JPH04210434A - 亜鉛鍍金鋼板屑の脱亜鉛方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は、亜鉛鍍金鋼板屑から亜
鉛を取り除き、高品位の鋼屑とし鋳鉄等の鉄源とする、
鉄源回収方法に関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】近年、自動車の外装板の防錆が強化され
、車体を構成する鋼板のほとんどに亜鉛鍍金を施した鋼
板が使用されるようになってきた。付随して、亜鉛鍍金
を施した鋼板屑の発生量も多く、そのリサイクルに当た
って鍍金亜鉛が大きな問題となっている。即ち、亜鉛鍍
金鋼板屑は原板の鋼板が非常に高純度であることから鋳
鉄用の鋼屑として使用されることが多い。 ［０００３］Ｌかし、その溶解にあたって低周波溶解炉
に於いては亜鉛華が多量に発生し、労働衛生上大きな問
題となる。さらには低周波炉壁に亜鉛が浸透、コイルに
析出、短絡させ、コイル損傷事故を発生させると共に炉
壁の寿命を著しく低下させる問題もある。 ［０００４］また、キュポラ溶解に於いては熱交換器に
付着し、その性能を著しく低下させるとともに極端な場
合その機能をまったく失わせることもある。また亜鉛を
含む多量のダストを発生し、集塵機の濾布の目詰まりト
ラブルの原因となるとともに集塵ダストの処理が大きな
問題となっている。 ［０００５１Ｌかるに亜鉛鍍金銅版の卯版は、［１ｎ述
のように深絞り性向上のため純鉄に近い高純度、高・＾
４度の鋼であり、鋳鉄用の鋼屑としては最高級である。 ところが以上述へたような溶解時の亜鉛の問題が解決し
ないため、低級鋼屑の評価を受け、電気炉製鋼用鋼屑と
して用いられることが多くなっており、鉄資源的にも大
きな問題となっている。このような理由から、溶解に先
だっで亜鉛鍍金鋼板屑から亜鉛を取り除く技術か鋳鉄鋳
物業界はもちろんのこと亜鉛という有用金属回収の面か
らも望まれていた。 ［０００６１亜鉛鍍金鋼板屑から亜鉛を取り除く方法と
しては、例えば特開昭６：３−９６２２４号に述べられ
ているように、亜鉛鍍金鋼板屑を７００℃から９００℃
に加熱し、鍍金亜鉛を鉄との金属間化合物とし、ショツ
トブラストをかけることにより原板との物性の違いを利
用して剥離除去する方法が提案されているが、拡散した
亜鉛が一部原板に合金化して残留し、完全には除去でき
ないという欠点がある。また亜鉛と合金した鉄と一部酸
化した鉄が剥離することになるため鉄歩留まりも低くな
る。さらにはショク１−ブラストにより剥離回収された
亜鉛と鉄を主成分としたダスト処理の問題も依然として
残る。現状では金属酸化物を含むダスト処理には多大の
費用を必要とする。 ［０００７］また、特願昭５５−１６０７５４号に述べ
られているように、溶解炉の上方に亜鉛鍍金鋼板屑を保
持し、炉の排熱を利用して亜鉛を蒸発回収するとともに
鋼屑の予熱に利用する方法が提案されている。しかしこ
の方法でも前述の方法と同じように、鍍金亜鉛を蒸留さ
せるためには温度を１１００℃程度に保つ必要があり、
地鉄酸化による鉄歩留の低下を来し、回収した亜鉛ダス
トの処理にも問題かのこる。 ［０００８］さらには、アルカリ溶液中に於いて亜鉛鍍
金鋼板屑を電解し、亜鉛を回収する方法が提案されてい
る。この方法では有用な亜鉛を直接回収できるという利
点があるが、処理時間が著しく長く、大量の鋼屑を短時
間に処理出来ないという大きな欠点が存在する。 ［０００９］

