JPH01222083A - 亜鉛の電解方法及び装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、亜鉛の電解方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 従来の亜鉛の電解方法は、第３図に示す如く陰極として
へλ板ｌを電解槽２内の電解液３中に垂直にして浸漬し
て配し、このへΩ板ｌに対向して陽極としてＰｂ−Ａｇ
１ｗｔ％板４を電解液３中に垂直にして浸漬して配して
電解を行い、ＡΩ板１にＺｎ５を電着するものである ［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記の亜鉛の電解方法では陽極であるＰｂ−
Ａｇ１ｗｔ％板４から発生する酸素の酸素過電圧が高く
また酸素気泡により電流が通りにくい為、電解速度が遅
くてへλ板へのＺｎ５の電着に長時間要し、４０数時間
に１回の割合でへΩ板からＺｎ５を剥離するので、甚だ
能率が悪く、しかもその都度電解液３中よりへΩ板ｌを
引き上げねばならないので、甚だ作業性が悪いものであ
この為、電解速度を早くずべく電圧を上げろと電解液抵
抗のため浴電圧が上昇し、また電解液３の温度が上がり
、それだけ消費電力が大きくなる。

また、極間を狭くして、極間の抵抗を低くしようとすれ
ば、電解液中３中に陽極であるＰｂ−Ａｇ１　ｗ　ｔ、
％板４から発生した酸素の気泡が抜けにくいため著しく
増え、電流が一層流れにくくなるものである。そしてこ
のような状態に於て、陽極から発生する酸素と陰極から
発生する水素とを別々に取り出そうとしても酸素と水素
が混ざり会う為、困難である。また、亜鉛電解の前段階
の亜鉛鉱石の煤焼工程で多量にできる二酸化硫黄ガスは
船室法等で酸化して硫酸を合成している。

［発明の目的］ 本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、陽
極の表面に酸素の気泡が形成されず、従って電解液中に
酸素の気泡が無く、電流の通りが良くて電解速度が早く
、また陰極から発生する水素に酸素が混じることがなく
、二酸化硫黄ガスを電解槽内で酸化し硫酸が直接合成で
き、さらに装置を小型化でき、しかも省エネルギー、作
業性の良い亜鉛の電解方法及び装置を提供することを目
的とするものである。

［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の亜鉛の電解方法は
、陰極として両面の少なくとも外周側を絶縁被服したア
ルミニウムの回転円板叉は回転ドラムを用いその一部を
電解液に浸漬して、この回転円板叉は回転ドラムの電解
液中における露出部に接近対抗させて陽極としてガス拡
散電極を配し、これに二酸化硫黄ガスを供給して電解を
行い、前記回転円板叉は回転ドラムを回転させつつ該回
転円板叉は回転ドラムの露出部に析出される亜鉛の箔を
剥離することを特徴とするものである。

［作用］ 上記本発明の亜鉛の電解方法では、陽極として二酸化硫
黄ガスで減極するガス拡散電極を用いているので、表面
に酸素の気泡が形成されず、電解液中に酸素の気泡が浮
上することがない。その為、電流が通り易くなり、電解
速度が早くなる。また二酸化硫黄ガスを陽極で酸化する
為電圧を下げることができて、電解液の温度が上がらず
、その分消費電力が少なくなる。さらに陰極から発生す
る水素には酸素が混じることがないので、水素をそのま
ま取り出して再使用できる。また二酸化硫黄ガスが陽極
で酸化され硫酸となるため従来のように硫酸合成装置が
不用である。

また本発明の亜鉛の電解装置では、陰極が回転円板叉は
回転ドラムであり、陰極の電解液中における露出部の下
部に対向する陽極の表面に酸素の気泡が形成されないガ
ス拡散電極で、両極間を狭くできるので、電解液抵抗に
よるＩＲドロップが小さく、浴電圧を下げることができ
るばかりではなく、ガス拡散電極の性能が大きいため、
電解電流密度を大きくでき、装置の小型化ができ、しか
も連続的に亜鉛箔が得られる。

