JP3423823B2 - Pb自動分析計を用いて電気亜鉛中のPb品位を管理する亜鉛電解法 - Google Patents
Pb自動分析計を用いて電気亜鉛中のPb品位を管理する亜鉛電解法Info
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Description
に鉛品位の低い高純度電気亜鉛を経済的に電解採取する
高純度電気亜鉛の製錬法に関する。
図2に示す。電解槽1の電解液中に浸漬されたアノード
(陽極)2とカソード(陰極)3にSCR(整流器)の
+、−の極がそれぞれ接続されて電力が供給されてい
る。電解槽1からオーバーフローした電解液(電解排
液)は循環槽6に集められ、ここで電解原液を添加混合
して亜鉛濃度の高められた電解液は循環ポンプ7により
添加剤を加えるための混合槽4を経て電解槽1に戻され
る。アノード(陽極)2は一般に硫酸に不溶な鉛または
鉛−銀(1〜3%Ag含有合金)が使用されていて、こ
れが電解継続中にごく少量ではあるが、電解液中に鉛イ
オン、または酸化鉛微粉として移行し、この一部がカソ
ード(陰極)3上に析出または付着して析出亜鉛に混入
する。析出亜鉛を溶融、鋳造して電気亜鉛とする鋳造工
程においては亜鉛から鉛を分離することは不可能なため
に、電解液中に移行した鉛は添加剤に吸着させて除去す
る方法が開発され、一般に行われている。すなわち図2
の混合槽4において電解液に炭酸ストロンチウムあるい
は炭酸バリウムを少量添加して電解液中の鉛イオンおよ
び酸化鉛微粉をこれに吸着させ除去して陰極板上の析出
亜鉛への混入を防止している。析出亜鉛は数時間から数
十時間電着させて後分析に供するため、電解経過中にお
ける添加剤の添加量が適正であったかどうか、また所定
の鉛含有量に管理するため、例えば添加剤添加量の増
減、電解液の管理温度の変更、工程における異常発生の
発見と対処などのアクションがどの程度効果をあげてい
るか検証することも、前記析出亜鉛の分析結果から判断
せざるを得ないが、時間遅れとなって適正な対応ができ
ないことが多いため、やむをえず、安全性を考慮して添
加剤をかなり過剰に添加している。
Sに規定されているが、近年需要家の品質に対する要求
が厳しくなり、低鉛品と言われる10ppm 以下への要求
が高くなっている。かくして低鉛品位の亜鉛を効率良く
安定して生産することが必要となってきた。
問題点を解決するために電解液中の鉛の迅速分析法を検
討し、電解工程への組み込み方法を考案して、鉛含有量
が10ppm 以下の最純亜鉛を効率良く、安定して生産す
る方法を開発することである。
を解決するために、まず常時循環している電解液中の鉛
の挙動につき観察し、試料の採取場所、採取法を検討し
た。その結果、電解液のPb濃度を連続的にモニターす
ることにより電気亜鉛スラブのPb品位を予測し、この
予測に基づいて添加剤の添加量を制御する等、工程の操
業条件を操作することにより電解液のPb濃度を適正に
管理すれば、高品質で低コストの電気亜鉛を安定的に製
造できることを見いだした。ここで「連続的にモニター
する」とは、常に循環している電解液を少なくとも12
0分に1回、好ましくは60分に1回、電解槽から排出
された直後の電解液から採取して、この試料液を10分
以内、好ましくは5分以内に分析して電解液の鉛含有量
を確認する方法を言う。これにより析出亜鉛中の鉛含有
量を所定の水準に維持管理するために必要な添加剤の添
加量の調整、電解液管理温度の変更、工程の異常のチェ
ックなどのアクション対策がとれ、鉛含有量が10ppm
以下の最純亜鉛を効率良く安定して生産することができ
たのである。
の前処理の必要がない、短時間で正確な測定ができる、
低価格である、自動制御装置として組み込みが容易であ
るなどの理由からストリッピングボルタンメトリー装置
が最も適していることを見いだした。
て、炭酸ストロンチウム添加法が一般に知られていて、
添加量を増加することにより析出亜鉛中の鉛含有量がさ
らに低減することが経験から良く知られている。
電極配置の適不適なども電解液中の鉛含有量に影響を与
えることが知られているが、本発明によれば工程に異常
