Исследование и разработка технологии очистки растворов цинкового производства от фторид-ионов Егоров Виталий Валерьевич

Содержание к диссертации

Введение

1 Влияние ионов F" на процесс электроэкстракции цинка из сульфатных растворов 11

1.1 Основные технологические показатели электролиза и влияние на них состава электролита 12

1.2 Источники поступления примесей галогенидов на стадию электролиза и применяемые способы очистки раствора от них 14

1.3 Практика работы цинковых предприятий России 15

1.4 Подготовка катодных матриц 19

1.4.1 Механические свойства поверхности 19

1.4.2 Оксидирование алюминия 19

1.5 Выводы по главе 1 23

2 Обзор перспективных методов очистки технологических растворов от фтора 25

2.1 Известные способы очистки цинковых растворов от галогенидов 25

2.1.1 Существующие технологии удаления хлора из растворов 25

2.1.2 Существующие технологии очистки растворов от фтора 28

2.2 Электрохимические методы удаления ионов фтора из растворов 31

2.3 Удаление фтора методом адсорбции 32

2.3.1 Сорбенты на основе глинозема и модифицированного оксида алюминия 32

2.3.2 Сорбенты на основе соединений железа (III) 36

2.4 Способы получения сорбентов на основе железа для удаления хлорид- и фторид- ионов 41

2.5 Выводы по литературному обзору 45

3 Изучение поведения ионов F" в системах Zn2+- H2S04 и их взаимодействия с алюминием 47

3.1 Термодинамическое моделирование фторсодержащих водных систем 48

3.1.1 Фазовые равновесия в системе А1 - F - Н20 49

3.1.2 Фазовые равновесия в системе Zn - F - Н20 50

3.1.3 Фазовые равновесия в системе Fe - F - Н2О 51

3.2 Изучение влияния процессов комплексообразования на активность ионов F" 52

3.2.1 Комплексы [AlFn]3"n 53

3.2.2 Комплексы [FeFn]3"n 57

3.3 Потенциометрические исследования процессов, протекающих на границе алюминий - раствор сульфата цинка 61

3.4 Изучение влияния концентрации фтора на кинетику процесса цементации цинка алюминием в сернокислом растворе 63

3.4.1 Взаимодействие оксидной пленки с ионами фтора 63

3.4.2 Восстановление цинка на поверхности алюминия 66

3.5 Изучение влияния условий разрушения оксидной пленки на время начала цементации цинка 72

3.6 Выводы по главе 3 75

4 Выбор сорбента для очистки цинкового раствора от фторид-ионов 78

4.1 Изучение сорбционных свойств оксигидрата железа ОГЖ 78

4.1.1 Синтез ОГЖ в лабораторных условиях 78

4.1.2 Физико-химические свойства акаганеита 81

4.1.3 Сорбция галогенидов из сульфатных цинковых растворов синтезированным ОГЖ 84

4.1.4 Испытания сорбента на продуктивном цинковом растворе 90

4.2 Полимер-неорганические композитные сорбенты на основе катионитов 92

4.3 Неорганические композитные материалы 95

4.3.1 Синтез неорганического композитного сорбента 95

4.3.2 Сорбционные свойства неорганических композитных сорбентов 103

4.4 Выводы по главе 4 106

5 Описание выбранной технологии очистки сульфатных цинковых растворов от фторид-ионов 108

5.1 Предлагаемая технологическая схема 108

5.1.1 Синтез сорбента 109

5.1.2 Сорбционная очистка цинкового раствора 110

5.1.3 Десорбция / регенерация сорбента 111

5.2 Оценка экономического эффекта от внедрения операции очистки от фторид-ионов 112

5.3 Выводы по главе 5 116

Заключение 117

Список сокращений и условных обозначений 121

Список литературы 122

Приложение А. Данные потенциометрии системы А13+ - F" - Н2О 136

Приложение Б. Данные потенциометрии системы Fe3+ - F" - Н2О 137

Приложение В. Технологическая схема сорбционной очистки цинкового раствора от фторид-ионов 138

