JPS5952939B2 - 溶融亜鉛メツキ中に発生する浮遊ドロスから亜鉛を回収する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、溶融亜鉛メッキ中に発生する浮遊ドロスか
ら亜鉛を回収する方法に関するものである。

溶融亜鉛メッキを続けていくと、溶融亜鉛の浴上に浮遊
ドロス（トップドロス）が浮上する。

この浮遊ドロスは、亜鉛メッキ付着量をガスジェットに
よって制御する際に、溶融亜鉛と空気とが激しく衝突す
ることによって、酸化しやすい亜鉛が順次フィルム状の
被膜を生成し、これが亜鉛浴上に粘性の高い泥状物質と
して堆積したものである。

この浮遊ドロスの量が多くなると、亜鉛メッキ鋼板の表
面が汚れるので、ひしやく等によって浮遊ドロスをかき
出して亜鉛浴面を静浄化している。

しかし、上記浮遊ドロスには相当量の金属亜鉛が含まれ
ているために、浮遊ドロスから金属亜鉛を回収すること
ができれば、亜鉛の節約になる。

浮遊ドロスから金属亜鉛を分離回収する方法として浮遊
ドロスに酸化物分離剤（フラックス）を添加する方法が
ある。

すなわち、浮遊ドロス中の酸化亜鉛をフラックス中の主
として亜鉛、ナトリウム等のハロゲン化物によって物理
吸着させて金属亜鉛を回収する方法である。

４２０〜７５０℃の温度で溶融した浮遊ドロスにハロゲ
ン化物を主成分とするフラックスを添加すると、浮遊ド
ロス中の酸化亜鉛及びその他の酸化物とこのフラックス
とが反応し、酸化亜鉛が分離吸着する。

このフラックスと反応した酸化亜鉛は金属亜鉛から離脱
し、溶融亜鉛浴上に粉状物（アッシュ）として浮上し、
完全に酸化亜鉛と金属亜鉛とは分離する。

このアッシュの成分は、大部分が酸化並鉛分で一部金属
亜鉛を含有していて、残りは浮遊ドロスに添加した廃フ
ラックス分である。

ところが、上記アッシュ中の酸化亜鉛は亜鉛と酸素とが
化学量論的に充分結合していないため、まだ酸化反応す
る余地は充分にある。

しかも、この酸化亜鉛はフラックスとの吸着反応によっ
て、それ自身非常に活性に富み、活性化エネルギーを越
えた条件では急激に酸化反応を起す。

また、亜鉛が溶融する４２０℃の温度は丁度酸化亜鉛の
活性化条件とマツチするため酸化反応を助長し、化学量
論的に酸素と結合していないアッシュ中の酸化亜鉛分は
、空気中の酸素と酸化亜鉛になるまで酸化反応が進行す
る。

この酸化亜鉛が蒸気圧の低い、例えば、ＺｎＣｌ２．Ａ
ｌＣｌ３．ＰｂＣｌ２等の金属／Ｓロゲン化物と共に蒸
発し、有害なヒユームとなる。

上記問題を解決する方法として、例えば、特公昭５２−
１３４９７号公報に開示される方法がある。

この方法は、溶融した浮遊ドロスとフラックスとが接触
する雰囲気を酸素濃度１５％以下とし、これによって空
気中と同じ亜鉛の分離効果をもたらし、しかも生成酸化
亜鉛の酸化反応を抑制して作業環境を改善するものであ
る。

上記方法を実施する装置として実公昭５２−８７４２号
公報に開示されるものがある。

これについて第１図を参照しながら説明する。

この装置は円筒状の装置本体１内に混合用スクリュー２
と複数の攪拌羽根３と移送用スクリュ４とを配設し、最
後部の攪拌羽根３と移送用スクリュー４との間に分離板
５を取付けてなるものである。

この装置を亜鉛メッキ浴６上に設置して亜鉛メッキ浴６
の表面に浮上した浮遊ドロスをドロス投入ロアに流し込
み、これと同時にフラックスをフラックス投入口８から
投入し、これらを混合用スクリュー２によって混合する
と共に攪拌羽根３で反応を促進させる。

