Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.4.2. Сравнение способов связывания мышьяка в соединение.
Для удаления остаточного мышьяка из олова его требуется связать в твердое нерастворимое соединение. В табл. 13.4 приведено сопоставление свойств, образующихся соединений металлов с мышьяком и оловом на основании диаграмм состояния [28].
Таблица 1.13
Сравнение свойств интерметаллических соединений As и Sn
|
Формулы |
Соединения Ме с As |
Соединения Ме с Sn |
||||||
|
Sn |
Al |
Fe |
Cr [3] |
Mn |
Fe |
Cr |
Mn |
|
|
AsSn |
AsAl |
FeAs |
CrAs |
MnAs |
FeSn |
Cr2Sn3 |
||
|
Т, °С плавления |
605 |
1760 |
1030 |
1000 |
1028 |
740 |
710 |
|
|
–ΔH, кДж/мол |
–122 |
–17,6 |
–70 |
–57 |
–4 |
–27,4 |
||
|
S, Дж/мол |
49 |
60 |
97,8 |
40 |
77,1 |
9,1 |
75,8 |
|
|
ΔG400 |
–10,6 |
–120 |
–41,2 |
–56,8 |
–63,4 |
–6,1 |
–12,4 |
|
Для обеспечения всплытия примесей предпочтительно их связывать в тугоплавкие соединения снижающие их растворимость в олове. Кроме того, реагент – металл должен обладать растворимостью в олове и желательно без образования соединений с оловом. В табл. 1.14 приведены растворимость элементов в олове.
Таблица 1.14
Растворимость примесей в олове
|
Т, °С |
Вязкость Sn |
Растворимость, вес. % |
||||
|
МПа·с |
Al |
As |
Fe |
Cr |
Mn |
|
|
240 |
1,45 |
0,4 |
0,21 |
0,001 |
0,005 |
0,2 |
|
300 |
1,38 |
1,0 |
1,6 |
0,005 |
0,05 |
0,36 |
|
350 |
1,32 |
2,4 |
2,7 |
0,015 |
0,1 |
0,71 |
|
400 |
1,26 |
2,5 |
4,4 |
0,024 |
0,13 |
1,19 |
|
450 |
1,2 |
3,9 |
6,9 |
0,08 |
0,165 |
1,9 |
|
500 |
1,14 |
7,0 |
10 |
0,22 |
0,2 |
3,33 |
|
600 |
1,02 |
32,9 |
38,6 |
0,6 |
0,43 |
10,4 |
|
700 |
0,9 |
1,5 |
0,58 |
18,9 |
||
|
800 |
0,78 |
2,8 |
0,8 |
29,9 |
||
Алюминий хорошо растворяется в расплавленном олове без образования соединения, но взаимодействует с мышьяком с образованием прочного соединения AsAl (Тпл = 1760 °С). Перепад от температуры плавления до температуры расплава составляет 1100 °С. С химической точки зрения алюминий – идеальный металл для связывания мышьяка. Однако, потенциальная опасность отравления мышьяковистым водородом вынуждает искать альтернативные способы.
Железо с мышьяком образует четкие тугоплавкие соединения AsFe (1030 °С); As2Fe (1020 °С), AsFe2 (930 °С) и поэтому как описано ранее основная доля мышьяка успешно удаляется с железом. Однако, железо [28] в расплаве олова также образует фазы FeSn2, FeSn и поэтому необходим значительный избыток железа удаления мышьяка до требуемых содержаний. Это сопровождается значительным выходом олова в съемы.
О возможности образования интерметаллических соединений олово с хромом нет четких данных [28], но с мышьяком хром образует тугоплавкие соединения: CrAs (1000 °C), Cr4As3 (800 °C), Cr2As (907 °C) [41]. Поэтому использование хрома для связывания мышьяка перспективно.
Растворенный в олове марганец, с образованием соединения Sn2Mn (710 °С), образует также более тугоплавкое соединение с мышьяком AsMn (1028 °С). Марганец растворяется в олове до 20 % вес при температуре более 720 °С. Это позволяет выплавлять лигатуру SnMn в рафинировочных котлах при более низкой температуре, чем лигатуру FeSn.