Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование форм нахождения индия в полупродуктах 14
1.1. Методика исследований 16
1.2. Цинковый концентрат и продукты обжига печей КС 18
1.3. Цинковый кек 20
1.4. Вельц-оксид, клинкер 21
1.5. Свинцовый и сульфидный кеки 23
2. Исследование и усовершенствование процесса извлечения индия при велыдевании 28
2.1. Влияние компонентов кека на извлечение индия 29
2.2. Влияние добавки оксида кальция на извлечение индия 31
2.3. Влияние хлорсодержащих реагентов на отгонку индия 33
2.4. Влияние СаО и СаСЬ на отгонку индия 40
2.5. Промышленные испытания вельцевания цинковых кеков с флюсом и хлор-содержащими реагентами и разработка способа их подачи в вельц-печь 42
2.5.1. Подача хлорсодержащих реагентов и флюсующей добавки через загрузочное отверстие вельц-печи 48
3. Исследование и разработка выщелачивания вельц-возгонов 57
3.1. Выщелачивание вельц-возгонов с переводом индия в раствор 59
3.1.1. Отмывка от хлора 59
3.1.2. Нейтральное выщелачивание 62
3.1.3. Выщелачивание гидратно-свинцового кека 64
3.1.4. Высокотемпературное довыщелачивание свинцового кека 64
3.2. Подготовка раствора к экстракции индия 66
3.2.1. Исследование процесса восстановления Fe (III) 67
3.2.2. Осаждение золя кремниевой кислоты 68
4. Исследование экстракционного извлечения индия 70
4.1. Исследование экстракции индия системой Д2ЭГФК-СЖК 74
4.2. Исследование реэкстракции индия из системы Д2ЭГФК и карбоновых кислот 78
4.3. Исследование физико-химических характеристик разбавителей 81
4.4. Лабораторные испытания экстракции индия на пилотной установке и в заводских условиях 83
4.5. Промышленные испытания нового состава экстрагента для извлечения индия с использованием нефтяных парафинов 86
4.6. Совершенствование технологии экстракционного извлечения индия системой Д2ЭГФК-СЖК 94
4.7. Оценка показателей извлечения индия на экстракции и расходы реагентов 100
4.8. Разработка процесса экстракции и реэкстракции индия новыми экстрагентами 101
4.8.1. Экстракция индия из растворов с высоким содержанием металлов примесей 117
4.8.2. Отработка режимов процессов экстракции индия промывки и реэкстракции 120
4.8.3. Исследование процесса экстракции индия смесями фосфорорганических кислот 125
4.8.4. Изучение химизма процессов экстракции индия из сульфатных растворов 127
4.9. Аппаратурное оформление экстракционного процесса 131
5. Очистка растворов после стадии экстракционного извлечения индия 138
5.1. Сульфидная очистка реэкстракта 138
5.2. Очистка рафинатов экстракции индия от примесей 142
6. Исследования и разработка технологии получения компактного индия высокой чистоты 148
6.1. Цементация 151
6.2. Методы очистки чернового индия и получения компактного металла 155
6.3. Совершенствование метода очистки чернового металла 159
6.4. Получение индия высокой чистоты 164
6.4.1. Исследования и оптимизация электролиза с получением индия высокой чистоты 179
6.4.2. Измерение электропроводности низкоплавких хлоридных расплавов 188
6.4.3. Отработка режима тонкослойного электролиза на лабораторном электролизере 189
6.4.4. Отработка режима тонкослойного электролиза в промышленных условиях 196
7. Исследование и совершенствования процесса вакуум-термического рафинирования индия 202
7.1. Аналитический обзор по применению вакуум-термических методов в металлургии 206
7.2. Теоретическое обоснование направлений совершенствования вакуум-термического метода рафинирования индия 209
7.3. Обоснование методов подготовки индия к вакуум-термическому рафинированию 217
7.4. Экспериментальное вакуум-термическое рафинирование и его результаты 220
7.5. Совершенствование процесса вакуум-термического рафинирования индия 221
8. Исследование и разработка технологии получения индиевого порошка 224
8.1. Методы получения порошков металлов 224
8.2. Обоснование и описание процесса получения порошка индия высокой чистоты 230
8.2.1. Теоретические основы 230
8.2.2. Практическая реализация процесса 232
9. Технико-экономическая оценка результатов совершенствования технологии получения индия 238
Общее обсуждение разработанной технологии 240
Выводы 243
Литература 245
Приложения 267
- Свинцовый и сульфидный кеки
- Промышленные испытания нового состава экстрагента для извлечения индия с использованием нефтяных парафинов
- Получение индия высокой чистоты
- Теоретическое обоснование направлений совершенствования вакуум-термического метода рафинирования индия
Свинцовый и сульфидный кеки
При переработке вельц-оксидов образуются два твёрдых промпродукта: товарный свинцовый кек и сульфидный кек, образующийся в ходе сульфидной очистки растворов от примесей тяжелых металлов.