• Практика работы цинковых предприятий России
• Комплексы [AlFn]3"n
• Сорбция галогенидов из сульфатных цинковых растворов синтезированным ОГЖ
• Оценка экономического эффекта от внедрения операции очистки от фторид-ионов

Введение к работе

Актуальность работы

В настоящее время производство металлов находится в состоянии
качественного перехода к увеличению объёмов производства за счёт
интенсивных факторов роста экономических показателей. Это выражается в
увеличении комплексности использования рудного сырья, в переработке
накопленного и образующегося техногенного сырья, снижении объёма
выбросов и стоков. К подобной реорганизации производства предприятия
стимулирует ряд внешних и внутренних факторов, таких как ужесточение
контроля со стороны природоохранных организаций, истощение

традиционной сырьевой базы, укрупнение производственных объединений и необходимость обеспечения стабильного развития горно-металлургических компаний в долгосрочной перспективе.

Наибольший интерес для цинкового производства представляют пыли медеплавильных заводов, а также пыли сталеплавильных электродуговых печей прямого действия (ДСП). Однако, высокое содержание галогенов и мышьяка требует значительных затрат на подготовку сырья – прокалку (отгонка хлора, фтора и окисление мышьяка и органики), и последующую отмывку возгонов от хлора и фтора.

Порядка 30 % цинксодержащих отходов в мире подвергаются переработке с извлечением цинка. В России этот показатель составляет менее 5 %. Представляет актуальность разработка технологий, позволяющих вовлекать цинксодержащие пыли в схемы действующего цинкового производства. При этом доля вторичного сырья в производстве цинка в России составляет 3 %, в мире – 11 %. А такое перспективное техногенное сырье как пыли ДСП в промышленном масштабе практически не перерабатывается. Это обусловлено отсутствием экономически эффективной технологии извлечения цинка из сложного по химическому составу сырья.

Изменение состава поступающего сырья требует комплексного решения ряда вопросов, связанных с совершенствованием переделов цинкового производства, в частности, операций комплексной очистки цинковых растворов перед электроэкстракцией. Для решения этих задач актуально научное обоснование, исследование и практическая реализация новых способов очистки сульфатных цинковых растворов, направленных на сохранение параметров технологического процесса, снижение затрат и повышение качества конечной продукции.

Чистота электролита определяет показатели процесса

электроосаждения цинка и качество катодного металла. Вредное воздействие фтора проявляется в увеличении адгезии цинка к алюминиевым матрицам, вызывая явление «трудной сдирки» и приводит к повышенному удельному расходу электроэнергии, а также увеличению трудозатрат при производстве металла.

Разработка эффективной технологии очистки цинковых растворов от фторид-ионов является ключевым моментом для создания комплексной схемы переработки цинксодержащего техногенного сырья. Требуют изучения и научного обоснования вопросы механизма воздействия ионов фтора в процессе электроэкстракции, выбора способа их удаления из сульфатного цинкового раствора и технологических параметров процесса очистки.

Решение проблемы переработки указанных промпродуктов и отходов является одной из наиболее актуальных задач для ПАО «ЧЦЗ», являющегося ведущим производителем цинка в России.

Степень разработанности темы исследования

Совершенствование технологий очистки растворов цинкового

производства от галогенид-ионов подробно представлено в ряде работ отечественных и зарубежных исследователей (Кирпиков А.С., Козлов П.А., Hiroshi Hata, Liu Yang и др.). Вместе с тем, в настоящее время не существует промышленно внедренной технологии очистки сульфатных цинковых растворов от фторид-ионов, а также не полностью раскрыт механизм воздействия фторид-ионов на адгезию цинка к алюминиевым матрицам.

