JPS62284024A - 湿式微細亜鉛ダストの溶解方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般的には、製鉄所等における設備から排出
されるＺｎ含有物、特に湿式微細亜鉛ダスト、から炭酸
亜鉛を回収するための工程に係り、本発明は、特に、そ
のうちの湿式微細亜鉛ダストの溶解方法に関する。

〔従来の技術〕

製鉄所では、Ｚｎメッキ設備等から廃亜鉛が排出される
。しかるに、Ｚｎは、ＺｎＯの形で顔料や加硫促進剤と
して利用されるなど、利用範囲が広いので、前記廃亜鉛
を処理して、その生成過程に由来する重金属等の不純物
を除去して回収するのが得策である。

そこで、本発明者らは、Ｚｎ含有物から炭酸亜鉛として
回収する方法を、特開昭５９−８８３１９号公報により
開示した。

Ｚｎ含有物から炭酸亜鉛を回収する場合、前記公報記載
発明のように、少なくともＮ　Ｉ＋　４０１＋および（
ＮＩ＋３）４ＣＯ３を含む液にＺｎ含有物を溶解させ、
その後炭酸亜鉛を晶出させるのが好ましい。一方で、前
述のように、当初の廃亜鉛原料には重金属を含んでいる
ので、これを除去することにより、より高品質のものと
しての用途を広げることができる。

本発明者らの研究では、熔解−イオン交換−晶析の工程
を採るのが不純物を可能な限り除去する点で最適である
ことが判明している。この反応は次の１ｆｆｌりである
。

○溶解工程 Ｚｎ＋（ＮＨｒ）　ｚ　２　ＣＯ３千２　ＮＨ４ＯＨ−
ＺＮ（Ｎｌ＋３）　４ＣＯ３＋Ｈ２↑＋２　Ｉｔ　ｚ　
Ｏ−−（１，１０イオン交換工程 Ｍｅ２＋＋Ｚｎ−＋Ｍｅ↓＋Ｚｎ　”　−−（２）○晶
析工程 ・５　Ｚｎ　（Ｎｌｌ：ｌ）　４ＣＯ３＋３１）２０　
→２　ＺｎＣＯ３・３　Ｚｎ　（Ｏｌｌ）　２↓＋３ｃ
ｏ２↑＋２ＯＮＩ＋３１・・・・・・（３八） ・４　Ｚｎ（Ｎｌ＋３）４ｃｍ＋　＋　４　ＩＩｚＯ→
ＺｎＣＯ３・３　Ｚｎ（０１））ｚ　Ｈｔｌｚｏ↓→−
３ＣＯ２丁＋　１６ＮＩ＋　３　　丁　　　　　　　　
・・・・・・（３Ｂ）なお、この場合、３Ｂの反応が８
０〜９０％を占め、３Ａの反応は少ないと考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記溶解工程において、特に被処理物が
湿式亜鉛ダストである場合には、っぎのような問題があ
る。すなわち、たとえば小径管溶融亜鉛メソ主工程後、
内面均一化のためのスチームブローを受けて生じた亜鉛
ダストは、湿式サイクロンにより比較的粒径の大きい亜
鉛ダストが除かれた後、さらに、たとえばヘンチュリー
スクラハーにより湿式除塵される。この湿式除塵により
生じた湿式微細亜鉛ダストは、シックナーによりンａ縮
される。ところが、シックナー底部より汲み取ったスラ
リーを直接連続溶解槽に導入すると、注入部等に詰まり
を生し、トラブルを生じることが多い。また、連続溶解
槽に注入できたとしても、湿式亜鉛ダストは極めて微細
であり、選択的に浮−トシてしまうため、溶解操作がむ
ずかしく、連続溶解槽における操作では、はとんど溶解
しないまま系外に出ていくことになる。この結果、亜鉛
ダストの溶解−イオン交換−晶析による炭酸亜鉛の回収
が実質的に達成できないことになる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための、本発明によれば、湿式亜
鉛ダストを、炭酸アンモニウム（Ｎｔ１４）ｚｃＯａお
よび水酸化アンモニウムＮｌｆ、Ｏ）Ｉを含む溶液に溶
解するに際し、上記湿式亜鉛ダストを複数の溶解系にお
いて順次回分式に溶解し、各溶解系において順次生成す
る溶解液を全体として連続的に供給可能としたことを特
徴とする湿式亜鉛ダストの溶解方法が提供される。

