CN105378149A - 锌制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种锌制造方法，其包括：浸提工序(101)等反应工序，该工序中，使含有氧化锌的电炉粉尘(1)等与氯气(8)接触，以粗氯化锌(3)的形式得到电炉粉尘(1)等中的氧化锌成分；纯化工序(102)，该工序中，对反应工序中得到的粗氯化锌(3)进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌(6)；和电解工序(103)，该工序中，将纯化工序(102)中得到的纯化氯化锌(6)在熔融状态下电解，得到锌熔液(9)和氯气(8)。

Description

锌制造方法
技术领域
本发明涉及锌制造方法，特别是涉及以在作为炼铁工艺之一的电炉法中在废料的熔解冶炼时产生的电炉粉尘、或者将电炉粉尘的一部分作为炼铁原料、水泥增量剂进行再利用时在还原炉中产生的二次粉尘为原料的锌制造方法。
背景技术
在作为炼铁工艺之一的电炉法中，在废料的熔解冶炼时会产生炼钢量的约1.5％到2.0％的、作为含有氧化锌成分的工业废弃物的电炉粉尘。据称电炉粉尘在世界范围内产生2000万吨，在日本产生50万吨。电炉粉尘的一部分进一步在还原炉中被还原后，作为炼铁原料、水泥增量剂被再利用。在从还原炉产生的废气中，包含氧化锌经浓缩的二次粉尘(粗氧化锌)。
大部分铁废料为废家电或废汽车。在废家电或废汽车的涂装基底中实施了镀锌。另外，废料中含有涂料、塑料和油分等。因此，在电炉粉尘中除锌或铅等重金属以外还包含氯化物和二噁英类等有害有机物。另一方面，在电炉粉尘中包含约20～30％的铁和20～30％的锌。因此，电炉粉尘作为资源是非常有用的。
目前，通过各种再利用技术由电炉粉尘生成的粗氧化锌成为用于干式和湿式锌冶炼的原料。主要的再利用技术为井炉(ウエルズ炉)法，除此之外，还可以举出等离子体法、电熔融还原法、MF炉法或转底炉法等。
在这种情况下，专利文献1涉及一种锌回收法，其公开了从由电炉法铁屑冶炼炉等产生的含有氧化锌的电炉粉尘中回收金属锌的方法。具体而言，在专利文献1中公开了如下内容：将电炉粉尘或二次粉尘、含金属铁的粉末、还原剂、粘合剂和水混合及混炼，然后进行成型，进一步在还原炉中进行烧制。由此，在专利文献1中，将电炉粉尘中或二次粉尘中的氧化锌以金属锌蒸气的形式回收。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-105550号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，根据本发明人的研究，在专利文献1所公开的构成中，虽然将电炉粉尘中或二次粉尘中的氧化锌以金属锌蒸气的形式回收，但由于粗氧化锌中含有氯成分，因此存在从粗氧化锌生成锌块时要花费成本将氯成分除去的倾向。
另外，在专利文献1所公开的构成中，回收的金属锌的组成以纯度3N为极限，还有提高纯度的余地。
另外，根据本发明人的进一步研究，在以粗氧化锌作为原料的湿式冶炼的电解方法中，使用稀硫酸水溶液电解，其电流密度低至500A/m2，并且，需要装卸阴极来回收在阴极表面生长的锌块，因此存在需要回收作业和用于此的设备的倾向。因此，在该湿式冶炼的电解方法中，为了降低成本而获得规模的利益，倾向于形成大规模工厂。即，在目前的使用电炉粉尘的锌制造方法中，可以说处于如下状况：能够将电炉粉尘制成粗氧化锌这样的中间原料，但不得不负担运输成本来将粗氧化锌搬运到大规模锌冶炼厂。
本发明人经过上述研究发现，通过提取出电炉粉尘中或二次粉尘中的锌成分，将其制成无水氯化锌后进行蒸馏纯化，并利用熔融盐电解法进行处理，能够解决上述问题，从而完成了本发明。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法。
用于解决问题的手段
本发明的基本内容为，其具有如下构成：使电炉粉尘或二次粉尘中的氧化锌成分与氯气或氯化钙等含有氯的氯化剂、盐酸或者碱剂接触，由所得到的以锌作为主要成分的化合物制造粗氯化锌，该粗氯化锌是以氯化锌为主要成分的无水金属氯化物，将该粗氯化锌蒸馏、纯化后，利用熔融盐电解法进行处理，由此获得纯度4N以上的高纯度锌块。
本发明中的熔融盐电解浴为氯化物，因此即使原料含有氯成分也不需要像现有方法那样的用于脱氯的附加成本，适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理。
另外，关于粗氯化锌中的氯化锌，在气化后通过凝缩使其液化，由此利用蒸气压差将其与其它金属氯化物成分相互分离(蒸馏)而纯化。纯度4N以上的金属锌通过将由该纯化得到的纯化氯化锌作为电解浴进行熔融盐电解而得到。
此外，以每1m2电极表面积计，在现有的水溶液电解中电流密度约为500A/m2，与此相比较，在本发明的氯化锌的熔融盐电解法中得到5000A/m2以上的10倍生产率，能够使设备小型化。另外，在本发明的氯化锌的熔融盐电解法中，将电解浴的温度设定为金属锌的熔点以上时，能够将电解析出的锌块在熔融状态下从电解槽的底部抽出，因此不需要像水溶液电解那样的阴极的装卸作业，能够省力化。因此，在产生电炉粉尘的地点能够实现以含有卤素成分的电炉粉尘为原料的现场型锌冶炼厂。
即，为了实现上述目的，本发明的第1方面的锌制造方法包括：反应工序，该工序中，由含有氧化锌的电炉粉尘或者将上述电炉粉尘在还原炉中还原时产生的二次粉尘中的氧化锌成分得到粗氯化锌；纯化工序，该工序中，对上述反应工序中得到的上述粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将上述氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌；和电解工序，该工序中，将上述纯化工序中得到的上述纯化氯化锌在熔融状态下电解，得到锌熔液和氯气。
另外，本发明的第2方面为：在上述第1方面的基础上，上述反应工序为使上述电炉粉尘或上述二次粉尘与氯气接触从而将上述电炉粉尘中或上述二次粉尘中的氧化锌成分以粗氯化锌的形式提取出来的浸提工序。
另外，本发明的第3方面为：在上述第2方面的基础上，在上述浸提工序中，使上述电炉粉尘或上述二次粉尘与上述电解工序中通过电解得到的上述氯气接触。
在此，在上述第2方面和第3方面中，可以使作为氯化剂使用的氯气与碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、氧化钠、氨气等接触而转变为氯化钙、次氯酸钙、氯化铵等形态的氯化剂，使该氯化剂与电炉粉尘等接触。另外，作为这样的氯化剂，当然也可以使用另外准备的氯化钙等。
另外，可以准备预先将电炉粉尘等与碳酸钙等混合而成的混合物，使该混合物原料与氯气接触。另外，也可以在该混合物的原料中混合碳、醇等有机化合物。
另外，本发明的第4方面为：在上述第2方面或第3方面的基础上，上述纯化工序包括：第1纯化工序，该工序中，使在上述浸提工序中提取出的上述粗氯化锌在熔融状态下与氯气接触从而将上述粗氯化锌中的锌以外的金属成分氧化，使上述金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后对上述粗氯化锌进行加热，由此使上述金属氯化物蒸发而分离；和第2纯化工序，该工序中，通过对经过上述第1纯化工序后的上述粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将上述氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌，在上述电解工序中，使用上述第2纯化工序中得到的上述纯化氯化锌。