В свинцовом кеке наряду с мелкокристаллической массой образуются довольно крупные кристаллы табличатой формы, которые, тесно срастаясь между собой, формируют агрегаты гидросульфата цинка и меди. Часто гидросульфат образует мелкозернистые срастания с сульфатом свинца, в результате чего формируется основа образца, которая в своей массе содержит тонкие включения ферритов цинка, сульфида цинка, сульфида меди (CuS), гематита (a-Fe203), а также силикатов, кремнезема и барита.
Наличие в свинцовом кеке некоторого количества сульфидов и ферритов цинка наводит на мысль, что индий связан именно с этими техногенными соединениями по схемам, рассмотренным в п. 1.1 и 1.2. для этих фаз. При содержании индия в свинцовом кеке в интервале от 0,0011 до 0,01% связь индия со сфалеритом и гидрогетитом синхронно увеличивается с увеличением содержания сульфида и феррита цинка за счет изоморфизма трёхвалентных ионов индия и железа.
В сульфидном кеке, который получают сульфидированием Na2S реэкс-тракта содержание индия достигает 4,5%. Кек представляет собой черное аморфное вещество с большим содержанием экстрагента (Д2ЭГФК + СЖК). В этом объекте содержится до 32%) CuS04-5H20 и более 5% As2 S3, которые зафиксированы на дифрактограмме этого продукта (рис. 4). Небольшое количество железа (около 1,5%) связано в кислый сульфат FeH(S04)2-4H20. После отмывки сульфатов меди и железа дистиллированной водой остаток содержал до 5,5% индия. В нем определено 22% S и 2% нерастворимого натрия. Результаты химического фазового анализа на соединения серы показали, что в концентрате из 22% S на долю сульфатной серы приходится 5%, а на долю элементной серы 10,5%. Остальная сера - сульфидная.
Для того чтобы выяснить формы нахождения индия в сульфидном кеке, его последовательно отмывали водой и СС14, чтобы убрать сначала растворимые сульфаты меди и железа, а затем органику и элементную серу. Действительно, на рис. 5 видно, что в кеке остался индий, висмут, мышьяк, медь, теллур. Железо никак себя не проявляет в спектре линий отмытого концентрата. Линий серы на рис. 5 также нет, так как метод реагента флюоресцентного анализа не способен фиксировать легкие элементы, такие как сера.
Медь, мышьяк, висмут и сурьма, представленные на рис. 6, связаны в сульфиды соответствующих металлов. После отмывки сульфатов и элементной серы остаточный материал снят на дифрактометре ДРОН-3. Зафиксированные межплоскостные расстояния (d) и их интенсивности (J) соответствуют дисульфиду меди и индия состава CuInS2 (рис. 6). Цинка, свинца и висмута в осадке не более 0,5%) каждого элемента, сурьмы - не более 0,3%) (данные химического анализа). Все перечисленные элементы находятся в кеке в сульфидной форме. Небольшая часть индия связана с тиосульфатом.
