JP2003013275A - 電気炉ダストの処理方法 - Google Patents
電気炉ダストの処理方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
(57)【要約】
【課題】 亜鉛又は亜鉛化合物を含む原料から純亜鉛及
び／又は酸化亜鉛を効率よく回収できる亜鉛の回収方
法、及びこれを用いて金属類を効果的にリサイクルでき
る電気炉ダストの処理方法を提供する。 【解決手段】 亜鉛の回収方法は、亜鉛又は亜鉛化合物
を含む原料を、硝酸で浸出して硝酸亜鉛の溶液を形成
し、溶液を電気分解して、純亜鉛及び／又は酸化亜鉛を
回収する。また、電気炉ダストの処理方法は、電気炉か
ら発生するダストと希硝酸とを混合し、ｐＨを調整して
ダストに含まれる鉄分を除く重金属類を希硝酸中に浸出
し、鉄分を除く重金属類が浸出した溶液を活性炭処理な
いしは、煮沸及び濃縮処理を行い、可溶性シリカを除去
する。この処理液に亜鉛を加え、亜鉛よりイオン化傾向
の小さい重金属を析出させて回収し、重金属が除去され
て、硝酸亜鉛を含む溶液を電気分解し、純亜鉛及び／又
は酸化亜鉛を回収する。
び／又は酸化亜鉛を効率よく回収できる亜鉛の回収方
法、及びこれを用いて金属類を効果的にリサイクルでき
る電気炉ダストの処理方法を提供する。 【解決手段】 亜鉛の回収方法は、亜鉛又は亜鉛化合物
を含む原料を、硝酸で浸出して硝酸亜鉛の溶液を形成
し、溶液を電気分解して、純亜鉛及び／又は酸化亜鉛を
回収する。また、電気炉ダストの処理方法は、電気炉か
ら発生するダストと希硝酸とを混合し、ｐＨを調整して
ダストに含まれる鉄分を除く重金属類を希硝酸中に浸出
し、鉄分を除く重金属類が浸出した溶液を活性炭処理な
いしは、煮沸及び濃縮処理を行い、可溶性シリカを除去
する。この処理液に亜鉛を加え、亜鉛よりイオン化傾向
の小さい重金属を析出させて回収し、重金属が除去され
て、硝酸亜鉛を含む溶液を電気分解し、純亜鉛及び／又
は酸化亜鉛を回収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気分解による亜
鉛の回収方法を用いた電気炉ダストの処理方法に関す
る。
鉛の回収方法を用いた電気炉ダストの処理方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、日本において電気炉から発生する
ダストは、年間約５０万ｔにも及んでいる。この電気炉
ダスト中には多量のＺｎが含まれているため、この電気
炉ダスト中のＺｎを回収する必要があるが、現在、この
処理が施されているのは発生量の約６５％程度であり、
残りの約３５％は未処理のままで埋立て処分がなされて
いる。この方法としては、電気炉ダスト中のＺｎＯを高
温下で還元揮発させて該ダストから高純度のＺｎＯを回
収する乾式法が採用されている。また、Ｚｎ（ＺｎＯ）
を回収した後のダストは高濃度の鉄分を含有するにもか
かわらず、電気炉にリサイクルされることなく埋立てや
路盤材として使用されてきたが、最近ではこの用途にも
限界がみえてきている。
ダストは、年間約５０万ｔにも及んでいる。この電気炉
ダスト中には多量のＺｎが含まれているため、この電気
炉ダスト中のＺｎを回収する必要があるが、現在、この
処理が施されているのは発生量の約６５％程度であり、
残りの約３５％は未処理のままで埋立て処分がなされて
いる。この方法としては、電気炉ダスト中のＺｎＯを高
温下で還元揮発させて該ダストから高純度のＺｎＯを回
収する乾式法が採用されている。また、Ｚｎ（ＺｎＯ）
を回収した後のダストは高濃度の鉄分を含有するにもか
かわらず、電気炉にリサイクルされることなく埋立てや
路盤材として使用されてきたが、最近ではこの用途にも
限界がみえてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の乾式法
においては、高温で処理するため非常に高いエネルギー
を必要とする。従って、経済的な面からみるとダスト処
理規模の大きい方が効率的であるが、一般に一製鉄所の
電気炉から発生する電気炉ダストの量はそれほど多くな
く、これらを一か所に収集して処理するための運搬等を
考慮すると効果的な処理方法とはいえない。また、高い
エネルギーを必要とするにもかかわらず、現在の乾式法
ではＺｎＯが完全に還元されず、亜鉛を十分に回収でき
ないという問題がある。更に、還元後の残りのダストは
埋立てや路盤材として使用されているが、このダスト中
には未還元の亜鉛の他、鉛、カドミウム、クロム等も含
まれているため環境上好ましくない。また、平成１１年
に出願された特許第３０８０９４７号は、かかる事情に
鑑みて出願されたものであるが、この特許では電気炉ダ
ストを硝酸浸出時に、可溶性シリカが浸出し、亜鉛電解
採取時にシリカが析出して、電解に阻害効果があること
が見いだされた。本発明はかかる事情に鑑みてなされた
もので、亜鉛又は亜鉛化合物を含む原料から亜鉛及び／
又は酸化亜鉛を効率よく回収できる亜鉛の回収方法を用
いて鉄分も含めた重金属類を効果的にリサイクルできる
電気炉ダストの処理方法を提供することを目的とする。
においては、高温で処理するため非常に高いエネルギー
を必要とする。従って、経済的な面からみるとダスト処
理規模の大きい方が効率的であるが、一般に一製鉄所の
電気炉から発生する電気炉ダストの量はそれほど多くな
く、これらを一か所に収集して処理するための運搬等を
考慮すると効果的な処理方法とはいえない。また、高い
エネルギーを必要とするにもかかわらず、現在の乾式法
ではＺｎＯが完全に還元されず、亜鉛を十分に回収でき
ないという問題がある。更に、還元後の残りのダストは
埋立てや路盤材として使用されているが、このダスト中
には未還元の亜鉛の他、鉛、カドミウム、クロム等も含
まれているため環境上好ましくない。また、平成１１年
に出願された特許第３０８０９４７号は、かかる事情に