在此，在第4方面中，可以将第1纯化工序中得到的上述低沸点的金属氯化物和/或第2纯化工序中得到的分离纯化氯化锌之后的残渣中的金属氯化物成分在上述反应工序中作为氯化剂使用。
另外，本发明的第5方面为：在上述第4方面的基础上，在上述第1纯化工序中，使熔融状态的上述粗氯化锌与上述电解工序中通过电解得到的上述氯气接触。
另外，本发明的第6方面为：在上述第1方面的基础上，上述反应工序为使上述电炉粉尘或上述二次粉尘与盐酸接触从而将上述电炉粉尘中或上述二次粉尘中的氧化锌成分以粗氯化锌的形式提取出来的浸提工序，该锌制造方法进一步包括干燥工序，该工序中，对上述浸提工序中提取出的上述粗氯化锌进行加热，将上述粗氯化锌中含有的水以水蒸气的形式分离后，使上述粗氯化锌与氯气接触，在上述纯化工序中，对经过上述干燥工序后的上述粗氯化锌进行加热。
另外，本发明的第7方面为：在上述第6方面的基础上，在上述浸提工序中，使上述电炉粉尘或上述二次粉尘与以上述电解工序中通过电解得到的上述氯气为原料而生成的上述盐酸接触。
另外，本发明的第8方面为：在上述第7方面的基础上，在上述浸提工序中，在使上述电炉粉尘或上述二次粉尘与上述盐酸接触时合用水。
另外，本发明的第9方面为：在上述第1方面的基础上，上述反应工序包括：浸提工序，该工序中，使上述电炉粉尘或上述二次粉尘与碱剂水溶液接触，使上述电炉粉尘中或上述二次粉尘中的氧化锌成分成为氢氧化锌，得到含有上述氢氧化锌的浸提液；结晶工序，该工序中，使上述氢氧化锌从上述浸提工序中得到的上述浸提液中析出及沉降，将上述氢氧化锌以固体的形式分离回收；和氯化工序，该工序中，使上述结晶工序中分离回收的上述氢氧化锌与盐酸接触，得到粗氯化锌，该锌制造方法进一步包括干燥工序，该工序中，对上述氯化工序中得到的上述粗氯化锌进行加热，将上述粗氯化锌中含有的水以水蒸气的形式分离后，使上述粗氯化锌与氯气接触，在上述纯化工序中，对经过上述干燥工序后的上述粗氯化锌进行加热。
另外，本发明的第10方面为：在上述第9方面的基础上，在上述浸提工序中，使用在上述结晶工序中分离回收上述氢氧化锌之后的水溶液作为上述碱剂水溶液。
另外，本发明的第11方面为：在上述第9方面或第10方面的基础上，在上述氯化工序中，使上述结晶工序中分离回收的上述氢氧化锌与以上述电解工序中通过上述电解得到的上述氯气为原料而制造的盐酸接触。
另外，本发明的第12方面为：在上述第9方面～第11方面中任一方面的基础上，上述碱剂水溶液的碱剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
另外，本发明的第13方面为：在上述第6方面～第12方面中任一方面的基础上，在上述干燥工序中，使以水蒸气的形式分离出水之后的上述粗氯化锌与上述电解工序中通过上述电解得到的上述氯气接触。
另外，本发明的第14方面为：在上述第6方面～第13方面中任一方面的基础上，上述纯化工序包括：第1纯化工序，该工序中，使经过上述干燥工序后的上述粗氯化锌在熔融状态下与氯气接触从而将上述粗氯化锌中的锌以外的金属成分氧化，使上述金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后对上述粗氯化锌进行加热，由此使上述金属氯化物蒸发而分离；和第2纯化工序，该工序中，通过对经过上述第1纯化工序后的上述粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将上述氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌，在上述电解工序中，使用上述第2纯化工序中得到的上述纯化氯化锌。
另外，本发明的第15方面为：在上述第6方面～第8方面或第14方面中任一方面的基础上，在上述第1纯化工序中，使经过上述干燥工序后的上述粗氯化锌与上述电解工序中通过上述电解得到的上述氯气接触。
另外，本发明的第16方面为：在上述第3方面～第5方面、第14方面或第15方面中任一方面的基础上，在上述第1纯化工序中，在使与上述粗氯化锌接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下的范围内的状态下，使上述粗氯化锌维持于50℃以上且450℃以下的温度范围。
另外，本发明的第17方面为：在上述第1方面～第16方面中任一方面的基础上，上述氯化锌蒸气通过如下方式而生成：对上述粗氯化锌进行加热而使其熔融，在使该熔液相的温度维持于250℃以上且750℃以下的范围内的状态下，使与上述熔液相接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下。
发明效果
根据本发明的第1方面中的锌制造方法，包括：反应工序，该工序中，由含有氧化锌的电炉粉尘或者将电炉粉尘在还原炉中还原时产生的二次粉尘中的氧化锌成分得到粗氯化锌；纯化工序，该工序中，对反应工序中得到的粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌；和电解工序，该工序中，将纯化工序中得到的纯化氯化锌在熔融状态下电解，得到锌熔液和氯气，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法。尤其是，在纯化工序中，即使在粗氯化锌中共存有碱金属成分、碱土金属成分等，也能够将上述成分与氯化锌成分利用它们的蒸气压差进行分离。
另外，根据本发明的第2方面中的锌制造方法，反应工序为使电炉粉尘或二次粉尘与氯气接触从而将电炉粉尘中或二次粉尘中的氧化锌成分以粗氯化锌的形式提取出来的浸提工序，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、更适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够更可靠地制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用更小型的装置进行操作的锌制造方法。
另外，根据本发明的第3方面中的锌制造方法，在浸提工序中，使电炉粉尘或二次粉尘与电解工序中通过电解得到的氯气接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
在此，在上述第2方面和第3方面的锌制造方法中，在使作为氯化剂使用的氯气与碳酸钙等接触而转变为氯化钙等形态的氯化剂后再与电炉粉尘等接触的情况下，能够以降低了泄露等的可能性的容易处理的方式来利用氯气，并且能够延长氯化剂在氯化反应装置内的停留时间。另外，在使用另外准备的氯化钙等作为氯化剂的情况下也可得到同样的效果。
另外，在准备预先将电炉粉尘等与碳酸钙等混合而成的混合物并使该混合物原料与氯气接触的情况下，也能够降低氯气的泄露等的可能性。另外，在上述混合物的原料中混合碳、醇等有机化合物的情况下，能够将氯还原成氯化物而提高安全性，并且能够补充用于将进行氯化反应的装置内的温度维持于规定范围的热。