本発明において、複数の溶解系は、たとえば２系列のバ
ッチ式溶解槽であってよく、この場合には、これらの溶
解槽で湿式亜鉛ダストを交互に溶解させ、結果的に連続
溶解の効果を達成できる。

（作　用） 上記したように、本発明では、複数のバッチ式溶解系を
設け、湿式亜鉛ダストをこれらの溶解系において、順次
回分式に溶解しているので、系全体としては、連続的な
溶解液の供給が可能となる。

また、スラリー濃度の希釈化により、詰り等のトラブル
もなく、かつ完全溶解させたものを流すので、従来法に
おいて、微細粒子が未溶解のまま系外に廃棄されていた
トラブルを完全になくすことができる。

（実施例） 本発明による湿式亜鉛ダストの溶解方法は、たとえば、
第１図に示すようなシステムにより実施することができ
る。第１図に示す例は、小径管溶融メッキプロセスから
の湿式亜鉛ダストを２系列のバッチ式溶解槽を用いて処
理する場合である。

小径管溶融亜鉛メッキプロセスａ後、内面均一化のスチ
ームブローにより生じた亜鉛ダストは、まず乾式サイク
ロンｂにより比較的粒径の大きいものが除去され、次い
で、たとえばベンチュリスクラバーＣ等の湿式除塵機に
より微細亜鉛ダストが捕集される。捕集された湿式微細
亜鉛ダストは、シックナーｄにより濃縮された後、攪拌
調整槽ｅに導かれる。攪拌調整槽ｅには、炭酸アンモニ
ウム（ＮＨ４）　ｚｃＯｓおよび水酸化７７−Ｅ−ニウ
ムＮ）Ｊ、０１）を含む溶液が導入されており、攪拌装
置ｆの攪拌を受けながら、ポンプｇにより、槽ｅ底部か
ら抜き出され、第１バッチ式溶解槽りまたは第２バッチ
式溶解槽ｉに、切換えバルブｊにより交互に供給される
。各溶解槽り、ｉに供給された、亜鉛ダスト−（ＮＨ４
）　ＩＣＯ３・ＮＨ４ＯＨ液は、それぞれ攪拌装置に、
／による攪拌を受けて、それぞれの槽内で回分式に溶解
操作を受ける。この結果、槽り、ｊ内で亜鉛ダストが溶
解されると、その槽内の溶解液が切換えバルブｍにより
、たとえば連続熔解槽に供給される。このように、各溶
解槽り、ｉへの液供給を交互に切り換え、かつ完全溶解
した液を各溶解槽り、ｉから交互に切り換えてイ」（給
することにより、システム全体としては、連続的に溶解
液を供給できるようになる。

各溶解槽底部の未溶解亜鉛ダストは、ポンプｎにより攪
拌調整槽ｅに返送される。０は、各種からの未溶解亜鉛
ダストスラリーを交互に切り換え返送するための切換え
弁である。

なお、本例では、バッチ式溶解槽として２基列のものを
採用したが、２以上の複数個設け、順次回分式に運転す
ることにより、さらに効率的に目的を達成することもで
きる。

第２図（ａ）、　ｆｂ）には、ベンチュリーダストにつ
いて、それぞれ温度５０℃、４０℃において溶解テスト
を行なった結果を示す。

溶解テスト条件はつぎの通りである。

（１）理論溶解量（５０℃：１）５ｇ／β、４０℃：１
０９ｇ／７りのダストを添加し、１ｊ２容器でテストを
実施した。

（２）前提　水分：２０％、Ｚｎ：９１％第２図に示す
結果から明らかなように、温度５０℃の場合には約４時
間で溶解が達成され、４０℃の場合には約１０時間で溶
解が達成される。

上記のようにして得られた溶解液は、連続的に、好まし
くは、たとえば連続溶解槽に導かれ、さらに溶解作用を
受け、イオン交換工程、晶析工程を経て、炭酸亜鉛の形
で回収される。この場合、本発明の溶解プロセスは亜鉛
ダスト熔解工程の前処理として行なわれる。