Расчет структуры сложного дисульфида меди и индия по машинной программе "Поиск" показал, что структура изученной фазы состава CuInS2 близка структуре халькопирита (CuFeS2).
Элементный состав Cd : In : S = 1:1:2. Число атомов в кристаллической ячейкие 16. Сингония тетрагональная.
Пространственная группа 1 - 42d (122)
Параметры а = 5,523 нм с= 11,141нм.
Промышленные испытания нового состава экстрагента для извлечения индия с использованием нефтяных парафинов
Цель испытаний состояла в отработке в непрерывном режиме и снятии технических показателей процесса экстракционного извлечения индия из цинковых растворов смесью ди-2-этилгексилфосфорной (Д2ЭГФК) и моно- карбоновых кислот с использованием нефтяного парафина. Затем по результатам испытаний предстояла корректировка режимов экстракции для промышленного внедрения.
Испытания экстракции индия включали следующие этапы:
- приготовление экстрагента: очистка экстрагента от моно-2-этилгексил-фосфорной кислоты, разбавление;
- наладка устройств пневмотранспорта и перемешивания для нового состава экстрагента;
- запуск экстракционной линии на новом экстрагенте и ведение процесса в плановых режимах;
- анализ работы экстракции в плановых режимах и корректировка (при необходимости) режимов работы;
- работа в скорректированном режиме в течение 5 рабочих дней, получение технических показателей работы экстракции. Сдача установки в промышленную эксплуатацию;
Оборотный экстрагент перед началом испытаний до разбавления его нефтяными парафинами содержал 0,49М Д2ЭГФК, 3,7М СЖК, что в пересчете на объемные проценты составляло 23% Д2ЭГФК, 62% СЖК, остальное - керосин, который вводили в систему для разбавления Д2ЭГФК при отмывке от моно-2-этилгексилфосфорной кислоты. Плотность экстрагента состав-ляла 0,95 г/дм , вязкость - 16,7 мм /сек.. Соотношение потоков фаз 0:В = 1 м /час : 3 м /час, обеспечивает суммарную производительность по объему перерабатываемого раствора 6 м3/час на 2-х трехступенчатых экстракторах. При более продолжительной работе блока в результате накопления эмульсий работа блока расстраивалась, противоток фаз нарушался, наблюдалась обратная циркуляция органической и водной фаз вместе с эмульсиями, в результате чего возрастало содержание индия в рафинате.
В табл. 16 приведен поступенчатый разрез 1-го блока в период его стабильной работы.
На стадии реэкстракции было задействовано два последовательно соединенных трехступенчатых блока с рециркуляцией водной фазы. Для реэкстракции использовали раствор серной кислоты 350-400 г/дм3 с добавкой хлорида натрия 20 г/л. Реэкстракцию вели при соотношении потоков фаз 0:В = 2 м /час : 0,08-0,1 м /час. Таким образом, суммарная по двум стадиям (экстракция + реэкстракция) степень концентрирования индия в реэкстракте по сравнению с исходным раствором составляла 60-75, что позволяло при концентрации индия в исходном растворе 0,35 г/л получать реэкстракты, содержавшие 18-26 г/л индия.
В табл. 17 приведен поступенчатый разрез реэкстракционной части промышленной установки до начала испытаний. Испытания проводили с экстра-гентом, содержавшим 0,34М Д2ЭГФК, 2,ЗМ СЖК или в объемных процентах: 14% Д2ЭГФК + 38,5% СЖК + 47,5% разбавитель. Поскольку в систему уже вводили осветительный керосин, то экстрагент для испытаний содержал некоторую долю (5-1%) керосина.
