银铟共沸合金的真空蒸馏-多级冷凝分离新方法：高效回收与绿色冶金技术突破

针对Ag-In合金共沸点导致传统真空蒸馏无法分离的瓶颈问题，研究人员提出"真空蒸馏-多级冷凝(VD-MC)"新方法。通过M-MIVM模型计算热力学参数，结合流场模拟指导多级冷凝温度控制，最终获得纯度>90 wt%的Ag和>99.95 wt%的In，实现无化学试剂、"三废"零排放的绿色回收。

　　

银铟(Ag-In)合金作为多功能材料，在电子工业、核能、医疗等领域具有重要应用。然而，这类合金中存在共沸现象，当银含量超过75%时，传统真空蒸馏技术难以实现有效分离。目前主流的电解-酸洗法和浸出-沉淀工艺不仅产生大量废水废气，金属回收率也较低。如何实现Ag-In合金的清洁高效分离，成为制约贵金属资源循环利用的关键难题。

针对这一挑战，Jiapeng Zhang等人在《Results in Engineering》发表研究，创新性地提出"真空蒸馏-多级冷凝(VD-MC)"技术路线。研究人员首先采用分子相互作用体积模型(M-MIVM)计算合金组分活度、饱和蒸气压等热力学参数，构建气液平衡(VLE)相图；通过SolidWorks建立三维几何模型，利用Fluent软件进行气液两相流场模拟；最后基于热力学和模拟结果指导五温区管式真空炉实验，优化蒸馏与冷凝参数。

热力学计算揭示分离规律

通过M-MIVM模型计算发现，当In摩尔分数x_In在0.3-1.0范围时，In活度呈现负偏差，有利于分离；而x_In<0.3时转为正偏差。VLE相图显示在1Pa真空度、1288K以上温度会出现共沸现象，证实传统蒸馏的局限性。分离系数β计算表明，温度升高可增强分离趋势，但当熔体中Ag组分超过10%时，β接近1导致共挥发。

流场模拟指导冷凝设计

欧拉多相流模型模拟显示，In蒸气可迁移至第四温区(1073K)，而Ag蒸气仅分布在第一、二温区(1423-1273K)。液相冷凝主要发生在第二至第四温区，其中1273-1173K区域冷凝质量占比达50%，In纯度>90wt%；1173-1073K区域In纯度可达99wt%以上。

多温区实验验证工艺可行性

在1423K蒸馏温度、3小时恒温条件下，设置1273-1173-1073K三级冷凝温区，获得突破性结果：残留物中Ag含量>90wt%，第四温区冷凝得到9.16g纯度99.95wt%的金属In。XRD分析显示，1173-1073K区域产物为单一In相，SEM-EDS证实其表面无Ag夹杂。与传统工艺相比，新方法实现金属全量回收，能耗降低87%(75 vs 570 kW/kg)，且完全避免"三废"产生。

该研究开创性地解决了共沸合金真空分离的世界性难题，为电子废弃物中的贵金属回收提供了绿色解决方案。通过热力学计算-数值模拟-实验验证的全链条创新，不仅实现了Ag、In的高效分离，更建立了可推广至其他共沸体系的方法学框架。研究团队已开发单炉处理1kg的扩大化设备，为产业化应用奠定基础，对推动有色金属资源的可持续利用具有重要战略意义。