MIVM在真空蒸餾分離鋁硅合金中的應(yīng)用
【康沃真空網(wǎng)】運(yùn)用分子相互作用體積模型并結(jié)合Si、Al二元系的無限稀活度系數(shù)γ∞Si、γ∞Al，利用牛頓迭代法計(jì)算出對勢能相互作用參數(shù)BSi，Al和BAl，Si，然后再利用BSi，Al和BAl，Si計(jì)算Al-Si二元系中Si和Al的活度系數(shù)γSi、γAl和活度aSi、aAl，進(jìn)一步利用γSi、γAl計(jì)算出Al的分離系數(shù)βAl和蒸餾過程中Al的揮發(fā)速率，同時(shí)根據(jù)γSi、γAl繪制出Al-Si合金蒸餾過程中的氣液相平衡圖。研究結(jié)果表明:活度計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好，由βAl>>1可預(yù)測，通過真空蒸餾能很好地實(shí)現(xiàn)Si和Al的分離。此研究為真空蒸餾分離鋁硅合金提供了可靠的理論依據(jù)及預(yù)測模型，對于研究鋁硅合金中鋁的分離限度具有重要參考作用。
鋁硅合金具有良好的強(qiáng)度、硬度和體積穩(wěn)定性，且耐磨、耐腐蝕性好，廣泛應(yīng)用于航空航天材料、焊條材料、機(jī)械加工品、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞機(jī)輪等領(lǐng)域。隨著社會(huì)的發(fā)展，鋁硅合金在汽車中的應(yīng)用越來越多，同時(shí)產(chǎn)生的廢棄鋁硅合金也越來越多，報(bào)廢汽車件等的回收與鋁再生利用顯得日益重要。
鋁硅合金的分離是實(shí)現(xiàn)二次資源回收利用的有效途徑。余文軸等研究了采用電磁加定向凝固的方法對Al-Si合金進(jìn)行了分離提純，達(dá)到良好的分離效果。張紅霞等從電磁分離理論的基本原理建立了電磁壓力的數(shù)學(xué)表達(dá)式，研究了頻率、電流、電導(dǎo)率等參數(shù)對電磁分離鋁硅合金效果的影響。李京偉等在超重力場下實(shí)現(xiàn)了鋁硅合金中初晶硅粒的富集分離。李佳艷等采用電解的方法實(shí)現(xiàn)了硅鋁合金的低溫分離。真空蒸餾作為冶金領(lǐng)域的新技術(shù)廣泛應(yīng)用于合金的分離和粗金屬精煉，也是分離鋁硅合金有效的方法之一。
近年來，雖然國內(nèi)外對真空蒸餾分離鋁硅合金進(jìn)行了一些的研究，但由于缺乏一些熱力學(xué)數(shù)據(jù)，對分離機(jī)理的研究還不充分。本研究采用分子相互作用體積模型(MolecularInteractionVolumeModel，MIVM)計(jì)算Al-Si二元系的活度和活度系數(shù)和蒸餾過程中鋁的揮發(fā)速率以及硅中鋁的分離系數(shù)，并繪制Al-Si二元系的氣液相平衡圖，判斷真空蒸餾分離組元的可能性與分離程度，為真空蒸餾分離鋁硅合金提供理論依據(jù)和預(yù)測模型，以及相關(guān)熱力學(xué)參考數(shù)據(jù)。
結(jié)論
運(yùn)用MIVM模型計(jì)算Al-Si二元合金體系組元活度值，與實(shí)驗(yàn)值結(jié)果吻合較好。Al-Si二元合金體系氣液相平衡組成計(jì)算結(jié)果表明，在真空蒸餾溫度為1373K時(shí)，液相中和氣相中含硅分別為90%和0.006301%，可以采用真空蒸餾的方分離鋁硅合金。分子相互作用體積模型用于Al-Si二元合金熱力學(xué)性質(zhì)及分離效果的預(yù)測具有很高的可靠性。
鋁硅合金具有良好的強(qiáng)度、硬度和體積穩(wěn)定性，且耐磨、耐腐蝕性好，廣泛應(yīng)用于航空航天材料、焊條材料、機(jī)械加工品、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞機(jī)輪等領(lǐng)域。隨著社會(huì)的發(fā)展，鋁硅合金在汽車中的應(yīng)用越來越多，同時(shí)產(chǎn)生的廢棄鋁硅合金也越來越多，報(bào)廢汽車件等的回收與鋁再生利用顯得日益重要。
鋁硅合金的分離是實(shí)現(xiàn)二次資源回收利用的有效途徑。余文軸等研究了采用電磁加定向凝固的方法對Al-Si合金進(jìn)行了分離提純，達(dá)到良好的分離效果。張紅霞等從電磁分離理論的基本原理建立了電磁壓力的數(shù)學(xué)表達(dá)式，研究了頻率、電流、電導(dǎo)率等參數(shù)對電磁分離鋁硅合金效果的影響。李京偉等在超重力場下實(shí)現(xiàn)了鋁硅合金中初晶硅粒的富集分離。李佳艷等采用電解的方法實(shí)現(xiàn)了硅鋁合金的低溫分離。真空蒸餾作為冶金領(lǐng)域的新技術(shù)廣泛應(yīng)用于合金的分離和粗金屬精煉，也是分離鋁硅合金有效的方法之一。
近年來，雖然國內(nèi)外對真空蒸餾分離鋁硅合金進(jìn)行了一些的研究，但由于缺乏一些熱力學(xué)數(shù)據(jù)，對分離機(jī)理的研究還不充分。本研究采用分子相互作用體積模型(MolecularInteractionVolumeModel，MIVM)計(jì)算Al-Si二元系的活度和活度系數(shù)和蒸餾過程中鋁的揮發(fā)速率以及硅中鋁的分離系數(shù)，并繪制Al-Si二元系的氣液相平衡圖，判斷真空蒸餾分離組元的可能性與分離程度，為真空蒸餾分離鋁硅合金提供理論依據(jù)和預(yù)測模型，以及相關(guān)熱力學(xué)參考數(shù)據(jù)。
結(jié)論
運(yùn)用MIVM模型計(jì)算Al-Si二元合金體系組元活度值，與實(shí)驗(yàn)值結(jié)果吻合較好。Al-Si二元合金體系氣液相平衡組成計(jì)算結(jié)果表明，在真空蒸餾溫度為1373K時(shí)，液相中和氣相中含硅分別為90%和0.006301%，可以采用真空蒸餾的方分離鋁硅合金。分子相互作用體積模型用于Al-Si二元合金熱力學(xué)性質(zhì)及分離效果的預(yù)測具有很高的可靠性。
