JPH0452291A - Method for refining zinc - Google Patents

Method for refining zinc

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Publication number
JPH0452291A
JPH0452291A JP2162267A JP16226790A JPH0452291A JP H0452291 A JPH0452291 A JP H0452291A JP 2162267 A JP2162267 A JP 2162267A JP 16226790 A JP16226790 A JP 16226790A JP H0452291 A JPH0452291 A JP H0452291A
Authority
JP
Japan
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zinc
electrolytic
oxygen
cathode
anode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2162267A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Nagata
秀樹 永田
Hidenori Okamoto
岡本 秀則
Isao Funaki
船木 功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akita Seiren KK
Original Assignee
Akita Seiren KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Akita Seiren KK filed Critical Akita Seiren KK
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Publication of JPH0452291A publication Critical patent/JPH0452291A/en
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Abstract

PURPOSE:To increase the efficiency of refining of zinc, to reduce the cost and to improve the working environment by recovering oxygen generated on the anode in a process for electrolyzing zinc and effectively utilizing the oxygen in various processes for refining zinc. CONSTITUTION:An electrolytic cell is divided with a diaphragm to form a cathode chamber and an airtight anode chamber and the cathode is rotated. Zinc is electrolyzed in the cell and zinc deposited on the surface of the rotating cathode is separated and recovered. An anolyte-gaseous oxygen mixture discharged from the anode chamber is subjected to vapor-liq. separation and the gaseous oxygen is recovered and used in at least one of a process for producing oxygen enriched air for roasting a zinc sulfide concentrate, a process for oxidizing and removing manganese in a zinc electrolytic soln., a process for oxidizing a soln. prepd. by releaching zinc from residue obtd. by leaching zinc and a process for leaching zinc from a zinc sulfide concentrate under pressure. Almost all of the pure oxygen is relatively simply recovered without a loss and can effectively be utilized. Maintenance work necessary for the anode is relieved and the pollution of the working environment by mist of an electrolytic soln. contg. free sulfuric acid is remarkably reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)技術分野 本発明は、亜鉛の電解製錬法に関し、詳しくは亜鉛電解
製錬の電解工程における陽極で発生する酸素を回収し、
該酸素を亜鉛製錬の諸工程で有効活用する亜鉛製錬法に
関するものである。
Detailed Description of the Invention (a) Technical field The present invention relates to a method for electrolytic smelting of zinc, and more specifically, a method for recovering oxygen generated at an anode in the electrolytic process of zinc electrolytic smelting,
The present invention relates to a zinc smelting method that effectively utilizes the oxygen in various steps of zinc smelting.

(ロ)従来技術 従来から亜鉛製錬の主要な方法として電解製錬法が実施
されているが、その方法の概要は次の通りである。
(b) Prior Art Electrolytic smelting has been practiced as the main method for smelting zinc, and the outline of the method is as follows.

原料となる亜鉛含有量が50%前後の硫化亜鉛精鉱を焙
焼炉で空気を吹き込んで酸化焙焼し、亜硫酸ガスとなっ
た硫黄分は硫酸として回収する。
The raw material, zinc sulfide concentrate with a zinc content of around 50%, is oxidized and roasted in a roasting furnace by blowing air into it, and the sulfur content, which becomes sulfur dioxide gas, is recovered as sulfuric acid.

一方、該焙焼工程で酸化物となった亜鉛とその他の金属
類は亜鉛電解工程から繰返される遊離硫酸を含む電解尾
液等で浸出され、該浸出液は電解に先立ち、亜鉛電解に
有害な銅、コバルト、ニッケル、カドミウム、ゲルマニ
ウム、アンチモン等が亜鉛末等で清浄化される。
On the other hand, zinc and other metals that have become oxides in the roasting process are leached out in the electrolytic tailing liquid containing free sulfuric acid that is repeated from the zinc electrolytic process. , cobalt, nickel, cadmium, germanium, antimony, etc. are cleaned with zinc dust, etc.

しかる後、この清浄な硫酸亜鉛溶液を電解原液として、
電解工程において亜鉛の電解採取が実施される。
After that, use this clean zinc sulfate solution as the electrolyte stock solution.
Electrowinning of zinc is carried out in the electrolytic process.