が発生しているような要因で電解液中の鉛の含有量が上
昇した場合でも、早期に発見できるので、迅速に対応で
きる。
m 以下に保持するためには、電解液の温度を42℃、循
環量を1サイクル/30分、電流密度400A/m2の電
解条件のもとで、電解液中の鉛含有量を0.12ppm 以
下、好ましくは0.10ppm以下に管理する必要がある
ことを確認した。ただし、測定するサンプルは電界槽の
排液から添加剤を加える前に採取しなければ正確に工程
を制御することはできない。種々の実験および実操業か
ら得られたデータを基にして、炭酸ストロンチウム添加
量と電解液中の鉛濃度との関係を示す実験式が得られ
た。
を迅速かつ正確に測定することである。このためには電
解液サンプルを前処理を必要としないで、短時間に自動
的に測定値が得られる分析方法によらなければならな
い。微量分析法としては比色分析、発光分光分析、原子
吸光分析、ICP分析があるが、いずれも亜鉛電解液を
そのままサンプルとすることはできず、かついずれの分
析方法においても鉛に対する分析精度が悪く採用できな
い。
ルタンメトリー法では亜鉛電解液をそのままサンプルと
して測定でき、しかも鉛に対する分析精度もそれ程低く
ないために両者を検討対象とし、分析精度、操作の簡易
性などから判断してポーラログラフィックアナライザー
P1100を採用した。この分析装置はポーラログラフ
法、ストリッピングボルタンメトリー法の両方に適用で
きる。ここにポーラログラフ法とは、陰極電位を徐々に
下げながら、各電位における電流値を測定することによ
って、目的のイオン濃度を知る方法(特定の電位におけ
る電流値は、その時陰極に析出したイオン数に対応す
る)であり、ストリッピングボルタンメトリー法とは陰
極を目的イオンの析出電位以下になるように保ち、一定
時間一定の電位で予備電解を行い、予備電解の後、陰極
電位を徐々に上げ各電位における電流値を測定すること
によって目的のイオン濃度を知る方法(電流値は、陰極
から溶出したイオン数に対応する)である。本発明の目
的には後者の方が分析精度の良いことが確認された。こ
の装置ではサンプル電解液に何ら前処理を施す必要はな
く分析できるために、電解液から一部を抜き出してその
まま分析装置にかけ、スイッチを入れれば直ちに測定値
が鉛濃度に演算されてCRTに表示される。この場合、
分析に供する試料電解液の温度を41〜43℃の範囲の
一定値に保ってストリッピングボルタンメトリーで分析
する方法をとることにより、驚くほど安定に高精度の鉛
分析値が迅速に得られることを見いだした。したがって
この方法により作業者はCRTを確認して前述の実験
式:A(炭酸ストロンチウム)+Bに代入することによ
り炭酸ストロンチウムの適正な添加量がわかり緻密に制
御できるのである。
ムの投入量を調節できるのである。さらにCRT表示と
添加剤投入装置を連動すれば完全自動化が可能となる。
すなわち本発明の目的が完全に達せられたことになる。
説明する。
ィックアナライザーP1100であり、Zn53g/l 、
H2 SO4 190g/l 溶液に鉛を3水準添加して、試料
溶液とした。これら試料溶液を上記分析装置によりスト
リッピングボルタンメトリー法で分析を行って分析精度
を検討した結果±0.01mg/lであった。尚、測定に要
する時間は全て10分以内であった。
す図2内に設置した位置を示す。図中8は鉛分析装置、
9はCRTである。電解槽1から排出した電解液(電解
排液)の一部は稀釈、試薬の投入を行う必要はなく直接
測定器に装入される。分析値は鉛(Pb)の濃度に演算
されてCRT9に表示される。作業者はCRT表示を確
認して前述の実験式 鉛濃度=A(炭酸ストロンチウム)+B により炭酸ストロンチウムの必要量を算出し、添加剤添
加用の混合槽4に投入する。CRT表示と実験式とを組
み合わせた投入装置を設置すれば完全自動化ができる。
と、これに本発明による装置並びに作業工程を組み込ん
だ操業の効果を循環亜鉛電解液中の鉛含有量の推移およ
び製品、最純亜鉛中の鉛含有量、投入炭酸ストロンチウ
ム原単位を比較した。
に示すように電解液中のPb2+イオン濃度は0.10pp