鑑みて出願されたものであるが、この特許では電気炉ダ
ストを硝酸浸出時に、可溶性シリカが浸出し、亜鉛電解
採取時にシリカが析出して、電解に阻害効果があること
が見いだされた。本発明はかかる事情に鑑みてなされた
もので、亜鉛又は亜鉛化合物を含む原料から亜鉛及び／
又は酸化亜鉛を効率よく回収できる亜鉛の回収方法を用
いて鉄分も含めた重金属類を効果的にリサイクルできる
電気炉ダストの処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う第１の発
明に係る電気炉ダストの処理方法は、電気炉から発生す
るダストと希硝酸とを混合し、ｐＨを調整して該ダスト
に含まれる鉄分を除く重金属類を該希硝酸中に浸出させ
る第１工程と、前記鉄分を除く重金属類が浸出した溶液
を処理して、可溶性シリカを除去する第２工程と、前記
可溶性シリカが除去されて、重金属類が浸出した溶液に
亜鉛を加え、亜鉛よりイオン化傾向の小さい重金属を析
出させて回収する第３工程と、前記重金属が除去され
て、硝酸亜鉛を含む溶液を電気分解し、純亜鉛及び／又
は酸化亜鉛を回収する第４工程を有する。これにより第
１工程においては、選択的に電気炉ダスト中に含まれる
鉄分以外の重金属類を浸出させるので、鉄分を浸出残渣
として回収することができる。また、第２工程において
は、重金属類と同時に浸出される可溶性シリカを除去す
るので、亜鉛電解採取を容易にすることができる。ま
た、第３工程においては、亜鉛よりイオン化傾向の小さ
な金属、例えば鉛、銅、カドミウム等を析出させること
ができる。そして、第４工程においては、第３工程で
鉛、銅、カドミウム等を回収した後の溶液を電気分解す
ることにより純亜鉛及び／又は酸化亜鉛 を回収するこ
とができる。
明に係る電気炉ダストの処理方法は、電気炉から発生す
るダストと希硝酸とを混合し、ｐＨを調整して該ダスト
に含まれる鉄分を除く重金属類を該希硝酸中に浸出させ
る第１工程と、前記鉄分を除く重金属類が浸出した溶液
を処理して、可溶性シリカを除去する第２工程と、前記
可溶性シリカが除去されて、重金属類が浸出した溶液に
亜鉛を加え、亜鉛よりイオン化傾向の小さい重金属を析
出させて回収する第３工程と、前記重金属が除去され
て、硝酸亜鉛を含む溶液を電気分解し、純亜鉛及び／又
は酸化亜鉛を回収する第４工程を有する。これにより第
１工程においては、選択的に電気炉ダスト中に含まれる
鉄分以外の重金属類を浸出させるので、鉄分を浸出残渣
として回収することができる。また、第２工程において
は、重金属類と同時に浸出される可溶性シリカを除去す
るので、亜鉛電解採取を容易にすることができる。ま
た、第３工程においては、亜鉛よりイオン化傾向の小さ
な金属、例えば鉛、銅、カドミウム等を析出させること
ができる。そして、第４工程においては、第３工程で
鉛、銅、カドミウム等を回収した後の溶液を電気分解す
ることにより純亜鉛及び／又は酸化亜鉛 を回収するこ
とができる。
【０００５】第１の発明に係る電気炉ダストの処理方法
において、前記ｐＨは、３〜５の範囲にあることが望ま
しい。ｐＨが３未満では、鉄分（Ｆｅ(III))が浸出して
溶液中に入る可能性があり、一方、ｐＨが５を超えると
きには、鉄分以外の他の金属、例えばＣｕ2+、Ｐｂ2+、
Ｃｄ2+等が溶液中に浸出しない可能性がある。これによ
り、鉄を溶液中に沈殿物として除去することが可能とな
る。また、第１の発明に係る電気炉ダストの処理方法に
おいて、第２工程で硝酸浸出液を活性炭で吸着処理及び
／又は硝酸浸出液を煮沸して濃縮による析出が、可溶性
シリカを除去することに有効である。また、第１の発明
に係る電気炉ダストの処理方法において、第４工程で純
亜鉛及び／又は酸化亜鉛を回収した残りの硝酸を含む溶
液を、第１工程で使用する希硝酸の一部又は全部として
使用することが可能である。これにより希硝酸のリサイ
クルを行なうことができる。
において、前記ｐＨは、３〜５の範囲にあることが望ま
しい。ｐＨが３未満では、鉄分（Ｆｅ(III))が浸出して
溶液中に入る可能性があり、一方、ｐＨが５を超えると
きには、鉄分以外の他の金属、例えばＣｕ2+、Ｐｂ2+、
Ｃｄ2+等が溶液中に浸出しない可能性がある。これによ
り、鉄を溶液中に沈殿物として除去することが可能とな
る。また、第１の発明に係る電気炉ダストの処理方法に
おいて、第２工程で硝酸浸出液を活性炭で吸着処理及び
／又は硝酸浸出液を煮沸して濃縮による析出が、可溶性
シリカを除去することに有効である。また、第１の発明
に係る電気炉ダストの処理方法において、第４工程で純
亜鉛及び／又は酸化亜鉛を回収した残りの硝酸を含む溶
液を、第１工程で使用する希硝酸の一部又は全部として
使用することが可能である。これにより希硝酸のリサイ
クルを行なうことができる。
【０００６】前記目的に沿う第２の発明に係る電気炉ダ
ストの処理方法は、第４工程で亜鉛の電解採取時の電解
温度を６０℃にすることで酸化亜鉛を、室温（２５℃）
で金属亜鉛を選択的に回収することができる。
ストの処理方法は、第４工程で亜鉛の電解採取時の電解
温度を６０℃にすることで酸化亜鉛を、室温（２５℃）
で金属亜鉛を選択的に回収することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係る電気炉ダストの処理方法の工程説明図、図２は
同電気炉ダストの処理方法における電気分解の説明図、
図３は本発明の他の実施の形態に係る電気炉ダストの処
理方法の工程説明図、図４は同電気炉ダストの処理方法
における電気分解の説明図である。
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の一実施の形
態に係る電気炉ダストの処理方法の工程説明図、図２は
同電気炉ダストの処理方法における電気分解の説明図、
図３は本発明の他の実施の形態に係る電気炉ダストの処