本発明で得られた溶解液が適用される好ましい炭酸亜鉛
回収プロセスについて説明する。

まず、第３図によって、炭酸亜鉛回収法の全体を説明す
ると原料Ｚｎ含有物６に対するたとえば３槽の溶解槽に
続く沈降分離槽なる溶解工程５１から溢流される向流溶
解清液は、たとえば３基のイオン交換槽および沈降分離
槽からなる溶解液精製工程（イオン交換工程）５２へ導
かれる。最終の第３イオン交換槽には金属亜鉛粉末３が
添加され、イオン交換に供せられる。この工程も向流状
態にある。

イオン交換精製工程５２後の液は精密濾過工程５３を経
て、晶析工程５４へ導かれる。その晶析装置は、たとえ
ば４基の晶析槽と１塔の蒸留塔とよりなる。続いて、成
品スラリーは、濾過機５５に供給され、乾燥機５６にて
乾燥されて製品５７とされる。

一方、蒸留塔での炭酸ガス、アンモニアおよび水蒸気か
らなる発生蒸気は、第１晶析槽から、吸収塔からなる溶
解液調製装置５８に導かれ、ここで炭酸ガスおよびアン
モニア５９が加えられ、所定濃度の溶解液として、溶解
槽へ戻される。なお、熔解およびイオン交換での未溶解
残渣は、第１溶解槽から除去された後、残渣溶解槽およ
び濾過機６０を経て系外へ排出される。

第４図は、本発明に係る亜鉛含有物の溶解精製装置を概
要的に示したものである。

Ｚｎ含有物６に対する溶解手段は、３基の第１〜第３溶
解槽ＩＡ−ＩＣ１および１基の沈降分離槽２を含んでい
る。各溶解槽Ｉ八〜１ｃは、上端が溶液面Ｉ、下にあり
、下端が槽底上方にあるドラフトチューブ１ａと、この
ドラフトチューブ１ａ内に配置されモータ１ｂによって
回転せられる攪拌羽根１ｃを有する攪拌機Ｍ１〜Ｍ３と
、前記ドラフトチューブ１ａ外方と槽ＩＡ〜ＩＣ内面と
の間にあって溶液面り上から溶液面！、下に延びるパン
フルプレート１ｄとを備えている。バッフルプレート１
ｄと槽ＩＡ〜ＩＣ内面との間は清澄部となっている。

また、前記溶解手段によって溶解された熔解液中の重金
属イオンを金属亜鉛３の溶解によってその金属亜鉛表面
に析出させるイオン交換手段（溶解液精製手段）は、３
基のイオン交換槽１）Ａ〜１）Ｃと、１基の沈降分離槽
４とを備えている。

各イオン交換槽１）Ａ〜１．　Ｉ　Ｃの構造は、前記溶
解槽ＩＡ〜ＩＣと基本的に同一構造である。

かかる設備においては、溶解液５、たとえば前述のＮＨ
４０１）および（Ｎｌｌｔ）　ｚｃＯ＋混合液が第１溶
解槽ＩＡに導入される。これに対して、Ｚｎ含有物６番
才、ホッパー７から定量切出ａ８を経て、ベルトコンベ
ア９に乗って、供給筒１０を通って、第３溶解槽ＩＣ内
に供給される。第３溶解槽ＩＣでの清澄液は、沈降分離
槽２の中央筒２ａに溢流管１２Ｃを介して供給され、そ
の沈降分離槽２の下部に沈降した未溶解Ｚｎ含有物２０
ば、第３溶解槽ＩＣ内にポンプ２１によって返送される
。

さらに、第３溶解槽ＩＣおよび第２溶解槽ＩＢの未溶解
Ｚｎ含有物２０Ｃ，２０Ｂは、それぞれポンプ２２．２
３によって、前の第２および第１熔解槽ＩＢ、ＬＡに返
送され、第１溶解槽ＩＡの未溶解Ｚｎ含有物２ＯＡは、
廃棄または後処理のために系外へ排出される。

