JPS5959845A - 亜鉛の製錬方法 - 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】 本発明は亜鉛の製錬方法に関し、更に詳しくは亜鉛精鉱
を酸素と塩素の下で選択的に塩化してｉｑられた塩化亜
鉛を塩浴中でマグネシウム含有のアルミニウムスクラッ
プと反応させ、脱マグネシウムによるアルミニウムの製
造と同時に亜鉛を製錬する方法に関する。

従来、亜鉛の製錬法は大別して乾式法と湿式電解法があ
り、現在的８０％が湿式で行なわれ°ζＬする。

両者は夫々莫大なエネルギー消ｖｖ型であり、我国では
操業が困難となっている。

即ち、乾式法はＺｎＳ精鉱を焙焼してＺｎＯとし、これ
をコークス等で還元し亜鉛を気化し、これを冷却回収す
るものであるが、この反応は大きな吸熱反応であり所要
熱量をどのようにし°て補うかが大きな問題点となゲζ
いる。一方、湿式電解法ではＺ　ｎ　Ｓ精鉱からＺｎＯ
としたのち、硫酸浸出を行い、ＺｎＳＯ４を得てこれを
電解するもので、Ｚｎ１ｔ当りの消費電力は４０００　
ＫＷＨと莫大であり、全消費エネルギーの８０％が電解
Ｇこ使用される。その結果、乾式法ではＺｎ１ｔ当り４
５ＧＪ、　湿式電解法では５７　Ｇ　Ｊと称されている
。

７ｊ、アルミニウムスクラップには多くの場合マグネシ
ウムが含まれ、再生二次アルミニウム地金とする場合除
去が必要であり、これは融体中への塩素ガスの吹込めに
より除き得るが環境汚染問題のため実用化が困難であっ
た。

而して、マグネシウムを含有するアルミニウム・スクラ
ップに塩化亜鉛を作用させると、（１）式のよ・う　に
、 Δ１２−Ｍｇ→−７．ｒｒＣＩ！２ →八Ａ−Ｚ　ｎ→−Ｍ　ｇ　ＣＩＩ　２−＋１）置換反
応が定量的に進み、マグネシウムを除去、分離できるこ
とが知られている。しかし、この場合には、塩化亜鉛自
体の潮解性が強く、塩素と比べて高価であること、また
塩化亜鉛の添加によりアルミニウム中の亜鉛含量が増加
すること（例えばスクラップ１を当り塩化亜６０２　ｈ
ｇを添加すると亜鉛含量が、０．０５％増加し、亜＃１
）含量０．１％以下の規格の耐蝕合金等には使用できな
い）、更に、塩化亜鉛は上記のようにマグネシウムと定
量的に反応するが、実際にはスクラップ中の大部分がΔ
ｌであるため、次の（２）及び（３）式のように、Δ７
！−’　３　／　２　Ｚ　ｎ　Ｃｌ　２−＝　Ａ　ｊ！
　ＣＩＩ　３　＋３　／　２　Ｚ　ｎ　−１２１Ａβ−
Ｍ　ｇ　＋２　／　３　Ａ　７ＩＣ（！　１−４Ｍ　ｇ
　Ｃｅｔ　＋ｘ　Ａ　ｌ・”（３）先ず、ΔＩｃｅ３が
生成し、これがＭｇと置換してＭ　ｇ　Ｃ（！　２　と
なる二段階で反応が進行し、この際に生成するＡｊＩＣ
７！３と最初に添加する７、ｎｃ１２の蒸気圧が高低そ
のダスト及びヒユームの発生防止及び除去が困難である
こと等の問題があり、実施化できなかった。

本発明者等は」二記の問題に鑑み°ζ鋭意研究を重ねた
結果、Ｎ　ａ　Ｃｌ　−Ｋ　Ｃ（ｌを主成分とする塩浴
中でアルミニウムスクラップを塩化亜鉛と反応さ−ｌる
ごとにより、生成した八６Ｃβ３は塩浴に吸収されてΔ
７ＩＣＩ　３　　Ｎ　ａ　Ｃ（！　−Ｋ　Ｃｌ！となっ
てメ１篭敗するこ′ともなく、スクラ・ノブ中のＭｇと
反応し０Ｍ　ｇ　、Ｃ７！２を４Ｌ成し、以ってスクラ
ップ中のＭ　ｇを効率よく除去、回収できる一方、Ｍｇ
の除去に使用する塩化亜鉛を上記亜鉛精鉱ＺｎＳから酸
素と塩素の下で直接塩化して１：することにより、脱マ
グネジ・ンムによるアルミ二つノ・の製造と同時に亜鉛
の製錬を極めて低エネルギーで行い（７ることに着目し
、この発明に至っ〆こ。

