Factors determining the rate of the process of metal bath components evaporation

Factores que determinan la velocidad del proceso de evaporación de los componentes del baño de metal

En este documento se analiza el impacto de determinados factores en la velocidad del proceso de evaporación de los componentes volátiles de los baños metálicos. Se considera que los principales determinantes del proceso de evaporación son la presión en el interior del agregado metalúrgico, el tipo de atmósfera gaseosa, la velocidad de mezcla del baño, así como su composición.

INTRODUCCIÓN

El fenómeno de evaporación de los componentes volátiles del baño metálico puede observarse en numerosos procesos tanto de metalurgia extractiva como de refi nición. En algunos de ellos, este fenómeno puede considerarse positivo, en otros, sin embargo, todo lo contrario. Para intensificar el proceso de evaporación o frenarlo, es necesario conocer los factores que determinan su velocidad. Entre estos factores destacan la presión en el interior del sistema, el tipo de atmósfera gaseosa, la temperatura y las propiedades hidrodinámicas del sistema en el que se analiza el proceso metalúrgico en cuestión.

Desde un punto de vista cinético, el proceso de evaporación del componente volátil del baño metálico puede dividirse en tres etapas principales:

- transferencia del componente en evaporación desde el cuerpo de la fase líquida hasta la interfase,

- evaporación del componente desde la interfase,

- transferencia de los vapores del componente evaporante desde la interfase al núcleo de la fase líquida.

El flujo de masa del componente evaporante "i" transferido desde el cuerpo del metal líquido a la interfase se caracteriza por la siguiente relación:

​$N_i^l={\beta }_i^l(C_i^l-C_i^s)$   (1)

Donde:

 ${\beta }_l^l$ - coeficiente de transferencia de masa del componente "i" en el metal líquido,

​$C_l^l$​  - concentración del componente "i" en el núcleo de la fase líquida,

​$C_l^s$ - concentración del componente "i" en la interfase.

El flujo de masa del componente "i" que se evapora de la superficie del metal líquido puede determinarse según la siguiente relación:

​$N_i^e=k_i^e(p_i^{ep}-p_i^s)$   (2)

donde:

​$k_i^e$​ - tasa de evaporación constante (coeficiente de evaporación) para el componente "i",

​$p_i^{ep}$​ - presión de equilibrio del componente "i" sobre el baño,

​$p_i^s$​ - presión real del componente "i" cerca de la interfase.

Para la fase gaseosa, el flujo de vapores del componente "i" transferido desde la interfase al cuerpo de la fase está condicionado por la siguiente relación:

​$N_i^g = β_i^g ﹒p_i^s$   (3)