【発明が解決しようとする課題】本発明は、（１）亜鉛
鍍金鋼板屑を所定の曲面をもって細分化する第一工程と
、該曲面付細分化した亜鉛鍍金鋼板屑の亜鉛を硫酸を用
いて抽出する第二工程と、第二工程で亜鉛を除いた脱亜
鉛鋼板屑表面の硫酸の反応を清水で停止する第三工程と
、第三工程で反応を停止した脱亜鉛鋼板屑を水で洗浄す
る第四工程と、第四工程で洗浄した脱亜鉛鋼板屑を乾燥
する第五工程と、第二工程で亜鉛を抽出した硫酸溶液に
亜鉛末を添加して余剰遊離酸を中和する第六工程と、第
六工程で得た亜鉛抽出溶液に酸化剤を添加し、溶解鉄イ
オンを２価から３価とし、その後石灰水を添加し、溶解
している３価鉄イオンを沈殿、濾過する第七工程と、第
七工程で鉄分を取り除いた抽出液から亜鉛を′電解して
回収する第八工程とからなることを特徴とする亜鉛鍍金
鋼板屑の脱亜鉛方法であり、（２）上記第−工程におい
て、鋼板層を５ｃｍＸ５ｃｍ以下、嵩密度１．　５　ｔ
／ｍ”以下にシュレッダすることを特徴とする前記（１
）項の亜鉛鍍金鋼板屑の脱亜鉛方法、 に３）上記第二工程において、亜鉛抽出終了時の硫酸溶
液にシュレッダ集塵亜鉛末を投入し、余剰の遊離酸を中
和することを特徴とする前記（１）項または（２）項の
亜鉛鍍金鋼板屑の脱亜鉛方法、 （４）上記第四工程において洗浄用の水の温度を６０℃
〜１００℃の熱湯とすることを特徴とする前記（１）項
、（２）頃または（３）項の亜鉛鍍金鋼板屑の脱亜鉛方
法。 である。 ［００１０３以下、本発明を具体的に説明する。 ［００１１１図１に本発明の脱亜鉛プロセス工程概要図
を示す。 ［００１２］以下本発明の各工程について説明生る。 ［）０１３］第−工程は亜鉛鍍金鋼板屑から鍍金された
亜鉛を抽出容易なサイズに裁断する工程である。亜鉛鍍
金鋼板屑の寸法、形状は不同であり、著しく大きいもの
から小さいもの、曲がったもの平板のものまで種々にわ
たり、そのままでは抽出作業、効率を阻害する。 ［００１４１したがって後述する鍍金された亜鉛の抽出
効率を高くかつ安定化させるためには、所定の寸法、形
状、嵩密度とすることが好ましいことを見出した。これ
を達成する手段は裁断することであり、これにはシュレ
ッダよるのがよい。即ち、シュレッダにより裁断すると
亜鉛鍍金鋼成層が適当な曲率をもって細分される。一般
的な裁断では亜鉛鍍金鋼板屑は平板で互いに密着しやす
く、重なり合った面の抽出は抽出液を撹拌あるいは鋼板
層を揺動させても抽出に長時間を必要とする。シュレッ
ダすることにより、鋼板層が細分されると同時に適度な
湾曲を持つので、密着し難くなり、次工程での抽出が著
しく効率化される。 ［００１５］ただし、あまりにシュレッダで丸め過ぎる
と抽出液が侵入し難く亜鉛の抽出困難になるとともに第
五上程で乾燥時に水分が残留し、溶解時に爆発する等の
問題が発生する恐れがある。したがって図２に示したよ
うに、その寸法が５ｃｍＸ５ｃｍ以下、嵩密度１．５ｔ
／ｍ３　以下となるようにシュレッダすると、硫酸によ
り亜鉛を完全に抽出できることを確認した。すなわちこ
の範囲を越えた場合、例えば細分化寸法が大きい場合は
、面の重なり合う部分の割合が増し、その部分の抽出が
妨げられる。また、丸めすぎて嵩密度を上げすぎた場合
、袋状になった部分の亜鉛の抽出が困難になる。 ［００１６１第二工程は曲面付細分化した亜鉛鍍金鋼板
屑の亜鉛を硫酸を用いて抽出する工程である。 ［００１，７］抽出した亜鉛を電解により回収する場合
、抽出液の亜鉛濃度が高いほど好ましい。したがってよ
り硫酸濃度の高い抽出液で抽出処理するのが好ましい。 当然、硫酸濃度が高いほど抽出速度は大きくなるが、硫
