169344. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kénsavat tartalmazó pácvégoldatok körfolyamatos elektrokémiai feldolgozására
7 16V344 8 ha viszont 1,0 mól/liternél nagyobb, akkor számottevően csökken a pácolás sebessége és a vas-szulfát vízoldhatósága. Ha a végpác maradék kénsavtartalma 100 g/liternél lényegesen nagyobb, jelentősen csökken az áramkihasználás és nő a fajlagos energiaszükséglet a regenerációnál. Ha nem használunk diafragmát, az anolit és katolit a gázfejlődés miatt gyorsan összekeveredik és meghiúsul a tárgyalt elektrokémiai ioncsere. Ha az oldat vastartalmát teljesen ki akarjuk meríteni a katódos fémleválasztás révén, csökken az elektrolízis hatásfoka és fokozódik a katolit ellúgosodásának veszélye. Ha a végkatolit 15 g-nál több vasiont tartalmaz literenként, fokozódik a kétértékű vasionoknak háromértékűvé történő anódos oxidációjának lehetősége, ez szintén az áramkihasználás csökkenésére, és emellett a pácveszteség növekedésére vezet. Ha a katódtéri és anódtéri oldatáramoltatás iránya eltérő, akkor a leírásban ismertetett ioncsere-mechanizmus teljesen felborul és sem a maradék sav elektrodialitikus elválasztása, sem a vas-szulfát elektrokémiai megbontása nem vihető keresztül elfogadható hatásfokkal. Ha az áramsűrűség 15A/dm2 -nél kisebb, a berendezés nem kellően termelékeny, másrészt a diafragmán keresztül végbemenő diffúziót az iontranszport nem tudja kellően túlkompenzálni és ez is a hatásfok csökkenését eredményezi. 22 A/dm áramsűrűségnél nagyobb terhelés esetén a katódbevonat szerkezete nem megfelelő és ez üzemelési nehézségeket eredményez. Az áram vezetésében résztvevő ionok átviteli száma a hőmérséklettől függ és a konkrét rendszerben 70 C -nál nagyobb munkahőmérsékleten alakulnak az átviteli számok kedvezően a tárgyalt- ioncsere-mechanizmus szempontjából. 90C°-ot meghaladó hőmérséklet mellett nemkívánatos mértékben fokozódik az oldat habzása és ez szintén üzemelési nehézségekre vezet. A folya-Sorszám Koncentráció (g/liter) Fe" (NH4) 2 S0 4 1 80 80 2 80 80 3 80 80 Az előzőekben említett gyakorlati okokból a végpác kénsavtartalmát 50-100 g/liter koncentrációtartományban választjuk meg. Ezen belül mozgó savtöménységhez kellő biztonsággal rendelhetünk áramkihasználást és fajlagos energiaszükségletet a táblázat alapján interpoláció útján. Látható a táblázat adataiból, hogy a kitermelt kénsav-vas viszony a fajlagos energiaszükséglettel nő. Ez azzal függ össze, hogy az elektrolízis a maradék sav és a ferroszulfát elektrodialitikus elválasztásával párhuzamosan megy végbe. A végpác savtöménységével nő ugyan a véganolit savtöménysége, az áramkihasználás azonban csökken és ezért nő a fajlagos energiaszükséglet. matos üzemű munkamód azért szükséges, mert a stacioner lépcsőzetes koncentrációeloszlás kialakulása több órát vesz igénybe és ezidő alatt a körfolyamat nem kielégítő hatásfokkal tartható 5 fenn. Emiatt az elektrolízis szüneteltetése mindig jelentős időveszteséggel és termelés-kieséssel jár. A végpác vaskoncentrációja tetszőlegesen változtatható a regeneráció szempontjából. Mivel azonban a pácolás sebessége csökken, ha a pácoldat vas-10 tartalma 90 g Fe++/liternél nagyobb, ezt a határt nem célszerű túllépnünk, arra is figyelemmel, hogy ezesetben fokozódnának a heptahidrát kiválásával járó üzemzavar-veszélyek is. Az oldat áramoltatásának sebességét a koncent-15 rációlépcsőzetesség követelményének megfelelően például a következő összefüggés alapján számítjuk, illetve szabályozzuk: 1,83-Y-n-I 20 V = 100/creg -C pác ) A képletben V az oldat áramlási sebességét jelenti az egész rendszeren keresztül liter/h-ban, 25 míg Y a százalékos áramkihasználás, n a sorbakapcsolt elektrolizáló cellák száma, I az elektrolizáló áram (A) jelölésére szolgál. A többi jelölés azonos a már megadottakkal. Az 1,83 együttható az 1 Ah töltésmennyiség által 100%-os hatásfok esetén ter-30 melt kénsav mennyiségét fejezi ki. Az áramlási sebesség képletében szereplő Y áramkihasználás számértéke elsősorban a végpác savtartalmától függ. Feltéve, hogy a megadott műveleti előírásokat minden vonatkozásban betartjuk, 35 az Y áramkihasználást és a vas súlyegységére vonatkoztatott fajlagos energiaszükségletet (A) a végpác összetételének függvényében a következő táblázat mutatja be. Y% A (kWh) H2 S0 4 100 52 7,8/kgFe + 3 kg H2 S0 4 75 64 6,3/kg Fe + 2,7 kg H2 S0 4 50 72 5,6/kg Fe + 2,4 kg H2 S0 4 Az áramlási sebesség helyességének további ismérve lehet a végkatolit összetétele, mely vasra nézve 7-15 g/liter, pH-ra nézve 1,6-2,0 inter-55 vallumon belül mozog. E koncentrációadatok alapul szolgálhatnak az áramlási sebesség szabályozásához és/vagy vezérléséhez, illetve automatizálásához ismert módon. Az a kérdés, hogy biszulfátképző adalékként 60 ammónium-szulfátot vagy más szulfátsót használunk-e, az áramkihasználást nem befolyásolja, amennyiben minden esetben azonos az adaléksó molaritása a pácoldatban. Ezzel szemben jelentős szerepet játszik az adaléksó kationjának minősége a 65 katódvas szerkezete szempontjából. 4