理方法の工程説明図、図４は同電気炉ダストの処理方法
における電気分解の説明図である。
【０００８】図１及び図２に示すように、本発明の一実
施の形態に係る電気炉ダストの処理方法においては、ま
ず溶解槽１０に電気炉から発生したダスト約１０００ｇ
を入れる。次いで、希硝酸を加えて溶液のｐＨを３〜５
の範囲、例えばｐＨ４程度に調整する。そして、所定時
間、例えば１〜２時間程度攪拌を行う。これにより電気
炉ダスト中に含まれる鉄分を除く重金属類、例えばＺ
ｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ等は、硝酸溶液中に浸出する。一
方、ＣａＯ、ＳｉＯ2 等のスラグ分等を含む未溶解の鉄
分は、浸出残渣として回収される（第１工程）。ここ
で、この浸出残渣は約７４０ｇであって、鉄分品位は４
０〜５０％であることから、再び電気炉に戻して再利用
することができる。また、沈殿物にはＺｎＯ・Ｆｅ2 Ｏ
3 も含まれるが、これも同様に電気炉に戻して再利用す
ることができる。
施の形態に係る電気炉ダストの処理方法においては、ま
ず溶解槽１０に電気炉から発生したダスト約１０００ｇ
を入れる。次いで、希硝酸を加えて溶液のｐＨを３〜５
の範囲、例えばｐＨ４程度に調整する。そして、所定時
間、例えば１〜２時間程度攪拌を行う。これにより電気
炉ダスト中に含まれる鉄分を除く重金属類、例えばＺ
ｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ等は、硝酸溶液中に浸出する。一
方、ＣａＯ、ＳｉＯ2 等のスラグ分等を含む未溶解の鉄
分は、浸出残渣として回収される（第１工程）。ここ
で、この浸出残渣は約７４０ｇであって、鉄分品位は４
０〜５０％であることから、再び電気炉に戻して再利用
することができる。また、沈殿物にはＺｎＯ・Ｆｅ2 Ｏ
3 も含まれるが、これも同様に電気炉に戻して再利用す
ることができる。
【０００９】次に、この上澄み液はＺｎ2+、Ｐｂ2+など
の重金属イオンの他に、電気炉ダスト中に含まれる不定
形シリカ／シリコンが浸出した可溶性シリカを含有す
る。これは、亜鉛の電解採取時に白色ゲル状生成物の原
因物質となり、カソードから発生する泡を固定・強化し
て亜鉛の電解効率を著しく損なう。この可溶性シリカを
除去するために第２工程で活性炭処理ないしは煮沸・濃
縮処理を行う。活性炭処理の場合は、この溶液を所定の
活性炭を充填した活性炭充填槽中に注入し、充分反応さ
せてから排出するか、又は液中に１００メッシュ以下の
微粉の活性炭を５０ｇ／リットル添加し２時間攪拌した
後に活性炭を分離除去する。煮沸・濃縮する場合には、
この液を加熱槽で２時間煮沸すると可溶性シリカが固体
の不溶性シリカとなって沈殿する。これらの処理による
硝酸浸出液中の諸成分を表１に示す。本処理により、液
中のシリコンが完全に／殆ど除去されていることがわか
る（第２工程）。
の重金属イオンの他に、電気炉ダスト中に含まれる不定
形シリカ／シリコンが浸出した可溶性シリカを含有す
る。これは、亜鉛の電解採取時に白色ゲル状生成物の原
因物質となり、カソードから発生する泡を固定・強化し
て亜鉛の電解効率を著しく損なう。この可溶性シリカを
除去するために第２工程で活性炭処理ないしは煮沸・濃
縮処理を行う。活性炭処理の場合は、この溶液を所定の
活性炭を充填した活性炭充填槽中に注入し、充分反応さ
せてから排出するか、又は液中に１００メッシュ以下の
微粉の活性炭を５０ｇ／リットル添加し２時間攪拌した
後に活性炭を分離除去する。煮沸・濃縮する場合には、
この液を加熱槽で２時間煮沸すると可溶性シリカが固体
の不溶性シリカとなって沈殿する。これらの処理による
硝酸浸出液中の諸成分を表１に示す。本処理により、液
中のシリコンが完全に／殆ど除去されていることがわか
る（第２工程）。
【００１０】
【表１】
【００１１】次に、上澄み液を清浄槽１１に移し、これ
に亜鉛２０ｇ程度を加え、所定時間（例えば１〜２時間
程度）攪拌する。亜鉛は、イオン化傾向のより小さな金
属イオン、例えばＰｂ2+、Ｃｕ2+、Ｃｄ2+等と置換して
金属イオン（Ｚｎ2+）となって溶解する。一方、亜鉛よ
りイオン化傾向の小さな重金属は析出する。そして、上
澄み液（析出物を除く溶液）を次の工程で使用する電解
槽１２に移し、析出した重金属（Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ等）
を回収する（第３工程）。
に亜鉛２０ｇ程度を加え、所定時間（例えば１〜２時間
程度）攪拌する。亜鉛は、イオン化傾向のより小さな金
属イオン、例えばＰｂ2+、Ｃｕ2+、Ｃｄ2+等と置換して
金属イオン（Ｚｎ2+）となって溶解する。一方、亜鉛よ
りイオン化傾向の小さな重金属は析出する。そして、上
澄み液（析出物を除く溶液）を次の工程で使用する電解
槽１２に移し、析出した重金属（Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ等）
を回収する（第３工程）。
【００１２】次いで、前記重金属が除去（回収）された
溶液を電解槽１２で電気分解する。図２に示すように、
電気分解に使用する電解槽１２は、図示しない恒温水槽
によって一定の温度、例えば６０℃程度に保持されてい
て、この電解槽１２の中に第３工程で重金属を回収した
後の硝酸亜鉛を含む溶液が入れられる。また、電解槽１
２内には、例えば白金板からなるアノード（陽極）１３
と、例えばアルミニウムからなるカソード（陰極）１４
が設けられて、アノード１３とカソード１４の端部はそ
れぞれ直流電源１５に接続されている。
溶液を電解槽１２で電気分解する。図２に示すように、
電気分解に使用する電解槽１２は、図示しない恒温水槽
によって一定の温度、例えば６０℃程度に保持されてい
て、この電解槽１２の中に第３工程で重金属を回収した
後の硝酸亜鉛を含む溶液が入れられる。また、電解槽１