Целью работы является изучение механизма воздействия фторид-ионов на технологические параметры процесса электроэкстракции и разработка технологии очистки сульфатных цинковых растворов от фтора.

Задачи исследования:

1. Изучение поведения фторид-ионов в цинковом электролите и их участия в увеличении адгезии катодного осадка к поверхности алюминиевых матриц.

2. Установление зависимостей между концентрацией фторид-ионов в сульфатных цинковых растворах и скоростей реакций растворения материала катода.

3. Оценка эффективности способов очистки цинковых растворов от фторид-ионов и изучение возможных способов синтеза сорбентов для очистки растворов от фтора.

4. Изучение влияния основных параметров синтеза сорбента (концентрация реагентов, продолжительность) на эффективность сорбции фторид-ионов.

5. Разработка новых технологических операций и технологической схемы очистки цинковых растворов от фторид-ионов.

Научная новизна и теоретическая значимость:

6. Получены математические модели зависимости активности фторид-ионов в водных растворах от концентраций фтора и алюминия, а также от концентраций фтора и железа (III).

7. Изучена скорость реакции взаимодействия фторид-ионов с оксидной пленкой алюминия. Впервые рассмотрено влияние концентрации ионов F^- в сульфатных цинковых растворах на скорости реакций растворения оксидной

пленки и взаимодействия металлического алюминия с компонентами раствора.

3. Впервые изучено влияние концентрации ионов F^- и Al³⁺ в растворах сульфата цинка на время начала взаимодействия металлического алюминия с компонентами раствора.

4. Предложен способ модификации катионита КУ-28 соединениями железа. Изучены сорбционные свойства полученного сорбента.

5. Предложена методика получения нового композитного материала кварц-ярозит и изучена возможность его применения в качестве сорбента для очистки растворов цинкового производства от фторид-ионов. Получены изотермы сорбции фторид-ионов для нового композитного сорбента.

Практическая значимость:

1. Изучено поведение фторид-ионов в сульфатных солевых системах, полученные зависимости позволили рекомендовать наиболее оптимальный способ устранения негативного влияния от присутствия фтора в растворе в зависимости от условий производства.

2. Разработаны новые сорбенты для очистки растворов и вод от фторид-ионов. На основании полученных данных предложен новый материал, обладающий оптимальным сочетанием физико-химических свойств для его применения в качестве сорбента в гидрометаллургии цинка.

3. На основании результатов лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний обосновано внедрение новых технологических операций получения сорбента, сорбционной очистки сульфатного цинкового раствора и регенерации сорбента. Предложена технологическая схема фторидной очистки цинкового электролита.

Методология и методы исследования

Исследования выполнены в лабораторном, укрупненном масштабах.
Использованы методы математического планирования эксперимента и
физического моделирования, специализированные компьютерные

программы управления и сбора данных лабораторного эксперимента, обработки результатов (HSC Chemistry 6.0, Statgraphics Centurion XVI).

В исследованиях использованы лабораторные и укрупненные установки для изучения коррозионных процессов, апробации предлагаемой технологии очистки.

При анализе исходных материалов и продуктов технологических
операций использованы аттестованные физико-химические методы:

просвечивающая электронная микроскопия (микроскоп JEOL JSM- 6460LV),
рентгенофазовый XRD 7000 C (Shimadzu), атомно-абсорбционный анализ
(novAA 300), ионометрия (иономер И-160М с электродами

ионоселективными ЭЛИС-131Cl и ЭЛИС-131F) и др.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты термодинамических расчетов для систем Al-F-H₂O и Fe(III)-F-H₂O, а также реакций протекающих на поверхности алюминиевых матриц в цинковом электролите.

2. Математические модели, устанавливающие взаимосвязь между активностью фторид-ионов и катионов Al³⁺, Fe³⁺ в водных растворах.

3. Особенности механизма и кинетические закономерности фторидной коррозии алюминия в сернокислых растворах.