酸濃度と当量Ｚｎのバランスが取れないと、その分地鉄
の溶解量が増加するという問題が発生する。 ［００１８１本発明の第一工程で処理した曲面付細分化
した亜鉛鍍金鋼成層はその量管理が可能な性状となって
いるので、所定量の亜鉛鍍金鋼板屑を分割投入すること
で、硫酸濃度と当量Ｚｎを含む鋼板屑量をバランスする
ことができ、地鉄の溶解を最小とすることができる。 ［００１９１図３は、寸法的５Ｘ５Ｃｍ、嵩密度１．０
ｔ／ｍ３　に曲面付細分化した亜鉛鍍金鋼板屑を溶媒量
：２ｍ３、液温：常温、撹拌：無しで抽出用鋼屑量：２
ｔの抽出条件のもとての遊離硫酸濃度と抽出終了時間の
関係である。これより、好ましい硫酸の濃度は遊離硫酸
濃度が浸漬した鋼板層の抽出亜鉛量に当量の遊離硫酸量
の５〜１．２５倍であれば良い。これ以上の硫酸濃度で
は抽出速度の向上は期待できず、むしろ鋼板層の地鉄の
溶解の危険が大きくなる。また亜鉛と硫酸が当量関係に
近づくにつわ抽出速度は低下する。したがって実用的な
抽出速度を維持するためには抽出すべきＺｎ量に当量の
硫酸量の１゜２５倍以上とすることが好ましい。 ［００２０］したがってこの範囲の濃度硫酸溶液に溶媒
量に浸漬可能な最大量の亜鉛鍍金鋼板屑を分割投入し、
最終投入量のみ遊離硫酸量が亜鉛当量の１．２５倍以上
になるように調整すれば地鉄の溶損が小さく、しかも抽
出速度を大きく維持できる。すなわち遊離酸濃度の高い
状態で新しい抽出液に交換することは抽出速度は大きく
なるが後述する第六工程において遊離酸の中和のための
亜鉛末添加量が多くなる。とはいえ、遊離酸の低い状態
で抽出を続けることは抽出時間が長くなり、生産能力を
維持するためには多くの抽出槽が必要となり設備費が大
きなものとなる。したがって最終抽出時には鋼板層中の
Ｚｎを完全に除去するために投入鋼板屑量はその抽出亜
鉛量に当量の硫酸のやや過剰の硫酸、好ましくは先に示
した１、２５倍になるよう管理することが好ましい。 ［００２１１Ｌかしこのような抽出法をとっても第六工
程で中和用の石灰が多量に必要になる。この問題を解決
するために、抽出終了時の硫酸溶液に金属亜鉛末を投入
し、遊離酸を中和することである。この亜鉛末としては
本発明の一つの態様は、第一工程での細分化処理時に剥
離した亜鉛ダストが使用する。これにより廃棄物である
集塵ダストが処分できるとともに中和用石灰の節約が可
能となったのである。この比較的高濃度の硫酸による抽
出と遊離酸の亜鉛末による中和により、この方法の処理
速度は飛躍的に高まったのである。また亜鉛の抽出率は
９９．０％以上、鉄の溶出率は０．４％以下で極僅かで
あり、鉄歩留も高いのである。 ［００２２１本工程では、曲面付細分化した亜鉛鍍金鋼
板屑といえども互いに接触している部分の亜鉛の硫酸抽
出は殆ど進行しない。したがって上記亜鉛鍍金鋼板屑を
撹拌してやる必要があるが、この撹拌は例えば圧空を吹
き込む程度の撹拌で抽出が完全に行なわれる。これは第
一工程で鋼板層を所定の寸法と適当な曲率を持った状態
にシュレッダする事により可能となるのである。また空
気をこの工程で使用することにより一部２＃Ｊ鉄イオン
が酸化し３価鉄イオンになるという付随的な効果が認め
られる。 ［００２３Ｎ第三工程は亜鉛抽出の終えた脱亜鉛鋼板肩
上に付着している硫酸の反応を停止工程である。この停
止工程を入れることにより、地鉄の過剰な溶解を防止す
ると共に次工程の洗浄用の清水を著しく節約できる。即
ち、この工程で少量の硫酸は洗い流され次工程への持ち
込まれる硫酸は格段に減少するからである。本工程でも