２内には、例えば白金板からなるアノード（陽極）１３
と、例えばアルミニウムからなるカソード（陰極）１４
が設けられて、アノード１３とカソード１４の端部はそ
れぞれ直流電源１５に接続されている。
【００１３】この装置を用いて電気分解を行う場合、直
流電源１５を用いて通電することにより、アノード１３
側では、２Ｈ2 Ｏ→４Ｈ+ ＋Ｏ2 ＋４ｅ- という反応が
起こって、酸素を発生する。また、カソード１４側にお
いては、２Ｚｎ2+＋４ｅ- →２Ｚｎという反応が起こっ
て亜鉛が析出する。電気分解終了後、この析出した純亜
鉛及び／又は酸化亜鉛を回収する（第４工程）。また、
アノード１３で生じた４Ｈ+ は溶液中の４（ＮＯ3 - ）
と結びついて硝酸（ＨＮＯ3 ）を再生する。この再生し
た硝酸を含む溶液は、溶解槽１０に戻すことにより第１
工程で加える希硝酸の一部又は全部として使用すること
ができる。
流電源１５を用いて通電することにより、アノード１３
側では、２Ｈ2 Ｏ→４Ｈ+ ＋Ｏ2 ＋４ｅ- という反応が
起こって、酸素を発生する。また、カソード１４側にお
いては、２Ｚｎ2+＋４ｅ- →２Ｚｎという反応が起こっ
て亜鉛が析出する。電気分解終了後、この析出した純亜
鉛及び／又は酸化亜鉛を回収する（第４工程）。また、
アノード１３で生じた４Ｈ+ は溶液中の４（ＮＯ3 - ）
と結びついて硝酸（ＨＮＯ3 ）を再生する。この再生し
た硝酸を含む溶液は、溶解槽１０に戻すことにより第１
工程で加える希硝酸の一部又は全部として使用すること
ができる。
【００１４】次に、図３及び図４に、本発明の他の実施
の形態に係る電気炉ダストの処理方法を示す。まず溶解
槽２０に電気炉から発生したダスト約１０００ｇを入れ
る。次いで、希硝酸を加えて溶液のｐＨを１以下、例え
ばｐＨ１程度に調整する。そして、所定時間、例えば１
〜２時間程度攪拌を行う。これにより電気炉ダスト中に
含まれる金属類、例えばＺｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ
等は、硝酸溶液中に浸出する。一方、ＳｉＯ2 、ＣａＯ
等の未溶解のスラグ分は、酸性浸出を利用しているた
め、他の金属元素が付着していない純度の高い浸出残渣
として回収することができる（第１工程）。なお、この
浸出残渣は約１９０ｇであることから、スラグとして再
利用することもできる。
の形態に係る電気炉ダストの処理方法を示す。まず溶解
槽２０に電気炉から発生したダスト約１０００ｇを入れ
る。次いで、希硝酸を加えて溶液のｐＨを１以下、例え
ばｐＨ１程度に調整する。そして、所定時間、例えば１
〜２時間程度攪拌を行う。これにより電気炉ダスト中に
含まれる金属類、例えばＺｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ
等は、硝酸溶液中に浸出する。一方、ＳｉＯ2 、ＣａＯ
等の未溶解のスラグ分は、酸性浸出を利用しているた
め、他の金属元素が付着していない純度の高い浸出残渣
として回収することができる（第１工程）。なお、この
浸出残渣は約１９０ｇであることから、スラグとして再
利用することもできる。
【００１５】また、上澄み液を脱鉄槽２１に移し、Ｆｅ
3+にＮａＯＨ等を添加し、ｐＨ３程度まで調整すること
で、Ｆｅ（ＯＨ）3 の水酸化物として沈殿させ回収す
る。同時に溶解している可溶性シリカはＦｅ（ＯＨ）3
との共沈により除去されるので、特別の工程を必要とし
ない（第２工程）。さらに、金属が浸出している硝酸溶
液と有機溶媒とを混合し、その金属を抽出する溶媒抽出
法を採用して、溶液中のＦｅ3+のみを選別除去すること
もできる（第２工程）。この沈殿物には、ＺｎＯ等の付
着物がなく、鉄の純度が高いため、再び電気炉に戻して
再利用する必要はなく、リサイクルしやすい。次に、鉄
を除去した液を清浄槽２２に移し、これに亜鉛を２０ｇ
程度加え、所定時間（例えば１〜２時間程度）攪拌す
る。亜鉛は、イオン化傾向のより小さな金属イオン、例
えばＰｂ2+、Ｃｕ2+、Ｃｄ2+等と置換して金属イオン
（Ｚｎ2+）となって溶解する。
3+にＮａＯＨ等を添加し、ｐＨ３程度まで調整すること
で、Ｆｅ（ＯＨ）3 の水酸化物として沈殿させ回収す
る。同時に溶解している可溶性シリカはＦｅ（ＯＨ）3
との共沈により除去されるので、特別の工程を必要とし
ない（第２工程）。さらに、金属が浸出している硝酸溶
液と有機溶媒とを混合し、その金属を抽出する溶媒抽出
法を採用して、溶液中のＦｅ3+のみを選別除去すること
もできる（第２工程）。この沈殿物には、ＺｎＯ等の付
着物がなく、鉄の純度が高いため、再び電気炉に戻して
再利用する必要はなく、リサイクルしやすい。次に、鉄
を除去した液を清浄槽２２に移し、これに亜鉛を２０ｇ
程度加え、所定時間（例えば１〜２時間程度）攪拌す
る。亜鉛は、イオン化傾向のより小さな金属イオン、例
えばＰｂ2+、Ｃｕ2+、Ｃｄ2+等と置換して金属イオン
（Ｚｎ2+）となって溶解する。
【００１６】一方、亜鉛よりイオン化傾向の小さな金属
は析出する。そして、上澄み液（析出物を除く溶液）を
次の工程で使用する電解槽２３に移し、析出した金属
（Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ等）を回収する（第３工程）。次い
で、亜鉛よりイオン化傾向の小さい金属が除去（回収）
された溶液を電解槽２３で電気分解する。図４に示すよ
うに、電気分解に使用する電解槽２３は、図示しない恒
温水槽によって一定の温度、例えば室温（２５℃）〜６
０℃程度に保持されていて、この電解槽２３の中に第３
工程で金属を回収した後の硝酸亜鉛を含む溶液が入れら
れる。また、電解槽２３内には、例えば白金板からなる
アノード（陽極）２４と、例えばアルミニウムからなる
カソード（陰極）２５が設けられて、アノード２４とカ
ソード２５の端部はそれぞれ直流電源２６に接続されて
いる。