另外，根据本发明的第4方面中的锌制造方法，纯化工序包括：第1纯化工序，该工序中，使在浸提工序中提取出的粗氯化锌在熔融状态下与氯气接触从而将粗氯化锌中的锌以外的金属成分氧化，使金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后对粗氯化锌进行加热，由此使金属氯化物蒸发而分离；和第2纯化工序，该工序中，通过对经过第1纯化工序后的粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌，在电解工序中，使用第2纯化工序中得到的纯化氯化锌，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、更适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够更可靠地除去粗氯化锌中含有的杂质、能够更可靠地制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用更小型的装置进行操作的锌制造方法。尤其是，在第2纯化工序中，即使在粗氯化锌中共存有碱金属成分、碱土金属成分，也能够将这些成分与氯化锌成分利用它们的蒸气压差进行分离。
在此，在第4方面的锌制造方法中，在将第1纯化工序中得到的低沸点的金属氯化物和/或第2纯化工序中得到的分离纯化氯化锌后的残渣中的金属氯化物成分在上述反应工序中作为氯化剂使用的情况下，能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本发明的第5方面中的锌制造方法，在第1纯化工序中，使熔融状态的粗氯化锌与电解工序中通过电解得到的氯气接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本发明的第6方面中的锌制造方法，反应工序为使电炉粉尘或二次粉尘与盐酸接触从而将电炉粉尘中或二次粉尘中的氧化锌成分以粗氯化锌的形式提取出来的浸提工序，该锌制造方法进一步包括干燥工序，该工序中，对浸提工序中提取出的粗氯化锌进行加热，将粗氯化锌中含有的水以水蒸气的形式分离后，使粗氯化锌与氯气接触，在纯化工序中，对经过干燥工序后的粗氯化锌进行加热，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、更适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够更可靠地制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用更小型的装置进行操作的锌制造方法。
另外，根据本发明的第7方面中的锌制造方法，在浸提工序中，使电炉粉尘或二次粉尘与以电解工序中通过电解得到的氯气为原料而生成的盐酸接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本发明的第8方面中的锌制造方法，在浸提工序中，在使电炉粉尘或二次粉尘与盐酸接触时合用水，由此能够实现可应对含有大量杂质的低品质的原料的锌制造方法。
另外，根据本发明的第9方面中的锌制造方法，反应工序包括：浸提工序，该工序中，使电炉粉尘或二次粉尘与碱剂水溶液接触，使电炉粉尘中或二次粉尘中的氧化锌成分成为氢氧化锌，得到含有氢氧化锌的浸提液；结晶工序，该工序中，使氢氧化锌从浸提工序中得到的浸提液中析出及沉降，将氢氧化锌以固体的形式分离回收；和氯化工序，该工序中，使结晶工序中分离回收的氢氧化锌与盐酸接触，得到粗氯化锌，该锌制造方法进一步包括干燥工序，该工序中，对氯化工序中得到的粗氯化锌进行加热，将粗氯化锌中含有的水以水蒸气的形式分离后，使粗氯化锌与氯气接触，在纯化工序中，对经过干燥工序后的粗氯化锌进行加热，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、更适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够更可靠地制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用更小型的装置进行操作的锌制造方法。
另外，根据本发明的第10方面中的锌制造方法，在浸提工序中，使用在结晶工序中分离回收氢氧化锌之后的水溶液作为碱剂水溶液，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本发明的第11方面中的锌制造方法，在氯化工序中，使结晶工序中分离回收的氢氧化锌与以电解工序中通过电解得到的氯气为原料而制造的盐酸接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本发明的第12方面中的锌制造方法，碱剂水溶液的碱剂为氢氧化钠或氢氧化钾，由此能够实现使水溶液中不溶存有铁成分且能够选择性地溶解氧化锌成分的锌制造方法。
另外，根据本发明的第13方面中的锌制造方法，在干燥工序中，使以水蒸气的形式分离出水之后的粗氯化锌与电解工序中通过电解得到的氯气接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本发明的第14方面中的锌制造方法，纯化工序包括：第1纯化工序，该工序中，使经过干燥工序后的粗氯化锌在熔融状态下与氯气接触从而将粗氯化锌中的锌以外的金属成分氧化，使金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后对粗氯化锌进行加热，由此使金属氯化物蒸发而分离；和第2纯化工序，该工序中，通过对经过第1纯化工序后的粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌，在电解工序中，使用第2纯化工序中得到的纯化氯化锌，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、更适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够更可靠地除去粗氯化锌中含有的杂质、能够更可靠地制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用更小型的装置进行操作的锌制造方法。尤其是，在第2纯化工序中，在粗氯化锌中共存有碱金属成分、碱土金属成分等的情况下，也能够将上述成分与氯化锌成分利用它们的蒸气压差进行分离。
另外，根据本发明的第15方面中的锌制造方法，在第1纯化工序中，使经过干燥工序后的粗氯化锌与电解工序中通过电解得到的氯气接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本发明的第16方面中的锌制造方法，在第1纯化工序中，在使与粗氯化锌接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下的范围内的状态下，使粗氯化锌维持于50℃以上且450℃以下的温度范围，由此能够使与该温度下的蒸气分压相当的低沸点成分蒸发，能够除去粗氯化锌中含有的杂质。
另外，根据本发明的第17方面中的锌制造方法，氯化锌蒸气通过如下方式而生成：对粗氯化锌进行加热而使其熔融，在使该熔液相的温度维持于250℃以上且750℃以下的范围内的状态下，使与熔液相接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下，由此能够生成与该温度下的蒸气分压相当的氯化锌蒸气并使其凝缩，能够得到高纯度的氯化锌。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的锌制造方法的工序图。
图2是本发明的实施方式2中的锌制造方法的工序图。
图3是本发明的实施方式3中的锌制造方法的工序图。
图4是本发明的实施方式4中的锌制造方法的工序图。
图5是本发明的实施方式5中的锌制造方法的工序图。
图6是本发明的实施方式6中的锌制造方法的工序图。
具体实施方式
以下，适当参考附图对本发明的各实施方式中的锌制造方法详细地进行说明。
(实施方式1)
首先，参考图1对本发明的实施方式1中的锌制造方法详细地进行说明。
