Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

4.2. Толщина пленки жидкого цинка на поверхности твердых кристаллов соединений железа

Снижение выхода цинка в отходы – дроссы можно добиться уменьшением свободного жидкого цинка, не связанного в тугоплавкие кристаллические соединения. Свободный цинк пленкой покрывает поверхность твердых кристаллов. Поэтому представляет интерес оценка величины такой пленки, например измерением удельной поверхности дроссов.

Образец пористых кристаллов дроссов из фильтра содержащих 3,12 % железа, 95,9 % цинка исследован на удельную поверхность методом адсорбции аргона. Удельная поверхность дроссов составила 0,515 м2/г [23].

Для расчета фазового состава примем, что цинк одинаково смачивает кристаллы соединений. Принято, что 3,12 % железа в расплаве связано с цинком в соединение FeZn7. Плотность твердых кристаллов FeZn7 составляет 7,23 г/см3. Содержание в расплаве соединения FeZn7 составит 28,7 %. В этом случае содержание связанного цинка в расплаве составит 25,6 %. Удельный объем кристаллов FeZn7 при его плотности 7,23 г/см3 составит 0,040 см3/г. В расплаве остается свободного не связанного соединения цинка – 71,3 %.

Удельный объем свободного жидкого цинка с плотностью 6,81 г/см3 на кристаллах FeZn7 составит 0,1 см3/г. Удельная поверхность кристаллов дроссов определенная методом адсорбции аргона составляет 0,515 м2/г или 5150 см2/г. Исходя из этого расчетная толщина жидкой пленки на поверхности твердых кристаллов составит 0,029 микрон.

Поэтому полагаем, что снижения выхода цинка в дроссы можно достигнуть за счет снижения удельной поверхности кристаллов дроссов, т. е. крупности кристаллов. Кроме того, выход цинка может быть снижен при замене соединений железа FeZn7 в дроссах на соединения с алюминием FeAl2 и Fe2Al5.

Расчетом фазового состава определено, что дроссы состоят из 73,3 % металлического цинка и 25,3 % твердой фазы FeZn10 с плотностью 7,23 см3. По данным удельной поверхности расчетом определено, что толщина пленки жидкого цинка по поверхности кристаллов составляет менее 2 μ (микрон).

Для снижения выхода цинка в дроссы необходимо укрупнение кристаллов кристаллизацией и снижения удельной поверхности частиц сыпучих дроссов. Степень удаления железа центробежной фильтрацией зависит от условий кристаллизации этих соединений из расплава, т. е. условий роста кристаллов этих соединений железа.

Показано, что связывание железа с алюминием в соотношении (Al/Fe)at = 0,9–1,6 железо преимущественно удаляется в виде AlFe2 и снижается выход цинка в дроссы [24]. Измерения удельной поверхности кристаллов дроссов показало, что для снижения выхода цинка в дроссы необходимо укрупнение кристаллов соединений железа кристаллизацией.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252