は析出する。そして、上澄み液（析出物を除く溶液）を
次の工程で使用する電解槽２３に移し、析出した金属
（Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｄ等）を回収する（第３工程）。次い
で、亜鉛よりイオン化傾向の小さい金属が除去（回収）
された溶液を電解槽２３で電気分解する。図４に示すよ
うに、電気分解に使用する電解槽２３は、図示しない恒
温水槽によって一定の温度、例えば室温（２５℃）〜６
０℃程度に保持されていて、この電解槽２３の中に第３
工程で金属を回収した後の硝酸亜鉛を含む溶液が入れら
れる。また、電解槽２３内には、例えば白金板からなる
アノード（陽極）２４と、例えばアルミニウムからなる
カソード（陰極）２５が設けられて、アノード２４とカ
ソード２５の端部はそれぞれ直流電源２６に接続されて
いる。
【００１７】この装置を用いて電気分解を行う場合、直
流電源２６を用いて通電することにより、アノード２４
側では、２Ｈ2 Ｏ→４Ｈ+ ＋Ｏ2 ＋４ｅ- という反応が
起こって、酸素を発生する。また、カソード２５側にお
いては、２Ｚｎ2+＋４ｅ- →２Ｚｎという反応が起こっ
て亜鉛が析出する。電気分解終了後、この析出した純亜
鉛及び／又は酸化亜鉛を回収する（第４工程）。また、
アノード２４で生じた４Ｈ+ は溶液中の４（ＮＯ3 - ）
と結びついて硝酸（ＨＮＯ3 ）を再生する。この再生し
た硝酸を含む溶液は、電解槽２０に戻すことにより第１
工程で加える希硝酸の一部又は全部として使用すること
ができる。なお、電解温度が６０℃では、電解生成物は
白色の酸化亜鉛であるが、室温（２５℃）では、黒色の
金属亜鉛となる。これは、電解槽の温度調節を行うこと
により、必要とする製品を簡単に造り分けが出来ること
を意味しており、工業上価値が高いものとなる。
流電源２６を用いて通電することにより、アノード２４
側では、２Ｈ2 Ｏ→４Ｈ+ ＋Ｏ2 ＋４ｅ- という反応が
起こって、酸素を発生する。また、カソード２５側にお
いては、２Ｚｎ2+＋４ｅ- →２Ｚｎという反応が起こっ
て亜鉛が析出する。電気分解終了後、この析出した純亜
鉛及び／又は酸化亜鉛を回収する（第４工程）。また、
アノード２４で生じた４Ｈ+ は溶液中の４（ＮＯ3 - ）
と結びついて硝酸（ＨＮＯ3 ）を再生する。この再生し
た硝酸を含む溶液は、電解槽２０に戻すことにより第１
工程で加える希硝酸の一部又は全部として使用すること
ができる。なお、電解温度が６０℃では、電解生成物は
白色の酸化亜鉛であるが、室温（２５℃）では、黒色の
金属亜鉛となる。これは、電解槽の温度調節を行うこと
により、必要とする製品を簡単に造り分けが出来ること
を意味しており、工業上価値が高いものとなる。
【００１８】以上の工程で電気炉から発生するダストを
処理することにより亜鉛の他、鉄、鉛等の回収を効率よ
く行うことができ、これらの有効利用を図ることが可能
となる。また、使用する希硝酸は再生して繰り返し使用
することができ、全体として経済的に電気炉ダストの処
理を行うことが可能となる。
処理することにより亜鉛の他、鉄、鉛等の回収を効率よ
く行うことができ、これらの有効利用を図ることが可能
となる。また、使用する希硝酸は再生して繰り返し使用
することができ、全体として経済的に電気炉ダストの処
理を行うことが可能となる。
【００１９】
【実施例】次に、本発明に係る電気炉ダストの処理方法
の実施例を示す。ここでは、表２に示す組成の電気炉ダ
ストを使用して、図１の工程をもとに以下の処理を行っ
た。
の実施例を示す。ここでは、表２に示す組成の電気炉ダ
ストを使用して、図１の工程をもとに以下の処理を行っ
た。
【００２０】
【表２】
【００２１】まず、電気炉ダスト１００ｇに水１０００
ｃｃを加え、更に硝酸を加えてｐＨ＝４に調整し、６０
分間攪拌を行った。そして、溶液の成分の分析を行っ
た。その結果を表３（Ｎｏ．１）に示す。なお、表中の
ＮＤは、Ｎｏｔ Ｄｅｔｅｃｔｅｄの略であり、検出さ
れなかったことを示す。
ｃｃを加え、更に硝酸を加えてｐＨ＝４に調整し、６０
分間攪拌を行った。そして、溶液の成分の分析を行っ
た。その結果を表３（Ｎｏ．１）に示す。なお、表中の
ＮＤは、Ｎｏｔ Ｄｅｔｅｃｔｅｄの略であり、検出さ
れなかったことを示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】この結果より、Ｆｅの含有量は４．４ｐｐ
ｍと極微量となっており、鉄分は溶液中にほとんど残存
していないことがわかる。次に、前記同様、電気炉ダス
ト１００ｇに水１０００ｃｃを加え、更に硝酸を加えて
ｐＨ＝４に調整し、６０分間攪拌を行い、存在する沈殿
物（鉄）を回収した後に活性炭を５ｇ添加して２時間攪
拌し、固液分離を行って、可溶性シリカを除去した。こ
の溶液に亜鉛２．５２ｇを加えて更に６０分間攪拌を行
った。そして、溶液の成分の分析を行った。その結果を
表３（Ｎｏ．２）に示す。この結果より、Ｃｄ、Ｐｂ、
Ｃｕ、は硝酸のみを加えて攪拌したとき（表３（Ｎｏ．
１））と比べて明らかに減少している。これより、溶液
中に存在していた金属イオン（Ｃｄ2+、Ｐｂ2+、Ｃ
ｕ2+）は亜鉛と置換し、金属となって析出したことがわ
かる。
ｍと極微量となっており、鉄分は溶液中にほとんど残存
していないことがわかる。次に、前記同様、電気炉ダス
ト１００ｇに水１０００ｃｃを加え、更に硝酸を加えて
ｐＨ＝４に調整し、６０分間攪拌を行い、存在する沈殿
物（鉄）を回収した後に活性炭を５ｇ添加して２時間攪
拌し、固液分離を行って、可溶性シリカを除去した。こ
の溶液に亜鉛２．５２ｇを加えて更に６０分間攪拌を行
った。そして、溶液の成分の分析を行った。その結果を
表３（Ｎｏ．２）に示す。この結果より、Ｃｄ、Ｐｂ、
Ｃｕ、は硝酸のみを加えて攪拌したとき（表３（Ｎｏ．
１））と比べて明らかに減少している。これより、溶液
