La presente invencin se refiere a la extraccin electroltica de zinc masiva, siendo ms particularmente a tales electroltica en una clula que comprende un electrodo de nodo de hidrgeno y una solucin de electrolito "dopado" acuosa de sulfato de zinc y cido sulfrico, empleado en comn con un electrodo de ctodo y en intervalos de concentracin crticos.

Entre los metales producidos comercialmente por electrlisis con nodos de plomo convencionales, masivo producido por extraccin electroltica de zinc es un caso especial, en el que se produce en cantidades mucho ms grandes y se vende a un precio mucho ms bajo que cualquiera de los otros dichos metales, mientras que consume energa elctrica lejos en exceso de los otros. Adems, como se ha dicho, por ejemplo, en "El zinc - La ciencia y la tecnologa del metal, sus aleaciones y compuestos", editado por CH Mathewson, Sociedad Americana de Qumica Serie de Monografas, Rhinehart Publishing Corporation, Nueva York, 1959, p. 178, "La hidrometalurgia del proceso se vuelve compleja debido a la margen muy estrecho mediante la cual es posible depositar zinc a partir de una solucin por electrlisis. El valor comparativamente bajo de mercado de zinc se suma al problema, provocando la necesidad econmica de la produccin de zinc a un bajo costo y una alta recuperacin ".

Esta y otras publicaciones, entre ellas, por ejemplo, AIME Simposio Mundial sobre Minera, Metalurgia de Plomo y Zinc, publicado por el Instituto Americano de Minera, Metalrgica, y Petroleum Engineers, Inc., Nueva York, Nueva York, 1970, describe en detalle el estrictos requisitos de composicin de electrolito y la pureza que, junto con rangos bien definidos de densidad de corriente, temperatura y otros factores, han hecho zinc convencional electroltica de una industria importante.Tpicamente, en el proceso convencional, slo un nivel moderado de la concentracin de cido libre, del orden de 100 g / l, se le permite construir mientras que los niveles adecuados de las concentraciones de sulfato de zinc se mantienen en el curso de la electrlisis. Estos niveles estn convenientemente controlados, por ejemplo, por un sistema de alimentacin-y-purga en la que una porcin del electrolito moderadamente cido se retira y se sustituye peridicamente por una cantidad equivalente de sulfato de zinc neutro. En la prctica comercial, la purga cida se neutraliza con xido de zinc, purificada y se alimenta de nuevo en la clula de electrlisis.

Como se describe en detalle en las publicaciones anteriores, los procedimientos de purificacin electrolito cuidadosas, en gran parte basados en la adicin de polvo de zinc, se usan para eliminar sustancialmente del electrolito esas trazas de impurezas que disminuyen la sobretensin de hidrgeno y por lo tanto disminuir la eficiencia de amperios. El electrolito debe entonces estar "dopado" con aditivos, es decir, ciertos compuestos orgnicos de alto peso molecular que, tras la electrlisis prolongado, mantener una alta sobretensin de hidrgeno y por lo tanto la eficacia alta de amperios. Tales aditivos incluyen cola, gelatina, poliacrilamida (vendido bajo el nombre comercial SEPARAN) y otros. Las densidades de corriente van desde 25 a tanto como 100 amperios por pie cuadrado (ASF).

Por lo tanto, la extraccin electroltica masiva econmica de zinc "libre-tree" por lo general en forma de lminas de espesor (generalmente ms de 30 milsimas de pulgada) requiere (1) el mantenimiento de densidades de corriente moderada y alta (es decir, en exceso de 85%) rendimientos de corriente durante perodos de ocho hasta veinticuatro horas o ms de electrlisis continua por hoja, y (2) "dopaje" el electrolito con aditivos orgnicos capaces de sostener la eficacia de la corriente a travs de la electrlisis, al parecer, al elevar la sobretensin de hidrgeno de los puntos locales de baja sobretensin que tienden a formar poco a poco en el ctodo durante la electrlisis de zinc prolongado.

En contraste con lo anterior, electrogalvanizado implica chapado rpidamente revestimientos delgados (una a unas pocas milsimas de pulgada) en el hierro y similares, a densidades muy altas y tensiones actuales y rendimientos de corriente correspondientemente muy bajos, provocando el desprendimiento de gas hidrgeno pesado. El objetivo es maximizar la velocidad de metalizacin electrolito por unidad de hierro galvanizado a expensas de altos voltajes y bajos rendimientos de corriente, ya que el bajo costo resultante de la amortizacin inversin por unidad de este tipo ms que compensa la ineficiencia energtica. Por otra parte, no es necesario "dope" el electrolito con aditivos como su efecto beneficioso slo entra en juego durante la electrlisis prolongado.

Un intervalo de temperatura ptima de 30 -40 C. se mantiene por enfriamiento porque amperios eficiencia sufre a temperaturas ms altas. Adems, la contaminacin por plomo del ctodo de cinc, originario del nodo convencional, aumenta con la temperatura. El voltaje de descomposicin terico de sulfato de zinc es de 2,35 voltios, pero el valor comercial con nodos de plomo es de aproximadamente 2,67 voltios (vase la referencia anterior Mathewson, p. 201-202). La tensin real aplicada es de ms de 3 voltios y aumenta con la densidad de corriente.

El consumo de energa, en kilovatios-hora por libra de zinc (KWH / lb), es proporcional a la tensin y la densidad de corriente e inversamente proporcional a la eficiencia de amperios. Costo de capital disminuye casi proporcionalmente con el aumento de la densidad de corriente. Por lo tanto, un equilibrio optimizar los costos de energa y costos de amortizacin captial conduce a condiciones de operacin, dependiendo de las condiciones de costos locales. En general, sin embargo, en vista de la cada vez mayor coste de capital y de energa, la viabilidad del proceso convencional se est volviendo ms y ms cuestionable.

En el arte de la clula de combustible es bien sabido que los nodos de hidrgeno en funcin de cido sulfrico mejor en soluciones cidas concentradas puras, siendo la concentracin ptima de aproximadamente 4 molar, como se muestra, por ejemplo, en el artculo titulado "Los electrodos de gas - Un estudio de Los fenmenos de masa y carga Transferencia de Medidas de Activacin de Energa "de G. Bianchi, G. Fiori, t. Mussini, y A. Orlandi en el procedimiento de "Journes Internationales Deuxiemes de'Etude des Pilotes un Combustibles" (Segunda Internacional Jornadas de Estudio de Pilas de Combustible), 1967, Fig. 2, pgina 154. Tal concentracin de cido, sin embargo, es totalmente inadecuado en electroltica de zinc, como se demuestra a continuacin.

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