Содержание активных компонентов экстракционной системы после разбавления составило 0,3М Д2ЭГФК и 2,4М СЖК, плотность экстрагента -0,86 г/дм , вязкость 6,37 мм /сек. На экстрагенте такого состава установка проработала в течение трех дней. Соотношение потоков фаз составило на каждом блоке 1 м /час : 3 м /час. Среднесуточные анализы исходного раствоpa за эти дни показывали содержание индия - 0,31-0,38 г/дм , содержание железа (III) - 0,06-0,14 г/дм3. Работа в таком режиме показала, что блоки экстракции работали не стабильно. При очень хорошем расслаивании фаз и на экстракции, и на реэкстракции в блоках экстракции наблюдалось поочередное переполнение различных секций обоих блоков вследствие плохой транспортировки органической фазы, что проявлялось в накоплении исходного оборотного экстрагента в накопительной камере органики на входе в блок, в переполнении этой камеры и переливании экстрагента через верхний край этой камеры прямо в камеру смешения поверх успокоительной решетки. В результате экстрагент, минуя камеру смешения, попадал в камеру отстоя. Такая нестабильная работа отразилась на результатах экстракции. Среднесуточные содержания индия в рафинатах за эти дни находились в пределах 16,7-23 мг/л.
В то же время работа реэкстракции не вызывала нареканий. Расслаивание и транспортировка фаз было хорошим. Унос водной фазы с оборотным экстрагентом и органической фазы с реэкстрактом был минимальным даже при суммарном потоке органической фазы на реэкстракцию 2 м3/час. Содержание индия в реэкстрактах составляло 18-30 г/л.
Анализ работы в таком режиме позволил сделать следующие выводы: вследствие увеличения разницы плотностей экстрагента и исходного раствора изменились условия не только расслаивания фаз (в лучшую сторону), но и противоточной транспортировки фаз. Конструкция аппарата и пульсационно-транспортного устройства (амплитуда пульсаций - 70 мм) не позволяет использовать такой легкий экстрагент на существующей промышленной линии. Для работы на рекомендованном составе экстрагента требуется увеличить амплитуду пульсаций за счет повышения давления в ресиверах сжатого воздуха; поскольку возможности для остановки промышленной линии для переналадки оборудования не имеется, для продолжения испытаний следовало скорректировать состав экстрагента в сторону его незначительного утяжеления. Для этого в систему было введено 300 дм керосинового раствора Д2ЭГФК, отмытой от моно-2-этилгексилфосфорной кислоты, который содержал 1,08М Д2ЭГФК. В результате усреднения был получен оборотный экстрагент, содержавший 0,36М Д2ЭГФК и 2,ЗМ СЖК. Вязкость его составила 6,59 мм2/сек, плотность 0,878 г/дм3. В скорректированном режиме установка работала в течение 9 дней. В соответствии с действующим регламентом контролировалось содержание индия, железа (III) в исходном растворе, рафинате и реэкстракте путем отбора среднесменных проб. На основании среднесменных анализов рассчитывались среднесуточные концентрации анализируемых компонентов в контролируемых промпродуктах. В первые 3 дня после корректировки состава экстрагента контролировалось содержание основных активных компонентов экстрагента, а также изменение его плотности и вязкости.
Таблицы 18 и 19 содержат данные среднесуточных анализов исходных растворов и рафинатов.
Как видно из этих таблиц, из 31 суток испытаний, только в течение 5 суток был превышен допустимый предел содержания индия в рафинате (15 г/л). На второй и четвертый день испытаний были сделаны разрезы блоков экстракции и реэкстракции. Результаты отражены в табл. 16 и 17. Анализ работы блока экстракции показывает, что использование разбавленного экстра-гента радикально изменило условия расслаивания в блоке экстракции. При работе на потоке исходного раствора 3 м3/час (время отстоя 12 мин) расслаивание фаз в камере отстоя было близко к идеальному. При потоке 5,4 м3/час (время отстоя 7 мин) расслаивание фаз было удовлетворительным, наблюдался лишь небольшой унос водной фазы в отстойник насыщенной органики. В течение 9 дней непрерывной работы блока экстракции накопление осадков замечено не было, образования не расслаивающихся эмульсий также не отмечено.
