.129～0.162、0.200～0.332之间,蒸发活化能分别为107.72 k J/mol、30.70 k J/mol、20.70 k J/mol。锌含量相同的情况下,组元间相互作用导致金属熔体中锌活度发生变化,进而影响了不同体系中锌的蒸气压和蒸发速率。该研究工作可用于指导锌合金真空蒸馏实验和生产,对完善真空蒸馏冶金物理化学基础数据具有参考意义。
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