图1是表示本发明的实施方式1涉及的锌制造方法的工序的图。
如图1所示，首先，在浸提工序101中，在省略了图示的管状炉内使氯气8与电炉粉尘1或者将其一部分作为炼铁原料进行再利用时在还原炉中产生的二次粉尘1接触，将电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分以粗氯化锌3的形式提取出来。该浸提工序101是由电炉粉尘1或二次粉尘1中的氧化锌成分得到粗氯化锌3的反应工序。需要说明的是，表1中示出二次粉尘1的组成，表2中示出由其得到的粗氯化锌3的组成。
[表1]
Zn(％) Pd(％) Fe(％) Cu(％) Cd(％) Sn(％) Si(％) 未溶解
62.90 3.63 0.67 0.089 0.13 0.082 0.062 微量
[表2]
Zn(％) Pd(％) Fe(％) Cu(％) Cd(％) Sn(％) Si(％)
47.01 - - - - - -
具体而言，在浸提工序101中，将粉体状的电炉粉尘1或粉体状的二次粉尘1分散浸渍在预先准备的省略了图示的熔融氯化锌浴中，向其中吹入氯气8。在该浸提工序101中，进行将电炉粉尘1或二次粉尘1中的构成金属氧化物的氧成分置换成氯的反应，从而提取出粗氯化锌3，因此会产生氧气2作为副产物。关于电炉粉尘1或二次粉尘1中含有的Fe等金属成分，其一部分与锌成分一起被提取出来而以氯化物的形式混入在粗氯化锌3中，其剩余部分作为残留物4被分离。需要说明的是，从能够使锌制造方法闭路循环化的观点等出发，在浸提工序101中使用的氯气8优选使用在后述的电解工序103中在阳极处作为副产物而产生的氯气。
接着，在纯化工序102中，将经过浸提工序101后得到的具有上述表2的组成的粗氯化锌3蒸馏纯化，得到纯化氯化锌6。
具体而言，在纯化工序102中，将该粗氯化锌3容纳在配置于马弗炉内的坩埚内，使马弗炉内的温度维持于600℃，将粗氯化锌3在坩埚内加热熔融，使其熔液维持于600℃，并且使马弗炉内的压力以表压计维持于200Pa以下。于是，粗氯化锌3的熔液发生气化而生成氯化锌蒸气，将如此生成的氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩而液化、即进行蒸馏，得到具有表3所示的组成的纯化氯化锌6。此时，沸点低于氯化锌的金属氯化物成分5先于氯化锌而气化，从氯化锌蒸气中被分离。另一方面，沸点高于氯化锌的金属氯化物成分7在氯化锌发生气化后仍以液体的形式残留在坩埚内。
[表3]
Zn(％) Pd(％) Fe(％) Cu(％) Cd(％) Sn(％) Si(％)
47.60 0.00005 0.00002 0.00001 0.00001 0.00002 -
在此，马弗炉内的压力典型地以如下方式进行控制：通过自动或手动对省略了图示的惰性气体的供给系统进行控制，向其中吹入氮气等惰性气体，由此使与粗氯化锌3接触的气相的总压以表压计维持于200Pa以下。另外，该压力只要是足以从粗氯化锌3熔融得到的熔液中生成氯化锌蒸气的压力即可，其下限值取决于马弗炉的气密性能。即，只要不存在吸入外部大气的可能性，就可以从大气压开始减压，考虑到惰性气体的供给系统、马弗炉的构成的简便性，其上限值以表压计优选为200Pa以下。需要说明的是，马弗炉内的压力在其稳定后等于与坩埚内的粗氯化锌3的熔液接触的气相的压力。
另外，马弗炉内的温度只要是足以通过自动或手动对省略了图示的加热机构进行控制而将粗氯化锌3熔融且维持该状态的温度即可，其下限值需要为使坩埚内的粗氯化锌3的熔液为250℃以上的温度，考虑到马弗炉、省略了图示的加热机构的构成的简便性，其上限值优选为使坩埚内的粗氯化锌3的熔液为750℃以下的温度。需要说明的是，马弗炉内的温度在其稳定后与坩埚内的粗氯化锌3的熔液的温度相等。
需要说明的是，对于马弗炉及配置在其内部的坩埚，均省略了图示。另外，可以使用以对高温的金属氯化物具有耐腐蚀性的氧化铝、或碳化硅等陶瓷为内衬的通常的蒸馏装置代替上述马弗炉及配置在其内部的坩埚来实施粗氯化锌3的蒸馏。
接着，在电解工序103中，将经过纯化工序102得到的具有上述表3的组成的纯化氯化锌6容纳在电解槽内，使该浴温度维持于500℃，由此使其熔融，将该熔融状态的纯化氯化锌6电解，得到含有金属锌的锌熔液9，同时产生氯气8作为副产物。将该含有金属锌的锌熔液9冷却固化后进行组成分析，得到表4所示的结果。需要说明的是，作为在电解工序103中使用的电解槽，作为一例，可以使用在以陶瓷为内衬的容器内容纳有碳电极的电解槽。
[表4]
Zn(％) Pd(％) Fe(％) Cu(％) Cd(％) Sn(％) Si(％)
99.99 0.0002 0.0008 0.001 0.0001 0.0002 -
根据上述本实施方式的方法，包括：浸提工序101，该工序中，使含有氧化锌的电炉粉尘1或者将电炉粉尘1在还原炉中还原时产生的含有氧化锌的二次粉尘1与氯气8接触，将电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分以粗氯化锌3的形式提取出来；纯化工序102，该工序中，对浸提工序101中提取出的粗氯化锌3进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌6；和电解工序103，该工序中，将纯化工序102中得到的纯化氯化锌6在熔融状态下电解，得到锌熔液9和氯气8，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，在浸提工序101中，使电炉粉尘1或二次粉尘1与电解工序103中通过电解得到的氯气8接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，在纯化工序102中，对粗氯化锌3进行加热而使其熔融，在使该熔液相的温度维持于250℃以上且750℃以下的范围内的状态下，使与该熔液相接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下，由此能够生成与该温度下的蒸气分压相当的氯化锌蒸气并将其凝缩，能够得到高纯度的氯化锌。
(实施方式2)
接着，参考图2对本发明的实施方式2中的锌制造方法详细地进行说明。
图2是表示本发明的实施方式2涉及的锌制造方法的工序的图。
与实施方式1涉及的锌制造方法相比，本实施方式涉及的锌制造方法的主要不同点为：将纯化工序102替换成被细分为均使用马弗炉及配置在其内部的坩埚的第1纯化工序201和第2纯化工序202的工序。在本实施方式中，着眼于该不同点进行说明，对于相同构成要素赋以相同符号，省略或简化其说明。
首先，作为由电炉粉尘1或二次粉尘1中的氧化锌成分得到粗氯化锌3的反应工序的浸提工序101与实施方式1相同。
接着，对本实施方式中的第1纯化工序201和第2纯化工序202进行说明。首先，在实施方式1中说明过的纯化工序102中的蒸馏为：使粗氯化锌3中的氯化锌成分气化，将其凝缩的同时进行液化，将所得到的纯化氯化锌6供给至电解工序103作为电解浴。
但是，在作为混入在粗氯化锌3中的杂质的金属成分中，存在有因氧化而使沸点降低的金属成分，因此如果对其进行处理，则能够得到更高纯度的氯化锌。
因此，首先，在本实施方式中的第1纯化工序201中，对于在与实施方式1相同的浸提工序101中得到的含有杂质的粗氯化锌3，在使与该粗氯化锌3接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下的范围内的状态下，将粗氯化锌3维持于50℃以上且450℃以下的温度范围。然后，在第1纯化工序201中，使该状态的含有杂质的粗氯化锌3与氯气8接触，由此将粗氯化锌3中含有的作为锌以外的杂质的金属成分氧化而成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后在维持该加热状态的情况下使金属氯化物气化馏出。