このような操作によって、比重の重い溶融金属は分離板
５の下を通って亜鉛出口９から亜鉛メッキ浴６中に回収
される。

しかし、上記装置によれば、排出されたアッシュが微粉
末であるので飛散しやすく、作業環境を悪くしたり、排
出後アッシュが再燃焼する等の問題があった。

このため、アッシュ及び塩素ガスを洗浄装置に導入し、
洗浄装置内でアルカリ溶液を噴霧して前記塩素ガスを洗
浄除去しながらアッシュを回収する方法が、例えば、特
公昭５５−１０４４６４号公報に開示されている。

ところが、近年、次のような問題が生じた。

すなわち、浮遊ドロス中には、ＺｎＯ，Ｚｎの他に微量
のＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ三元金属間化合物が含まれている。

これは、亜鉛浴中のＡ１濃度を０．２０〜０．２５％の
高濃度に調整した場合、亜鉛メッキ浴の底部に堆積する
所謂、ボトムドロス中の金属間化合物ＦｅＺｎ７とＡＩ
とが反応し、亜鉛メッキ浴上に浮上する浮遊ドロスの量
が増々増大する。

浮遊ドロスの分離回収を連続して行うと、ＺｎＯはフラ
ックスに物理吸着してＺｎと分離するが、上記金属間化
合物はフラックスと反応しないため、回収したＺｎ中に
入り、粘稠な液体となる。

この粘調な液体が蓄積すると、亜鉛メッキ浴中に循環し
て被メッキ材の表面に付着しメッキ外観を悪化させたり
、亜鉛メッキ浴表面が凝固しやすくなりメッキ操業に支
障を来す。

この発明は、上述したような、浮遊ドカス中にＦｅ−Ａ
ｌ−Ｚｎ三元金属間化合物が含まれていることによる問
題点を解決するためになされたものであって、 溶融亜鉛メッキ中に発生する、ＺｎＯ，ＺｎおよびＦｅ
−Ａｌ−Ｚｎ三元金属間化合物からなる浮遊ドロスから
、ＺｎＯを除去し、この後、セラミックフィルターを用
いて前記浮遊ドロス中から前記金属間化合物を分離する
ことに特徴を有する。

この発明において使用するセラミックフィルターは、Ｍ
ｇＯ５Ａ１２０３．ＳｉＯ２等の無機材質から構成され
ているので熱に強く、化学薬品に強く、しかも、溶融金
属に対して耐溶食性がある等の利点をもつ。

浮遊ドロスは前述した通りＺｎＯ，Ｚｎおよび微量のＦ
ｅ−Ａｌ−Ｚｎ金属間化合物から構成されているが、フ
ラックスとの反応では、酸化物が除去されるのみで、Ｆ
ｅ−Ａｌ−Ｚｎ金属間化合物は除去されない。

Ｚｎの融点が４２０℃であるから通常メッキ温度の４６
０〜５００℃では、液体のＺｎと固体のＦｅ−Ａｌ−Ｚ
ｎ金属間化合物となる。

４６０〜５００℃の溶融亜鉛中でも耐えるフィルターの
材質があれば、水・溶液中の析出物をろ紙でろ過分離で
きる如（Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ金属間化合物を溶融亜鉛から
分離できるといった観点から上記フィルターの材質につ
いて種々検討した。

第２図に示される溶解炉１０中の釜１１にセラミックフ
ィルター１２を設置し、セラミックフィルター１２の温
度が４２０〜７５０℃になるようにセットした。

そして、浮遊ドロス中のＺｎＯをフラックス処理にて分
離除去後、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ金属間化合物が混入してい
る亜鉛をセラミックフィルターでｉ分離可能か否かを調
べた。