また、上記浸出工程において発生する浸出残渣中には原
料中の亜鉛が約10%のほか、銅の約半分、金、銀、鉛
等の全量が未溶解分として含有されているので、更にこ
の浸出残渣を適当な方法で処理して、これらの有価金属
類を回収する。
In addition, the leaching residue generated in the above leaching process contains about 10% of the zinc in the raw material, as well as about half of the copper and all of the gold, silver, lead, etc., as undissolved components. The leaching residue is treated in an appropriate manner to recover these valuable metals.

さて、この亜鉛電解工程においては、一般に第7図に示
すように、角型の上方が開放タイプの電解槽34が多数
用いられ、陰極板35として複数枚のA立板を電解槽3
4内の電解液36中に垂直に浸漬させて配し、この陰極
板35と交互に陽極板37として鉛系合金板を電解液中
に垂直に浸漬させ、400〜600A/m”の電流密度
で電解を行ない、陰極板35表面に亜鉛を48時間前後
板状に電解析出させる。
Now, in this zinc electrolysis process, generally, as shown in FIG.
A lead-based alloy plate is vertically immersed in the electrolytic solution 36 as an anode plate 37 alternately with the cathode plate 35, and a current density of 400 to 600 A/m'' is applied. Electrolysis is carried out, and zinc is electrolytically deposited in the form of a plate on the surface of the cathode plate 35 for about 48 hours.

この際、陰極板35での主反応は亜鉛の電析反応である
が、副反応として水素が発生し、陰極電流効率を低下さ
せる。また、陽極板37においては、主反応として亜鉛
1モルの電解析出に対して0.5モルの酸素が発生し、
また副反応として電解液中に1〜5g/l存在する二価
のマンガンイオンの二雌化マンガンへの陽極酸化反応な
どが起こる。
At this time, the main reaction on the cathode plate 35 is the electrodeposition reaction of zinc, but hydrogen is generated as a side reaction, reducing the cathode current efficiency. In addition, in the anode plate 37, as a main reaction, 0.5 mol of oxygen is generated per 1 mol of zinc electrolytically deposited.
Further, as a side reaction, an anodic oxidation reaction of divalent manganese ions present in the electrolytic solution from 1 to 5 g/l to difeminated manganese occurs.

また、電解詩間の経過に伴なって、陰極側から成長する
好ましくないヒゲ状あるいはコブ状の電析物や、他方陽
極側から成長する上記の二酸化マンガンのスケール等に
より、陰拳陽両極板間が架橋されると電解電流が短絡し
、陰極電流効率を低下させる。
In addition, as the electrolytic cycle progresses, undesirable whisker-like or bump-like deposits that grow from the cathode side, and the manganese dioxide scale mentioned above that grows from the anode side, can cause the yin-fist-anode bipolar plate to deteriorate. If the gap is bridged, the electrolytic current will be short-circuited, reducing the cathode current efficiency.

亜鉛の電解法において、電気亜鉛1トンを製造するのに
要する電力、即ち電解電力原単位は次の(1)式で表わ
される。
In the zinc electrolytic method, the electric power required to produce one ton of electrolytic zinc, that is, the basic unit of electrolytic power, is expressed by the following equation (1).

w= (820XVt)/η−−−” (1)W:電解
電力原単位(kwh / t )vt:電解摺電圧(マ
olt) η:陰極電流効率(0<η<1) 従って、電解電力原単位を低減するには、電解摺電圧(
vBを小さくし、陰極電流効率(η)を大きくすればよ
い。
w = (820XVt) / η ---" (1) W: Electrolysis power unit (kwh / t) vt: Electrolytic sliding voltage (malt) η: Cathode current efficiency (0 < η < 1) Therefore, the electrolysis power To reduce the basic unit, electrolytic sliding voltage (
It is sufficient to reduce vB and increase cathode current efficiency (η).

実際の操業においては、電解電力原単位が最小となるよ
うな電解条件、即ち電極間距離や亜鉛濃度、遊離硫酸濃
度などの電解液組成、電解液温。
In actual operation, electrolysis conditions such as the distance between electrodes, zinc concentration, electrolyte composition such as free sulfuric acid concentration, and electrolyte temperature are required to minimize the electrolysis power consumption rate.

