haku: @keyword adsorption / yhteensä: 29
viite: 6 / 29
| Tekijä: | Suojalehto, Antti |
| Työn nimi: | Fluoridin poisto sinkkisulfaattiliuoksesta |
| Fluoride removal from zinc sulphate solution | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2013 |
| Sivut: | xiii + 100 s. + liitt. 12 Kieli: fin |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Biotekniikan ja kemian tekniikan laitos |
| Oppiaine: | Tehdassuunnittelu (Kem-107) |
| Valvoja: | Koskinen, Jukka |
| Ohjaaja: | Juopperi, Pasi ; Saxen, Björn |
| OEVS: | Sähköinen arkistokappale on luettavissa Aalto Thesis Databasen kautta.
Ohje Digitaalisten opinnäytteiden lukeminen Aalto-yliopiston Harald Herlin -oppimiskeskuksen suljetussa verkossaOppimiskeskuksen suljetussa verkossa voi lukea sellaisia digitaalisia ja digitoituja opinnäytteitä, joille ei ole saatu julkaisulupaa avoimessa verkossa. Oppimiskeskuksen yhteystiedot ja aukioloajat: https://learningcentre.aalto.fi/fi/harald-herlin-oppimiskeskus/ Opinnäytteitä voi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla, joita löytyy kaikista kerroksista.
Kirjautuminen asiakaskoneille
Opinnäytteen avaaminen
Opinnäytteen lukeminen
Opinnäytteen tulostus
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 1922 | Arkisto |
| Avainsanat: | fluoride zinc direct leaching adsorption fluoridi sinkki suoraliuotus adsorptio |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän työn tavoitteena oli tutkia erään adsorbentin kykyä poistaa fluoria sinkkilaitoksen elektrolyyttiliuoksesta sekä suunnitella fluorinpoistoprosessi elektrolyyttisen sinkkilaitoksen yhteyteen. Työn aikana suoritettiin laboratoriomittakaavassa tasapaino-, kinetiikka-, suodattavuus-, laskeutuvuus- ja pesukokeita, joiden avulla fluorinpoistoprosessi mallinnettiin. Fluoria esiintyy elektrolyyttisten sinkkilaitosten prosessivirroissa vaihtelevia määriä, riippuen esimerkiksi käytettävien raaka-aineiden fluoripitoisuuksista sekä laitoksessa käytettävästä liuotustekniikasta. Fluori aiheuttaa ongelmia sinkkitehtaan elektrolyysissa, jossa se korrodoi alumiinikatodeja sekä vaikeuttaa sinkin talteenottoa katodeista. Lisäksi korkeat fluoripitoisuudet ovat haitallisia erityisesti titaanisille prosessilaitteille. Fluorin adsorption käytettyyn adsorbenttiin huomattiin tehostuvan liuoksen happopitoisuuden kasvaessa. Myös adsorbenttimäärän lisäys ja fluoripitoisuuden nostaminen lisäsivät poistetun fluorin määrää. Parhaimmillaan 53,5 % lähtöliuoksen fluorista saatiin poistettua. Reaktio oli hyvin nopea ja saavutti tasapainon jo 10 minuutissa. Adsorbenttimäärällä, fluorikonsentraatiolla ja sekoitusnopeudella ei ollut vaikutusta fluorinpoiston kinetiikkaan. Elektrolyyttiliuoksen sinkkiä sitoutui adsorbenttiin merkittäviä määriä (4 % adsorbentin painosta), mutta suurin osa sinkistä saatiin poistettua oikeilla pesuparametreilla (2 m3/t ja pH 1). Laboratoriokokeiden perusteella suunniteltiin fluorinpoistoprosessi osaksi sinkkilaitosta, jonka kapasiteetti on 200 000 tuotetonnia sinkkiä vuodessa. Prosessin päälaitteisiin kuuluu kaksi reaktoria, kaksi selkeytintä sekä painesuodatin. Adsorbenttiä kierrätetään vastavirtaan, jolloin suurempi osa sen fluorinpoistokapasiteetista saadaan hyödynnettyä. Prosessi sijoitettiin tehtaalle elektrolyysiin jälkeen, josta saapuvan liuoksen fluoripitoisuus oli 30 mg/l. Suunnitellulla prosessilla elektrolyyttiliuoksen fluoripitoisuus saatiin laskettua arvoon 13 mg/l, joka on lähellä tavoiteltua ihannepitoisuutta (10 mg/l). Prosessin