また、別途に純Ｚｎ。Ｆｅ−Ｚｎ金属間化合物が含まれ
ているボトムドロスについても同様に調べた。

セラミックフィルター１２の温度を４６０℃で試験した
結果を第３図に示す。

第３図から明らかなように、セラミックフィルターの目
が３０メツシユでは、金属間化合物を含有しない純Ｚｎ
でさえフィルターを通過しない。

それより目の粗い１３および゛２０メツシュのフィルタ
ーでは、純Ｚｎは全量通過した。

Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ金属間化合物が多く混入している亜鉛
では、１３および２０メツシュ共に約６０％のＺｎがフ
ィルターを通過し回収できた。

ボトムドロスの場合、１３メツシユで４０％回酸回収た
が、２０メツシユでは通過しなかった。

これは、Ｆｅ−Ｚｎ金属間化合物の大きさが約２５０μ
と大きいためと思われる。

第４図に、通常のメッキ温度である４６０℃の場合のセ
ラミックフィルター通過前後のＺｎ中のＦｅ濃度を示す
。

４６０℃ではＦｅ固溶量が０．０３％であるがフィルタ
ーを通過したＺｎ中のＦｅ濃度は、０．０４〜０．０７
％であり、フィルターによって大部分の金属間化合物が
ろ過でき、浮遊ドロス中から、清浄な金属Ｚｎを分離回
収できることが明らかである。

次に、浮遊ドロス中から亜鉛を効率良く分離回収する、
この発明の方法を実施するための装置について説明する
。

第５図に、分離回収装置の１例を示す。

この装置は、例えば、第１図に示した亜鉛回収装置の回
収亜鉛出口９に回収亜鉛を吸引する、ポンプ１４を備え
た供給管１３を設け、供給管１３の先端下部に、内部に
セラミックフィルター１５を設けた筒体１６が設置され
、筒体１６のセラミックフィルター１５の下部には真空
ポンプ（図示せず）に接続された吸引管１７が接続され
てなるものであ。

る。

この装置によれば、ポンプ１４によって供給管１３から
セラミックフィルター１２上に供給された回収亜鉛は、
セラミックフィルター１２を通過する過程で、回収亜鉛
中の金属間化合物および亜鉛がセラミックフィルター１
２にトラップされる。

セラミックフィルター１２に金属間化合物と亜鉛がトラ
ップされると、真空ポンプによってセラミックフィルタ
−１５下部の筒体１６内の空気は吸引されているので゛
、セラミックフィルター１５と亜鉛浴間は減圧状態とな
る。

このために、セラミックフィルター１５にトラップされ
た亜鉛は効率良くセラミックフィルター１５を通過する
。

これに対して、Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ金属間化合物はセラミ
ックフィルター１５にトラップされる。

第６図に、別の分離回収装置を示す。

この装置は、Ｌ形の筒体１８の垂直部の一端にセラミッ
クフィルター１５を設け、水平部内にインペラー１９と
遮蔽板２０を設け、これを第７図に示されるように、例
えば、第１図に示した亜鉛回収装置の回収亜鉛出口９に
接続してなるものである。

この装置によれば、回収亜鉛出口９からの回収亜鉛はセ
ラミックフィルター１５を通過する過程で、亜鉛中の金
属間化合物がセラミックフィルター１５にトラップされ
る。

回収亜鉛にはインペラー１９と遮蔽板２０の作用によっ
て一方向の流れが付与されるので、金属間化合物のトラ
ップ割合は増大する。

上述した何れの装置においても、回収亜鉛を一定量処理
すると、セラミックフィルター１５は、トラップされた
金属間化合物によって目詰りし、金属間化合物の分離効
果がなくなる。

