THERMODYNAMICS OF OXYGEN IN DILUTE LIQUID SILVER-TELLURIUM ALLOYS

Podobne dokumenty
H γ0 - the standard enthalpy of g phase. H β γ - the transition enthalpy of b to g

Slag number kw x TeO

WPŁYW STĘŻENIA WODOROTLENKU SODOWEGO NA ROZPUSZCZALNOŚĆ TLENU W ROZTWORACH WODNYCH

200 years of Henry s law (1803)!!! In a two component system (liquid + gas), at T=const., 1 degree of freedom exists, then pressure defines the state

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

Fig 5 Spectrograms of the original signal (top) extracted shaft-related GAD components (middle) and

TYRE PYROLYSIS. REDUXCO GENERAL DISTRIBUTOR :: ::

Knovel Math: Jakość produktu

WPŁYW WARUNKÓW PRZESYCANIA I STARZENIA STOPU C355 NA ZMIANY JEGO TWARDOŚCI

Few-fermion thermometry

Medical electronics part 10 Physiological transducers

tum.de/fall2018/ in2357

Conception of reuse of the waste from onshore and offshore in the aspect of

Machine Learning for Data Science (CS4786) Lecture 11. Spectral Embedding + Clustering

The Lorenz System and Chaos in Nonlinear DEs

Kiedy przebiegają reakcje?

Metodyki projektowania i modelowania systemów Cyganek & Kasperek & Rajda 2013 Katedra Elektroniki AGH

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 1 DOI: /v y

ANDRZEJ GONTARZ, ANNA DZIUBIŃSKA

Model standardowy i stabilność próżni

The temperature measurements Pomiary temperatur

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

KRYSTALIZACJA I MIKROSTRUKTURA BRĄZU CuAl10Fe5Ni5 PO RAFINACJI

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 4 DOI: /v

Prices and Volumes on the Stock Market

DUAL SIMILARITY OF VOLTAGE TO CURRENT AND CURRENT TO VOLTAGE TRANSFER FUNCTION OF HYBRID ACTIVE TWO- PORTS WITH CONVERSION

Unit of Social Gerontology, Institute of Labour and Social Studies ageing and its consequences for society

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 4

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

A NEW METHOD OF MEASURING THE OPERATING PARAMETERS OF SLIDE JOURNAL BEARINGS BY USING ACOUSTIC EMISSION

Where does value of smelter come from? Case study based on KGHM perspective 27th International Copper Conference, Milan, March 10-12, 2014

Odpowietrznik / Vent Charakterystyka pracy / Performance characteristic: Wykres ciœnienia wyjœciowego p2 w funkcji ciœnienia steruj¹cego p4 Diagram -

Lecture 18 Review for Exam 1

OpenPoland.net API Documentation

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

THEORETICAL STUDIES ON CHEMICAL SHIFTS OF 3,6 DIIODO 9 ETHYL 9H CARBAZOLE

A NEW MEASUREMENT METHOD OF FRICTION FORCES REGARDING SLIDE JOURNAL BEARINGS BY ACOUSTIC EMISSION

DETERMINATION OF TEMPERATURE DISTRIBUTION IN ACTIVE COVERING DURING PRODUCING OF COATINGS BY CASTING METHOD.

WPŁYW RÓŻNOWARTOŚCIOWYCH DOMIESZEK NA SZYBKOŚĆ WZROSTU ZGORZELIN NA METALACH (TEORIA HAUFFEGO-WAGNERA)

Tytuł pracy w języku angielskim: Physical properties of liquid crystal mixtures of chiral and achiral compounds for use in LCDs

CENTRUM CZYSTYCH TECHNOLOGII WĘGLOWYCH CLEAN COAL TECHNOLOGY CENTRE. ... nowe możliwości. ... new opportunities

Wtrącenia niemetaliczne w staliwie topionym w małym piecu indukcyjnym

BADANIA ABSORPCJI GAZÓW W UKŁADACH DWUFAZOWYCH CIEKŁYCH

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania

Proposal of thesis topic for mgr in. (MSE) programme in Telecommunications and Computer Science

Kiedy przebiegają reakcje?