具体而言，粗氯化锌3中含有的作为锌以外的金属成分的FeCl2、SnCl2和PbCl2分别被氧化成FeCl3、SnCl4和PbCl4而成为沸点低于氯化锌的金属氯化物成分5，该金属氯化物成分5先于氯化锌而气化，从氯化锌蒸气中被分离。此时，为了能够使锌制造方法闭路循环化，氯气8优选使用在电解工序103中在阳极处作为副产物而产生的氯气8。
在此，第1纯化工序201中使用的马弗炉内的压力典型地以如下方式进行控制：通过自动或手动对省略了图示的惰性气体的供给系统进行控制，向其中吹入氮气等惰性气体，由此使与粗氯化锌3接触的气相的总压以表压计维持于200Pa以下。另外，该压力只要是足以从粗氯化锌3中含有的杂质所致的金属氯化物熔融得到的熔液中生成金属氯化物蒸气的压力即可，从马弗炉的气密性能出发，其下限值以表压计优选设定为-200Pa。另一方面，考虑到惰性气体的供给系统、马弗炉的构成的简便性，其上限值以表压计优选为200Pa以下。
另外，该马弗炉内的温度只要是足以通过自动或手动对省略了图示的加热机构进行控制而将粗氯化锌3中含有的杂质所致的金属氯化物熔融且维持该状态的温度即可，其下限值需要为使坩埚内的金属氯化物的熔液为50℃以上的温度，考虑到马弗炉、省略了图示的加热机构的构成的简便性，其上限值优选为使坩埚内的金属氯化物的熔液为450℃以下的温度。
接着，在第2纯化工序202中，使氯化锌成分从经过第1纯化工序201后的粗氯化锌3’中气化馏出，由此得到纯化氯化锌6。
具体而言，在第2纯化工序202中，对作为粗氯化锌3’的主要成分的无水氯化锌进行加热，在熔融的同时使其气化。此时，在第2纯化工序202中，与实施方式1中说明过的纯化工序102同样，将粗氯化锌3’加热熔融，在使该熔液相的温度维持于250℃以上且750℃以下的范围内的状态下，使与该熔液相接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下，生成氯化锌蒸气。然后，将如此生成的氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩而液化，由此得到与沸点高于氯化锌的金属氯化物成分7分离开的纯化氯化锌6。需要说明的是，以沸点高于氯化锌的氯化锌、氯化钙等为主要成分的金属氯化物成分7在氯化锌气化后仍以液体的形式原样地残留。
然后，在第2纯化工序202中得到的纯化氯化锌6被送至与实施方式1同样的后续阶段的电解工序103。
根据以上的本实施方式的方法，包括：浸提工序101，该工序中，使含有氧化锌的电炉粉尘1或者将电炉粉尘1在还原炉中还原时产生的含有氧化锌的二次粉尘1与氯气8接触，将电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分以粗氯化锌3的形式提取出来；第1纯化工序201，该工序中，使浸提工序101中提取出的粗氯化锌3在熔融状态下与氯气8接触从而将粗氯化锌3中的锌以外的金属成分氧化，使金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物5，然后对粗氯化锌3进行加热，由此使金属氯化物5蒸发分离；第2纯化工序202，该工序中，通过对经过第1纯化工序201后的粗氯化锌3’进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌6；和电解工序103，该工序中，将第2纯化工序202中得到的纯化氯化锌6在熔融状态下电解，得到锌熔液9和氯气8，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，在第1纯化工序201中，使粗氯化锌3与电解工序103中通过电解得到的氯气8接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，在第1纯化工序201中，在使与粗氯化锌3接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下的范围内的状态下，使粗氯化锌3维持于50℃以上且450℃以下的温度范围内，由此使与该温度下的蒸气分压相当的低沸点成分蒸发，由此能够除去粗氯化锌中含有的杂质。
另外，根据本实施方式的方法，在第2纯化工序202中，将粗氯化锌3’加热熔融，在使该熔液相的温度维持于250℃以上且750℃以下的范围内的状态下，使与该熔液相接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下，由此能够生成与该温度下的蒸气分压相当的氯化锌蒸气并将其凝缩，能够得到高纯度的氯化锌。
(实施方式3)
接着，参考图3对本发明的实施方式3中的锌制造方法详细地进行说明。
图3是表示本发明的实施方式3涉及的锌制造方法的工序的图。
与实施方式1涉及的锌制造方法相比，本实施方式涉及的锌制造方法的主要不同点为：将浸提工序101替换成新的浸提工序301，并进一步补充了干燥工序302。在本实施方式中，着眼于该不同点进行说明，对于相同构成要素赋以相同符号，省略或简化其说明。
首先，在作为由电炉粉尘1或二次粉尘1中的氧化锌成分得到粗氯化锌3的反应工序的浸提工序301中，使用盐酸10代替实施方式1的氯气8。即，在浸提工序301中，使盐酸10与电炉粉尘1或者具有上述表1所示的组成的二次粉尘1在管状炉内接触，将电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分以粗氯化锌3的形式提取出来。这种情况下，在浸提工序301中，作为副产物产生水11而不是氧气2。另外，关于电炉粉尘1或二次粉尘1中含有的铁等金属成分，其一部分与锌成分一起被提取出来而以氯化物的形式混入在粗氯化锌3中，其剩余部分作为残留物4被分离。
另外，在浸提工序301中，可以与盐酸10一起合用水，将粗氯化锌3以液体的形式提取出来。作为该合用水的方法可以向电炉粉尘1或二次粉尘1中以水蒸气的形式将水与盐酸10一起添加；也可以预先在固体的电炉粉尘1或二次粉尘1中添加水，进行混炼后与盐酸10接触；或者也可以向预先在固体的电炉粉尘1或二次粉尘1中添加水而制备的浆料中吹入盐酸(气体)10，以氯化锌为主要成分的水溶液的形式得到粗氯化锌。另外，在这样将水与盐酸10一起合用的情况下，在后续阶段的纯化工序102中，也可以合用工业中广泛实施的湿式净液方法，从而应对含有更多杂质的低品质原料。作为该湿式净液方法，可以举出向粗氯化锌水溶液中添加碱剂来控制其pH、由此将杂质中的金属成分以氢氧化物的形式沉降分离的方法。
另外，对于以水溶液的形式得到的粗氯化锌，也可以通过制备成氯化锌的饱和液、使氯化锌结晶化后进行过滤来辅助性地分离纯化。利用该方法，也能够应对含有更多杂质的低品质原料，并且，能够降低用于使加热脱水时的水分蒸发的热能的消耗。
另外，从能够使锌制造方法闭路循环化的观点等出发，浸提工序301中使用的盐酸10优选以在电解工序103中在阳极处作为副产物而产生的氯气8为原料。具体而言，可以举出使氯气8与氢气反应进行合成而生成盐酸10的方法。该氢气通过使用水蒸气对LP气体进行重整等方法而得到。另外，也可以采用使与水蒸气混合后的氯气8与红热的焦炭等碳原料接触而直接合成盐酸10的方法。需要说明的是，合成该盐酸时，产生二氧化碳作为副产物。
