JPH10297926A - 鉄及び亜鉛を溶存する塩酸廃液の処理方法 - Google Patents

鉄及び亜鉛を溶存する塩酸廃液の処理方法

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JPH10297926A
JPH10297926A JP12009797A JP12009797A JPH10297926A JP H10297926 A JPH10297926 A JP H10297926A JP 12009797 A JP12009797 A JP 12009797A JP 12009797 A JP12009797 A JP 12009797A JP H10297926 A JPH10297926 A JP H10297926A
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実 折笠
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄鋼製品を溶融亜鉛メッキする際に発生する
不良品のメッキ層を溶解した際に発生する亜鉛及び鉄を
含有する塩酸廃液から亜鉛、鉄及び塩酸を回収する塩酸
廃液の処理方法を提供する。 【解決手段】 鉄及び亜鉛を溶存する塩酸廃液に、硫酸
と全金属とのモル比(SO4 /T−Metal)が1.
5ないし4.0となるように、濃硫酸を混合した後、あ
るいは希硫酸を混合後蒸発濃縮した後、塩酸廃液を冷却
して硫酸第一鉄を晶析・分離し、ついで硫酸第一鉄分離
後の母液を蒸発濃縮し、蒸発した蒸気を凝縮して塩酸を
回収するととも上記濃縮後の母液を冷却して硫酸亜鉛を
晶析・分離して取得する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鉄鋼製品を溶融亜鉛
メッキする際に発生する不良品から、メッキ層を除去し
て鉄鋼製品を再利用するためあるいは亜鉛を回収するた
めに、メッキ層を塩酸で溶解した際等に発生する亜鉛と
鉄を含有する塩酸廃液の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼製品を溶融亜鉛メッキする際には、
それを溶融浴に浸漬するが、鉄鋼製品が大型の場合に
は、浸漬時に温度低下が起こることがあり、その結果不
良品が発生することを完全になくすことは困難であり、
その発生は避けられなかった。そのため従来から、この
不良品のメッキを塩酸で溶解して、大型鉄鋼製品を再利
用していた。その結果、亜鉛及び鉄を多量に溶解した塩
酸廃液が発生することになり、従来このような鉄及び亜
鉛を含有する塩酸廃液は、溶媒抽出法により処理され、
鉄及び亜鉛が回収されるか、あるいは中和法により処理
されていた。
【0003】この内の溶媒抽出による方法は、有機溶媒
により亜鉛をまず抽出し、抽出残液から浮遊選別により
塩化第一鉄を分離するものである。抽出液は塩酸によっ
て逆抽出し、次いで硫酸を混合しながら遠心分離するこ
とによって硫酸亜鉛を回収するものである。この方法で
は抽出剤が有機溶剤であるから、コスト高及び取り扱い
時における安全性の問題があった。もう一つの中和法
は、塩酸廃液をアルカリで中和するものであり、その中
和には大量のアルカリが消費されただけでなく、中和の
結果水酸化物のスラッジが形成される。このスラッジ
は、鉄と亜鉛が混在することから、水分と分離しても有