Анализ работы реэкстракционной части каскада позволяет сделать вывод о существенном улучшении реэкстракции. При сохранении содержания индия в среднесуточных пробах на уровне 20-30 г/дм3 (табл. 20) улучшилось расслаивание фаз и, соответственно, уменьшился унос водной фазы с оборотным экстрагентом и органики с реэкстрактом.
Получение индия высокой чистоты
Для использования в радиоэлектронике, полупроводниках, специальных сплавах и ряде других областей требуется индий высокой чистоты с суммарным содержанием примесей 10"3 - 10"б%.
В литературе описан ряд методов по рафинированию индия, включающие электрохимические и другие процессы /170,171/.
На заводе в Трейле (Канада) индий чистотой 99,999% с содержанием основных примесей 1-2-10"4% получают из стандартного металла (99,97%) путем отгонки летучих примесей в вакууме и повторного электролиза с растворимым анодом; металл более высокой чистоты (99,9999%) получают из индия 99,999%/171,172/.
В /2,17,173/ приводятся примеры получения чистого индия. При рафинировании индия, содержащего 0,05-0,1% кадмия, 0,2-0,6% олова и 99% ин-дня в электролите, содержащем 30 г/дм трихлорида индия и 10 г/дм свободной НС1 получается металл с содержанием 99,999% индия с выходом его в количестве 60% от исходного металла.
При электролитическом рафинировании индия с непрерывной циркуляцией и очисткой электролита цементацией в электролизере с диафрагмами служит установка, схематически представленная на рис. 41.
Электролизер 2, питатель 1 и сборник 4 выполнены из плексигласа. Диафрагмы 6 представляют собой рамы также из плексигласа с наклеенной на них в два слоя фильтровальной тканью "диагональ". Коммуникация для раствора выполнена из хлорвиниловых трубок; краны стеклянные; электролит подается из сборника в питатель водоструйным насосом периодически, без прекращения циркуляции электролита. Аноды из технического индия помещены в мешки из плотной фильтровальной ткани; катоды выполнены из танталовой жести толщиной 0,3-0,5 мм.
Электролит готовят путем растворения индия, очищенного от кадмия дистилляцией в вакууме, в серной кислоте с дальнейшей очисткой его цементацией на чистом индии в колонках 3.
Для растворимых анодов служит технический индий, также очищенный от кадмия. Среднее содержание примесей в таком металле следующее: 1-2-10 3% РЬ, 1-2-10"2% Sn и 1-3-10"3% Си.
Состав электролита и условия процесса электролитического рафиниро-вания: концентрация в электролите индия (в виде сульфата) 35-40 г/дм ; концентрация NaCl (особой чистоты) 80-100 г/дм3, рН электролита 1,3-1,5 (за счет свободной H2SO4), температура электролита в ванне 25-30С, в обогреваемой части колонок 70-80С. Катодная плотность тока 100 и анодная 200 А/м , напряжение на ванне 1,5 В. Аноды помещены в мешки из фильтровальной ткани "диагональ".
Электролитическое рафинирование индия в этих условиях показывает, что при чистом исходном электролите (1-10"4% РЬ, Ы0 4% Sn и 1-10"3% Си по отношению к индию) содержание примесей в рафинированном металле снижается на два порядка. Только в этом случае происходит снижение содержания свинца и олова в рафинированном индии по сравнению с исходным с 1-2-10"2 до Ы0"4% каждой примеси и меди с 1-Ю"3 до Ы0"5%. В обычной же ванне без диафрагмы и при непрерывной очистке электролита повышение чистоты металла (за один цикл) происходит только на один порядок.
