Cum sunt implementate schimbătoarele PTFE în sistemele de răcire cu celule electrowinning cu zinc?

Electroobținerea zincului, ca și cuprul, folosește un electrolit de acid sulfuric și creează căldură ohmică considerabilă. Dar zincul este mai susceptibil la temperatură și prezența impurităților de fluor din concentratele de zinc prezintă o altă problemă de coroziune pentru echipamentele de răcire.

Electrowinning zinc
În electroobținerea zincului, zincul este depus dintr-o soluție de acid sulfuric, adesea în intervalul 150-200 g/L H2SO4. Temperatura electrolitului trebuie menținută într-o fereastră limitată de 35-40°C pentru a preveni degajarea nedorită de hidrogen gazos și pentru a obține o viteză bună de depunere. Orice variație din acest interval de temperatură poate avea un efect substanțial asupra funcționării celulei electrolitice, reducând recuperarea zincului și crescând consumul de energie.

Sistemele de răcire sunt utilizate pentru a controla temperatura și pentru a menține performanța optimă. Aceste dispozitive sunt esențiale pentru a menține electrolitul în intervalul de temperatură țintă și pentru a gestiona cu succes căldura ohmică produsă în timpul procesului de electroobținere.

Provocarea specială a contaminanților cu fluor
Introducerea ionilor de fluor (de obicei în concentratele de zinc) în electrolit îngreunează procesul de răcire cu electroobținerea zincului. Ionii de fluor sunt destul de ostili pentru majoritatea metalelor și pot provoca coroziune gravă în urme (de la câteva ppm la zeci de ppm). Ionii de fluor reacţionează, de asemenea, cu multe alte materiale comune utilizate în sistemele de răcire, determinându-le să se deterioreze rapid şi să se defecteze.

Alegerea materialului pentru schimbătoarele de căldură ar trebui să fie foarte rezistentă la acidul sulfuric și ionii de fluor datorită durității electrolitului. PTFE (politetrafluoretilena) este cel mai bun material pentru o astfel de utilizare datorită calităților sale excelente de rezistență chimică. PTFE este complet rezistent la atacul fluorului la temperaturile tipice pentru electroobținerea zincului (35-40°C) și, prin urmare, este ideal pentru aplicațiile schimbătoare de căldură în aceste setări.

Configurare PTFE Schimbător de căldură
Cel mai popular sistem de răcire din rafinăriile de zinc este schimbătorul de căldură cu manșă și tub. Tuburile PTFE sunt utilizate pentru traseul intern al fluidului, iar apa de răcire curge în jurul carcasei. Acest design permite un transfer eficient de căldură și reduce pericolul de coroziune și degradarea materialului. Tuburile din PTFE prezintă, de asemenea, o bună integritate în timp, în special în prezența acidului sulfuric care conține fluor-, care asigură funcționarea fiabilă a sistemului de răcire.

Construcția carcasei-și-tuburilor cu tuburi PTFE este utilizată deoarece oferă flexibilitate pentru a gestiona diferite debite și diferențe de temperatură, fiind în același timp rezistentă la coroziune. Carcasa exterioară este de obicei realizată din oțel inoxidabil sau alte aliaje rezistente la coroziune, iar tuburile din PTFE sunt selectate pentru rezistența lor la caracterul agresiv al electrolitului.

Notă privind compatibilitatea materialelor: PTFE față de alte materiale
Rezistența materialului la acid sulfuric Rezistență la fluorură de teflon Aplicare în zinc Electrowinning Excelent Excelent Cea mai bună alegere, deoarece este rezistent atât la acid sulfuric, cât și la ionii de fluor.
Oțel inoxidabil Bine Slab Susceptibil la coroziune de către ionii de fluor și nu este adecvat pentru utilizare pe termen lung în setările lagărelor cu fluor.
Titan Excelent Slab Bun împotriva acidului sulfuric, dar supus atacului de fluor. Nu este recomandat pentru electroliți care conțin fluor.
Grafit Moderat Moderat Grafitul este rezistent la acidul sulfuric, dar se poate uza la expunerea la fluor, prin urmare nu este întotdeauna potrivit pentru aceste utilizări.
Schimbătoarele de căldură din PTFE sunt de neegalat în ceea ce privește rezistența lor la efectele corozive atât ale acidului sulfuric, cât și ale ionilor de fluorură în sistemele de răcire electrowinning zinc.

Concluzie
Schimbătoarele de căldură din PTFE sunt potrivite în mod ideal pentru răcirea soluției de electroobținere a zincului, deoarece sunt rezistente atât la acid sulfuric, cât și la ionii de fluor. Electrolitul conține ioni de fluor. Materialele utilizate trebuie să poată rezista factorilor de stres chimici și de temperatură fără a afecta integritatea sistemului. Schimbătoarele PTFE s-au dovedit a fi soluția optimă pentru gestionarea temperaturii electrolitului, asigurând depunerea eficientă a zincului și limitând degajarea hidrogenului.

Alegerea materialului este o parte vitală a operațiunilor hidrometalurgice, în special atunci când se ocupă cu urme de contaminanți precum fluorura. Alegerea compatibilității chimice adecvate a materialelor precum PTFE asigură durata de viață maximă și fiabilitatea sistemului de răcire, care, la rândul său, contribuie la eficiența generală a procesului de electroobținere a zincului.