ZMNIEJSZENIE NEGATYWNYCH SKUTKÓW DEPONOWANIA W ŚRODOWISKU ODPADÓW Z INSTALACJI ODSIARCZANIA SPALIN

Mikroskopia polowa. Efekt tunelowy Historia odkryć Uwagi o tunelowaniu Zastosowane rozwiązania. Bolesław AUGUSTYNIAK

BADANIE KRYSTALIZACJI KOMPOZYTU AK9-Pb. Z. KONOPKA 1 Katedra Odlewnictwa Politechniki Częstochowskiej

BIOPHYSICS. Politechnika Łódzka, ul. Żeromskiego 116, Łódź, tel. (042)

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

Inverse problems - Introduction - Probabilistic approach

Elektrochemia - prawa elektrolizy Faraday a. Zadania

oraz stężenie ceruloplazminy (CER)), stresu oksydacyjnego ((stężenie dialdehydu malonowego (MDA), stężenie nadtlenków lipidowych (LPH) i całkowity

O 2 ions are formed in the reaction:

Weronika Mysliwiec, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

Nazwa projektu: Kreatywni i innowacyjni uczniowie konkurencyjni na rynku pracy

WPŁYW MIESZANKI EGZOTERMICZNEJ NA BAZIE Na 2 B 4 O 7 I NaNO 3 NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE STOPU AlSi7Mg

Krytyczne czynniki sukcesu w zarządzaniu projektami

WAVELET TRANSFORM OF SELECTED SIMULATION SIGNALS USING DETAILS AS INFORMATION SOURCE

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Discretization of continuous signals (M 19) Dyskretyzacja sygnałów ciągłych

Łukasz Reszka Wiceprezes Zarządu

SHP / SHP-T Standard and Basic PLUS

Allocation of elements in former farmland afforestation with birch of varying age

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 3 DOI: /v

PowerFlow Sundial: 7 $ 0 & Avanc Compatible 8 & - & & 9 & -. ,! " #$%& ' ()$%& * & +, - <.! + . / & = & ! / - 4.

AN EFFECT OF FLOW NON-UNIFORMITY IN EARTH-TO-AIR MULTI-PIPE HEAT EXCHANGERS (EAHEs) ON THEIR THERMAL PERFORMANCE

ZMIANY KINETYKI UTLENIANIA STALIWA Cr-Ni MODYFIKOWANEGO TYTANEM I CYRKONEM

Helena Boguta, klasa 8W, rok szkolny 2018/2019

OBWIESZCZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY. z dnia 18 kwietnia 2005 r.

OCENA WPŁYWU TEMPERATURY CHŁODZENIA NA WYTRZYMAŁOŚĆ KINETYCZNĄ GRANUL

No matter how much you have, it matters how much you need

Instrukcja obsługi User s manual

Eksperymenty reaktorowe drugiej generacji wyznaczenie ϑ 13

Mikrostruktura, struktura magnetyczna oraz właściwości magnetyczne amorficznych i częściowo skrystalizowanych stopów Fe, Co i Ni

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 3 DOI: /v

Inżynieria materiałowa: wykorzystywanie praw termodynamiki a czasem... walka z termodynamiką

Macromolecular Chemistry

Przewody do linii napowietrznych Przewody z drutów okrągłych skręconych współosiowo

CFD MODELING OF PULVERIZED COAL COMBUSTION IN AIR AND OXY ATMOSPHERE - NO x AND SO 2 FORMATION

WPŁYW WYBRANYCH CZYNNIKÓW TECHNOLOGICZNYCH NA STOPIEŃ ZAGAZOWANIA SILUMINÓW

ROZPRAWY NR 128. Stanis³aw Mroziñski

Walyeldeen Godah Małgorzata Szelachowska Jan Kryński. Instytut Geodezji i Kartografii (IGiK), Warszawa Centrum Geodezji i Geodynamiki

Typ VFR. Circular flow adjustment dampers for the adjustment of volume flow rates and pressures in supply air and extract air systems

ANALIZA PARAMETRÓW DYNAMICZNYCH PULSATORÓW W WARUNKACH SYMULOWANEGO DOJU MECHANICZNEGO

A R C H I V E S O F M E T A L L U R G Y A N D M A T E R I A L S Volume Issue 1 DOI: /amm

Laboratory Studies on the Effectiveness of NO x Reduction by Selective Catalytic Reduction SCR Method

STRUCTURE OF PHOSPHOR TIN BRONZE CuSn10P MODIFIED WITH MIXTURE OF MICROADDITIVES

photo graphic Jan Witkowski Project for exhibition compositions typography colors : : janwi@janwi.com