4. Математическая модель скорости цементации цинка алюминием в зависимости от концентрации фторид-ионов в сульфатных растворах.

5. Зависимость времени растворения оксидной пленки и начала взаимодействия алюминия с раствором от концентрации фторид-ионов.

6. Результаты исследования сорбционных свойств нанокристаллического акаганеита по отношению к фторид-ионам.

7. Условия получения и сорбционные свойства нового композитного сорбента.

8. Результаты лабораторных испытаний процесса очистки цинковых растворов от фторид-ионов при помощи акаганеита и нового композитного сорбента.

9. Технологическая схема сорбционной очистки растворов цинкового производства от фторид-ионов.

Степень достоверности результатов

Достоверность результатов обеспечивается их воспроизводимостью
при использовании независимых экспериментальных методик,

аттестованных средств выполнения измерений и применением

статистической обработки при анализе данных.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на:

1. III Конгресс «Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований» «ТЕХНОГЕН-2017», Екатеринбург, 5-9 июня 2017 г.

2. Пятая молодежная научно-практическая конференция «Инновационный потенциал молодежи - вклад в развитие АО Уралэлектромедь», г. Верхняя Пышма, 2017.

3. Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2018», Москва, 2018.

Личный вклад соискателя

Определение цели и направлений исследования, научно-теоретическое обоснование, непосредственное участие в проведении лабораторных исследований, сбор и анализ полученных данных, поиск и апробация новых способов решения поставленных задач, подготовка научных публикаций.

Публикации

Основные результаты исследования изложены в 2 статьях, опубликованных в рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК; 10 тезисах докладов научных конференций.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения (общие выводы), 3 приложений, содержит 138 страниц основного текста,

55 рисунков и 17 таблиц; список литературы включает 123 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Практика работы цинковых предприятий России

В настоящее время в России основными производителями товарного цинка являются предприятия холдинга УГМК: ПАО «Челябинский цинковый завод» и ОАО «Электроцинк», также в небольших объемах цинк производят на предприятиях Русской медной компании.

Автоматическая сдирка катодного цинка осуществляется лишь на Челябинском заводе, в то время, как остальные предприятия используют ручную сдирку металла. Для автоматической сдирки критично содержание ионов фтора в электролите выше 40 мг/дм3, при ручной сдирке металла возможно достаточно полное отделение цинкового осадка вплоть до 200 мг/дм3. Очистку цинксодержащих материалов от примесей (фтора, хлора) осуществляют различными способами [15].

На рисунке 1.1 показан катод с оставшимся на нем цинком, неподдающимся сдирке. В цехе электролиза цинка АО «Уралгидромедь» содержание ионов фтора достигает 400 мг/дм3, даже при ручной сдирке на катодах остается цинк, который необходимо растворять в кислоте перед следующей загрузкой. На рисунке 1.2- катод ПАО «Челябинский цинковый завод», в левой части снимка находится алюминиевая матрица, справа часть содранного катодного цинка.

На предприятиях опробован способ [16], который включает прокалку материалов с получением возгонов, содержащих хлор и фтор, и их последующее выщелачивание. При этом, выщелачивание проводят в растворе серной кислоты. Затем поэтапно очищают раствор от хлора путем осаждения его одновалентной медью и от фтора путем осаждения его известью с получением фторсодержащего известкового кека. Высушивают кек до влажности 20-30 % и подвергают вельцеванию с извлечением цинка в вельц-окись и с переводом фтора и кальция в отвальный клинкер. Техническим результатом является возможность утилизировать и удалить из цинкового производства фтор с отвальным или медьсодержащим клинкером. Также известен способ удаления хлора и фтора из пылевидных цинксодержащих материалов, включающий их прокалку (окислительный обжиг) при температуре 650-700 С и переработку вторичных возгонов [17].

Недостатком указанных способов является в одних случаях отсутствие приемлемых технических решений по утилизации вторичных возгонов, в других случаях решаются задачи отдельно или по очистке растворов от хлора или по очистке растворов от фтора.