中に存在していた金属イオン（Ｃｄ2+、Ｐｂ2+、Ｃ
ｕ2+）は亜鉛と置換し、金属となって析出したことがわ
かる。
【００２４】更に、電気分解による亜鉛の回収を行っ
た。なお、アノードには白金電極を、カソードにはアル
ミニウム電極を用いた。電解液は、亜鉛１０ｇ／リット
ル、ｐＨ３の溶液であり、希硝酸に酸化亜鉛を溶解させ
て作成した。電解温度は６０℃、定電流法で電解時間は
１時間とした。その後、カソードに析出した亜鉛の量を
キレート滴定により定量した。その結果を表４に示す。
た。なお、アノードには白金電極を、カソードにはアル
ミニウム電極を用いた。電解液は、亜鉛１０ｇ／リット
ル、ｐＨ３の溶液であり、希硝酸に酸化亜鉛を溶解させ
て作成した。電解温度は６０℃、定電流法で電解時間は
１時間とした。その後、カソードに析出した亜鉛の量を
キレート滴定により定量した。その結果を表４に示す。
【００２５】
【表４】
【００２６】表４から、電流密度の増加に伴い析出亜鉛
量は増加しており、硝酸を用いた電気分解による亜鉛の
回収は容易に実施できることがわかった。また、本電気
分解においては容易に高電流効率が得られ、工業的にも
有用なものであることがわかった。なお、電流効率が１
００％を超えているが、これは一部、一価のＺｎが生成
したためではないかと考えられる。また、電解時間を２
時間にして同様の実験を行ったが、亜鉛の析出量は電気
量に比例して大きくなるものの、その他の特別な変化は
生じなかった。ここで、本実施例に係る電気分解におい
ては、希硝酸に酸化亜鉛を溶解させた溶液を使用した
が、前記表３（Ｎｏ．２）に示す組成の溶液で電気分解
を行っても同様に亜鉛を容易に回収することができる。
量は増加しており、硝酸を用いた電気分解による亜鉛の
回収は容易に実施できることがわかった。また、本電気
分解においては容易に高電流効率が得られ、工業的にも
有用なものであることがわかった。なお、電流効率が１
００％を超えているが、これは一部、一価のＺｎが生成
したためではないかと考えられる。また、電解時間を２
時間にして同様の実験を行ったが、亜鉛の析出量は電気
量に比例して大きくなるものの、その他の特別な変化は
生じなかった。ここで、本実施例に係る電気分解におい
ては、希硝酸に酸化亜鉛を溶解させた溶液を使用した
が、前記表３（Ｎｏ．２）に示す組成の溶液で電気分解
を行っても同様に亜鉛を容易に回収することができる。
【００２７】以上、本発明を実施の形態を参照して説明
してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の
構成に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載さ
れている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態
や変形例も含むものである。例えば、溶解槽と清浄槽は
別々の槽を用いたが、同一槽内で処理を行うことも可能
である。また、電気分解においてアノードには白金を用
いたがチタン合金、ステンレスを用いることも可能であ
り、カソードにはアルミニウムを用いたがステンレスを
用いることも可能である。
してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の
構成に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載さ
れている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態
や変形例も含むものである。例えば、溶解槽と清浄槽は
別々の槽を用いたが、同一槽内で処理を行うことも可能
である。また、電気分解においてアノードには白金を用
いたがチタン合金、ステンレスを用いることも可能であ
り、カソードにはアルミニウムを用いたがステンレスを
用いることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】請求項１〜６に記載の電気炉ダストの処
理方法においては、第１工程において、電気炉から発生
するダストと希硝酸とを混合し、ｐＨを調整してダスト
に含まれる鉄分を除く重金属類を希硝酸中に浸出させる
ため、ダストに含まれる鉄分を浸出残渣に移行すること
ができ、その結果、電気炉ダストから鉄（分）を容易に
回収することができる。また、第２工程においては、鉄
分を除く重金属類が浸出した溶液を処理して可溶性シリ
カを除去するので、亜鉛の電解採取時に白色ゲル状生成
物の原因物質が発生し、カソードから発生する泡を固定
・強化して亜鉛の電解効率を著しく損なうことを防止す
ることができる。また、第３工程においては、可溶性シ
リカが除去されて、重金属類が浸出した溶液に亜鉛を加
え、亜鉛よりイオン化傾向の小さい金属を析出させて回
収するため、鉛等の有価金属を容易に回収することがで
きる。そして、第４工程においては、第３工程で鉛、
銅、カドミウム等を回収した後の溶液を電気分解するた
め、電解時における電流効率が良く、更に、純度の高い
純亜鉛及び／又は酸化亜鉛を回収することができる。し
たがって第１工程から第４工程の処理により、電気炉ダ
ストから容易に効率よく含まれる金属を回収することが
でき、それぞれの成分の有効利用を図ることが可能とな
る。
理方法においては、第１工程において、電気炉から発生
するダストと希硝酸とを混合し、ｐＨを調整してダスト
に含まれる鉄分を除く重金属類を希硝酸中に浸出させる
ため、ダストに含まれる鉄分を浸出残渣に移行すること
ができ、その結果、電気炉ダストから鉄（分）を容易に
回収することができる。また、第２工程においては、鉄
分を除く重金属類が浸出した溶液を処理して可溶性シリ
カを除去するので、亜鉛の電解採取時に白色ゲル状生成
物の原因物質が発生し、カソードから発生する泡を固定
・強化して亜鉛の電解効率を著しく損なうことを防止す