OKREŚLANIE ZALEŻNOŚCI POMIĘDZY CZASEM KRYSTALIZACJI EUTEKTYCZNEJ A ZABIELANIEM ŻELIWA. Z. JURA 1 Katedra Mechaniki Teoretycznej Politechniki Śląskiej

Latent Dirichlet Allocation Models and their Evaluation IT for Practice 2016

Zadanie ChemCad - Batch Reaktor

ASSESSMENT OF IMPACT OF THE RHEOLOGICAL PARAMETERS CHANGE ON SENSITIVITY OF THE ASPHALT STRAIN BASED ON THE TEST RESULTS

SEZONOWE ZMIANY STOPNIA ZAPYLENIA ATMOSFERY W REJONIE UPRZEMYSŁOWIONYM NA PODSTAWIE OBSERWACJI WIELOLETNICH

Streszczenie rozprawy doktorskiej

STRUKTURA ŻELIWA EN-GJS W ZALEŻNOŚCI OD MATERIAŁÓW WSADOWYCH

Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences: metallurgist (since 2010), assistant professor (since 2014).

ATMOSFERA TOPIENIA W ODLEWNICZYCH PROCESACH PRZETAPIANIA STOPÓW MIEDZI CZĘŚĆ III

Transkrypt:

AGH University of Science and Technology Faculty of Non-Ferrous Metals Laboratory of Physical Chemistry and Electrochemistry THERMODYNAMICS OF OXYGEN IN DILUTE LIQUID SILVER-TELLURIUM ALLOYS Justyna Nyk, Bogusław Onderka, Krzysztof Fitzner

MOTIVATION ANODIC SLIME a by-product of the electrolytic refining of copper. ANODIC SLIME a source of silver, gold, platinum group metals, selenium and tellurium. Composition of anodic slime silver Gold, Pt-group selenium, tellurium

DIAGRAM OF SILVER PROCESSING Electrolytic refining of copper Cu Slime containing Ag Treatment of anodic slime Kaldo furnace charge Kaldo furnace

DIAGRAM OF SILVER PROCESSING Kaldo furnace Oxidation Refining Removal of Te by sodium carbonate Electrolytic refining of silver Ag

Refining of silver 1 OXIDATION 2 REMOVAL OF SELENIUM 3 REMOVAL OF TELLURIUM

Tellurium elimination from Ag The tellurium elimination by oxidation: [ Te ] + 2 [ O ] = ( TeO ) + = (1) Ag Ag 2 slag L slag / Ag Te γ [ Te ] ( n) Ag slag = K 1 γ [ n] TeO 2 Ag a 2 [ O ] Ag (2)

Tellurium elimination by sodium carbonate Product of reaction depends on oxygen pressure: - In reducing conditions product is sodium telluride (Na 2 Te): [ ] ( ) Te + Na CO = Na Te + CO + 0.5O Ag 2 3 2 slag 2 2 (3) - In oxidizing conditions product is sodium tellurate (Na 2 TeO 3 ): [ ] ( ) Te + Na CO + O = Na TeO + CO (4) Ag 2 3 2 2 3 slag 2 M.Perez-Tello and M.Prito-Sanchez, A Kinetic Model for the Oxidation of Selenium and Tellurium in an Industrial Kaldo Furnace,JOM, 56(12), 52-54 (2004)

Removal of tellurium by sodium carbonate Distribution coefficient of tellurium between slag and metallic phase for reaction (3) and (4): - Reducing conditions: log L = - 1 2log a + slag / Ag Te,(3) [ O] Ag const (5) - Oxidizing conditions: log L = log a + slag / Ag Te,(4) [ O] Ag const (6) For constant P CO2 and temperature an activity of Na 2 CO 3 was assumed to be 1 (n Na >> n Te ).

Oxygen activity determination The coulometric titration measurements of galvanic cell with YSZ solid oxide electrolyte: Ag-(Te)-O ZrO 2 +Y 2 O 3 O 2 (in air) P O 2 P O 2 = 0.213 bar (I) Method aim: Determination of effect of tellurium concentration on the activity coefficient of oxygen in dilute liquid Ag alloys - (γ o Ag ) in defined temperature range.

Scheme of assembly <3> <2> <1> Fig 1. The scheme of electrochemical cell assembly for the coulometric titration measurements.

