铟的真空蒸馏提纯原理，运田金属告诉你

铟的真空蒸馏提纯原理

（1）粗铟真空蒸馏的热力学原理

1.1 粗铟真空蒸馏的热力学基础

真空蒸馏提纯主要是利用金属和杂质间饱和蒸气压的差别，在挥发和冷凝过程中将杂质除去，达到提纯的目的。该技术在真空条件下加热金属，因金属的沸点低于常压下的沸点而容易挥发，挥发出的金属气体又在较低的温度处冷凝成为金属液或者固体，蒸气压低的杂质则残存在残渣中，蒸气压比金属高的杂质则在排气中或者更低温处冷凝分离，这就达到除去部分杂质的效果。

1.2 粗铟真空蒸馏的分离判定

真空蒸馏提纯粗铟是否可行，必须在经过热力学判定，通常有以下三种方法：

方法一：纯物质沸点判定

根据粗铟中各杂质元素的沸点不同，我们可以判定是否可以采用真空蒸馏的方法对粗铟中的杂质进行分离。低沸点的组分通常比高沸点的组分容易蒸发，在蒸馏过程中低沸点的组分挥发进入气相，而高沸点的组分则往往残留于液相当中，两者沸点差越大，越容易分离。

杂质元素As、Cd、Zn、Ti、Pb的沸点低于In的沸点，在蒸馏过程中优先In挥发进入气相；而Sn、Cu、Al、Fe、Ni的沸点高于In的沸点，在蒸馏过程中基本不挥发，残余在液相中。但由于杂质元素存在使得各组分的沸点发生改变，因此，此方法只能初步判断各组分能否分离。

方法二：纯物质饱和蒸气压判定

纯物质的饱和蒸气压判据就是在同一温度下，比较各组分的饱和蒸气压值，蒸气压高的组分通常比蒸气压低的组分容易蒸发，在蒸馏过程中蒸气压高的组分容易进入气相，而蒸气压低的组分往往残余于液相中，两种差距越大，越有利于分离。

杂质元素Cd、Zn、Ti、Pb的饱和蒸气压远高于In的饱和蒸气压，在蒸馏过程中优先于In 挥发，进入气相，而Sn、Cu、Fe、Ni远低于In的饱和蒸气压，在蒸馏过程中基本不挥发，残余在液相中。

方法三：β分离系数判定

因为在A-B的二元合金中存在相互作用，使得组元的实际蒸气压并不等于饱和蒸气压，而组元的实际蒸汽压还与其在合金中的摩尔分数浓度N和活度α有关。一般情况下，定义β为二元合金的分离系数，通过判定β的大小就可以判定二元合金能否分离，具体如下：当βA<1时，在真空蒸馏过程中组元A较多富集于液相，组元B则富集于气相，组元A与组元B可以实现分离，βA的值越小，分离效果越好；当βA=1时，在真空蒸馏过程中，组元A与组元B不能实现分离；当βA>1时，在真空蒸馏过程中组元A较多富集于气相，组元B则富集于液相，组元A与组元B可以实现分离，βA的值越大，分离效果越好。

杂质元素Cd、Zn、Ti、Pb的分离系数大于1 ，在蒸馏过程中先于In 挥发出来，进入气相，其中In-Cd、In-Zn的分离系数最大，采用真空蒸馏方法可以有效使其分离，在而杂质元素Sn、Cu、Fe、Ni的分离系数小于1，在蒸馏过程中基本不会挥发，残留在液相中。

基于上述三种方法，采用两端真空蒸馏的方法，在低温端除去分离系数大于1 的杂质Cd、Zn、Ti、Pb，在高温段除去分离系数小于1 的杂质Sn、Cu、Fe、Ni，从而实现对粗铟的提纯。