Termodynamiczne podstawy procesu usuwania arsenu z miedzi

• Autorzy: Kucharski Marian

Warianty tytułu

EN

Thermodynamic basics of arsenic removal from copper

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy dokonano obliczeń aktywności arsenu w ciekłych stopach Cu-As w oparciu o dane eksperymentalne różnych autorów. Do obliczeń użyto zależności ciśnienia par arsenu nad arsenem w stanie stałym, którą wyznaczono wykorzystując dane literaturowe: [wzór matematyczny] ciśnienia parcjalne cząstek arsenu, które współistnieją w fazie gazowej. Arsen w stanie stałym był wykorzystywany jako źródło arsenu w fazie gazowej nad badanymi stopami Cu-As. W wysokich temperaturach, ciśnienie arsenu nad czystym ciekłym arsenem określano z zależności ustalonej w oparciu o dane literaturowe: [wzór matematyczny]. Obliczone za pomocą tych relacji współczynniki aktywności arsenu w miedzi różnią się od wartości podawanych przez autorów wykorzystanych prac. W oparciu o uzyskane, wyniki określono graniczne wartości współczynnika aktywności arsenu, które są większe od wartości podawanych w literaturze, co współgra ze stosunkowo niskimi wartościami (co do bezwzględnej wartości) entalpii mieszania roztworów Cu-As [33]. Proces usuwania arsenu z miedzi reprezentuje reakcja: [wzór matematyczny]. W pracy określoną stałą równowagi tej reakcji, która jest równa: [wzór matematyczny]. Stanem odniesienia dla aktywności tlenu w miedzi ( ) jest roztwór nieskończenie rozcieńczony [17]. Stała równowagi i graniczna wartość współczynnika aktywności arsenu w miedzi została wykorzystana do symulacji procesu rafinacji ogniowej w temperaturze 1423 K.

EN

In this work, arsenic activity in liquid Cu-As alloys was determined with use of experimental data of various authors. The dependence of arsenic pressure over pure solid arsenic was used for these calculations, which was determined using the literature data: [mathematical formula] where: partial pressure of arsenic particles that coexist in the gas phase. Solid arsenic was used as a source of arsenic in the gas phase over the investigated Cu-As alloys. At high temperatures, the arsenic pressure over pure liquid arsenic was determined from a relationship established with use of the literature data: [mathematical formula]. The arsenic activity coefficients in Cu-As mixtures were calculated with employment of the above relations, and obtained values differ from the literature data. The obtained results enable us to determine the limiting values of the arsenic activity coefficient ( ). The estimated values are higher than the corresponded data reported in the literature, which is in tune with relatively low values (in absolute scale) of heats of mixing in the liquid Cu-As system [33]. The process of arsenic removal from copper was represented by the reaction: [mathematical formula]. In addition, the equilibrium constant of this reaction was determined, which is expressed by the relation: The reference state for oxygen activity in copper ( ) is an infinitely diluted solution for [17]. The equilibrium constant and limiting value of the arsenic activity coefficient in Cu-As alloys were used to simulate the fire refining process at 1423 K.

Słowa kluczowe

PL

rafinacja ogniowa miedzi; arsen; właściwości termodynamiczne

EN

fire refining of copper; arsenic; thermodynamic properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 65, nr 7-8
• Strony: 3--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kucharski Marian

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Metali Nieżelaznych, Al. A. Mickiewicza 30, 30-019 Kraków