効活用することができず、余儀なく投棄処理されること
になる。またスラッジ分離後の中和液も希釈後河川等に
放流されることになり、スラッジも中和液も環境汚染を
引き起こすことになり、望ましいものではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明者
は、このような問題のない、すなわち有機溶剤を使用す
ることもなく、また投棄処理による環境汚染の問題もな
い、亜鉛及び鉄を含有する塩酸廃液の処理技術を各方面
から検討し、開発を進めていた。その結果硫酸と全金属
量とを所定のモル比にして晶析を行うことにより鉄のみ
が析出することを見出し、塩酸廃液中から鉄と亜鉛を晶
析操作のみで分離し、両者を回収することができる塩酸
廃液の処理技術を開発し、この問題を解消したものであ
る。さらにこの技術では、塩酸を回収することも可能と
せしめており、その結果この塩酸は、不良メッキ鉄鋼製
品の亜鉛の溶解に再利用することができるものである。
【0005】すなわち、この発明には、鉄および亜鉛を
溶存する塩酸廃液に硫酸と全金属とのモル比(SO4 /T-Me
tal)が1.5ないし4.0となるように濃硫酸を混合す
る工程、混合後の塩酸廃液を冷却して硫酸第一鉄を晶析
・分離する工程、硫酸第一鉄分離後の母液を蒸発濃縮す
る工程及び濃縮後の母液を冷却して硫酸亜鉛を晶析・分
離する工程からなる第1の発明と、鉄および亜鉛を溶存
する塩酸廃液に硫酸と全金属とのモル比(SO4 /T-Metal)
が1.5ないし4.0となるように硫酸を混合する工
程、混合後の廃液を蒸発濃縮する工程、濃縮後の塩酸廃
液を冷却して硫酸第一鉄を晶析・分離する工程、硫酸第
一鉄分離後の母液を蒸発濃縮する工程及び濃縮後の母液
を冷却して硫酸亜鉛を晶析・分離する工程からなる第2
の発明がある。この両発明のプロセスを図示すると、図
1及び図2のとおりである。またこの発明では、硫酸と
全金属とのモル比(SO4 /T-Metal)を1.5ないし4.0
とせしめることが最大の特徴であり、このことの存在に
より、鉄と亜鉛を晶析操作により分離することができる
のである。
【0006】
【発明の実施の形態】この発明で処理対象とする塩酸廃
液は、例えば鉄鋼製品を溶融亜鉛メッキする際に発生す
る不良品から、メッキ層を塩酸で溶解した際に発生する
亜鉛と鉄を高濃度に含有する塩酸廃液であり、この塩酸
廃液の組成を分析すると表1に示すとおりである。処理
対象廃液は、ここに具体的に示されたものに限られるも
のではなく、鉄及び亜鉛を相当量含有するものであれ
ば、処理対象液となる。その濃度は、具体的には、鉄及
び亜鉛の濃度がそれぞれ20〜100g/l及び20〜
120g/l程度である。なお、第1の発明では、最初
の工程である濃硫酸を混合する工程の後に、第2の発明
のように蒸発濃縮工程が存在しないので、濃硫酸混合後
硫酸第一鉄を晶析・分離する工程までの間で、廃液中の
鉄及び亜鉛の濃度を上昇せしめることができず、そのた
め両者の廃液中の濃度は、それぞれ80〜110g/l
及び90〜120g/l程度が好ましい。逆に第2の発
明では、前記したように硫酸混合後に蒸発濃縮工程が存
在するから、鉄及び亜鉛の濃度が第1の発明より希薄な
20〜100g/l(Fe)及び20〜50g/l(Z
n)のものでも処理可能である。
【0007】
【表1】
【0008】第1の発明においては、濃硫酸を混合する
工程で、硫酸と全金属とのモル比(SO4 /T-Metal)を1.
