Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/50198
Type: Dissertação
Title: Efeito do íon fluoreto na corrosão de ligas de alumínio utilizadas como catodos na eletrorrecuperação de zinco e avaliação de alternativas para inibição do processo corrosivo
Authors: Jéssica Aparecida de Paula
First Advisor: Daniel Majuste
First Referee: Virginia Sampaio Teixeira Ciminelli
Second Referee: Vanessa de Freitas Cunha Lins
Third Referee: Eder Lúcio de Castro Martins
Abstract: Nesse trabalho avaliou-se medidas para minimizar os efeitos de íons fluoreto na taxa de corrosão de ligas de alumínio utilizadas como catodo na eletrorrecuperação de zinco e, consequentemente, estender sua vida útil. Atualmente, o teor de fluoreto presente no eletrólito é de 10 a 20mg/L. Esse valor pode aumentar devido ao co-processamento de fontes secundárias de zinco, como o pó de aciaria elétrica, resíduo industrial com teor significativo desse elemento. O fluoreto provoca a corrosão do alumínio a partir da dissolução da camada passiva. Sua presença no eletrólito é também associada ao aumento da aderência do depósito de zinco ao catodo. Ensaios eletroquímicos e de imersão foram realizados utilizando duas ligas de Al (Al-1050 e Al-1070) e eletrólito sintético contendo 55g/L de Zn2+, 8g/L de Mn2+, 160g/L H2SO4 para caracterizar taxa e mecanismo de corrosão à 36°C e 42°C, e em três níveis de concentração de fluoreto: 0, 20 e 60mg/L. A 20mg/L de fluoreto, foi observado um aumento de 73% e 98% da taxa de corrosão das ligas, Al-1050 e Al-1070, respectivamente. Em 60mg/L, o aumento observado foi de 212% e 216%. Íons alumínio, Al3+, foram adicionados no eletrólito contendo 20mg/L de fluoreto como agente complexante do F-. Essa adição reduziu em 21% a taxa de corrosão da liga Al-1050, e em 28%, da liga Al-1070. Esse efeito foi atribuído à formação dos complexos AlF2+ e AlF2+ reduzindo a atividade do fluoreto em solução. Os ensaios eletroquímicos demonstram aumento da resistência à corrosão devido à presença de Al3+. O pré-tratamento dos catodos por condicionamento químico não apresentou resultados consistentes de redução da taxa de corrosão ou aumento da resistência à corrosão. Imagens obtidas por microscopia eletrônica sugerem corrosão uniforme da superfície do alumínio com distribuição homogênea de concavidades, efeito que depende da concentração de fluoreto no eletrólito. A maior resistência à corrosão da liga Al-1050 foi correlacionada a sua microestrutura de grãos grosseiros, que é menos susceptível à corrosão em meio aquoso não passivante. Medidas que reduzam a corrosão do catodo alumínio são relevantes no cenário de aumento do uso de fontes secundárias de zinco e na minimização de custos operacionais.
Abstract: The present work evaluates alternatives to minimize the impacts of fluoride ions on the corrosion rate of aluminium alloys used as cathodes in zinc electrowinning and, consequently, to extend their useful life. Currently, the fluoride content in the electrolyte is 10 to 20mg/L. This value may increase due to the processing of secondary sources of zinc, such as electric arc furnace dust, an industrial waste with a significant content of this element. Fluoride ions cause aluminium corrosion by the dissolution of the passive layer. Its presence in the electrolyte was also associated with increased adhesion of the zinc deposit to the cathode. Electrochemical and immersion tests were performed using two Al alloys (Al-1050 and Al-1070) and a synthetic electrolyte containing 55g/L Zn2+, 8g/L Mn2+, 160g/L H2SO4 to characterize the rate and mechanism of corrosion at 36°C and 42°C, and at three levels of fluoride concentration: 0, 20 and 60mg/L. At 20mg/L of fluoride, an increase of 73% and 98% in the corrosion rate of the alloys, Al-1050 and Al-1070, respectively, was observed. At 60mg/L, the observed increase was 212% and 216%. Aluminium ions, Al3+, were added to the electrolyte at 20mg/L fluoride concentration as a complexing agent for F-. The addition reduced the corrosion rate by 21% and 28% for the Al-1050 and Al-1070 alloys, respectively. This effect was attributed to the formation of AlF2+ and AlF2+ complexes, reducing fluoride activity in the solution. Electrochemical tests demonstrate increased corrosion resistance due to the presence of Al3+. The pre-treatment of cathodes by chemical conditioning did not show consistent results in reducing the corrosion rate or increasing the corrosion resistance. The higher corrosion resistance of the Al-1050 alloy was correlated with its coarser microstructure, which is less susceptible to corrosion in non-passivating aqueous media. Images obtained by electron microscopy suggest uniform corrosion of the aluminium surface with a homogeneous distribution of concavities, an effect that depends on the fluoride concentration in the electrolyte. Measures that reduce aluminium cathode corrosion are relevant in the scenario of increased use of secondary zinc sources and in minimizing operating costs.
Subject: Engenharia metalúrgica
Metalurgia extrativa
Alumínio
Corrosão
Zinco - Metalurgia
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/50198
Issue Date: 26-Oct-2022
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