電流密度、添加剤などの諸条件が適当に選ばれて実施さ
れるが、通常電解電力原単位は3000〜3800 k
wh/を程度である。
Various conditions such as current density and additives are selected appropriately, but the basic unit of electrolysis power is usually 3000 to 3800 k.
wh/ is the degree.

さて、48時間前後電解し、亜鉛を板状に電析させた陰
極板35は電解槽34からホイストクレーンなどの運搬
装置を用いて適当枚数単位で弓揚げ、これを自動剥取機
などの剥取設備へ運搬する。ここで、陰極板35の上に
電解析出した亜鉛板は剥取り回収され、陰極板35は再
び電解槽34へ繰返される。
Now, the cathode plates 35, which have been electrolyzed for about 48 hours and have had zinc electrodeposited in the form of plates, are lifted from the electrolytic bath 34 in appropriate numbers using a transport device such as a hoist crane, and then peeled off using an automatic peeling machine or the like. transport to the extraction facility. Here, the zinc plate electrolytically deposited on the cathode plate 35 is peeled off and recovered, and the cathode plate 35 is returned to the electrolytic cell 34 again.

一方、陽極板37は定期的(20日間前後)に電解槽3
4から陰極板35と同様の方法で引揚げられ、陽極板3
71に電解液36中から上記陽極酸化反応によって析出
成長した二酸化マンガンスケールをアノードクリーニン
グマシンナトニヨって除去後、再び電解槽34へ繰返さ
れる。
On the other hand, the anode plate 37 is periodically (about 20 days)
4 in the same manner as the cathode plate 35, and the anode plate 3
At 71, the manganese dioxide scale deposited and grown by the anodic oxidation reaction is removed from the electrolytic solution 36 using an anode cleaning machine, and then the electrolytic solution is returned to the electrolytic cell 34 again.

また、上記の二酸化マンガンスケールの一部は自重など
により陽極板37の板上から剥離・落下し、電解#ll
34の底部に逐次蓄積して来るので、電解槽34内に交
互に懸垂されている陰極板35と陽極板37の底部に接
触しないように、定期的に電解槽底から真空吸引等の方
法によって除去する。
In addition, a part of the manganese dioxide scale mentioned above peels off and falls from the anode plate 37 due to its own weight, etc., and the electrolytic #ll
34, so that the electrolytic cell 34 is periodically vacuum-suctioned from the bottom to avoid contact with the bottoms of the cathode plates 35 and anode plates 37, which are suspended alternately in the electrolytic cell 34. Remove.

上記のような従来技術において、亜鉛電解技術の遂次的
進歩に伴なって、極板の大型化、電解槽の大型化、マテ
リアルハンドリングの自動化などが積極的に進められ、
効率の向上や省力化等にかなりの成果をあげている。
In the conventional technology mentioned above, with the successive progress of zinc electrolysis technology, efforts have been made to increase the size of electrode plates, enlarge the size of electrolytic cells, and automate material handling.
It has achieved considerable results in improving efficiency and saving labor.

例えば、極板の大型化については、俗称「スーパージャ
ンボ」と呼ばれる1枚当りの有効面積3m2程度のもの
が問題なく使用され、また電解槽の大型化については、
l槽当り上記スーパージャンボサイズの陰極板と陽極板
が各々100枚前後のものまで実用化され、更にこれら
にマテリアルハンドリング機械や剥取機、7ノードクリ
ーニングマシンなどの自動化と相まって、生産の効率化
、スペースの効率化、諸設備投資額の低減および省力化
等に多大の効果をもたらしてきた。
For example, when increasing the size of electrode plates, those commonly known as ``super jumbo'' with an effective area of 3 m2 per plate can be used without any problems, and when increasing the size of electrolytic cells,
Approximately 100 super jumbo-sized cathode plates and anode plates each have been put into practical use per tank, and these have been combined with automation such as material handling machines, stripping machines, and 7-node cleaning machines to improve production efficiency. It has brought about great effects in improving space efficiency, reducing various capital investments, and saving labor.