m 以下に制御されていることが確認された。電解液中の
Pb含有量を制御した場合の製品亜鉛中の鉛含有量と添
加剤の原単位の推移を図4に例示する。電解液中の鉛含
有量をPb2+として10ppm 以下に制御した結果、製品
最純亜鉛中の鉛含有量は10ppm 以下となり、添加剤使
用量にもバラツキが少なくなり、析出亜鉛1トン当り
1.12kgと従来より減少した。
との関係を図5に示す。製品亜鉛中の鉛含有量は上限で
ある10ppm を超えるものもありバラツキも大きい。ま
た添加剤原単位の変化が大きく、バラツキも大きいこと
から、添加剤の調整に対する対応が後手後手になってい
ることがわかる。さらに添加剤の平均添加量も析出亜鉛
1トン当り1.23kgと高い。
電解槽排出液の一部を分析サンプルとして少なくとも1
20分に1回、好ましくは60分に1回取り出し、その
ままストリッピングボルタンメトリー装置により鉛分析
を行って、析出亜鉛中の鉛含有量を管理するために、添
加剤添加量の調整、電解液の温度管理、工程における異
常発生の発見と迅速な対応などのアクション効果を直ち
に知ることができるようになったために、添加剤添加量
が節約でき、かつ鉛含有量が10ppm 以下の最純亜鉛が
効率よく生産できるようになった。
んだ本発明による亜鉛電解操業系統図である。
の1日間の推移を示すチャートの一例である。
と炭酸ストロンチウム原単位の管理図である。
ストロンチウム原単位の管理図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 電解液中のPb濃度を連続的にモニター
することにより、電気亜鉛スラブのPb品位を予測し、
この予測に基づき添加剤の添加量制御を含む工程操作を
行うことによって、電気亜鉛中のPb品位を管理するこ
とを特徴とする亜鉛電解法。 - 【請求項2】 前記連続的モニターとして電解液中の鉛
含有量を少なくとも120分に1回測定して、電解工程
を操作することにより、析出亜鉛の鉛含有量を制御する
ことを特徴とする請求項1記載の亜鉛電解法。 - 【請求項3】 測定に供される電解液試料は、添加剤を
添加する前に電解槽から排出した電解液から採取し、鉛
含有量を分析装置により測定して、あらかじめ作成した
実験式に当てはめ、添加剤添加量を算出し、添加するこ
とにより、添加剤添加量を制御する請求項2記載の亜鉛
電解法。 - 【請求項4】 電解液中の鉛含有量を測定する装置とし
てストリッピングボルタンメトリー分析装置を使用し、
電解液の分析試料温度を41〜43℃に保って液の鉛イ
オン濃度を測定することを特徴とする請求項2または3
記載の亜鉛電解法。
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JP18832795A JP3423823B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Pb自動分析計を用いて電気亜鉛中のPb品位を管理する亜鉛電解法 |
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JPH0920989A JPH0920989A (ja) | 1997-01-21 |
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JP18832795A Expired - Fee Related JP3423823B2 (ja) | 1995-06-30 | 1995-06-30 | Pb自動分析計を用いて電気亜鉛中のPb品位を管理する亜鉛電解法 |
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- 1995-06-30 JP JP18832795A patent/JP3423823B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0920989A (ja) | 1997-01-21 |
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