圧空を吹き込むことにより停止の効果は促進されるので
ある。 ［００２４］第四工程は脱亜鉛鋼板層の水による洗浄の
工程である。本発明の他の態様は、脱亜鉛鋼板層を約６
０〜１００℃の熱湯により洗浄することにより、硫酸亜
鉛等の洗浄はより完全になるとともに、次工程の乾燥工
程に有効に働くことを見いだした。即ち、脱亜鉛された
鋼板層の表面は非常に活性で錆易いが第五工程の乾燥工
程では、水切りを行なう程度の設備で乾燥し、表面が錆
びることは無いのである。これにより鋳鉄用鉄源として
スラグの増加、更にはＳｔ、Ｍｎ等の有用成分の酸化に
よる消耗をきたす錆の発生を大幅に抑制可能となるので
ある。本工程では水の昇温には蒸気が好ましい。蒸気を
吹き込むことにより、昇温と撹拌が同時に行えるからで
ある。 ［００２５）第五工程は乾燥の工程である。本工程は第
四工程と密接に関係し、第四工程から第五工程に移る際
、水切りを十分しておけば付着した水分は自己の保有熱
と鋼板層の保有熱により直ちに蒸発するので、僅かな冷
風等による補助乾燥で十分である。この工程は置き場の
排水が完全であれば脱亜鉛鋼板層の製品置き場を兼ねる
ことも可能である。 ［００２６］第六工程から第八工程は抽出した亜鉛を金
属亜鉛として回収し、しかも抽出液である硫酸を再生、
再使用するための工程である。 ［００２７］第六工程では第二工程でもふれたように過
剰の遊離酸を中和する工程である。遊離酸が少ない抽出
液では亜鉛の溶解速度は著しく低下する。したがってこ
のような抽出液に亜鉛鋼板層を浸漬することは亜鉛の除
去が不十分になり、鋳鉄用鉄源としての価値が低下する
と共に抽出に時間を必要とし、本発明の経済性を損なう
。この問題を解決するため第二工程で述べたような抽出
法をとるが、そのためには中和用の石灰量が増加する。 ［００２８］この問題を解決するためシュレッダ時に剥
離、集塵された金属亜鉛末を添加中和することを前述し
た。推鉛末は微粉のため遊離酸が少ない状態でも溶解速
度が大きく、また反応槽を設けることにより過剰に添加
し−Ｃも後の工程に問題を発生し２ないのである。これ
により中和用石灰量の節約と抽出工程の処理時間の短縮
がはかれるとともに本来処理に困る集塵粉の有効利用を
はかることが可能となった７、 ［００２９］第七工程は、亜鉛の抽出時に溶は込んでき
た鉄分あるいは複合鍍金鋼板層等からまぎれこんでくる
Ｃｒ、Ｎｉ等が亜鉛の電解に有害であるため、これらを
除く工程である。このとき２価の鉄イオンはｐＨ調整で
完全に沈殿、分離し難いので酸化剤で酸化してやる必要
がある。酸化剤としてはＨ２０２、ＫＭｎＯｎ等を適宜
用いればよい。 ［００３０１酸化の終了した溶液に石灰粉末等を投入ｐ
Ｈ５程度に調整し、Ｆ’　ｅ　　（ＯＨ）　３およびＣ
ｒ　（○■１）３を沈殿分離する。 ［００３１１第八工程は第七工程で得た飽和硫酸亜鉛溶
液から電解により、金属亜鉛を回収する工程である。ｐ
Ｈ調整の後、電解され、陰極には金属亜鉛が回収され、
溶解後亜鉛地金として使用される。また亜鉛濃度の低下
した電解液は再度亜鉛抽出用溶媒として再使用される。 ［００３２］以上八工程により、予め亜鉛鍍金鋼板肩上
の亜鉛は回収、有効利用され、脱亜鉛鋼板層も鉄源とし
て溶解炉の種類を問わず問題なく使用できるのである。 勿論本発明では抽出工程以降の抽出溶液の処理について
は、条件によっては既成の電気亜鉛鍍金の廃液を処理す
る方法、即ちｐＨを調整しＦｅ、Ｚｎを沈殿分離し廃棄
物として処分する方法をとっても実施可能である。 ［００３３］次に本発明を実施例に基づき説明する。 ［００３４］