Известны способы извлечения цинка из сернокислых растворов электролизом, включая добавки различных органических ПАВ столярного (костного) клея, тиомочевины и т.п., лигносульфаната и экстракта лакричного корня [18].

Недостатком указанных способов является то, что не решается вопрос с «трудной» сдиркой катодного цинка при поступлении на электролиз растворов с повышенным содержанием фтора до 100 мг/дм3 и выше и титруемой органики 0,5-1 г/дм3. Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения цинка из сернокислых растворов электролизом, включающий добавки в электролит костного клея, экстракта лакричного корня и других органических ПАВ, а также введения перед сдиркой растворимой соли сурьмы в количестве, необходимом для создания в электролите в первый момент осаждения цинка на алюминиевой свободной матрице концентрации сурьмы 0,2-0,3 мг/дм3 [19]. Недостатком указанного способа является снижение выхода цинка по току, особенно при переработке растворов с глубокой очисткой от кобальта и никеля (менее 0,3 мг/дм3) и с автоматизированной сдиркой катодного металла после более чем двухсуточного его наращивания на алюминиевой матрице.

На ПАО «ЧЦЗ» используют способ [20], который включает электролитическое осаждение цинка на алюминиевой матрице из растворов, содержащих сурьму, с непрерывным введением в электролит костного клея, экстракта лакричного корня и лигносульфоната. Перед началом осаждения цинка в электролит добавляют разовую порцию раствора сурьмы, содержащий 6-12 г/дм3 виннокислого калия-антимонила, при увеличении концентрации сурьмы в электролите на 0,01-0,025 мг/дм3.

Данный способ испытан в промышленных условиях. Испытания показали, что разовая порция добавки сурьмы в электролизную ванну перед началом осаждения цинка на алюминиевой матрице в виде раствора, содержащего 6-12 г/дм3 калия-антимонилтартрата, обеспечивающая повышение концентрации сурьмы в электролите на 0,01-0,025 мг/дм3, позволяет увеличить выход цинка по току при одновременном решение вопроса с «трудной» сдиркой катодного металла. Причем при снижении дозировки до концентраций добавленной сурьмы в растворе менее 0,01 мг/дм3 увеличивается количество «прихваченных» к алюминиевой матрице катодов и снижается выход цинка по току. При повышении более 0,025 мг/дм3 значительно снижается выход цинка по току.

Комплексы [AlFn]3"n

Для изучения влияния ионов алюминия на активность фторид-ионов в растворе была проведена серия опытов. Измерения проводили при помощи иономера И-160, с подключенными к нему ионселективным электродом ЭЛИС-131(F), хлорсеребряннным электродом сравнения ЭСр-10103. В качестве объекта исследований использовали водные растворы сульфата алюминия, приготовленные из государственных стандартных образцов (ГСО) ионов А13+, концентрации ионов алюминия - 0,4; 0,8; 2; 4; 12 мг/дм3 (0,015; 0,03; 0,075; 0,15; 0,45 ммоль/дм3). В растворы также вводили ионы F" в диапазоне концентраций 0 -5 ммоль/дм3. Результаты измерений приведены в Приложении А.

На основании полученных данных были построены графики зависимостей потенциала от концентрации ионов алюминия в растворах при фиксированных концентрациях фторид ионов (рисунок 3.4).

Графики показывают, что ионы алюминия оказывают существенное влияние на потенциал фторселективного электрода, что говорит о снижении активности фторид ионов в растворе.

Для получения зависимостей вида Е = f(Cp) при постоянных концентрациях алюминия построены линии тренда для графиков в системе координат Е - С (FO6n0 (рисунок 3.5).