ることができる。また、第３工程においては、可溶性シ
リカが除去されて、重金属類が浸出した溶液に亜鉛を加
え、亜鉛よりイオン化傾向の小さい金属を析出させて回
収するため、鉛等の有価金属を容易に回収することがで
きる。そして、第４工程においては、第３工程で鉛、
銅、カドミウム等を回収した後の溶液を電気分解するた
め、電解時における電流効率が良く、更に、純度の高い
純亜鉛及び／又は酸化亜鉛を回収することができる。し
たがって第１工程から第４工程の処理により、電気炉ダ
ストから容易に効率よく含まれる金属を回収することが
でき、それぞれの成分の有効利用を図ることが可能とな
る。
【００２９】特に、請求項２記載の電気炉ダストの処理
方法においては、ｐＨを３〜５の範囲にするので、他の
余分な金属を沈殿させることなく、確実に鉄（Ｆｅ(II
I))を浸出残渣に移行させることができ、後の工程にお
いて、鉄分を含まない、純度の高い金属を回収すること
ができる。
方法においては、ｐＨを３〜５の範囲にするので、他の
余分な金属を沈殿させることなく、確実に鉄（Ｆｅ(II
I))を浸出残渣に移行させることができ、後の工程にお
いて、鉄分を含まない、純度の高い金属を回収すること
ができる。
【００３０】請求項５記載の電気炉ダストの処理方法に
おいては、第４工程で純亜鉛及び／又は酸化亜鉛を回収
した残りの硝酸を含む溶液を、第１工程で使用する希硝
酸の一部又は全部として使用するので、希硝酸のリサイ
クルを行うことができ、省コストにすることができる。
おいては、第４工程で純亜鉛及び／又は酸化亜鉛を回収
した残りの硝酸を含む溶液を、第１工程で使用する希硝
酸の一部又は全部として使用するので、希硝酸のリサイ
クルを行うことができ、省コストにすることができる。
【００３１】請求項６記載の電気炉ダストの処理方法に
おいては、第４工程において、電解温度を６０℃にする
ことで、電解生成物を白色の酸化亜鉛として回収し、室
温（２５℃）とすることで、黒色の金属亜鉛として回収
することができる。これは、電解槽の温度調節をおこな
うことより、回収物を選択的に造り分けることが出来る
ことを意味しており、工業上価値が高いものとなる。
おいては、第４工程において、電解温度を６０℃にする
ことで、電解生成物を白色の酸化亜鉛として回収し、室
温（２５℃）とすることで、黒色の金属亜鉛として回収
することができる。これは、電解槽の温度調節をおこな
うことより、回収物を選択的に造り分けることが出来る
ことを意味しており、工業上価値が高いものとなる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る電気炉ダストの処
理方法の工程説明図である。
理方法の工程説明図である。
【図２】同電気炉ダストの処理方法における電気分解の
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る電気炉ダストの
処理方法の工程説明図である。
処理方法の工程説明図である。
【図４】同電気炉ダストの処理方法における電気分解の
説明図である。
説明図である。
１０：溶解槽、１１：清浄槽、１２：電解槽、１３：ア
ノード、１４：カソード、１５：直流電源、２０：溶解
槽、２１：脱鉄槽、２２：清浄槽、２３：電解槽、２
４：アノード、２５：カソード、２６：直流電源
ノード、１４：カソード、１５：直流電源、２０：溶解
槽、２１：脱鉄槽、２２：清浄槽、２３：電解槽、２
４：アノード、２５：カソード、２６：直流電源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｂ 7/02 Ｆ２７Ｄ 17/00 １０５Ｋ ４Ｋ０５８
19/30 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０４Ｇ
Ｆ２７Ｄ 17/00 １０５ ＺＡＢ
(72)発明者 高須 登実男
福岡県北九州市戸畑区仙水町１番１号 九
州工業大学工学部物質工学科内
(72)発明者 伊藤 秀行
福岡県北九州市戸畑区仙水町１番１号 九
州工業大学工学部物質工学科内
Ｆターム(参考） 4D004 AA16 AB03 AC05 CA34 CA35
CA37 CA44 CB50 CC11 CC12
DA03 DA20
4D017 AA13 BA11 CA03 DA01 EA03
4G047 AA02 AB02
4K001 AA30 BA14 DB05 DB21
4K056 AA02 AA05 BB05 DB21
4K058 AA17 AA21 BA21 BA24 BA25
BA27 BB03 CA03 CA13 EB02
EB15 ED04 FA11 FC07 FC21
Claims (6)
- 【請求項１】 電気炉から発生するダストと希硝酸とを
混合し、ｐＨを調整して該ダストに含まれる鉄分を除く
重金属類を該希硝酸中に浸出させる第１工程と、前記鉄
分を除く重金属類が浸出した溶液を処理して、可溶性シ
リカを除去する第２工程と、前記可溶性シリカが除去さ
れて、重金属類が浸出した溶液に亜鉛を加え、亜鉛より
イオン化傾向の小さい重金属を析出させて回収する第３
工程と、前記重金属が除去されて、硝酸亜鉛を含む溶液
を電気分解し、純亜鉛及び／又は酸化亜鉛を回収する第
４工程を有することを特徴とする電気炉ダストの処理方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の電気炉ダストの処理方法
において、前記ｐＨは、３〜５の範囲にあることを特徴
とする電気炉ダストの処理方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の電気炉ダストの処
理方法において、第２工程で硝酸浸出液を活性炭で処理
して、可溶性シリカを除去することを特徴とする電気炉
