Kuinka PTFE-vaihtimia käytetään sinkkielektroimiskennojen jäähdytysjärjestelmissä?

Sinkin elektrolyyttiminen, kuten kupari, käyttää rikkihappoelektrolyyttiä ja tuottaa huomattavan ohmisen lämpöä. Mutta sinkki on herkempi lämpötilalle, ja sinkkirikasteista peräisin olevat fluoridiepäpuhtaudet muodostavat toisen korroosio-ongelman jäähdytyslaitteissa.

Sinkki Electrowining
Sinkin elektrolyyttisessä rikastuksessa sinkki kerrostetaan rikkihappoliuoksesta, usein välillä 150-200 g/l H2SO4. Elektrolyytin lämpötilaa on pidettävä rajoitetussa 35-40 °C:n ikkunassa, jotta estetään ei-toivottu vetykaasun kehittyminen ja saavutetaan hyvä kerrostumisnopeus. Mikä tahansa vaihtelu tästä lämpötila-alueesta voi vaikuttaa olennaisesti elektrolyyttikennon toimintaan, mikä vähentää sinkin talteenottoa ja lisää energiankulutusta.

Jäähdytysjärjestelmiä käytetään lämpötilan säätelyyn ja optimaalisen suorituskyvyn ylläpitämiseen. Nämä laitteet ovat avainasemassa elektrolyytin pitämisessä tavoitelämpötila-alueella ja elektrolyyttiprosessin aikana syntyvän ohmisen lämmön käsittelyssä.

Fluorikontaminanttien erityinen haaste
Fluoridi-ionien (yleensä sinkkirikasteissa) lisääminen elektrolyyttiin vaikeuttaa sinkin elektrolyyttistä jäähdytystä. Fluori-ionit ovat melko vihamielisiä useimmille metalleille, ja ne voivat aiheuttaa vakavaa korroosiota pienissä määrissä (muutamasta ppm:stä kymmeniin ppm:iin). Fluori-ionit reagoivat myös monien muiden tavallisten jäähdytysjärjestelmissä käytettyjen materiaalien kanssa, mikä saa ne nopeasti huonontumaan ja hajoamaan.

Lämmönvaihtimien materiaalin valinnan tulee olla erittäin kestävä rikkihappoa ja fluoridi-ioneja johtuen elektrolyytin kovuudesta. PTFE (polytetrafluorieteeni) on paras materiaali tällaiseen käyttöön sen erinomaisten kemikaalien kestävyysominaisuuksien ansiosta. PTFE kestää täysin fluoridin iskua sinkin elektrolyyttiselle tyypillisissä lämpötiloissa (35-40°C) ja on siksi ihanteellinen lämmönvaihdinsovelluksiin näissä olosuhteissa.

PTFE-konfiguraatiolämmönvaihdin
Sinkin jalostamoiden suosituin jäähdytysjärjestelmä on vaippa-putkilämmönvaihdin. PTFE-putkia käytetään sisäisessä nestereitissä ja jäähdytysvesi virtaa vaipan puolella. Tämä rakenne mahdollistaa tehokkaan lämmönsiirron ja vähentää korroosion ja materiaalin hajoamisen vaaraa. PTFE-putkilla on myös hyvä eheys ajan myötä, erityisesti fluori-pitoisen rikkihapon läsnä ollessa, mikä varmistaa jäähdytysjärjestelmän luotettavan toiminnan.

PTFE-putkien kuori-ja-putkirakennetta käytetään, koska se tarjoaa joustavuutta erilaisten virtausnopeuksien ja lämpötilaerojen käsittelyyn samalla kun se on korroosionkestävä. Ulkokuori on yleensä valmistettu ruostumattomasta teräksestä tai muista korroosionkestävistä seoksista ja PTFE-putket valitaan niiden kestävyyden perusteella elektrolyytin aggressiivista luonnetta vastaan.

Huomautus materiaalien yhteensopivuudesta: PTFE verrattuna muihin materiaaleihin
Materiaalin kestävyys rikkihapolle Teflonfluoridin vastustuskyky sovellus sinkkiin Electrowining Erinomainen Erinomainen Paras valinta, koska se kestää sekä rikkihappoa että fluoridi-ioneja.
Ruostumaton teräs Hyvä Huono Alttia fluoridi-ionien aiheuttamalle korroosiolle, eikä sovellu pitkäaikaiseen käyttöön fluoridilaakeriasennuksissa.
Titaani Erinomainen Huono Hyvä rikkihappoa vastaan, mutta alttiina fluorin hyökkäyksille. Ei suositella fluoripitoiselle elektrolyytille.
Grafiitti Kohtalainen Kohtalainen Grafiitti kestää rikkihappoa, mutta voi kulua fluoridille altistuessaan, joten se ei aina sovellu näihin käyttötarkoituksiin.
PTFE-lämmönvaihtimet kestävät lyömättömästi sekä rikkihapon että fluoridi-ionien syövyttäviä vaikutuksia sinkin sähkökäyttöisissä jäähdytysjärjestelmissä.

Johtopäätös
PTFE-lämmönvaihtimet soveltuvat ihanteellisesti sinkin sähkövoiteluliuoksen jäähdyttämiseen, koska ne kestävät sekä rikkihappoa että fluoridi-ioneja. Elektrolyytti sisältää fluori-ioneja. Käytettyjen materiaalien on kestettävä kemiallisia ja lämpötilastressejä vaikuttamatta järjestelmän eheyteen. PTFE-vaihtimet on osoittautunut optimaaliseksi ratkaisuksi elektrolyytin lämpötilan hallintaan, mikä varmistaa tehokkaan sinkin kerrostumisen ja rajoittaa vedyn kehittymistä.

Materiaalin valinta on tärkeä osa hydrometallurgisia operaatioita, varsinkin kun käsitellään epäpuhtauksia, kuten fluoria. Materiaalien, kuten PTFE:n, oikean kemiallisen yhteensopivuuden valitseminen varmistaa jäähdytysjärjestelmän maksimaalisen käyttöiän ja luotettavuuden, mikä puolestaan ​​edistää sinkin elektrolyyttisen talteenottoprosessin yleistä tehokkuutta.