5ないし4.0とせしめることが最も重要であり、この
発明の最大の特徴点である。このモル比(SO4/T-Metal)
が1.5未満になると結晶中に塩化第一鉄が混在し、純
粋の硫酸第一鉄の結晶が得られなくなる。他方この比が
3.0を越え4.0になっても純粋の硫酸第一鉄結晶が
得られることを我々は確認しているが、この比が3.0
において鉄の大部分が結晶化し回収できるので、この確
認した4.0を上限とした。すなわち、これ以上の比で
硫酸を混合することは、必要以上に硫酸を使用し浪費す
るだけであり、実用性に欠けるので、上限を前記のとお
りとした。いずれにしても硫酸と全金属とのモル比を上
記の範囲すなわち1.5ないし4.0に維持することが
重要である。このように管理することにより、塩酸廃液
から亜鉛を同伴することなく、硫酸第一鉄のみを晶析で
き、亜鉛を分離できるのである。また塩酸廃液に硫酸を
混合する第2の発明においても、このことは同様であ
り、硫酸と全金属とのモル比(SO4 /T-Metal)を1.5な
いし4.0とせしめることにより、塩酸廃液から亜鉛を
同伴することなく、硫酸第一鉄のみを晶析でき、亜鉛を
分離できるのである。この硫酸を混合する工程は、両発
明とも温度10〜40℃で実施するのがよく、好ましく
は20〜40℃で行うのがよい。
【0009】第1の発明における硫酸第一鉄を晶析・分
離する工程では、まず濃硫酸を混合した後の塩酸廃液を
冷却して温度低下させることにより、硫酸第一鉄結晶を
形成する。その際の冷却後の温度は0〜20℃がよく、
好ましくは0〜5℃がよい。冷却速度は2〜10℃/h
程度がよく、好ましくは3〜5℃/hがよい。析出した
結晶の分離は各種の固液分離機が使用可能であるが、真
空濾過機あるいは遠心分離機が好ましい。
【0010】第1の発明における、硫酸第一鉄分離後の
母液を蒸発濃縮する工程の蒸発濃縮は、圧力45〜12
0mmHg、温度40〜80℃の減圧下で行うのがよ
く、好ましくは圧力45〜70mmHg、温度40〜6
0℃で行うのがよい。蒸発した塩化水素含有水蒸気は凝
縮して塩酸として回収するが、その凝縮は約40℃以下
の冷却液を使用するサーフェスコンデンサーを採用する
のが好ましい。回収した塩酸の濃度は15〜39重量%
程度である。その際の濃縮は、硫酸亜鉛の飽和溶液にな
るまで行うのが好ましいが、次の工程である硫酸亜鉛を
晶析・分離する工程において、廃液中の硫酸亜鉛がほぼ
全量晶析・分離できる程度であればよい。
【0011】第1の発明における硫酸亜鉛を晶析・分離
する工程では、晶析は濃縮後の溶液を冷却することによ
り行われ、その際の冷却温度は35℃程度以下に冷却す
るのがよく、好ましくは25℃以下に冷却するのがよ
い。また冷却速度は、3〜10℃/hとするのがよい。
生成された結晶の分離には、各種の固液分離器が使用で
きるが、真空濾過機あるいは遠心分離機が好ましい。
【0012】第2の発明の硫酸を混合する工程において
使用する硫酸は、この工程の後に蒸発濃縮する工程が存
在することから、低濃度50%から濃硫酸まで使用可能
である。第1の発明同様、この発明でも硫酸と全金属と
のモル比(SO4 /T−Metal)を1.5ないし
4.0とすることは勿論重要である。
【0013】第2の発明における混合後の廃液を蒸発濃
縮する工程における蒸発濃縮は、圧力45〜120mm
Hg、温度40〜80℃の減圧下で行うのがよく、好ま
しくは圧力45〜70mmHg、温度40〜60℃で行
うのがよい。第2の発明における濃縮後の塩酸廃液を冷
却して硫酸第一鉄を晶析・分離する工程も、第1の発明
における塩酸廃液を冷却して硫酸第一鉄を晶析・分離す
る工程と同様に行う。
【0014】第2の発明における硫酸第一鉄分離後の母
液を蒸発濃縮する工程及び濃縮後の母液を冷却して硫酸
亜鉛を晶析・分離する工程は、第1の発明におけるそれ
らの場合と同様に行う。
【0015】
【実施例】この実施例では前記した表1に示す組成の塩
酸廃液を使用した。この廃液500mlに硫酸と全金属
とのモル比(SO4/T-Metal) を0から約3の間で変化さ
せ、生成した結晶及び分離後のろ液の組成を分析した。
その結果をそれぞれ表2及び表3に示すとともに、それ
ぞれ図3及び図4に図示した。これらのこと、特に表2
及び図3から、硫酸と全金属とのモル比(SO4 /T-Metal)
を1.5ないし3.0とせしめることにより、硫酸第一
鉄の結晶が形成されることがわかる。そしてその際に
は、硫酸亜鉛が同伴して析出してこないこともわかる。