他方で、第２溶解槽ＩＡは、前記溶解Ｆａ、５を受け、
後段から返送されるＺｎ含有物２０Ｂを受け、その溶解
を行い、清澄液を溢流管１２Ａを介して次の第２溶解槽
ＩＢへ移行させる。第２溶解槽ＩＢでは、第１溶解槽Ｌ
Ａから清澄液を受け、第３溶解槽ＩＣから返送された未
溶解Ｚｎ含有物２０Ｃの溶解を行い、清澄液を溢流管１
２Ｂを介して第３溶解槽ＩＣへ移行させる。

なお、各溶解槽ＩＡ〜ＩＣおよび沈降分離槽２において
発生する水素ガスは、上部の排気筒から排出される。

前述のような、溶解液５およびＺｎ含有物６の供給態様
によれば、Ｚｎ含有物６が最終の溶解槽ＩＣに、溶解液
５が最初の溶解槽ＩＡに供給されるとともに、溶解液の
流れと未溶解Ｚｎ含有物との流れが向流となっているの
で、沈降分離槽２から排出されるＺｎ溶解液にはＦｅ、
　Ｐｂ等の不純物含量が少く、これに対して第１溶解槽
ＩＡ中の液中ば不純物含量が最も多くなる。したがって
、溶解手段から続くイオン交換手段へ移行するＺｎ溶解
液としては、不純物の混入の少いものが得られる。

イオン交換手段においては、前記の熔解手段と基本的に
同一のイオン交換槽を備え、各イオン交換槽はそれぞれ
攪拌機Ｍ４〜Ｍ６を有し、好ましくは３５〜１００μ程
度の粉末状の金属亜鉛３は、最終の図示例では第３イオ
ン交換槽１）Ｃのバッフルプレートｌｄ内の反応域に供
給されるようになっている。また沈降分離槽２が溢流管
１２Ｄを介して溶解手段の清澄液を受ける第１イオン交
換槽１）Ａでの清澄液は、第２イオン交換槽１）Ｂの反
応域へ清澄液供給路１３Ａを通り、同様に第２イオン交
換槽１）Ｂの清澄液が第３イオン交換槽ＩＣの反応域へ
供給路１３ＢをＩＮって供給される構造となっている。

第３イオン交換槽１）Ｃの上澄液、換言すれば精製液１
４は沈降分離槽４へ供給される。

他方、第３イオン交換槽１）Ｃから第１イオン交換槽１
）Ａにかけて、底部に沈降した金属亜鉛スラリーは、そ
れぞれ返送路１５Ｃ，１５Ｂによって前の槽の反応域へ
返送される。２４，２５゜２６は返送ポンプである。第
１イオン交換槽１）Ａの用済スラリーは、返送路１５Ａ
によって、好ましくは前の溶解工程の溶解槽へたとえば
第３溶解槽ＩＣに返送される。

なお、同図例のように、精製液１４は、沈降分離性を高
めるために沈降分離槽４に導き、沈降スラリー１６はポ
ンプ２７によって第３イオン交換槽１）ｃへ返送するの
が好ましい。沈降分離槽４の上澄液１７は、続く濾過工
程を経て晶析工程へポンプ２８により導かれる。

かかる精製装置においては、各種１）Ａ〜ＩＩＣの反応
域において、亜鉛溶液中の金属イオンが、金属亜鉛が亜
鉛溶液に溶解するとき、金属亜鉛表面に析出し、亜鉛溶
液から除去される。この場合、亜鉛溶液と金属亜鉛スラ
リーとが向流接触するので、金属イオンが少くなった液
が新しい金属亜鉛表面と接触するようになるから、精製
効果が著しく高いものとなる。

また、バッフルプレートによって反応域が区画され、金
属亜鉛が循環されているので、金属亜鉛の供給量を少く
しても、イオン交換反応域で保有する量が多ければ、供
給量の数倍の反応面積を確保できる。一般に、亜鉛溶液
供給量１ｎ？／Ｈｒに対して、金属亜鉛の投入量は５〜
１０ｋｇ／Ｈｒとするのが好ましく、返送量は１００〜
２００１／Ｉｌｒ、逆に精製液の抜出量は０．９〜０．
８ｒｒｒ／Ｈｒとするのが望ましい。