従って、この場合には新しいものと交換し、古いセラミ
ックフィルターは、酸により目詰りした亜鉛、金属間化
合物を溶解し再使用する。

セラミックフィルターの空孔率は８５〜９０％となって
いるため、１へラップ可能な金属間化合物の量はセラミ
ック多孔体の体積とほぼ比例する。

上述した装置以外に、回収亜鉛を強制的セラミックフィ
ルターを通過させる装置としては、第８図に示されるよ
うに、回収亜鉛の通路にセラミックフィルター１５を設
け、フィルター１５の部分の通路に電磁ポンプ２１を設
置したもの、あるいは、第９図に示されるように、回収
亜鉛の通路にセラミックフィルター１５を設け、通路後
部に不活性ガス吹込み口２２を設け、ガス流によって回
収亜鉛に一方向の流れを付与する装置等がある。

次に、実施例について説明する。

第５図に示した装置に、２０メツシユのセラミックフィ
ルターを取付けて、４６０℃でＺｎＯを除いた回収亜鉛
１００ｋｇをセラミックフィルター上に供給し、フィル
ターにトラップされた金属間化合物の量を調べた。

この結果、約１６ｋｇの金属間化合物がトラップされて
いた。

従って、浮遊ドロスからの亜鉛の回収率は、８４％であ
る。

第１表に、フィルターを通過した後の亜鉛中のＦｅ、
ＡＩ濃度を、浮遊ドロス中のＦｅ、 ＡＩ濃度と比較し
て示す。

次に、第６および７図に示した装置に、１３メツシユの
セラミックフィルターを取付けて、４６０℃でＺｎＯを
除いた回収亜鉛約１００ｋｇをフィルター上に供給し、
フィルターにトラップされた金属間化合物の量を調べた
。

この結果、約１８ｋｇの金属間化合物がトラップされて
いた。

従って、浮遊ドロスからの亜鉛の回収率は、８２％であ
る。

第２表に、フィルターを通過した後の亜鉛中のＦｅ、
ＡＩ濃度を、浮遊ドロス中のＦｅ、 ＡＩ濃度と比較し
て示す。

第１および２表から明らかなように、フィルター通過後
の亜鉛中のＦｅ、 ＡＩ濃度はきわめて低く、フィルタ
ーの効果が大きいことがわかる。

以上説明したように、この発明によれば、溶融亜鉛メッ
キ中に発生する浮遊ドロスからＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ金属間
化合物を除去することができるので、この金属間化合物
によって生じるメッキ外観の悪化等の問題が解決され、
しかも、Ｚｎの回収率が向上するといったきわめて有用
な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の浮遊ドロスの分離回収装置の縦断面図
、第２図は、セラミックフィルターの効果を調べるため
の試１験装置、第３図は、フィルターの目の粗さとＺｎ
の通過割合を示す図、第４図は、フィルターの目の粗さ
とフィルター通過後のＺｎ中のＦｅ量との関係を示す図
、第５図、第７図、第８図、第９図は、この発明の方法
を実施するための装置を示す縦断面図、第６図は、同斜
視図を示す。 図面において、１・・・・・・回収装置本体、２・・・
・・・混合用スクリュー、３・・・・・・攪拌羽根、４
・・・・・・移送用スクリュー、５・・・・・・分離板
、６・・・・・・亜鉛メッキ浴、７・・・・・・ドロス
投入口、８・・・・・・フラックス投入口、９・・・・
・・亜鉛出口、１０・・・・・・溶解炉、１１・・・・
・・釜、１２・・・・・・セラミックフィルター、１３
・・・・・・供給管、１４・・・・・・ポンプ、１５・
・・・・・セラミックフィルター、１６・・・・・・筒
体、１７・・・・・・吸引管、１８・・・・・・筒体、
１９・・・・・・インペラー、２０・・・・・・遮蔽板
、２１・・・・・・電磁ポンプ、２２・・・・・・ガス
吹入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融亜鉛メッキ中に発生する、ＺｎＯ，Ｚｎおよび
   Ｆｅ−Ａｌ−Ｚｎ三元金属間化合物からなる浮遊ドロス
   から、ＺｎＯを除去し、この後、セラミックフィルター
   を用いて前記浮遊ドロス中から前記金属間化合物を分離
   することを特徴とする、溶融亜鉛メッキ中に発生する浮
   遊ドロスから亜鉛を回収する方法。