Зависимость потенциала ионселективного электрода от концентраций фтора и алюминия в растворе (R2 99 %): fk (CF; CM) = 397,15 + 0,068-CF - 0,615-CAI - (0,017-CF2 - 0,008-CF-CAI + 1,12-CAI2)-10-3 (3.3) где CF - концентрация фтора в растворе, ммоль/дм3; CAI- концентрация алюминия в растворе, ммоль/дм3.

Смещение кривых относительно зависимости, соответствующей раствору с нулевой концентрацией ионов алюминия вызвано образованием комплексов F-A1.

В результате получены соответствующие значения логарифмов активности фторид-ионов (pF). Построена поверхность отклика, показывающая зависимость активности ионов F" от концентрации фтора и алюминия в растворе (рисунок 3.6).

На рисунке 3.7 представлена диаграмма распределения форм комплексов [AlFn]3 n, которая на основании полученных значений pF позволяет выдвинуть предположение о соединениях, формирующихся в исследуемой системе.

В изученном диапазоне концентраций алюминия и фтора значения pF находятся в диапазоне от -4,5 до -2,49. При pF = - 4,5 возможно существование трех форм комплексов [A1F]2+, [A1F2]+, AIF3, увеличение логарифма активности ионов фтора приводит к формированию комплексов с большим координационным числом. При pF = -4,37 начинается образование [AIF4]", а доля [A1F2]+ начинает уменьшаться. При pF = -3,29 доля АШз достигает максимума и начинает формироваться [AIF5]2". При pF = -2,49 наблюдается преобладание анионных комплексов [AIF4]" и [AIF5]2" (таблица 3.2).

Сорбция галогенидов из сульфатных цинковых растворов синтезированным ОГЖ

Были проведены опыты по определению сорбционной емкости и расходу сорбента при использовании его для очистки сульфатного цинкового раствора от галогенидов.

Был приготовлен сульфатный цинковый раствор с содержанием цинка 110 г/дм3. Концентрации хлорид и фторид-ионов в модельных растворах устанавливали равными 350 мг/дм3 и 57 мг/дм3 соответственно, введением NaCl и NaF.

Сорбцию проводили в стакане объемом 0,15 дм3 в течение 2 часов при постоянном перемешивании и температуре 80 С. Для каждого опыта отмеряли 0,1 дм3 модельного раствора, приготовленного ранее, и добавляли к нему различные по массе навески акаганеита. После сорбции раствор отделяли от сорбента центрифугированием.

Для опытов использовали модельные сульфатные растворы, содержащие следующие концентрации цинка и галогенидов:

1) Zn2+ 110 г/дм3 и С1" 350 мг/дм3;

2) Zn2+ 110 г/дм3 и F " и 57 мг/дм3.

В таблице 4.1 приведены конечные концентрации хлора при его сорбции из хлорсодержащего модельного раствора с концентрацией хлорид-ионов 350 мг/дм3. Таблица 4.2 содержит результаты рассчитанных значений статической обменной емкости по хлору при его сорбции акаганеитом в сульфатном растворе.

Изотермы сорбции фторид-ионов (рисунок 4.6) получены при проведении сорбционной очистки модельного раствора, содержащего 110 г/дм3 Zn2+ и 57 мг/дм3 F". Конечные концентрации фтора приведены в таблице 4.3.

Также, как и в случае сорбции хлорид-ионов изотермы сорбции фторид-иона соответствуют модели Лэнгмюра (рисунок 4.7).

Изучены сорбционные свойства акаганеита при его использовании в режиме сорбция-десорбция-сорбция. Для этого навеску сорбента, массой 15 г приводили в контакт с модельным раствором, объемом 0,15 дм3, содержащим хлорид и фторид-ионы. Модельный раствор также содержал сульфат цинка (концентрация Zn2+ ПО г/дм3). Содержание хлора и фтора в растворе довели до 351,4 мг/дм3 и 58,3 мг/дм3 соответственно.

Сорбцию проводили в реакционном стакане, в течение 2 часов при 80 С. После чего сорбент отделяли центрифугированием.