上記例は、３基のイオン交換槽を設けたものであるが、
複数槽であれば槽の数は限定されない。

また、必要ならば、イオン交換槽間にも沈降分離槽を設
しノでもよい。

ところで、Ｚｎ溶解液としては、前述の先願発明法と同
様に少くともＮＨ４ＯＨと（Ｎ！Ｉｔ）　ｚｃＯ３を含
む水溶液を用いるのが好ましい。またこれにロダンアン
モニウムＮ１）４５ＣＮまたは硫化ア／モン（Ｎｌ＋４
）ｎＳを添加してもよい。ロダンアンモニウムまたは硫
化アンモンは、ｐｂの除去に好適であり、特にロダンア
ンモニウムを添加すると、ｐｂ含有量はほぼゼロとする
ことができ、ｐｂ金含有嫌う用途には好適な態様である
。Ｎｌ＋４０１）および（Ｎｌ＋４）　ＺＣＯ３の両者
を使用するのは、そのうち一方を使用しても吹込するよ
うにＺｎの溶解度が低いからであり、またたとえば（Ｎ
ｌｌ＋）　２ＣＯ３を使用せずして、ＮＨ，ＯＨとＮｌ
１４ＳＣＮとの溶液を使用してＺｎ熔解を図り、これに
ＣＯ２ガスを吹込むと、炭酸亜鉛を得られるものの、ゼ
リー状となり、かつこれに不純物が付着しその除去が困
難となり、結局取扱いに難があるので実際的に適さない
からである。

Ｚｎの溶解に当って、溶解液の濃度は重要なファクター
であり、Ｎ１）．ＯＨおよび（Ｎｌ＋４）２ＣＯ３のそ
れぞれの濃度は、５〜４０ｗｔ％、特に１０〜３０ｗｔ
％が好ましい。この理由は、前記公報により開示した通
りである。

〔発明の効果〕

上記したように、本発明によれば、複数のバ・ノチ式溶
解系に順次被処理亜鉛ダストを導いて、これを四分式に
溶解し、生成した溶解液を順次供給することとしている
ので、被処理亜鉛ダストが極めて微細なものであっても
、これを完全に熔解することができ、従来見られた連続
溶解槽注入口の詰りゃ、未溶解亜鉛ダストの廃棄等の問
題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による湿式亜鉛ダストの溶解法を実施
するためのシステム例を示す概要図、第２図は回分式溶
解効果を示すグラフ、第３図は炭酸亜鉛回収法全体のブ
ロック図、第４図は熔解および精製（イオン交換）設備
例の概要図である。 ａ・・・溶融亜鉛メッキプロセス、ｂ・・・乾式サイク
ロン、Ｃ・・・ベンチュリスクラバ、ｄ・・・シラフナ
、ｅ・・・攪拌調整槽、ｆ、に、Ｎ・・・攪拌装置、ｇ
＋ｎ・・・ポンプ、ｋ、　　ｊ・・・バッチ式溶解槽、
ｊ＋　ｍ・・・切り換えバルブ、ＩＡ〜ＩＣ・・・溶解
槽、３・・・金属亜鉛粉末、５・・・溶解液、６・・・
Ｚｎ含有物。 特許出願人　　住友金属工業株式会社 月島機械株式会社 代理人　弁理士　　永　　井　　義　　久第２図 （α） ＡＴ　５０℃ （ｂ） ＡＴ　４０℃ ＮＨ３・１２０勿 Ｚｎ（ＮＨ３１４Ｃ○３ Ｋｎ・１）５騎 紺果＃　８０　ｖＩｌ ４Ｈでン暮鮮 ＮＨ３ｍ１）４η ｚｎ（ＮＨ３）４Ｃ○３ １ｎ１０９勿 柑釆釣８０勿 １０Ｈで春解

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）湿式亜鉛ダストを、炭酸アンモニウム（ＮＨ＿４
   ）＿２ＣＯ＿３および水酸化アンモニウムＮＨ＿４ＯＨ
   を含む溶液に溶解するに際し、上記湿式亜鉛ダストを複
   数の溶解系において順次回分式に溶解し、各溶解系にお
   いて順次生成する溶解液を全体として連続的に供給可能
   としたことを特徴とする湿式亜鉛ダストの溶解方法。