【実施例】実施例〜１ 図４は本発明の一実施態様を示した工程概要図である。 ［００３５］１はシュレッダ、２はシュレッダした亜鉛
鍍金鋼板層置場、３は亜鉛ダスト置場、４は抽出槽、５
は停止槽、６は洗浄槽、７は乾燥場、８は亜鉛末添加槽
、９は酸化及び中和槽、］０は沈殿槽、］１は電解槽で
ある。 ［００３６］本発明で１００ｔの亜鉛鍍金鋼板屑を処理
する場合について説明する。亜鉛鍍金鋼板屑は０．９ｍ
ｍ厚で平均目付は量４５ｇ／ｒｎ２　（片面）の亜鉛が
鍍金されている。先ず亜鉛鍍金鋼板のプレス屑をシュレ
ッダにかける。これにより鋼板層は嵩比重０．　８　ｔ
／ｒｎ３から］、　、　　Ｏｔ　７ｍ３　の好ましい曲
率を持った鋼屑に裁断される。ここで鍍金亜鉛の一部は
剥落するが、これは磁選機あるいは風選機により分離さ
れ亜鉛ダストとして後はど金属亜鉛末添加槽で抽出液中
に添加、中和に利用される。ついで鋼屑はマグネットク
レーンで抽出槽に投入される。２ｔ／パケツトである。 抽出槽では２００ｇ／ｌの硫酸および３５ｇ／Ｉの亜鉛
を含む溶液２ｍ’で液温３６℃から３９℃で亜鉛が抽出
される。約５分から１０分で抽出は終了するが、この間
抽出槽下部に設けられたノズルより空気が吹き込まれ抽
出液の撹拌が行なわれる。抽出の終了した鋼屑はパケッ
トの反転により停止槽に投入さｔする。停止槽では極短
時間滞留した後直ちに洗浄槽に投入される。この間数分
である。洗浄槽ではｉ　００℃の熱湯で約１，０分洗浄
する。二の場合に洗浄槽に蒸気を吹き込み昇温する。そ
の後へケ・ソ１への反転により乾燥場に移動する。乾燥
場は床が水切り用のすのことなっており、余剰の水は落
下する。また付着水は自己の保有熱と鋼屑の保有熱によ
り蒸発、乾燥し鋼屑は錆びない。 脱亜鉛された鋼屑は鋳鉄用高級鉄源として使用される。 ［００３７］−・方、抽出液は亜鉛の抽出速度が順次低
下するので、処理時間が２０分位必要になったところで
Ｚｎ添加槽に導かれ亜鉛ダス１へを添加し、ｐＨ４程度
に調整し、中和槽に送らねる。この工程は抽出液の遊離
酌量を測定し、その凰で管理する方が好ましい。その後
抽出槽には電解尾液である新しい硫酸溶液が注入される
。中和槽の亜鉛抽出液にはまず３５％Ｈ２０２が添加さ
れ、鉄イオンを２１′ｉｆＩ′ｉから３価に酸化する。 ト■２０２は完全無害で効果も大きいので使用された。 ついでＣａ、　Ｃ０３粉を投入、ｐＨ５に調整され、鉄
イオンはＦ　ｅ　（ＯＨ）　３として沈殿層で分離する
。鉄スラツジは乾燥後製鉄原料として使用される。 ［００３８］この処理で得た飽和ＺｎＳＯ４溶液は貯留
槽に一時貯留される。この槽で設備の抽出能力と電解能
力の調整を行なう。電解槽において浴電圧３．５〜３゜
６Ｖ、陰極板ＡＩ、陽極板Ｐｂを用い、両極間隔５０ｍ
ｍ、電流密度１０００　Ａ／ｍ”で電解される。電解液
の亜鉛量が３５ｇ／ｌ以下になった電解液は電解槽から
抜かれ、貯留槽に貯留され、再度抽出液として使用され
る。 ［００３９］以上のように、１００ｔの亜鉛鍍金鋼板質
を処理した結果は表１の通りである。処理時間、鉄歩留
、脱亜鉛率、亜鉛回収率とも従来法に比較して非常に優
れていることが分かる。 ［００４０１

