Як PTFE теплообмінники встановлюються в системах охолодження цинкових комірок?

Електроодержання цинку, як і міді, використовує електроліт сірчаної кислоти та створює значну омічну теплоту. Але цинк більш чутливий до температури, а наявність домішок фтору з цинкових концентратів створює ще одну проблему корозії для охолоджувального обладнання.

Електроодержання цинку
При електроодержанні цинку цинк осаджують із розчину сірчаної кислоти, часто в діапазоні 150-200 г/л H2SO4. Температуру електроліту слід підтримувати в межах 35-40°C, щоб запобігти небажаному виділенню газоподібного водню та досягти хорошої швидкості осадження. Будь-яке відхилення від цього температурного діапазону може мати суттєвий вплив на роботу електролізера, зменшуючи відновлення цинку та збільшуючи споживання енергії.

Системи охолодження використовуються для контролю температури та підтримки оптимальної продуктивності. Ці пристрої є ключовими для підтримки електроліту в цільовому діапазоні температур і для успішної обробки омічного тепла, що виділяється під час процесу електровилучення.

Особливий виклик забруднювачів фтору
Введення в електроліт фторид-іонів (зазвичай у цинкових концентратах) ускладнює процес охолодження цинку. Іони фтору є досить ворожими для більшості металів і можуть спричинити серйозну корозію в слідах (від кількох ppm до десятків ppm). Іони фтору також реагують з багатьма іншими звичайними матеріалами, що використовуються в системах охолодження, викликаючи їх швидке погіршення та вихід з ладу.

Вибір матеріалу для теплообмінників повинен бути дуже стійким до сірчаної кислоти та іонів фтору через жорсткість електроліту. PTFE (політетрафторетилен) є найкращим матеріалом для такого використання завдяки його чудовій хімічній стійкості. ПТФЕ повністю стійкий до дії фтору при температурах, типових для електровидобутку цинку (35-40°C), і тому ідеально підходить для застосування в теплообмінниках у цих умовах.

Теплообмінник конфігурації PTFE
Найбільш популярною системою охолодження на цинкових заводах є кожухотрубний теплообмінник. PTFE трубки використовуються для внутрішнього шляху рідини, а охолоджуюча вода тече навколо корпусу. Така конструкція забезпечує ефективну теплопередачу та зменшує небезпеку корозії та деградації матеріалу. ПТФЕ-трубки також демонструють гарну цілісність з часом, особливо в присутності фторид-сульфатної кислоти, що забезпечує надійну роботу системи охолодження.

Використовується кожухотрубна-і-конструкція з PTFE труб, оскільки вона забезпечує гнучкість для роботи з різними витратами потоку та різницею температур, водночас стійка до корозії. Зовнішня оболонка зазвичай виготовляється з нержавіючої сталі або інших корозійностійких сплавів, а трубки з ПТФЕ вибираються через їх стійкість до агресивного характеру електроліту.

Примітка щодо сумісності матеріалів: PTFE порівняно з іншими матеріалами
Стійкість матеріалу до сірчаної кислоти Стійкість до фториду тефлону Застосування в електровиготовленні цинку Відмінно Відмінно Найкращий вибір, оскільки він стійкий як до сірчаної кислоти, так і до іонів фтору.
Нержавіюча сталь Добре Погано Сприйнятливий до корозії іонами фтору і не підходить для тривалого використання в умовах, що містять фторид.
Титан Відмінно Погано Добре проти сірчаної кислоти, але піддається впливу фтору. Не рекомендується для електроліту, що містить фтор.
Графіт Помірний Помірний Графіт стійкий до сірчаної кислоти, але може зношуватися під впливом фтору, тому не завжди підходить для цих цілей.
Теплообмінники з ПТФЕ є неперевершеними за своєю стійкістю до корозійного впливу як сірчаної кислоти, так і іонів фтору в системах охолодження цинку.

Висновок
Теплообмінники з ПТФЕ ідеально підходять для охолодження розчину для електровидобутку цинку, оскільки вони стійкі як до сірчаної кислоти, так і до іонів фтору. Електроліт містить іони фтору. Використовувані матеріали повинні бути здатними протистояти хімічним і температурним стресам, не впливаючи на цілісність системи. Доведено, що теплообмінники з ПТФЕ є оптимальним рішенням для керування температурою електроліту, забезпечуючи ефективне осадження цинку та обмежуючи виділення водню.

Вибір матеріалу є життєво важливою частиною гідрометалургійних операцій, особливо коли мова йде про мікрозабруднювачі, такі як фторид. Вибір належної хімічної сумісності таких матеріалів, як PTFE, забезпечує максимальний термін служби та надійність системи охолодження, що, у свою чергу, сприяє загальній ефективності процесу електровидобутку цинку.