Введение к работе
Актуальность темы. Металлургия и химия карбонилов металлов (Ni, Fe. W, Mo, Re и др.) за последнее время получили большое развитие, что объясняется исключительно важными результатами, полученными при их практическом применении.
Промышленное применение карбонилов и их производных увеличивается с_каждым годом. Карбонильные материалы-обладают рядом специфических свойств - они легколетучи, легко разлагаются на металл и оксид углерода, хорошо окисляются и склонны к усложнению своих молекул. Карбонильные металлы являются прекрасным исходным материалом для получения чистых металлов, прецизионных сплавов, специальных сортов сталей и для изготовления различных сплошных и пористых изделий, твердых сплавов, катализаторов.
Важнейшей стадией в карбонильных технологиях является процесс ректификации сырого карбонила с целью очистки основного продукта от примесей. Для выбора оптимальных условий проведения данного процесса необходимо знание многих факторов, управляющих процессом. К ним относятся: состав пара соответствующих карбонилов металлов и их смесей, коэффициенты их активностей. В литературе наличие подобных сведений крайне ограничено. Отсутствие этих данных не позволило до настоящего времени использовать карбонильную технологию для переработки окисленных никелевых руд (после их предварительного восстановления) и Ферроникеля путем разделения никеля, кобальта и железа, а так же для переработки полупродуктов, содержащих вольфрам и молибден.
Цель работы. Исследование состава пара ряда карбонилов металлов: .железа, никеля, вольфрама, молибдена, рения и некоторых их смесей: изучение равновесия ;кидкость-пар в системе Fe(C0)5-Ni(C0)4 и твєрдое-пар е системе Мо(С0)6-ЖС0)5; расчет коэффициентов активностей указанных карбонилов металлов в их смеолх; исследование вакиейпих Физических закономерностей ис-
Аьтор выражает глубокую признательность к.т.н. Мнухину А.С. и д.т. н. Арефьезу К. М. за помощь в организации работы и обсуждении результатов.
. парения смесей Fe(C0)5-Ni{C0)4 и Mo(C0)6-W(C0)6.
Методы исследования. Для исследований использовался масс-спектрометр МХ-5302: для химического анализа исследуемых карбонилов металлов в ходе исследований на различных стадиях применялись методы мокрой химии и метод эмиссионного спектрального анализа (прибор AT0MSCAN фирмы THERMO JARREL ASH, работающий по принципу индуктивно-связанной плазмы).
Научная новизна. Впервые установлена взаимосвязь между энергией ионизирующих электронов и ионным составом паровой фазы, образующейся при испарении карбонилов железа, никеля, вольфрама, молибдена и рения. Высказаны обоснованные соображения о том, что при испарении указанных карбонилов в глубоком вакууме в паровой фазе, в основном, присутствуют молекулы, соответствующие жидкому или твердому состоянию веществ. Установлена зависимость состава паровой фазы от состава жидкой фазы в системе Fe(CO)s-Nl(C0)4 (в диапазоне концентраций по карбонилу никеля от 5.4 до 48.855 масс.) . и твердое-пар в системе Mo(C0)6-W(C0)6 .( в диапазоне концентраций по карбонилу молибдена от 30 до 50 масс).
Установлено, что в системе Fe(CO)5-Ni(C0)4 паровая фаза значительно обогащена карбонилом никеля, а в системе Mo(CO)6-W(C0)6 - карбонилом молибдена. На основании полученных экспериментальных данных рассчитаны активности компонентов в системах Fe(C0)5-Ni(C0)4 и Mo{C0)6-W(C0)5. Впервые установлены значительные положительные отклонения от закона Рауля в поведении компонентов рассматриваемых систем. Предложена возможная схема разложения исследуемых карбонилов металлов.
Практическая ценность работы. Полученные экспериментальные данные о составе паровой фазы, образующейся при испарении компонентов в системах Fe(C0)5-Ni(C0)4 и Mo(CO)6-W(CO)6. могут быть использованы в расчетах процессов ректификации для совершенствования технологии переработки полупродуктов. Ожидаемый экономический эффект от использования результатов настоящей работы в результате совершенствования карбонильной технологии переработки никельсодераащих полупродуктов (снижение содержа-
ния никеля в кубовых остатках, повышение качества получаемого карбонильного никеля и др. )на комбинате Североникель составляет около 400 тыс. долларов США в год. (в ценах на сентябрь 1S96 года). Полученные результаты могут быть также использованы для разработки карбонильной технологии переработки окисленных никелевых руд и отходов, содержащих вольфрам и молибден.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований рассмотрены^на 1-ом и 11-ом Международных Симпозиумах "Проблемы "комплексного использования руд", проходивших в СПГТУ (Горный институт) в 1991 и 1996 гг. соответственно.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работы.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, изложенных на 178 страницах, 54 рисунков, 29 таблиц, списка использованной литературы из 127 наименований и приложения.