Технологические показатели процесса в ванне с диафрагмой и очисткой электролита высокие: выход по току 99%; выход рафинированного индия 98% от растворившегося на аноде; выход индия 93% от поступившего на электролиз; расход энергии на 1 кг рафинированного индия 3,0 кВт-ч; безвозвратные потери индия в очистных колонках по отношению к металлу, выделившемуся на катоде, составляют 2,6%.
В большинстве случаев рекомендуется для глубокой доводки индия использовать его переплавку в вакууме. Вакуумная фракционная дистилляция в глубоком вакууме при 1298 К показала, что перегнанный индий значительно загрязняется кислородом и кремнием из кварцевой аппаратуры. В то же время отгонка легколетучих примесей - цинка, ртути, кадмия, серы, селена, мышьяка, теллура - эффективна при нагревании до 970-1020 К в вакууме в течение нескольких часов. Потери индия ниже 1020 К незначительным (от 0,2 до 5%), а снижение содержания указанных выше летучих компонентов происходит более чем на два порядка по сравнению с исходным.
Для окончательной очистки иногда применяют зонную плавку и вытягивание монокристалла. Судя по коэффициентам распределения, кристаллофи-зическая очистка эффективна только для удаления примесей никеля, меди и серебра, которые концентрируются в конце слитка (К = 0,01; 0,08; 0,06 соответственно). Свинец и кадмий при вытягивании монокристалла и при зонной плавке распределяются равномерно по всей длине слитка, т.е. очистки не происходит. Олово и ртуть только немного обогащают конечную часть слитка индия. Эти примеси удаляют другими, ранее описанными методами (главным образом электрохимическими).
Содержание цинка в индии при проведении процесса в атмосфере инертного газа или в вакууме не изменяется, однако, если вытягивание слитка из расплава происходит на воздухе, то основная масса цинка концентрируется в окисной пленке, остающейся на дне тигля. Содержание цинка в слитке при этом уменьшается в 15-35 раз. В окисную пленку переходит также большая часть примеси железа (70-85%).
Для вытягивания монокристалла из расплава применяют контейнеры из графита. Нагрев осуществляется электросопротивлением. Процесс ведется в вакууме 1-Ю"3 мм рт. ст. или в атмосфере азота. Скорость вытягивания 0,5-1,0 мм/мин при вращении затравки со скоростью 50 об/мин и тигля 25 об/мин.
Более эффективна очистка от ряда примесей при применении кристал-лофизических методов к галлоидным соединениям индия. В частности, хорошие результаты дает зонная очистка монохлорида индия и эвтектического сплава хлорида индия с хлоридом натрия, плавящегося при 272С (21,5% NaCl). Примеси олова, свинца, меди, серебра, железа и другие оттесняются в конец слитка. Только никель и кобальт имеют коэффициенты распределения больше единицы и поэтому накапливаются в начале слитка.
Для получения чистого индия очищенную часть слитка 1пС13 растворяют в воде и выделяют индий электролизом; в случае монохлорида индия (InCl) сочетают процессы диспропорционирования и электролиза.
Металл высокой чистоты удается получить только комбинированием процессов очистки, при этом большое внимание необходимо уделять чистоте химических реагентов, стойкости материалов контейнера, чистоте окружающей атмосферы. Контроль чистоты получаемого индия в ходе очистки его от примесей может быть осуществлен по отношению электросопротивления металла при комнатной и гелиевой температурах.
Весьма глубокая очистка индия может быть достигнута при сочетании электролиза и последующего вакуумного рафинирования.
Электролиз в солевых легкоплавких расплавах в последние десятилетия успешно развивается О.Г.Зарубицким, А.А.Омельчиком и др. в Институте общей и неорганической химии им. В.И. Вернадского НАН Украины, Киев /174-178/.
По электролитическому рафинированию индия, показателям процесса, конструкции ячеек, составам расплавленных электролитов опубликовано достаточно большое число работ. Расплавы на основе хлорида цинка было предложено принять для электрохимического рафинирования индия в /179/.