しかしながら、更に極板を大型化するについては、上記
の各S装置のトラブルによる極板の破損等の場合、人力
で処理する必要が生じた際のほぼ限界のサイズあるいは
重量に近づきつつあり、また電解槽を更に大型化するに
ついても、電解槽内での電解液の流動状態を均一にする
ことが困難となり、ひいては電解反応の不均一、電着状
態の不均一となるので限界に近い。
However, in order to further increase the size of the electrode plate, in the case of damage to the electrode plate due to problems with each of the S devices mentioned above, the size or weight is approaching the limit when it becomes necessary to dispose of it manually. Increasing the size of the electrolytic cell is also close to its limit because it becomes difficult to make the flow state of the electrolytic solution uniform within the electrolytic cell, resulting in non-uniform electrolytic reaction and non-uniform electrodeposition.

以上のようなことから、従来技術のこれまでの進歩の延
長線上での飛躍的な進歩は望めないのが現状である。
For the reasons described above, the current situation is that dramatic progress cannot be expected as an extension of the progress that has been made in the prior art.

更に1以上のような状況を踏まえた上で、従来技術にお
いてはいくつかの問題点があった。
Furthermore, in consideration of the above-mentioned situations, the prior art has some problems.

その第1は、陽極において多量に発生する酸素が回収さ
れずに大気中に放出されていることである。その理由は
、酸素を回収する場合、基本的に電解槽の構造そのもの
を上方開放タイプから密閉タイプに変更する必要があり
、電解槽の構造が複雑になり、その分設備投資額が嵩む
こと、また上記陰極板や陽極板の定期的な引揚げや、電
解槽底部からの二酸化マンガンスケールの排出などの作
業をどのように処置するか等が複雑に絡み合い。
The first is that a large amount of oxygen generated at the anode is not recovered and is released into the atmosphere. The reason for this is that when recovering oxygen, it is basically necessary to change the structure of the electrolytic cell itself from an open-top type to a closed type, which makes the structure of the electrolytic cell complicated and increases the capital investment accordingly. In addition, there are complicated issues such as how to deal with tasks such as the periodic lifting of the cathode and anode plates and the discharge of manganese dioxide scale from the bottom of the electrolytic cell.

簡単な解決策は見い出せなかった。I couldn't find an easy solution.

更に、酸素を回収した場合、その利用先が亜鉛製錬シス
テム中であれば、経済的メリットは大きいが、発生酸素
量に見合う適当な利用先が見当たらなかった。
Furthermore, if oxygen is recovered, it would be economically advantageous if it were to be utilized in a zinc smelting system, but no suitable utilization site commensurate with the amount of oxygen generated has been found.

次に、その第2は、上記酸素ガスの大気放出に伴ない、
遊離硫酸を含む亜鉛電解液のミストが大気中に浮遊拡散
し、作業環境が汚染されることである。この酸ミストに
よる作業環境汚染を抑制するために、大豆粕などの起泡
剤を電解液に添加して、電解槽内の電解液面に泡の層を
形成させる方法が一般的に行なわれているが、充分では
ない。
Next, the second is that with the release of oxygen gas into the atmosphere,
The mist of zinc electrolyte containing free sulfuric acid floats and diffuses into the atmosphere, contaminating the working environment. In order to suppress the pollution of the working environment due to this acid mist, a common method is to add a foaming agent such as soybean meal to the electrolyte to form a layer of foam on the surface of the electrolyte in the electrolytic cell. There are, but not enough.

また、エアカーテン方式で電解槽の液面上の片側から浮
遊している酸ミストをファンで吸込み、反対側から新鮮
な空気をファンで送り込む方法が提案されているが、電
解工場内の電解槽群の広いスペースをカバーするには多
大の動力費を必要とする等、充分な方法ではない。
In addition, an air curtain method has been proposed in which a fan sucks in floating acid mist from one side above the liquid surface of an electrolytic cell, and fresh air is sent in from the other side. This is not an adequate method as it requires a large amount of power to cover a large space.