接着，在干燥工序302中，将浸提工序301中作为副产物而产生的水11从粗氯化锌3中分离后，使粗氯化锌3与氯气8接触，得到作为无水盐的粗氯化锌3”。例如，在干燥工序302中，利用省略了图示的加热机构将浸提工序301中作为副产物产生的水11加热至400℃而形成水蒸气，由此使其从粗氯化锌3中蒸发分离后，使该粗氯化锌3与氯气8接触，得到具有表5所示组成的作为无水盐的粗氯化锌3”。
[表5]
Zn(％) Pd(％) Fe(％) Cu(％) Cd(％) Sn(％) Si(％)
44.10 1.2944 0.0137 0.00006 0.00007 0.00006 0.00003
此时，从能够使锌制造方法闭路循环化的观点等出发，氯气8优选使用在电解工序103中在阳极处作为副产物而产生的氯气8。
然后，干燥工序302中得到的作为无水盐的粗氯化锌3”被送至与实施方式1相同的后续阶段的纯化工序102。另外，在纯化工序102之后，进行与实施方式1和实施方式2相同的电解工序103。
根据以上的本实施方式的方法，包括：浸提工序301，该工序中，使含有氧化锌的电炉粉尘1或者将电炉粉尘1在还原炉中还原时产生的含有氧化锌的二次粉尘1与盐酸10接触，将电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分以粗氯化锌3的形式提取出来；干燥工序302，该工序中，对浸提工序301中提取出的粗氯化锌3进行加热，将粗氯化锌3中含有的水11以水蒸气的形式分离，然后使粗氯化锌3与氯气8接触；纯化工序102，该工序中，通过对经过干燥工序302后的粗氯化锌3”进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌6；和电解工序103，该工序中，将纯化工序102中得到的纯化氯化锌6在熔融状态下电解，得到锌熔液9和氯气8，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，在浸提工序301中，使电炉粉尘1或二次粉尘1与以电解工序302中通过电解得到的氯气8为原料而生成的盐酸10接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，在浸提工序301中，在使电炉粉尘1或二次粉尘1与盐酸10接触时合用水，由此能够实现可应对含有大量杂质的低品质原料的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，在干燥工序302中，使以水蒸气的形式分离出水11之后的粗氯化锌3与电解工序102中通过电解得到的氯气8接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
(实施方式4)
接着，参考图4对本发明的实施方式4中的锌制造方法详细地进行说明。
图4是表示本发明的实施方式4涉及的锌制造方法的工序的图。
与实施方式1涉及的锌制造方法相比，本实施方式涉及的锌制造方法的主要不同点为：将浸提工序101替换成新的浸提工序401，并进一步补充了干燥工序402，并且，将纯化工序102替换成被细分为均使用马弗炉及配置在其内部的坩埚的第1纯化工序401和第2纯化工序402的工序，且补充了盐酸合成工序406。在本实施方式中，着眼于该不同点进行说明，对于相同构成要素赋以相同符号，省略或简化其说明。
首先，在作为由电炉粉尘1或二次粉尘1中的氧化锌成分得到粗氯化锌3的反应工序的浸提工序401中，使用盐酸10代替实施方式1的氯气8。即，该浸提工序401是与实施方式3中的浸提工序301相同的工序。
接着，在干燥工序402中，利用省略了图示的加热机构将浸提工序401中作为副产物产生的水11加热至400℃，由此以水蒸气的形式分离除去，使粗氯化锌3成为无水盐。即，该干燥工序402是与实施方式3中的干燥工序302相同的工序。
接着，在第1纯化工序403中，使干燥工序402中得到的含有杂质的粗氯化锌3”与氯气8接触，由此将粗氯化锌3”中含有的作为锌以外的杂质的金属成分氧化而成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后使该金属氯化物气化馏出。即，该第1纯化工序403虽然使用了作为无水盐的粗氯化锌3”，但其是与实施方式2中的第1纯化工序201相同的工序。
接着，在第2纯化工序404中，使氯化锌成分从经过第1纯化工序403后的粗氯化锌3’中气化馏出，由此得到纯化氯化锌6。即，该第2纯化工序404是与实施方式2中的第2纯化工序202相同的工序。
接着，在电解工序405中，将经过第2纯化工序404后得到的纯化氯化锌6在熔融状态下电解，得到含有高纯度金属锌的锌熔液9和氯气8。即，该电解工序405是与实施方式1～实施方式3中的电解工序103相同的工序。
接着，在盐酸合成工序406中，以在电解工序103中在阳极处作为副产物产生的氯气8为原料而生成盐酸10。具体而言，在盐酸合成工序406中，使氯气8与氢气反应进行合成，生成盐酸10。该氢气通过使用水蒸气11对LP气体进行重整的水煤气转化反应等方法得到。另外，也可以采用使与水蒸气11混合后的氯气8与红热的碳原料12接触而直接合成盐酸10的方法。需要说明的是，在该盐酸合成时，产生二氧化碳13作为副产物。
根据以上的本实施方式的方法，包括：浸提工序401，该工序中，使含有氧化锌的电炉粉尘1或者将电炉粉尘1在还原炉中还原时产生的二次粉尘1与盐酸10接触，将电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分以粗氯化锌3的形式提取出来；干燥工序402，该工序中，对浸提工序401中提取出的粗氯化锌3进行加热，将粗氯化锌3中含有的水11以水蒸气的形式分离，然后使粗氯化锌3与氯气8接触；第1纯化工序403，该工序中，使经过干燥工序402后的粗氯化锌3”与氯气8接触从而将粗氯化锌3”中的锌以外的金属成分氧化，使金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物5，然后对粗氯化锌3”进行加热，由此使金属氯化物5蒸发分离；第2纯化工序404，该工序中，通过对经过第1纯化工序403后的粗氯化锌3’进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌6；和电解工序405，该工序中，将第2纯化工序404中得到的纯化氯化锌6在熔融状态下电解，得到锌熔液9和氯气8，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，在浸提工序401中，使电炉粉尘1或二次粉尘1与以电解工序405中通过电解得到的氯气8为原料而生成的盐酸10接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
(实施方式5)
接着，参考图5对本发明的实施方式5中的锌制造方法详细地进行说明。
图5是表示本发明的实施方式5涉及的锌制造方法的工序的图。
与实施方式1涉及的锌制造方法相比，本实施方式涉及的锌制造方法的主要不同点为：作为由电炉粉尘1或二次粉尘1中的氧化锌成分得到粗氯化锌3的反应工序，使用浸提工序501、结晶工序502和氯化工序503代替浸提工序101，并进一步补充了盐酸合成工序507。在本实施方式中，着眼于该不同点进行说明，对于相同构成要素赋以相同符号，省略或简化其说明。