特にこの比(SO4/T-Metal) が1前後では硫酸第一鉄では
なく、塩化第一鉄が形成されることがわかる。またその
際のろ液の組成はSO4 /T−Metalが増加するに
従い、ろ液中のSO4 の量が次第に増加することがわか
る。ろ液中の鉄(Fe)の量は、(SO4/T-Metal) が2以上に
なると極めて少なくなり、ほとんどが硫酸第一鉄結晶と
して析出してくることがわかる。なお図3には図示され
ていないが、我々はこのモル比が4.0においても硫酸
第一鉄結晶が析出することを確認している。
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【発明の効果】この発明では、従来法の溶媒抽出による
方法のように有機溶媒を使用することに伴うコスト面及
び取り扱い時の安全性の問題もなく、またもう一つの中
和法のように、処理後の排出されるスラッジ及び中和液
による環境汚染を心配する問題もない優れた塩酸廃液の
処理方法を提供するものである。
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】この図は、第1の発明の廃液処理のフローロー
図である。
【図2】この図は、第2の発明の廃液処理のフローロー
図である。
【図3】この図は、硫酸添加量と形成された結晶の組成
との関係を示す図である。
【図4】この図は、硫酸添加量とろ液の組成との関係を
示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 折笠 実 東京都西多摩郡日の出町平井字欠下2番1 号 日鉄鉱業株式会社内 (72)発明者 桂 洋介 東京都西多摩郡日の出町平井字欠下2番1 号 日鉄鉱業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄および亜鉛を溶存する塩酸廃液に硫酸
    と全金属とのモル比(SO4 /T−Metal)が1.
    5ないし4.0となるように濃硫酸を混合する工程、混
    合後の塩酸廃液を冷却して硫酸第一鉄を晶析・分離する
    工程、硫酸第一鉄分離後の母液を蒸発濃縮する工程及び
    濃縮後の母液を冷却して硫酸亜鉛を晶析・分離する工程
    からなる鉄及び亜鉛を溶存する塩酸廃液の処理方法。
  2. 【請求項2】 鉄および亜鉛を溶存する塩酸廃液に硫酸
    と全金属とのモル比(SO4 /T−Metal)が1.
    5ないし4.0となるように硫酸を混合する工程、混合
    後の廃液を蒸発濃縮する工程、濃縮後の塩酸廃液を冷却
    して硫酸第一鉄を晶析・分離する工程、硫酸第一鉄分離
    後の母液を蒸発濃縮する工程、濃縮後の母液を冷却して
    硫酸亜鉛を晶析・分離する工程からなる鉄及び亜鉛を溶
    存する塩酸廃液の処理方法。
  3. 【請求項3】 濃硫酸を混合する工程において、使用す
    る濃硫酸濃度を60〜98重量%とせしめる請求項1又
    は2記載の塩酸廃液の処理方法。
  4. 【請求項4】 硫酸第一鉄分離後の母液を蒸発濃縮する
    工程における、蒸発濃縮を温度60〜80℃、圧力45
    〜120mmHgの減圧下で行う請求項1ないし3のい
    ずれか1に記載の塩酸廃液の処理方法。
  5. 【請求項5】 硫酸第一鉄分離後の母液を蒸発濃縮する
    工程において、蒸発した塩化水素含有水蒸気を凝縮して
    塩酸を回収する請求項1ないし4のいずれか1に記載の
    塩酸廃液の処理方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100881122B1 (ko) 2007-11-21 2009-02-02 경남정보대학 산학협력단 유브이안정제 제조공정에서 발생하는 폐액으로부터 고순도황산아연의 제조방법
CN103539302A (zh) * 2013-10-31 2014-01-29 惠州市斯瑞尔环境化工有限公司 含锌含铁废酸的处理方法
CN104313320A (zh) * 2014-10-23 2015-01-28 昆明绩驰环保科技有限公司 一种锌电解液中锌镁的强酸饱和结晶分离方法
CN108085489A (zh) * 2017-11-17 2018-05-29 昆明理工大学 一种湿法炼锌溶液结晶析出硫酸亚铁的方法

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