即ら、本発明は１１Ｅ鉛楕紐、を酸素と塩素の下で選択
的に塩化し、肖られた塩化亜鉛をＮａＣｌ１−Ｋ　Ｃｌ
を主成分とする塩浴中でマグネシウムを含量１するスク
ラップと反応させ、生成したＡ　ｊ！　　Ｚ　ｎ合金と
Ｎ　ａ　Ｃ（ｌ　　Ｋ　ＣＩＩ　　Ｍ　ｇ　Ｃｌ　２浴
とを分離し、Ａ　ＩＩ　−Ｚ　１１合金は真空蒸留によ
りアルミニウムと亜鉛とに分ＩＭｌｉする一力、Ｎ　ａ
　Ｃｊ？　−Ｋ　Ｃｊ！　−Ｍ　ｇ　Ｃｐ　ｅ浴は電解
によりマグネシウムと塩素ガスとに分ＦａＬ、分離され
た塩素ガスとＮａＣｌ−ＫＧ／−Ｍｇ（１！＊浴はｆｊ
ａ環再使用することを特徴とするものである。

本発明によれば、亜鉛の製錬において必要なＺ　ｎイオ
ンの還元をスクラップとしてのＡＮ−Ｍｇ合金中のＭｇ
の持つ潜在的なエネルギーを利用して行わせることがで
きるので、従来のような多大のエネルギーを別途に６１
上する必要がなく、１）亜鉛精鉱から塩化亜鉛を製造す
るに要するコーネルギーと、２）Δｊ２−Ｚｎ合金の蒸
留に要するエネルギーの二点を考応；ずればよい。その
結果、■）については塩素ガスの再利用が重要となるが
、従来の亜鉛の湿式前処理に要する１２Ｇ、Ｊ、２）に
ついてはＩＳＰの蒸留でＳＨＧ亜鉛を製造する場合と同
様に６ＧＪとして計１８ＧＪに過ぎず、アルミニウムの
ｔｉｉ製も含めて従来の亜鉛製錬法に比べて１／２〜１
／３程度のエネルギーで済み、極めて経済的にアルミニ
ウムの製造と同時に亜鉛を製錬する方法を提供すること
ができる。

次に本発明を図面と共に説明する。

第１図は本発明による亜鉛製錬方法を示す工程図である
。

先ず、粒径０．２〜０．０１ｍｍに破砕された亜鉛精鉱
（Ｚ　ｎ、　Ｓ　）を酸素及び塩素の存在下で２０〜５
０気圧、１００〜１５０℃の条件で直接塩化し、７、　
ｎ　ＣＡ２を製造する。このＺ　ｒ＋　（／　ＩＩ　２
を例えばＮａＣ（！−ＫＣ（１（、モル比Ｌ：１）浴に
融解し、Ｚ　ｎ　ＣＩＩ　２　　Ｎ　ａ　Ｃ７！Ｉ＜　
ＣＩＩの混合融体とする。

Ｚ　ｎ　Ｃ７！２の添加量は次に加えるΔβスクラップ
中のＭｇ含量の当量より僅かに多くすればよく、置換反
応は６００℃、３０分でほぼ完結し、Δｅ−Ｚｎ合金と
ＮａＣ１２−川（Ｃｊ！　　Ｍ　ｇ　ＣＩｔ　２　ｉ’
Ｊ１合西￥１１陣に分Ｆｉｔする。

次いで、Ａ７！−Ｚｎ合金は真空蒸留法によりＺ　ｎと
八ｒとに分離するが、Ｚｎは上記■ｓＰ法の蒸留亜＃ｊ
）程度に純度を上げることができる。まノこ、Δｐはア
ルミニウムスクラップ中に含まれるＭｇ＋Ｚｎ以外のＦ
ｅ、３　ｉ　Ｓの残留物により影響を受け、ボールエル
−法によるＮｉ度（９！：１．８％）には達しないが、
更に電解精製により純度を上げればよく、この場合には
上記Ｎ　ａ　Ｃ（！　−Ｋ　Ｃｊ２−Ｍｇｃｚ２を利用
することができる。