その第3は、夜間電力利用率、即ち全電力使用量に対す
る夜間電力使用量の比率に限界があることである。
The third problem is that there is a limit to the nighttime power usage rate, that is, the ratio of nighttime power usage to total power usage.

最近、社会的に冷房、空調、エレクトロニクス機器の増
加で電力需要が増える傾向にあり、しかも昼間の最大需
要が突出する傾向が顕著になっているため、最大電力と
平均電力消費の格差が拡大しており、電力設備全体の利
用率が悪化している。このため、電力会社はエネルギー
利用効率の改着、即ち電力ピーク抑制を目的として夜間
の電力料金を昼間に比べて安く設定する時間帯別料金制
度を実施している。
Recently, the demand for electricity has been increasing due to the increase in air conditioners, air conditioners, and electronic devices in society, and the peak demand has become prominent during the day, so the gap between maximum electricity consumption and average electricity consumption is widening. As a result, the overall utilization rate of electric power facilities is deteriorating. For this reason, electric power companies are implementing a time-of-day rate system in which nighttime electricity rates are set lower than daytime rates in order to improve energy use efficiency, that is, to suppress power peaks.

従って、電力を電力会社からの買電で賄っている亜鉛製
錬所においては、極力夜間の安い電力を使用して生産を
行ない、生産原価の低減に努めている。
Therefore, zinc smelters whose electricity is purchased from electric power companies try to reduce production costs by using cheap electricity at night as much as possible.

ところで、亜鉛の電解においては、上記のように陰極に
アルミニウム板、陽極に鉛系合金の異種金属板を使用し
ており、電解槽内に両極板を入れたまま電解電流を停止
すると、電解槽で電池が形成されて逆起電力が発生する
ため、陰極ではアルミニウム板上に電析した亜鉛の再溶
解が起こり。
By the way, in the electrolysis of zinc, an aluminum plate is used for the cathode and a dissimilar metal plate of a lead-based alloy is used for the anode, as described above. As a battery is formed and a back electromotive force is generated, the zinc deposited on the aluminum plate is redissolved at the cathode.

陰極電流効率が低下する。Cathode current efficiency decreases.

また、陽極では、鉛の陽極酸化反応により表面に形成さ
れている二酸化鉛の安定した層の硫酸鉛への還元反応に
引き続いて、硫酸鉛の電解液中への溶解反応が起こり、
電解液中の鉛濃度が上昇し、結果的に陰極板上の電析並
船中の鉛含有量が増加し、製品の純度が低下するほか、
陽極板の寿命が短かくなるなどの弊害が生ずる。
Furthermore, at the anode, a stable layer of lead dioxide formed on the surface by the anodic oxidation reaction of lead is reduced to lead sulfate, followed by a dissolution reaction of lead sulfate into the electrolyte.
The lead concentration in the electrolyte increases, resulting in an increase in the lead content in the electrodeposition on the cathode plate, which reduces the purity of the product.
This causes problems such as shortening the life of the anode plate.

生産原価低減化対策としての電力単価の高い昼間は電解
電流を停止するため、通電停止後に迅速に電解槽内から
電解液をドレンし、上記の弊害を防止しなければならな
いが、電解液量が意外に多く、ドレンにかなりの時間を
要するほか、ドレンした電解液を一時的に貯めておく貯
槽の容量も全ての電解槽からの電解液を合わせると極め
て大きくなるので、実行は極めて困難であった。
As a measure to reduce production costs, the electrolytic current is stopped during the day when the unit price of electricity is high, so the electrolytic solution must be quickly drained from the electrolytic cell after the electricity is stopped to prevent the above-mentioned disadvantages. It is extremely difficult to carry out this process, as it takes a considerable amount of time to drain the electrolyte, and the capacity of the storage tank that temporarily stores the drained electrolyte becomes extremely large when combined with the electrolyte from all the electrolytic tanks. Ta.