Examplesof changeof electric current with time for experiments with liquid silver tellurium alloys 2% at. Te 4% at. Te T=1285 K T=1285 K Q=1.4570 C Q=4.5953 C

Theoretical basis The coulometric titration method bases on measure of EMF change dependent on partial pressure of oxygen, as follows: E 1 R T 0.21 = ln 4 F p O 2 (7) Activity coefficient of oxygen γ 0 in liquid metallic phase: O 1/2 2 γ = (8) 0 (p ) C 1

Theoretical basis The change of concentration of oxygen in sample during titration experiment: 100 M Q jon C1 C2 = (9) 2 W F Activity coefficient of oxygen γ 0 in liquid solution: γ 0 2E F 0.21 ln R T C 1 1 = exp + (10) The standard Gibbs free energy of oxygen dissolution in liquid metallic melt: G = RT ln γ (11) 0 O 0

Experimental results I. Measurements of activity coefficient of oxygen in liquid silver reference and test of this method.

Experimental results for pure liquid Ag Experimental temperature range: 1285-1485 K (step: 50 K) Table 2. The example of obtained results at 1285 K T= 1285, K G E 0 O, 1, V E 2, V Q jon, C C 1, at. % O ln γ O O J/mol 0.103 0.291 0.73025 0.15561-0.75899-8108 0.113 0.306 0.61579 0.12989-0.73256-7826 0.113 0.307 0.57968 0.12989-0.75567-8073 0.101 0.295 0.54681 0.16133-0.74138-7921 0.100 0.245 0.66284 0.16427-0.73209-7821 0.116 0.310 0.45696 0.12304-0.76581-8182 0.108 0.302 0.49750 0.14217-0.75134-8027

Temperature dependence of standard free energy of oxygen dissolution in pure liquid Ag Fig. 2.

II. Measurements of activity coefficient of oxygen for dilute liquid Ag-Te-O alloys

Phase diagram of Ag-Te Experimental Te concentration range was limited to dilute liquid solution of Te in Ag. 1250 Temperature e, 0 C 1125 1000 875 L 1 +FCC L 1 LIQUID L 1 + L 2 L 1 + Ag 2 Te L 2 FCC + Ag 2 Te L 2 + Ag 2 Te 750 0 10 20 30 40 50 Ag mole %Te mole %Te Fig. 3.

Experimental results for dilute liquid Ag-Te-O alloys Table 3. Experimental results for 2 at.% Te liquid Ag-Te-O alloy. T = 1385 K No. E 1, V E 2, V Q jon, C C 1, at. % O G ln γ 0 O, O o J/mol 1 0.145 0.323 1.327 0.0880-0.749-8623 2 0.161 0.338 0.997 0.0673-0.750-8641 3 0.161 0.34 1.273 0.0673-0.752-8656 4 0.152 0.333 1.098 0.0783-0.749-8621 5 0.142 0.325 0.975 0.0926-0.730-8405 6 0.167 0.347 0.957 0.0609-0.749-8622 7 0.187 0.368 1.311 0.0436-0.740-8523

Experimental results for dilute liquid Ag-Te-O alloys - example for two tellurium concentrations in Ag-Te-O alloys. 2 at. % Te 3 at. % Te Fig. 4. The standard Gibbs free energy of oxygen dissolution in Ag-Te liquid solution as a function of temperature.

Interpretation The change in oxygen activity coefficient in dilute solution caused by the addition of the other metallic component defined as a function of Te concentration: 0 (Te) O O O O Te ln γ = ln γ ln γ = ε X where: (Te) lnγ ε O O = X Ag Te X 1 is a first order interaction parameter. The mole fraction of tellurium addition is denoted by X Te.

ln γ o vs. X Te and temperature dependence Table 4. ln γ o vs. X Te and temperature dependence (0 < X Te < 0.06) 1285K 1335 K 1385 K 1435 K 1485 K X Te lnγ o lnγ o lnγ o lnγ o lnγ o 0.01-0.1466-0.1254-0.1182-0.1504-0.1220 0.02-0.1159-0.0828-0.0796-0.0647-0.0665 0.03-0.2339-0.1490-0.1123-0.1113-0.0506 0.04-0.3227-0.3247-0.2825-0.2599-0.2486 0.05-0.2537-0.2207-0.1853-0.2052-0.1823 0.06-0.2592-0.2764-0.3528-0.2497-0.1944

lnγ o vs. X Te dependence (0 < X Te < 0.06) determined for different T values 1385 K 1335 K Fig.5. The dependence of ln γ o vs. X Te (0 < X Te 0.06) determined for different temperatures.