首先，在浸提工序501中，使用碱剂水溶液16。即，在浸提工序501中，在省略了图示的不锈钢烧杯内将电炉粉尘1或者具有上述表1所示组成的二次粉尘1中的氧化锌成分进行搅拌，同时使其与浓度为48％且利用省略了图示的加热机构维持于100℃的作为碱剂水溶液16的氢氧化钠水溶液接触，由此使电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分成为氢氧化锌，以含有氢氧化锌的浸提液14的形式提取出来。为了能够使锌制造方法闭路循环化，作为碱剂水溶液16，优选使用在后述的结晶工序502中生成的碱剂水溶液。在此，氢氧化钠水溶液与氧化锌的反应式在化学式(化1)中示出，浸提液14中的氢氧化锌成分以Zn(OH)4 2-这样的络离子的形式溶存。在浸提工序501之后的工序中，对于将提取出的浸提液14中含有的锌成分转化为氯化锌而得到的含有水11的粗氯化锌3进行干燥及纯化，利用熔融盐电解法进行处理。
[化1]
2NaOH+ZnO+H2O→Na2Zn(OH)4
作为该碱剂水溶液16的碱剂，适合使用使水溶液中不溶存铁成分且能够选择性地溶解氧化锌成分的氢氧化钠或氢氧化钾。因此，可以说浸提工序501中的处理对于含有大量铁成分的粉尘处理特别有效。另外，经过浸提工序501后的电炉粉尘1或二次粉尘1没有被酸或氯成分污染，并且，在对含有氯成分的电炉粉尘1或二次粉尘1进行处理的情况下，能够利用碱剂水溶液16将氯成分溶解除去。因此，本实施方式在将经过浸提工序501后的电炉粉尘1或二次粉尘1用于炼铁原料等的情况下特别有效。
另外，在浸提工序501中，关于电炉粉尘1或二次粉尘1中含有的铁等金属成分，其一部分与锌成分一起被提取出来而以氯化物的形式混入在粗氯化锌3中，其剩余部分作为残留物4被分离。
接着，在结晶工序502中，将浸提液14冷却而制成氢氧化锌的饱和液，使氢氧化锌(Zn(OH)2)15以固体的形式析出及沉降，利用省略了图示的吸滤器进行过滤分离。在此，该反应式在化学式(化2)中示出。
[化2]
2NaZn(OH)4→Zn(OH)2+2NaOH
在此，分离回收氢氧化锌15之后的浸提液14可以作为碱剂水溶液16反复循环使用，很方便。氢氧化锌15的分离可以通过利用压滤机等的过滤或离心分离等来进行。为了提高反应速度，浸提液14优选为50℃以上的热碱。另外，浸提液14以及循环使用的碱剂水溶液16的组成和温度等各条件取决于原料的品质，可以通过常规方法进行调整。
接着，在氯化工序503中，向分离回收的氢氧化锌15的结晶中添加35％的盐酸10，使氢氧化锌15与盐酸10接触，由此得到氯化锌水溶液，使该氯化锌水溶液蒸发干燥，得到具有上述表1所示组成的粗氯化锌3和水11。此时，为了能够使锌制造方法闭路循环化，盐酸10优选使用在后述的盐酸合成工序507中生成的盐酸10。
接着，在干燥工序504中，对氯化工序503中得到的水11进行加热，由此以水蒸气的形式分离脱水，使粗氯化锌3成为无水盐。即，该干燥工序504是与实施方式3中的干燥工序302和实施方式4中的干燥工序402相同的工序。
接着，在纯化工序505中，将经过干燥工序504后得到的具有上述表2的组成的粗氯化锌3”蒸馏纯化，得到具有上述表3所示组成的纯化氯化锌6。即，该纯化工序505是与实施方式1～实施方式3中的电解工序103相同的工序。
接着，在电解工序506中，将经过纯化工序505后得到的具有上述表3所示组成的纯化氯化锌6在熔融状态下电解，得到含有高纯度金属锌的锌熔液9和氯气8。即，该电解工序506是与实施方式1～实施方式3中的电解工序103和实施方式4的电解工序405相同的工序。
接着，在盐酸合成工序507中，以在电解工序506中在阳极处作为副产物产生的氯气8为原料而生成盐酸10。即，该盐酸合成工序507是与实施方式4的盐酸合成工序406相同的工序。
根据以上的本实施方式的方法，包括：浸提工序501，该工序中，使含有氧化锌的电炉粉尘1或者将电炉粉尘1在还原炉中还原时产生的二次粉尘1与碱剂水溶液16接触，使电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分成为氢氧化锌，得到含有氢氧化锌的浸提液14；结晶工序502，该工序中，使浸提工序501中得到的浸提液14成为氢氧化锌的饱和液，由此使氢氧化锌15从饱和液中析出及沉降，将氢氧化锌15以固体的形式分离回收；氯化工序503，该工序中，使结晶工序502中分离回收的氢氧化锌15与盐酸10接触，得到粗氯化锌3；干燥工序504，该工序中，对氯化工序503中得到的粗氯化锌3进行加热，将粗氯化锌3中含有的水11以水蒸气的形式分离，然后使粗氯化锌3与氯气8接触；纯化工序505，该工序中，通过对经过干燥工序504后的粗氯化锌3”进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌6；和电解工序，该工序中，将纯化工序505中得到的纯化氯化锌6在熔融状态下电解，得到锌熔液9和氯气8，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，浸提工序501中，将在结晶工序502中分离回收氢氧化锌15后的水溶液作为碱剂水溶液16来再使用，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，氯化工序503中，使结晶工序502中分离回收的氢氧化锌15与以电解工序506中通过电解得到的氯气8为原料而制造的盐酸接触，由此能够实现减少废弃物产生的锌制造方法。
另外，根据本实施方式的方法，碱剂水溶液16的碱剂为氢氧化钠或氢氧化钾，由此能够实现使水溶液中不溶存铁成分且能够选择性地溶解氧化锌成分的锌制造方法。
(实施方式6)
接着，参考图6对本发明的实施方式6中的锌制造方法详细地进行说明。
图6是表示本发明的实施方式5涉及的锌制造方法的工序的图。
与实施方式1涉及的锌制造方法相比，本实施方式涉及的锌制造方法的主要不同点为：作为由电炉粉尘1或二次粉尘1中的氧化锌成分得到粗氯化锌3的反应工序，使用浸提工序601、结晶工序602和氯化工序603代替浸提工序101，将纯化工序102替换成被细分为均使用马弗炉及配置在其内部的坩埚的第1纯化工序605和第2纯化工序606的工序，并且进一步补充了盐酸合成工序608。在本实施方式中，着眼于该不同点进行说明，对于相同构成要素赋以相同符号，省略或简化其说明。
具体而言，在本实施方式中，浸提工序601、结晶工序602、氯化工序603、干燥工序604和电解工序607与实施方式5的浸提工序501、结晶工序502、氯化工序503、干燥工序504和电解工序506分别相同。
另外，在第1纯化工序605中，使干燥工序604中得到的含有杂质的粗氯化锌3”与氯气8接触，由此将粗氯化锌3”中含有的作为锌以外的杂质的金属成分氧化而成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后使该金属氯化物气化馏出。即，该第1纯化工序605虽然使用了作为无水盐的粗氯化锌3”，但其是与实施方式2中的第1纯化工序201和实施方式4中的第1纯化工序403相同的工序。
另外，在第2纯化工序606中，使氯化锌成分从经过第1纯化工序605后的粗氯化锌3’中气化馏出，由此得到纯化氯化锌6。即，该第2纯化工序606是与实施方式2中的第2纯化工序202和实施方式4中的第2纯化工序404相同的工序。