［実施例］ 本発明による亜鉛の電解方法及び電解装置の実施例を回
転円板を使用した場合について説明する。

まず電解装置を第１図及び第２図によって説明すると、
ｌＯは縦２０ｍｍ、横２５０ｍｍ、深さ１００ｍｍの電
解槽、１１は電解槽１２内の中央に垂直にして回転可能
に支持した直径２００ｍｍ、厚さ２ｍｍのＡｌの回転円
板１１ａの両面の外周側と中央部に同心に塩化ビニール
１１ｂを厚さ１ｍｍ絶縁被覆して、外径９５ｍｍ、内径
７５ｍｍの環状露出部１１ｃを形成して成る陰極で、電
解槽ｌＯの中央に垂直に支持されている。この陰極１１
の両面の環状露出部１１ｃの下部に接近対向して、即ち
２．５ｍｍの間隔を存して幅２０ｍｍ、長さ７５　ｍ　
ｍｓ厚さ０．５開の円弧状のガス拡散電極より成る陽極
１２．１２−が垂直に電解槽１０の左右両側壁に固定さ
れている。各陽極１２．１２−の上側には電解液導入路
１３が設けられてその途中にポンプ１４が設けられ、先
端が貯槽１５内の上部に開口されている。各陽極１２．
１２−の下側には電解液導入路１６が設けられ、これの
基端が前記貯槽１５の下部に接続されている。　従って
、各陽極１２．１２′の上下には電解液循環路１７が形
成されている。

各陽極１２．１２−の外面両端部には二酸化硫黄ガスの
供給口１８と排出口１９がもうけられ、排出口１９は二
酸化硫黄ガス供給循環装置の入口に接続され、供給口１
８の基端は供給循環装置の出口に接続されている。２１
は電解液導出路１３の開口縁上側で陰極１２．１２−を
全長に亘って被う円弧状のカバーで、該かばあ２１の陰
極ｌｌ側は下方に直角に屈曲しており、下方に直角に屈
曲している。

そして陰極１１の両面中央部の絶縁被覆の外周には、前
記円弧状のカバー２１の陰極１１側の屈曲部２１ａをか
かえるように断面り形のガイドリング２２が設けられて
いる。

次に上記構成の電解装置を用いる本発明の亜鉛の電解方
法を説明する。

第１図及び第２図に示す如く電解槽１０内に電解液２３
として亜鉛処理液（Ｚ　ｎ　　６０　ｇ　／　ｎ　、Ｈ
２Ｓ　Ｏａ１８０ｇ／λ）を送給し、陰極１１め外周部
を深さ７０ｍｍ浸漬させ、またガス拡散電極より成る陽
極１２．１２−を浸漬させた。つぎに陽極１２．１２−
へ二酸化硫黄ガス供給循環装置より供給口１８を通して
二酸化硫黄ガスを供給し、電流７．５Ａ、電圧２．４■
で電解を行い、陰極１１であるＡｌの回転円板１１ａの
両面の環状露出部１１ｃに亜鉛を析出し、箔を形成し乍
ら、陰極１１を１．５回／ｈｒで回転し、亜鉛箔２４を
剥離していった。

この亜鉛の電解中、ガス拡散電極である陽極１２．１２
−に供給された二酸化硫黄ガスは、電解液２３中の陽極
１２．１２−の表面で５０４２−イオンとなりＨ＋イオ
ンと反応して硫酸が合成され、余分の二酸化硫黄ガスは
排出口１９より排出され、再び二酸化硫黄ガス供給循環
装置の入口に通されて二酸化硫黄ガス供給循環装置から
の二酸化硫黄ガスとともに陽極１２．１２−へ供給され
る。　このとき二酸化硫黄ガスの圧力は電解液の圧力よ
りも低いことが望ましい。

かくして、陽極１２．１２−の表面には酸素の気泡が形
成されず、従って電解液２３中を酸素の気泡が浮上する
ことがない。そのため酸素の気泡によって電流が通りが
阻害されることがなく、電流が通り易くなり、電解速度
が従来のｌＯ倍程度早くなり、しかも電圧を従来の３１
５に下げることができた。

析出亜鉛の電流効率は８９−８６％であり、純度は９９
．９９９％以上と従来法より高純度であった。さらに電
解液中に微量のＰｂ、Ｔ１、Ｃｄ等の金属イオンを混入
させると亜鉛析出の純度は低下するが電流効率は９０％
以上となり数％向上する。回収水素を含めるとさらにエ
ネルギー効率はよくなる。また電解液２３の温度が上が
らず、その分消費電力が少なくなった。さらに電解中陰
極１１の環状露出部ｌＩＣから発生して浮上する水素は
、電解液２３の上部がカバー２１で被われているので、
無駄に大気に拡散されることがなく、電解中ポンプ１４
の駆動により陰極１２．１２−の上側の導出路１３より
電解液２３を導出し、貯槽１５内に一旦溜することによ
り水素が貯槽１５の上部密閉空間に浮上して貯えられ、
水素が除去された電解液２３は貯槽１５の下部わり電解
層ｌＯ内に導入路１６を通して導入される。こうして電
解液２３の循環を繰り返すことにより、陰極１１の環状
露出部１１ｃから発生する水素は殆んど全て貯槽１５の
上部密閉空間に貯えられるので、ガス拡散電極である陽
極１２．１２−　への水素の供給に役立てることができ
る。