【表１］ 【００□４］−】

【発明の効果】本発明により初めて亜鉛鍍金鋼板屑を溶
解前に予め完全にかつ大量脱亜鉛処理することが可能と
なり、亜鉛鍍金鋼板質を溶解することによ−）で発生し
ていたところの、キュポラにおいては、熱交換器の＋ヘ
ラプル、集塵機の目詰まり、亜鉛華のキュポラ炉壁付着
による操業１ヘラプル、また低周波炉においては、労働
環境の悪化、炉壁寿命の低下と亜鉛蒸気の浸透と析出に
よる短絡、鋳鉄材質の悪化等の問題がなくなる。それに
より亜鉛鍍金鋼板質を高純度鋼屑として鋳鉄鋳物用原料
として使用可能となる。さらには有用金属である亜鉛の
回収が可能となり、省資源にも貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱亜鉛プロセス工程概要図である。

【図２】完全に抽出可能な鋼板層サイズと嵩密度の関係
を示すグラフである。

【図３】抽出液の硫酸濃度と抽出速度の関係を示すグラ
フである。

【図４】本発明の一実施態様の工程概要図である。

【符号の説明】

１・・・シュレッダ　　　　　　　　　　　２・・・亜
鉛鍍金鋼板層置場 ３・・・亜鉛ダスト置場　　　　　　　　　４・・・抽
出槽５・・・停止槽　　　　　　　　　　　　　６・・
・洗浄槽７・・・乾燥場　　　　　　　　　　　　　　
８・・・亜鉛末添加槽 ９・・・酸化及び中和槽　　　　　　　　１０・・・沈
殿槽１１・・・電解槽

【図１】

【図４】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】亜鉛鍍金鋼板屑を所定の曲面をもって細分
   化する第一工程と、該曲面付細分化した亜鉛鍍金鋼板屑
   の亜鉛を硫酸を用いて抽出する第二工程と、第二工程で
   亜鉛を除いた脱亜鉛鋼板屑表面の硫酸の反応を清水で停
   止する第三工程と、第三工程で反応を停止した脱亜鉛鋼
   板屑を水で洗浄する第四工程と、第四工程で洗浄した脱
   亜鉛鋼板屑を乾燥する第五工程と、第二工程で亜鉛を抽
   出した硫酸溶液に亜鉛末を添加して余剰遊離酸を中和す
   る第六工程と、第六工程で得た亜鉛抽出溶液に酸化剤を
   添加し、溶解鉄イオンを２価から３価とし、その後石灰
   水を添加し、溶解している３価鉄イオンを沈殿、濾過す
   る第七工程と、第七工程で鉄分を取り除いた抽出液から
   亜鉛を電解して回収する第八工程とからなることを特徴
   とする亜鉛鍍金鋼板屑の脱亜鉛方法。
2. 【請求項２】第一工程において、鋼板屑を５ｃｍ×５ｃ
   ｍ以下、嵩密度１．５ｔ／ｍ＾３以下にシュレッダする
   ことを特徴とする請求項１の亜鉛鍍金鋼板屑の脱亜鉛方
   法。
3. 【請求項３】第二工程において、亜鉛抽出終了時の硫酸
   溶液にシュレッダ集塵亜鉛末を投入し、余剰の遊離酸を
   中和することを特徴とする請求項１または２の亜鉛鍍金
   鋼板屑の脱亜鉛方法。
4. 【請求項４】第四工程において洗浄用の水の温度を６０
   ℃〜１００℃の熱湯とすることを特徴とする請求項１、
   ２または３の亜鉛鍍金鋼板屑の脱亜鉛方法。