根据以上本实施方式的方法，包括：浸提工序601，该工序中，使含有氧化锌的电炉粉尘1或者将电炉粉尘1在还原炉中还原时产生的二次粉尘1与碱剂水溶液16接触，使电炉粉尘1中或二次粉尘1中的氧化锌成分成为氢氧化锌，得到含有氢氧化锌的浸提液14；结晶工序602，该工序中，使浸提工序601中得到的浸提液14成为氢氧化锌的饱和液，由此使氢氧化锌15从饱和液中析出及沉降，将氢氧化锌15以固体的形式分离回收；氯化工序603，该工序中，使结晶工序602中分离回收的氢氧化锌15与盐酸10接触，得到粗氯化锌3；干燥工序604，该工序中，对氯化工序603中得到的粗氯化锌3进行加热，将粗氯化锌3中含有的水11以水蒸气的形式分离后，使粗氯化锌3与氯气8接触；第1纯化工序605，该工序中，使经过干燥工序604后的粗氯化锌3”在熔融状态下与氯气8接触从而将粗氯化锌3”中的锌以外的金属成分氧化，使金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物5，然后对粗氯化锌3”进行加热，由此使金属氯化物5蒸发分离；第2纯化工序606，该工序中，通过对经过第1纯化工序605后的粗氯化锌3’进行加热而生成氯化锌蒸气，将氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌6；和电解工序607，该工序中，将第2纯化工序606中得到的纯化氯化锌6在熔融状态下电解，得到锌熔液9和氯气8，由此能够实现不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法。
需要说明的是，本发明的构成要素的形状、配置、个数等并不限定于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内，当然可以进行将上述构成要素适当替换成发挥同等作用效果的要素等适当变更。
工业实用性
如上所述，在本发明中，能够提供不需要用于脱氯的附加成本、适合于含有大量氯的电炉粉尘等的处理、能够制造纯度4N以上的高纯度锌块、并且能够利用小型装置进行操作的锌制造方法，因此，由于其普遍通用的性质，期待其能够广泛应用于以在作为炼铁工艺之一的电炉法中对废料进行熔解冶炼时产生的电炉粉尘、或者在将电炉粉尘的一部分作为炼铁原料进行再利用时在还原炉中产生的二次粉尘为原料的锌制造方法。

Claims (17)

1.一种锌制造方法，其包括：
反应工序，该工序中，由含有氧化锌的电炉粉尘或者将所述电炉粉尘在还原炉中还原时产生的二次粉尘中的氧化锌成分得到粗氯化锌；
纯化工序，该工序中，对所述反应工序中得到的所述粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将所述氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌；和
电解工序，该工序中，将所述纯化工序中得到的所述纯化氯化锌在熔融状态下电解，得到锌熔液和氯气。
2.如权利要求1所述的锌制造方法，其中，所述反应工序为使所述电炉粉尘或所述二次粉尘与氯气接触从而将所述电炉粉尘中或所述二次粉尘中的氧化锌成分以粗氯化锌的形式提取出来的浸提工序。
3.如权利要求2所述的锌制造方法，其中，在所述浸提工序中，使所述电炉粉尘或所述二次粉尘与所述电解工序中通过电解得到的所述氯气接触。
4.如权利要求2或3所述的制造方法，其中，
所述纯化工序包括：
第1纯化工序，该工序中，使在所述浸提工序中提取出的所述粗氯化锌在熔融状态下与氯气接触从而将所述粗氯化锌中的锌以外的金属成分氧化，使所述金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后对所述粗氯化锌进行加热，由此使所述金属氯化物蒸发而分离；和
第2纯化工序，该工序中，通过对经过所述第1纯化工序后的所述粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将所述氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌，
在所述电解工序中，使用所述第2纯化工序中得到的所述纯化氯化锌。
5.如权利要求4所述的锌制造方法，其中，在所述第1纯化工序中，使熔融状态的所述粗氯化锌与所述电解工序中通过电解得到的所述氯气接触。
6.如权利要求1所述的锌制造方法，其中，
所述反应工序为使所述电炉粉尘或所述二次粉尘与盐酸接触从而将所述电炉粉尘中或所述二次粉尘中的氧化锌成分以粗氯化锌的形式提取出来的浸提工序，
该锌制造方法进一步包括干燥工序，该工序中，对所述浸提工序中提取出的所述粗氯化锌进行加热，将所述粗氯化锌中含有的水以水蒸气的形式分离后，使所述粗氯化锌与氯气接触，
在所述纯化工序中，对经过所述干燥工序后的所述粗氯化锌进行加热。
7.如权利要求6所述的锌制造方法，其中，在所述浸提工序中，使所述电炉粉尘或所述二次粉尘与以所述电解工序中通过电解得到的所述氯气为原料而生成的所述盐酸接触。
8.如权利要求7所述的锌制造方法，其中，在所述浸提工序中，在使所述电炉粉尘或所述二次粉尘与所述盐酸接触时合用水。
9.如权利要求1所述的锌制造方法，其中，
所述反应工序包括：
浸提工序，该工序中，使所述电炉粉尘或所述二次粉尘与碱剂水溶液接触，使所述电炉粉尘中或所述二次粉尘中的氧化锌成分成为氢氧化锌，得到含有所述氢氧化锌的浸提液；
结晶工序，该工序中，使所述氢氧化锌从所述浸提工序中得到的所述浸提液中析出及沉降，将所述氢氧化锌以固体的形式分离回收；和
氯化工序，该工序中，使所述结晶工序中分离回收的所述氢氧化锌与盐酸接触，得到粗氯化锌，
该锌制造方法进一步包括干燥工序，该工序中，对所述氯化工序中得到的所述粗氯化锌进行加热，将所述粗氯化锌中含有的水以水蒸气的形式分离后，使所述粗氯化锌与氯气接触，
在所述纯化工序中，对经过所述干燥工序后的所述粗氯化锌进行加热。
10.如权利要求9所述的锌制造方法，其中，在所述浸提工序中，使用在所述结晶工序中分离回收所述氢氧化锌后的水溶液作为所述碱剂水溶液。
11.如权利要求9或10所述的锌制造方法，其中，在所述氯化工序中，使所述结晶工序中分离回收的所述氢氧化锌与以所述电解工序中通过所述电解得到的所述氯气为原料而制造出的盐酸接触。
12.如权利要求9～11中任一项所述的锌制造方法，其中，所述碱剂水溶液的碱剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
13.如权利要求6～12中任一项所述的锌制造方法，其中，在所述干燥工序中，使以水蒸气的形式分离出水之后的所述粗氯化锌与所述电解工序中通过所述电解得到的所述氯气接触。
14.如权利要求6～13中任一项所述的锌制造方法，其中，
所述纯化工序包括：
第1纯化工序，该工序中，使经过所述干燥工序后的所述粗氯化锌在熔融状态下与氯气接触从而将所述粗氯化锌中的锌以外的金属成分氧化，使所述金属成分成为沸点低于氯化锌的金属氯化物，然后对所述粗氯化锌进行加热，由此使所述金属氯化物蒸发而分离；和
第2纯化工序，该工序中，通过对经过所述第1纯化工序后的所述粗氯化锌进行加热而生成氯化锌蒸气，将所述氯化锌蒸气冷却的同时使其凝缩，得到纯化氯化锌，
在所述电解工序中，使用所述第2纯化工序中得到的所述纯化氯化锌。
15.如权利要求6～8或14所述的锌制造方法，其中，在所述第1纯化工序中，使经过所述干燥工序后的所述粗氯化锌与所述电解工序中通过所述电解得到的所述氯气接触。
16.如权利要求3～5、14或15所述的锌制造方法，其中，在所述第1纯化工序中，在使与所述粗氯化锌接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下的范围内的状态下，使所述粗氯化锌维持于50℃以上且450℃以下的温度范围。
17.如权利要求1～16中任一项所述的锌制造方法，其中，所述氯化锌蒸气通过如下方式而生成：对所述粗氯化锌进行加热而使其熔融，在使该熔液相的温度维持于250℃以上且750℃以下的范围内的状态下，使与所述熔液相接触的气相的压力以表压计维持于200Pa以下。
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