−力、上記ＺｎＣ／２の脱Ｍｇ反応によって抽出される
へクスクラソブ中の不純物は殆どなく、Ｎ　ａ　ＣＩＩ
　　Ｋ　Ｃ７！Ｍ　’ｇ　ＣＲ２融体中（７）　Ｍ　ｇ
　Ｃｊ！　２は高純度であるから、一般の熔融塩電解の
ｉ業（２０％Ｎ　ａ　ＣＲ２２０！ｌ’ｏ　Ｉ（（／　
ｊ２．６０％ＭｇＣ＃浴）の場合と同様に高純度のＭｇ
（９９，９％）を田ることができる。

電解により副化した塩素ガスは上記ＺｎＳの塩化工程に
循環使用すると共に、Ｍ　ｇ　Ｃｌ　２が除去回収され
たＮ　ａ　ＣＩｔ、−Ｋ　ＣＩｔ浴は７．　ｎ　Ｃ７！
２の熔解工程に戻し循環使用する。

次に上記工程中のＡＣスクラップと７．　ｎ　Ｃβ２の
置換反応につき更に具体的に説明する。

第２図はＡＮ−Ｍｇ合金（Ｍｇ９．８３％、ｍ。

１６１７℃、チップ）と過ＦＩ　Ｍのｚｎｃｌ１２粉末
の加熱による反応状況を示すＤＴ八へである。（１）式
により３７０℃イ」近から大きな発熱ピークが見られ、
引き続き生成するＺｎの融解による吸熱が４１９℃にの
られる。しかし、Ｚ　ｎ　Ｃ１２が合金に対して当量以
上の場合には、合金は全て塩化され、Ｚ　ｒｉとＺ　ｎ
　Ｃｌ！　Ｑ　　Ｍ　ｇ　Ｃｊ！　２−八〇　Ｃ（２３
融体を形成する。

そこで、合金中のＭｇ含量に相当するだりのＺ　ｎ　Ｃ
ｌ−２を添加すれば、優先的に脱Ｍｇが起る・　　との
予想の下に、合金過剰で月竹中４００℃、１００分間加
熱し）こ。その結果、加熱後の合金チップの形状はその
ままであったが、次表ａ）欄に示されるように合金中の
ＭｇがＺｎに置換していることがわかる。しかし、反応
は合金チップ表面とＺ　ｒｉ　（／β２融件の間で起っ
ており、必ずしも選択的でない。

※残ｆｉｌｌはΔｌ ＋Ｊ　）　　　イＯＱ℃　１００ｍ　　Ｉ　　ｎ　、　
、　　　ｔｒ　　ｏ　　　Ｎ　ａ　　ＣＩｔ　　−１（
ＣＩｔ＋１）　　　０５０’ｃ　　　１０Ｑｍ　　ｉ　
　ｎ　、　、　　　１５ｇＮａ　　Ｃ，ｅ−１（に　　
１！　　（１＋　　１）おりる脱Ｍｇに及はずＺ　ｎ　
Ｃｅ２添加量の効果を示すグラフである。このように塩
浴を用いない場合には、Ｚ　ｎ　Ｃｌ１２の添加量が１
当量で脱Ｍｇ率が７０％程度に過ぎず、添加量の増加と
共に脱Ｍｇ率も上昇するが、ＡＪの塩浴への損失率も増
加する。

第４図及び上記表ｂ）欄はそれぞれ本発明の一実施例を
示す。即し、へＮ−Ｍｇ合金とＺ　ｎ　ＣＩｔ　２−Ｎ
ａＣ１−ＫＣｊ！との反応をＺ　ｒｒ　Ｃｌ　２の添加
量を変えて石英封管中、６５０　”ｃ、１００分間加熱
し°ζ行った結果を示す。図から明らかなように、合金
中のＭｇ当晴のＺｎＣ６２を添加すると、Ｍｇがほぼ１
００％塩浴中に抽出されてＡｌ４−Ｚｎ合金が得られる
と共に生成する合金中のＭｇ含量は０、０１　ｗ　ｔ％
程度であり、Δｌのｔｎ失も少ないことがわかる。

この（１１式に示されるＺ　ｎ、　ＣＩｔ　２によるＭ
ｇの置換反応は一種のチルミント反応であり、発熱を伴
ない短時間で完結する。実施例として、Ａ　Ｎ−Ｍ　ｇ
合金（ＭｇｌＯ％）５ｇとＺｎＣｊ！２３ｇ（当量Ｍｇ
に列して）とをＮａｃ７＋−４（ｃｐ（″Ｆニル比Ｉ：
１）夏５ｇの混合物に添加し２．６５０　’ｃに反応管
を保持すると、第５図に示゛４如く、３０分で脱Ｍｇ率
がｉｏｏ％に達する。

