Hvordan brukes PTFE-vekslere i sinkelektrovinnende cellekjølesystemer?

Elektroutvinning av sink, som kobber, bruker en svovelsyreelektrolytt og skaper betydelig ohmsk varme. Men sink er mer utsatt for temperatur og tilstedeværelsen av fluorurenheter fra sinkkonsentrater utgjør et annet korrosjonsproblem for kjøleutstyr.

Elektrovinnende sink
Elektrovinnende sink avsettes i sink fra en løsning av svovelsyre, ofte i området 150-200 g/L H2SO4. Elektrolytttemperaturen må holdes i et begrenset vindu på 35-40°C for å forhindre uønsket utvikling av hydrogengass og for å oppnå en god avsetningshastighet. Enhver variasjon fra dette temperaturområdet kan ha en betydelig effekt på driften av elektrolysecellen, redusere sinkgjenvinning og øke energiforbruket.

Kjølesystemer brukes til å kontrollere temperaturen og for å opprettholde optimal ytelse. Disse enhetene er nøkkelen til å holde elektrolytten i måltemperaturområdet og for å lykkes med å håndtere den ohmske varmen som produseres under elektroutvinningsprosessen.

Spesiell utfordring for fluorforurensninger
Innføringen av fluoridioner (vanligvis i sinkkonsentratene) i elektrolytten gjør sinkelektrovinnende kjøleprosessen vanskeligere. Fluorioner er ganske fiendtlige til de fleste metaller, og kan forårsake alvorlig korrosjon i spor (noen få ppm til titalls ppm). Fluorioner reagerer også med mange andre vanlige materialer som brukes i kjølesystemer, noe som får dem til å raskt forringes og svikte.

Valget av materiale for varmevekslere bør være svært motstandsdyktig mot svovelsyre og fluoridioner på grunn av hardheten til elektrolytten. PTFE (polytetrafluoretylen) er det beste materialet for slik bruk på grunn av dets utmerkede kjemiske motstandsegenskaper. PTFE er fullstendig motstandsdyktig mot fluorangrep ved temperaturene som er typiske ved elektroutvinning av sink (35-40°C) og er derfor ideell for varmevekslerapplikasjoner i disse innstillingene.

PTFE konfigurasjon varmeveksler
Det mest populære kjølesystemet i sinkraffinerier er skall- og rørvarmeveksleren. PTFE-rør brukes for den interne væskebanen og kjølevann strømmer rundt skallsiden. Denne utformingen tillater effektiv varmeoverføring og reduserer faren for korrosjon og materialnedbrytning. PTFE-rørene viser også god integritet over tid, spesielt i nærvær av fluorid-som inneholder svovelsyre, noe som sikrer pålitelig funksjon av kjølesystemet.

Skall-og-rørkonstruksjonen med PTFE-rør brukes fordi den gir fleksibilitet til å håndtere forskjellige strømningshastigheter og temperaturforskjeller, samtidig som den er korrosjonsbestandig. Det ytre skallet er vanligvis laget av rustfritt stål eller andre korrosjonsbestandige legeringer, og PTFE-rørene er valgt for deres motstand mot elektrolyttens aggressive karakter.

Merknad om materialkompatibilitet: PTFE versus andre materialer
Materialebestandighet mot svovelsyreTeflonfluoridmotstand Anvendelse i sink Elektrovinnende Utmerket Utmerket Det beste valget, siden det er motstandsdyktig mot både svovelsyre og fluorioner.
Rustfritt stål God Dårlig Mottakelig for korrosjon av fluorioner og ikke egnet for langvarig bruk i fluorholdige omgivelser.
Titan Utmerket Dårlig God mot svovelsyre, men utsatt for angrep av fluor. Anbefales ikke for fluorholdig elektrolytt.
Grafitt Moderat Moderat Grafitt er motstandsdyktig mot svovelsyre, men kan slites ned ved eksponering for fluor, og er derfor ikke alltid egnet for disse bruksområdene.
PTFE varmevekslere er uovertruffen i deres motstand mot de korrosive effektene av både svovelsyre og fluoridioner i sinkelektrovinnende kjølesystemer.

Konklusjon
PTFE-varmevekslere er ideelt egnet for kjøling av sinkelektrovinnende løsning fordi de er motstandsdyktige mot både svovelsyre- og fluorioner. Elektrolytten inneholder fluorioner. Materialene som brukes må være i stand til å motstå kjemiske og temperaturbelastninger uten å påvirke systemets integritet. PTFE-vekslere har vist seg å være den optimale løsningen for å styre elektrolytttemperaturen, sikre effektiv sinkavsetning og begrense hydrogenutviklingen.

Materialvalg er en viktig del av hydrometallurgiske operasjoner, spesielt når man arbeider med sporforurensninger som fluor. Å velge riktig kjemisk kompatibilitet for materialer som PTFE sikrer maksimal levetid og pålitelighet til kjølesystemet, noe som igjen bidrar til den totale effektiviteten til sinkelektroutvinningsprosessen.