Десорбцию проводили в растворе NaOH (рН 11) при 60 С в течение 2 ч. Сорбент после регенерации отделяли от раствора, промывали дистиллированной водой и снова использовали для сорбции галогенидов. Было проведено 10 циклов сорбции-десорбции.

Концентрации хлора и фтора в растворах после сорбции определяли методом ионометрии.

В таблице 4.5 и на рисунках 4.8 и 4.9 представлены полученные результаты.

Все измерения по содержанию хлора и фтора в сульфатном цинковом растворе до и после сорбции проводились с помощью иономера лабораторного И-160М, для анализа использовали ионоселективные электроды ЭЛИС-131С1 иЗЛИС-ІЗІБ.

Степень десорбции в серии опытов составила от 67 до 75 %. Отмечено снижение емкости сорбента по фтору от 4 до 9 %. Потеря массы сорбента за 10 циклов не более 5 %. Конечная масса высушенного сорбента составила 14,3 г от 15 г загруженных в первом цикле.

Оценка экономического эффекта от внедрения операции очистки от фторид-ионов

Внедрение технологии, призванной решить проблему накопления фторид-ионов в электролите цинковых ванн позволяет расширить сырьевую базу производства за счет переработки техногенного сырья. Экономический эффект в этом случае достигается за счет получения прибыли от производства цинка из вельц-оксида, полученного при переработке цинксодержащих пылей ДСП.

По данным практики работы ПАО «ЧЦЗ» при увеличении концентрации ионов фтора в электролите до 50 мг/дм3 и выше от 10 до 30 % катодов нуждаются в применении ручной сдирки и направляются на растворение прикипевшего цинка.

На рисунке 5.2 наблюдается зависимость между количеством катодов, направленных на растворение катодного осадка, и расходом электроэнергии на электролиз цинка. Катодный цинк, на который уже затрачена электроэнергия при электролизе, растворяется и повторно направляется на электролиз. Точных данных о весе цинка на несодранных катодах нет.

Фактически на катодах остаётся только часть катодного цинка, вес которого неизвестен. Однако динамика изменения данного фактора подтверждает его существенное влияние на процесс электролиза, которое точно оценить невозможно.

В ходе лабораторных опытов дана оценка доли цинка, сдирка которого затруднена и соответствующее увеличение расхода электроэнергии (рисунок 5.3)

Содержание цинка в нейтральном электролите Znn= 134,2 г/дм3, а в отработанном Zn0 = 46,4 г/дм3, следовательно, сім3 цинкового электролита мы получаем (катодного цинка Zrik):

Сравнение затрат при различных вариантах решения

На основании экспериментальных данных на удаление 10 г фтора из раствора расход акаганеита составит 5,3 г, композитного сорбента кварц ярозит - 2,7 г.

Затраты на получение и применение акаганеита составляют примерно 400 руб/кг, без учета капитальных и эксплуатационных затрат на специальное оборудование для фильтрации. В случае использования композитного сорбента на основе кварца затраты составят приблизительно 120 руб/кг.

На рисунке 5.4 приведены графики, показывающие оценку затрат на проведение операций очистки сульфатных цинковых растворов акаганеитом и новым композитным сорбентом.

Таким образом, выполненная приближенная экономическая оценка новой технологии очистки цинкового электролита от фтора показывает, что сорбционная очистка продуктивных цинковых растворов при помощи нового композитного сорбента показывает наибольший экономический эффект среди рассмотренных способов устранения эффекта трудной сдирки при концентрации фторид-ионов в растворе до 160 мг/дм3.

При переработке сульфатного цинкового раствора экономический эффект составит:

- при концентрации F" в питающем растворе 50 мг/дм3 - 102,6 руб/т Zn;

- при концентрации F" 100 мг/дм3 - 413,82 руб/т Zn.

Данные результаты учитывают только экономию электроэнергии, затрачиваемой на получение цинка, направляемого на растворение.