В /180/ изучено влияние плотности тока электролиза расплава InCl-ZnCl2-HCl-NaCl, содержащего 40% массовых монохлорида индия при 240С. Электролизер представлял собой алундовый цилиндрический стакан, который служил емкостью для расплава - электролита. Внутри его устанавливали два цилиндрических стакана из пирексового стекла, в дно которых были вварены молибденовые токоподводы. Стаканы служили емкостями для катодного и анодного металла. Электролиз проводили в гальваностатических условиях, количество электричества определяли медным кулонометром.
Результаты исследований катодного и анодного выходов по току приведены в табл. 54. По величине выхода по току, используя закон Фарадея, определяли среднюю валентность металла. Для исключения случайных ошибок, обусловленных саморастворением металла в исследуемых расплавах, последние перед измерениями в течение часа выдерживали над расплавленным металлом, затем подвергали предварительному электролизу. В контрольных опытах определяли коррозию индия и олова. Эта величина равна 6,5 мГ/см -ч для индия, 0,4 мГ/см -ч для олова.
Теоретическое обоснование направлений совершенствования вакуум-термического метода рафинирования индия
Примеси в индии обладают при заданной температуре различным парциальным давлением. При помещении индия с примесями в определенный объем при заданной температуре все примеси из индия начинают испаряться до тех пор, пока для каждой примеси не будет достигнуто значение ее парциального давления, причем скорость испарения тем выше, чем больше вакуум в системе и чем выше парциальное давление примеси.
Парциальное давление каждой примеси при достижении ее парами парциального давления, учитывая незначительность концентрации, может быть в первом приближении представлено законом Рауля
Здесь
Pi - парциальное давление примеси при концентрации N0CTi;
Poi - парциальное давление примеси при NHCn = 1;
NHCX.i - исходное содержание примеси в очищаемом индии;
NHcn.i - испарившееся количество примеси при вакуум-термической очистке. N во всех случаях в мольных долях. В соответствии с законом Менделеева - Клайперона
Приравнивая значение парциального давления примеси в уравнениях (76) и (77), получим с учетом (78) и (79)
Преобразуя уравнение (80), получим зависимость количества молей примеси, перешедшей в газовую фазу от парциального давления примеси, объема вакуумируемой камеры, температуры, исходного содержания примеси в вакуумируемой пробе индия:
В соответствии с формулой (81) были рассчитаны значения ггі для различных примесей и оценен процент примеси, остающийся в индии после вакуумной отгонки.
При расчетах приняты следующие исходные данные: вакуумируемая проба индия весом 100 г, т.е. Ги„д = 0,87 моль (атомный вес индия 114,82); объем вакуумируемой камеры - 400 л; значение R = 8,314 Дж/моль-К; концентрация примесей в индии - 0,01% и 0,001%; температура - 700 и 900С.
Значения парциальных давлений металлов-примесей и их атомные веса взяты из справочника /169/ и сведены в табл. 73.
Как следует из приводимых выше данных, вакуум-термическая обработка индия при выбранных условиях может обеспечить достаточно высокое извлечение таких примесей, как цинк, кадмий, мышьяк и некоторых других. При 900С содержание примесей может быть снижено в соответствии с оценкой при выбранных условиях по кадмию, мышьяку, цинку на 3-4 порядка, по магнию примерно в 60 раз, по висмуту и сурьме примерно в 30 раз, по таллию в 20 раз, по свинцу в 3 раза. Снижение содержания меди, железа, олова, а также, по-видимому, алюминия, незначительно.
Степень очистки может быть повышена за счет увеличения вакуумируемого объема (повторное вакуумирование, повышение времени вакуумирова-ния при непрерывном поддержании вакуума), повышения вакуума, что ускоряет испарение примесей, возможно, за счет перемешивания вакуумируемого индия.
В то же время, так как при расчетах принимается равенство активности и концентраций примеси в индии, что не всегда оправдано, необходима экспериментальная проверка.