第６図は処理温度と脱Ｍｇ率との関係を示すグラフであ
る。４００　’ｃがら塩浴が熔融し、Ｚ　ｎ、　Ｃβ２
〜Ｋ　Ｃｅ　−Ｎ　ａい１１１体とへＮ−Ｍｇ合金が反
応を開始し、反応率は６００℃で１００％に達する。

この温度ではへ５−Ｍｇ合金、八（１−Ｚｎ合金は液体
となり、反応が液−液間で起るため迅速に進行する。

次に、本発明による効果を列挙すれば次のとおりである
。

■　（に来の塩化亜鉛の単独使用では、その吸湿性が問
題であったが、塩化亜鉛を他の塩と混合熔融して、例え
ばＺｎＣ６＊　−Ｎａ（１！−ＫＣＩ！塩浴をつくり、
この中でアルミニウムスクラ。

プと反応さ・Ｕることにより吸湿性を抑制でき、取扱い
が容易となる。

■　塩浴を用いるごとにより、反応生成物：Ｃある塩化
アルミニウムを塩浴中に捕集し、従来ダスト或いはヒユ
ーＪ・とじて操業上の１−ラブルとなっていた塩化アル
ミニウムをスクラップ中のマグネシウムと反応させ、脱
マグぶシウムを行うことができる（式（２）及び（３）
参照）。

■　塩浴を用いるごとにより、アルミニウムスクランプ
に直接塩化亜鉛を作用させる場合（第１図参照）と異な
り、スクラップ表面での局部的な激しい反応がなく、反
応をゆるやかに行わせ、かつ液−液反応であり、十分な
接触が行われるため、反応率が高く、短時間で終了する
（第５図参照）。

■　反応終了後の塩浴はそのままＮａＣｌ−ＫＧ！−Ｍ
　ｇ　Ｃβ２塩浴としマグネシウム電解を実施すること
ができる。

■　その結果、亜鉛精鉱を塩化亜鉛とし、これをマグネ
シウム含有スクラップからマグネシウムを除去すること
によって、アルミニウムの製造と同時に亜鉛の製錬を極
めて低エネルギーで行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実ｈ１ｆ！例を示す工程図、第２図
は本発明の説明に供するＡ　７！−Ｍ　ｇ合金とＺｎＣ
ｌ！２との反応状況を示すＤ′Ｆ八図へ第３図は同じ＜
Ａｌ−ＭｇとＺ　ｎ　Ｃ１２２の置換反応におりる脱マ
グネシウムに及ばずＺ　ｎ　Ｃｌ！　２の添加量の効果
を示すグラフ、第４図乃至第６図はそれぞれ本発明の実
施例を示すグラフである。 特許出願人　　　財団法人　日本鉱業振興会同　　　　
　社団法人　日本鉱業会 第−３−図 ０　　　　　　　　　１　　　　　　　　　２　　　　
　　　　　３春か６Ｍ９佐ｔ・；封ηＺｎＣＣ請更に遍
−＞ｘ［、Ｉば・Ｉ退会１脱Ｍ９１り影ａ”４−７ｎＣ
Ｑ、２：Ａ−ガｃｒＬ＃−）Ｅ：（６５０’Ｃ，ｌ○Ｏ
介→春１てりす４ゐＺｎＣＱ２当更波

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 亜鉛精鉱を酸素と塩素の下で選択的に塩化し、得られた
   塩化亜鉛をＮａＣβ−Ｋ　ＣＩ！を主成分とする塩浴中
   でマグネシウムを含有するスクラップと反応させ、４Ｌ
   成したＡｎ−Ｚｎ合金とＮａＣ１゜１＜　ＣＩ！　−Ｍ
   　ｇ　Ｃｌ’　２浴等を分１’Ｓｌｌ　Ｌ、、Ａｆｆ−
   Ｚｎ合金は真空蒸留によりアルミニウムと亜鉛とに分団
   目る一方、Ｎ　ａ　Ｃｊ２　　Ｋ　Ｃｊ！　　Ｍ　ｇ　
   Ｃｅ　２浴は電解によりマグネシウムと塩素ガスとに分
   ｐＨｌ　Ｌ、分離された塩幸ガスとＮａＣｊ！−ＫＣ（
   １−Ｍｇ（１！ｓ浴は循環再使用することを特徴とする
   亜鉛の製錬方法。