investointikustannusten suuruudeksi arvioitiin 11,28 miljoona euroa. Käyttökustannuksiksi saatiin 5,33 miljoonaa euroa vuodessa, kun laitoksen vuotuiseksi käyttöajaksi on oletettu 8000 tuntia. Käyttökustannuksista selkeästi suurin osa (86,7 %) muodostuu käytetyn adsorbentin kulutuksesta. Fluorinpoistoprosessin antamia rahallisia hyötyjä on vaikea arvioida kokonaisuudessaan. Alumiinikatodien käyttöikien pidentymisen ansiosta arvioitiin saatavan 0,72 M euron vuotuiset säästöt ja todellisuudessa muitakin säästöjä on mahdollista saavuttaa. Suurten käyttökustannusten takia jatkuvatoimisen prosessin ei kuitenkaan uskota olevan kannattava investointi. |
| Tiivistelmä (eng): | In this work, the fluoride removal capacity of a certain adsorbent was examined. The target was to remove fluoride from electrolyte solution acquired from a zinc plant and thus design a fluoride removal process for the use of an electrolytic zinc plant. During the work, several different laboratory tests (equilibrium, kinetics, filtration, thickening and washing tests) were performed to find the optimal process parameters for the fluoride removal process. Depending on the type of electrolytic zinc plant and used concentrates, different concentrations of fluorine are met in process streams of zinc plants, typical values being 20-50 mg/l. The main problem caused by fluoride is the corrosion of aluminium cathodes used in the electrolysis. Corrosion leads to the sticking of zinc to the cathodes which will ultimately make the cathodes unusable. High fluoride concentrations can also be harmful to process equipment, especially to equipment made of titanium. Fluoride adsorption to the examined adsorbent was noticed to improve when the acidity of the electrolyte was increased. The amount of removed fluoride was also increased when the initial fluoride concentration was raised and a greater amount of adsorbent was used. At the best, 53.5 % of solution fluoride was removed. The reaction kinetics was rapid and the equilibrium was reached approximately in 10 minutes. Adsorbent dose, fluoride concentration or rotation speed did not affect the kinetics. Substantial amounts of zinc were bound to the adsorbent, but most of it could be regained with optimal washing parameters (2 m 3/h and pH 1). On the basis of laboratory studies, fluoride removal process was designed as a part of zinc plant with an annual capacity of 200 000 tonnes of zinc. The process is placed just after the electrolysis and it includes two continuous stirred-tank reactors, two clarifiers and a pressure filter. The adsorbent is circulated in counter-current circuit so that a greater part of its fluoride removal capacity can be utilized. With the designed process, the fluoride concentration of fed electrolyte could be lowered from 30.0 mg/l to 13.0 mg/l. Investment cost for the designed process is estimated to be 11.28 M Euros. Operational costs are 5.33 M Euros per year, when the annual operating time is 8000 hours. The adsorbent consumption composes the most (86.7 %) of the operational costs. Savings achieved from fluoride removal are difficult to estimate as a whole, but some (estimation 0.72 M Euros) can be obtained via the lengthened life spans of aluminum cathodes. Although real savings can be gained through several other ways, the proposed continuous process is not expected to be feasible due to the high operational costs. |
| ED: | 2013-04-24 |
INSSI tietueen numero: 46127
+ lisää koriin
INSSI