Temperature dependence of a first-order interaction parameter ε O Te Table 5. T, K 1/T, K -1 Te ε O 1485 6,734-3.823 1435 6,968-4.590 1385 7,220-5.216 1335 7,490-5.272 1285 7,78-5.708 Fig. 6. Interaction parameterε O Te as a function of (1/T).

Conclusions 1. The standard free energy of oxygen dissolution in liquid Ag-Te alloys showed negative values. Its absolute value increases with increase of Te concentration and decreases with the growth of temperature. 2. At given temperature tellurium concentration enlargement causes the depression of activity coefficient of oxygen in liquid Ag-Te solutions.

Influence of lead on thermodynamics of oxygen in Ag-Te liquid solutions Some hot results Ag-Te-Pb-O alloy Ag-Te-O alloy 4 at. % Te 10 at. % Pb 4 at. % Te

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION

Wnioski 1. Energia swobodna Gibbsa rozpuszczania tlenu w ciekłym roztworze Ag-Te ma wartości ujemne i jej wartość bezwzględna rośnie z zawartością telluru i maleje ze wzrostem temperatury. 2. W danej temperaturze wzrost stężenia telluru powoduje obniżenie współczynnika aktywności tlenu w ciekłym roztworze. Oznacza to zmniejszenie rozpuszczalności tlenu w ciekłym roztworze Ag z dodatkiem telluru.

lnγ o vs. X Te dependence (0 < X Te < 0.06) determined for different T values 1335 K 1385 K Fig.5. The dependence of ln γ o vs. X Te (0 < X Te 0.06) determined for different temperatures. 90% confidence intervals were calculated.

Scheme of the cell air Fig 2. Scheme of solid oxide galvanic cell.

Distribution Coefficient The distribution coefficient describes the partition accompanying elements between slag and metal and is therefore an indicator for the efficiency of the metal extraction [8]. (1) In the slag the different metals M (e.g. Cu, Ni, Zn, Pb, Sn etc.) exist in the form of oxides, as demonstrated by the reaction in equation 2. Equation 3 shows the corresponding equilibrium constant to this reaction. The distribution coefficient is directly proportional to p O2 n/2 if the behavior of the metal M in the copper and of the metal oxide MO in the slag obeys Henry`s law.

The distribution coefficient of a solute between two The distribution coefficient of a solute between two phases is calculated as the ratio of the concentration of the solute in one phase to the concentration of the solute in the other phase under equilibrium conditions.

Usuwanie telluru za pomocą sody W atmosferze redukcyjnej tellur można usunąć jako tellurek sodu Na 2 Te. Metodę tą opisuje reakcja: [ ] ( ) Te + Na CO = Na Te + CO + 0.5O Ag 2 3 2 żużel 2 2 Współczynnik podziału telluru między fazę żużlową i metaliczną: K g żużel / Ag 2 [ Te] Ag żużel log LTe = log + log ana2 ( CO3 ) g Na Te[ n] Ag 2 ( n) æ1 ö - ç log po - log çè 2 ø p CO 2 2 (2) Aktywność Na 2 CO 3 można przyjąć za równą 1, co dla ustalonego ciśnienia parcjalnego CO 2 i temperatury prowadzi do zależności: log żużel / Ag LTe,(2) = - 1 2log a[ O] + const Ag

Usuwanie telluru za pomocą sody W atmosferze utleniającej tellur można usunąć jako telluryn sodu Na 2 TeO Metodę tą opisuje reakcja: [ ] ( ) Te + Na CO + O = Na TeO + CO Ag 2 3 2 2 3 żużel 2 Współczynnik podziału telluru między fazę żużlową i metaliczną: K g żużel / Ag 3 [ Te] Ag żużel log LTe = log + log ana2 ( CO3 ) g Na TeO [ n] Ag 2 3 ( n) æ1 ö - ç log po + log çè 2 ø p CO 2 2 (3) Aktywność Na 2 CO 3 można przyjąć za równą 1, co dla ustalonego ciśnienia parcjalnego CO 2 i temperatury prowadzi do zależności: log L = log a + żużel / Ag Te,(3) [ O] Ag const

SCHEMAT PRODUKCJI SREBRA