尚、上記実地例の電解装置では、陰極１１がＡｌの回転
円板１１ａの両面の外周側と中央部に絶縁被覆したもの
であるが、外周側のみ絶縁被覆したものであっても良い
。回転ドラム型の装置の概要を第４図、第５図に示した
。上記と同様に運転出来た。

さらに、陰極と陽極の間に陰イオン交換膜を隔膜として
挿入し、陰極室と陽極室を分離し電解すると、陽極で酸
化生成した硫酸と陰極液から陰イオン交換膜を通過した
分の硫酸を純硫酸として陽極室から取り出すことができ
る。

（発明の効果） 以上の説明で判るように本発明の亜鉛の電解方法によれ
ば、二酸化硫黄ガスを陽極で酸化させる減極法のため電
解電圧が低く、陽極の表面に酸素の気泡が形成されず、
従って電解液中を酸素の気泡が浮上することがなく、電
極間距離を小さくてき、液抵抗が小さくなるため高電流
密度で操業しても浴電圧は大きくならず、著しく電解能
率が向上し、またその分消費電力を減少でき、硫酸も電
解槽で直接合成できる。さらに陰極から発生する水素に
は酸素が混じろことがなく、そのまま取り出すことがで
き、これを陽極に供給し、再使用すれは、電解効率がさ
らに高くなる。陰イオン交換膜を隔膜として用いれば純
硫酸が得られる。

また本発明の亜鉛の電解装置は、陰極が回転円板叉は回
転ドラムであり、その電解液中における露出部の下部に
対向する陽極が表面に酸素の気泡が形成されないガス拡
散電極があるので、極間を数ｍｍ程度まで著しく狭くで
きる。従って、極間の電解液による抵抗を低くできて、
電圧を下げることが出来るばかりではなく、電流が通り
やすくなり、電解速度を高くできるとともに装置が小型
化し、しかも連続的に亜鉛箔が得られ、生産性、作業性
が向上する。陰極室と陽極室の分離に陰イオン交換膜を
用いた装置は陽極室から純硫酸が連続的に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転円板を用いた亜鉛の電解装置を示
す縦断正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視側面図、第
３図は従来の亜鉛の電解装置を示す縦断正面図、第４図
は本発明の回転ドラムを用いた亜鉛の電解装置を示す縦
断正面図、第５図は第４図のＡ−Ａ矢視側面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）亜鉛の電解方法において陰極として、両面の少な
   くとも外周側を絶縁被服したアルミニウムの回転円板叉
   は両側面を絶縁被服したアルミニウムの回転ドラムを用
   いその一部を電解液に浸漬して、この回転円板叉は回転
   ドラムの電解液中における露出部に接近対抗させて陽極
   としてガス拡散電極を配し、これに二酸化硫黄ガスを供
   給して電解を行い、前記回転円板叉は回転ドラムを回転
   させつつ該回転円板叉は回転ドラムの露出部に析出され
   る亜鉛の箔を剥離することを特徴とする亜鉛の電解方法
   。
2. （２）特許請求の範囲１の亜鉛の電解方法において陰極
   と陽極の間に陰イオン交換膜を隔膜として配し、陰極液
   に硫酸と亜鉛を含む電解液を、陽極液に希硫酸をそれぞ
   れ供給しつつ電解を行い、陽極室から濃厚となった硫酸
   を取り出すようにしたことを特徴とする亜鉛の電解方法
   。
3. （３）電解槽内の中央に、Ａｌの回転円盤の両面の少な
   くとも外周側を絶縁被服して成る陰極を垂直にして回転
   可能に支持し、この陰極の両面の露出部の下部に接近対
   抗して円弧状のガス拡散電極電極より成る陽極を垂直に
   配して電解槽壁に固定し、各陽極の上下に電解液循環路
   を設け、各陽極の外面両端部に二酸化硫黄ガスの供給口
   と排出口を設けて成る亜鉛の電解装置。
4. （４）電解槽の底を半円状のガス拡散電極より成る陽極
   にて形成し、この陽極に対抗して電解槽内にＡｌの回転
   ドラムの両側面を絶縁被服して成る陰極を垂直にして回
   転可能に支持し、前記電解槽の両端部にガス拡散電極の
   外面に二酸化硫黄ガスの供給口と排出口を設け、かつ前
   記電解槽に電解液導出路を設けて成る亜鉛の電解装置。
5. （５）特許請求の範囲３、４の亜鉛の電解装置において
   陰極室と陽極室に分ける隔膜として陰イオン交換膜を設
   け、陰極液の供給口と排出口を設け、陽極室に水あるい
   は希硫酸の供給口と濃硫酸の排出口を設けたことを特徴
   とする亜鉛の電解装置。