Väkevien sinkkipitoisten vesiliuosten termodynaamiset ominaisuudet

Väitöstutkimuksessa mitattiin sinkin tuotannon kannalta keskeisten väkevien sinkkipitoisten vesiliuosten ominaisuuksia. Uusien mittausten ja tieteellisen kirjallisuuden pohjalta luotiin myös ominaisuuksia kuvaava malli.

Sinkin tuotanto nojaa kolmevaiheiseen RLE-prosessiin. Ensimmäisessä vaiheessa sinkkipitoinen mineraalirikaste pasutetaan eli hapetetaan korkeassa lämpötilassa helpommin liuotettavaan muotoon. Toisessa vaiheessa pasute liuotetaan rikkihappoon ja muodostunut liuos puhdistetaan muista metalleista ja harmeaineista. Kolmannessa vaiheessa metallinen sinkki otetaan talteen elektrolyyttisesti, sähkövirralla. Lopuksi sinkki sulatetaan ja valetaan harkoiksi asiakkaille toimitusta varten.

Sinkkipitoisen liuoksen puhdistus koostuu useasta erilaisesta vaiheesta, joissa kussakin vallitsee omanlaisensa olosuhteet. Näiden puhdistusvaiheiden toiminnan kunnollinen ymmärtäminen ja parantaminen edellyttävät syvällistä ymmärrystä prosessiliuoksen ja yleisesti suolaliuosten käyttäytymisestä laajalla olosuhde- ja pitoisuusalueella. Keskeisimpiä ongelmia on aiheeseen liittyvän tieteellisen kirjallisuuden niukkuus.

Väitöskirjan tärkeimpiä tuloksia ovat väkeville sinkkipitoisille vesiliuoksille mitatut jäätymispisteen alenemat ja tiheydet sekä näistä ja kirjallisuusarvoista johdettu matemaattinen malli. Mallilla tehdyt laskelmat ja simulaatiot sinkin tuotantoprosessin eri vaiheista osoittivat sen hyödyllisyyden prosessin toiminnan tutkimuksessa ja erityisesti vallitsevien fysikaalis-kemiallisten ilmiöiden ymmärryksessä. Väitöskirja luo pohjan ja viitoittaa tietä jatkotutkimuksille väkevien sinkkipitoisten vesiliuosten eri ominaisuuksien ja erityisesti puhdistusvaiheiden parissa.