ダストの処理方法。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の電気炉ダストの処
理方法において、第２工程で硝酸浸出液を煮沸して濃縮
し、可溶性シリカを除去することを特徴とする電気炉ダ
ストの処理方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電
気炉ダストの処理方法において、第４工程で純亜鉛及び
／又は酸化亜鉛を回収した残りの硝酸を含む溶液は、第
１工程で使用する希硝酸の一部又は全部として使用する
ことを特徴とする電気炉ダストの処理方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電
気炉ダストの処理方法において、第４工程で電気分解す
る温度を変えて純亜鉛と、酸化亜鉛を自由に製造できる
ことを特徴とする電気炉ダストの処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001194472A JP2003013275A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 電気炉ダストの処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001194472A JP2003013275A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 電気炉ダストの処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003013275A true JP2003013275A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19032606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001194472A Pending JP2003013275A (ja) | 2001-06-27 | 2001-06-27 | 電気炉ダストの処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003013275A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005033355A1 (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-14 | Nikko Materials Co., Ltd. | 高純度酸化亜鉛粉末及びその製造方法並びに高純度酸化亜鉛ターゲット及び高純度酸化亜鉛薄膜 |
| WO2007052618A1 (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-10 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | 排水からの金属の除去方法及び除去装置 |
| JP2009074132A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Dowa Metals & Mining Co Ltd | 亜鉛電解液の製造方法 |
| JP7415276B2 (ja) | 2019-06-21 | 2024-01-17 | 住友金属鉱山株式会社 | 金属カドミウムの製造方法 |
-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001194472A patent/JP2003013275A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005033355A1 (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-14 | Nikko Materials Co., Ltd. | 高純度酸化亜鉛粉末及びその製造方法並びに高純度酸化亜鉛ターゲット及び高純度酸化亜鉛薄膜 |
| JP2009167095A (ja) * | 2003-09-30 | 2009-07-30 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 高純度酸化亜鉛粉末、高純度酸化亜鉛ターゲット及び高純度酸化亜鉛薄膜 |
| WO2007052618A1 (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-10 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | 排水からの金属の除去方法及び除去装置 |
| JP2007117965A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 排水からの金属の除去方法及び除去装置 |
| US8603344B2 (en) | 2005-10-31 | 2013-12-10 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Method and apparatus for removing metal from waste water |
| JP2009074132A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Dowa Metals & Mining Co Ltd | 亜鉛電解液の製造方法 |
| JP7415276B2 (ja) | 2019-06-21 | 2024-01-17 | 住友金属鉱山株式会社 | 金属カドミウムの製造方法 |
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