Bibliografia

• [1] Azakami T., Yazawa A. 1976, „Activity measurements of liquid copper binary alloys, Can. Metal. Quart., vol. 15 No.2: 111-122.
• [2] Azakami T., Yazawa A, 1969, “Activities of Arsenic and Indium in Liquid Copper Base Binary Alloys”, Journal of the Mining and Metallurgical Institute of Japan vol. 85:97-102. (w języku japońskim)
• [3] Baker E. H., 1974, “Thermodynamic Studies of the Arsenic Triple Point”, Inst. Min. Metall. Trans., C 83, Bull. No.817: C237-C240.
• [4] Bode Jochen, Gerlach Johannes, Pawlek Franz, 1971, ”Messung der Akivitäten von Antimon, Arsen, Blei und Wismut in flüssigem Kupfer”, ERZMETALL, vol.24, No 10:480-485.
• [5] P.E. Chaney and S.E. Babb, 1965, “Melting Curves of Tellurium and Arsenic” J.Che. Phys. 43:1071-1071.
• [6] Dabbs D.M., Lynch D.C., 1983, ”Reevaluation of the Activity of Arsenic in Molten Copper”, Metall. Trans. B, vol.14b:502-504.
• [7] J. Drowart, S. Smoes, A. Vanderauwera-Mahieu, 1978, “The atomization of AsSb(g), As4(g), Sb4(g), As3Sb(g), As2Sb2(g), AsSb3(g), As3SbO6(g), As2Sb2O6(g), and AsSb3O6(g). A thermodynamic study by the mass-spectrometric Knudsen-cell method”, J. Chem. Thermodyn. 10:453-464.
• [8] Davey T.R.A., 1968, “Techniques of Metals Research V1”:549-581 za Ref. [16].
• [9] Gokcen N.A.,1989,“The As (Arsenic) System”, Bull. Alloy Phase Diagrams, 10:11-22.
• [10] Hino Mitsuhisa, 1985, “Activites in Molten Cu-As, Cu-S-As and Fe-Cu-As Alloys”, Journal of the Mining and Metallurgical Institute of Japan vol.101:543-548. (w języku japońskim)
• [11] Hino Mitsuhisa, Azakami Takeshi, 1986, “Arsenic activity in molten arsenic binary alloys”, Metallurgical Review of MMIJ, vol.3, No.1:61-77.
• [12] Hino Mitsuhisa, Azakami Takeshi, 1981, “ Activites of Molten Cu-As, Ag-As, Au-As Binary and Fe-Cu-As Ternary Alloys”, Journal of the Mining and Metallurgical Institute of Japan vol.97: 1269-1273. (w języku japońskim)
• [13] Hino M., Toguri J. M.,1986, ”Arsenic Activites in Molten Copper and Copper Sulfide Melts”, Metall. Trans B, vol.17B:755-761.
• [14] Horiba Shinkichi, 1923, ”Bestimmung des Dampfdruckes von metallischem Arsen”, Z. Phys. Chem., 106: 295-302.
• [15] Jones D.G., Philipp D.H., 1979, “Arsenic activity in copper at 1100 oC”, Trans. Inst. Min. Metall. C, 88:C7-C10.
• [16] Krüger J., Lombeck K., 1981, “Diskussionsbeitrag zur Interpretation von Arsenaktivitätsmessungen und Berechnungen in flüssigem Kupfer”, METALL, 35 Jahrgang, Heft 2:119-122.
• [17] Kucharski Marian, 2018, “Termodynamiczna analiza ciekłych roztworów Cu-O”, Rudy Metale Nieżelazne, Recykling, 63( 11): 9-13.
• [18] Kucharski Marian, 2002, “Arsenic removal from blister copper by soda injection into melts”, Scandinavian Journal of Metallurgy August 31(4): 246-250.
• [19] Kojo Ilkka V., Taskinen Pekka, Lilius Kaj,1984, “Thermodynamics of antimony, arsenic and copper in Na2CO3 –slags at 1473 K”, Erzmetall vol.37 Nr.1:21-26.
• [20] Lisak A., Fitzner K, 1994, “Vapor Pressure Measurements of Arsenic and Asenic Trioxide over Condensed Phases”, J. Chem. Thermodyn.,15(2):151-154.
• [21] Lynch D.C.,1980, “Activity of Arsenic in Copper”, Metall. Trans. B, vol. 11B:623-629.
• [22] Murray J.J., Pupp C., Pottie R.F., 1973, “Heat of dissociation of As4(g) and the heat of formation of As2(g)”, vol.58 No.6: 2569-2578.
• [23] Ohshima Eiki, Hayashi Mineo, 1986, “Impurity behavior in the Mitsubishi continuous process”, Metalurgical Review of MMIJ, vol.3,- No.3: 113-129.
• [24] Preuner G. und Brockmoller I.,1912, “Gasdruckmessungen mit Spiralmanometer aus Quarzglas. Isothermen von Selen, Schwefel, Arsen, Phosphor; Dissociation des Kupfersulfids und des Se”, Z. Phys. Chem., 81: 129-170.
• [25] Pupp C., Murray J., Pottie R., 1974, “Vapour pressures of arsenic over InAs(c) and GaAs(c). The enthalpies of formation of InAs(c) and GaAs(c)”, J. Chem. Thermodyn. 6: 123-134.
• [26] Rau Hans, 1975, “Vapor composition and van der Waals constants of arsenic”, J. Chem. Thermodyn., 7: 27-32
• [27] Rouland J.C., Ceolin R., Souleau C., Khodadad P.,1982, “Etude par atd, du diagramme d’etat de l’arsenic et mesure de son enthalpie de fusion aux conditions du point triple”, J. Therm. Anal. 23:143-151.
• [28] Ruff Otto und Mugdan Susanne, 1921, “ Arbeiten aus dem Gebiet hohen Temperaturen XIII. Die Messung von Dampfdrucke bei hohen Temperaturen und die Dampfdrucke der Alkalihalogenide.”, Z. Anorg. Allg. Chem. , 117:147-171.
• [29] Rusin A.D., Agamira L.M., Zhukov E.G., Kalennikov V.T., 1982, ”Davlenie sublimacii myshiaka”, Vestn. Mosk. Univ. Khim. 23(2): 104-107.
• [30] Strathdee B.A. and Pidgeon L.M., 1961,“Thermal Decomposition and Vapor Pressure Measurements on Arsenopyrite and Arsenic Ore” , Trans. Can. Inst. Min. Metall, 64:506-510.
• [31] Wiechmann Friedel, Heimburg Martha, und Bilth Wilhelm, 1938, “Über die Verwandtschaft von Rhenium zu Arsen”, Z. Anorg. Allg. Chem., 240: 129-138.
• [32] Wypartowicz Jan, 1995, “Thermodynamic properties of copper-arsenic liquid solutions”, Journal of Alloys and Compounds, 227: 86-92.
• [33] Wypartowicz J., Fitzner K., Kleppa O.J., 1995, “Standard enthalpy of formation of Cu3As and Heats of mixing in the liquid systems Cu-As and Fe-As by direct combination high temperature drop calorimetry”, Journal of Alloys and Compounds, 217:1-4.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).