従って、従来技術においては、電力単価の高い昼間は陰
極からの亜鉛の再溶解反応が起こらない技術的に可能な
最低通電流、例えば電流密度に換算して50A/m2前
後で操業を行ない、一方電力単価の安い夜間は整流器の
定格能力いっばいの例えば500 A / m ”前後
でフル操業を行ない、極力夜間電力利用率を高めて、生
産原価の低減を目指す傾向にある。
Therefore, in the conventional technology, during the daytime when the electricity unit price is high, the operation is carried out at the lowest technically possible current that does not cause the re-dissolution reaction of zinc from the cathode, for example, around 50 A/m2 in terms of current density. There is a tendency to operate at full capacity at the full rated capacity of the rectifier, for example around 500 A/m'', at night when the unit price of electricity is low, aiming to increase the nighttime power utilization rate as much as possible and reduce production costs.

しかしながら、上記のような方法による夜間電力利用率
の改善にはおのずから限界がある。
However, there are naturally limits to improving the nighttime power utilization rate using the above method.

その第4は、従来技術においては電解時間の経過に伴な
って成長する好ましくないヒゲ状あるいはコブ状の電析
物や、他方陽極側から発成した二耐化マンガンスケール
等により、陰・陽画極間が架橋されると、電解電流が短
絡して陰極電流効率が低下するため、陰II腸両極間の
間隔は上記のような弊害が許容される限度までしか短縮
できず。
The fourth problem is that in the conventional technology, undesirable whisker-like or lump-like deposits that grow as the electrolysis time progresses, as well as manganese scale with double resistivity generated from the anode side, can cause negative and positive images. If the electrode gap is bridged, the electrolytic current is short-circuited and the cathode current efficiency is reduced, so the distance between the anode II intestine electrodes can only be shortened to the extent that the above-mentioned disadvantages are tolerated.

電極間距離に係る電解液の抵抗分、即ち電解電圧ひいて
は電解電力原単位の低減には限界があった。
There is a limit to the reduction of the resistance of the electrolytic solution related to the distance between the electrodes, that is, the electrolytic voltage and the basic unit of electrolytic power.

(ハ)発明の開示 本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
ものであって、電解工程において陽極で発生する酸素を
回収し、該酸素を亜鉛製錬の諸工程で有効活用すること
を特徴とする亜鉛製錬法であり、より詳細には電解層を
隔膜で仕切って陰極室と気密陽極室とを形成し、回転駆
動する陰極からは該陰極表面に析出した亜鉛を分離回収
し、前記気密陽極室から排出される陽極液と酸素ガスと
の混合物を気液分離して酸素ガスを回収し、該酸素ガス
を硫化亜鉛精鉱の焙焼用酸素富化空気製造工程、亜鉛電
解液中のマンガン酸化除去工程、亜鉛浸出残渣の再浸出
検液の酸化処理工程および硫化亜鉛精鉱の加圧浸出工程
のうち少なくとも1つの工程に使用することを特徴とす
る亜鉛製錬法を提供するものである。
(C) Disclosure of the Invention The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is to recover oxygen generated at the anode during the electrolytic process, and to use the oxygen effectively in various processes of zinc smelting. This is a zinc smelting method characterized by the use of a diaphragm to separate the electrolyte layer to form a cathode chamber and an airtight anode chamber, and a rotating cathode that collects the zinc deposited on the surface of the cathode. The mixture of anolyte and oxygen gas discharged from the airtight anode chamber is separated and recovered, and the mixture of anolyte and oxygen gas is separated into gas and liquid to recover oxygen gas, and the oxygen gas is used to produce oxygen-enriched air for roasting zinc sulfide concentrate. , a zinc smelting method characterized in that it is used in at least one of the steps of removing manganese oxidation in a zinc electrolyte, the oxidation treatment step of a re-leaching test solution of zinc leaching residue, and the pressure leaching step of zinc sulfide concentrate. It provides law.

次に0本発明の詳細な説明する。Next, the present invention will be explained in detail.

亜鉛の電解工程における電解槽内での反応は、次の(2
)、(3)、(4)、(5) 、および(6)式によっ
て示される。
The reaction in the electrolytic cell during the zinc electrolysis process is as follows (2)
), (3), (4), (5), and (6).

陽極反応 H,0=2H” +1/2 0.  +2e * 11
 @(2)(Mn2” +2H20=MnO,+4H”
+2e)・争・Φ(3) 陰極反応 znZ十+2e=Zn11111+ 11 e * e
 *(4)(2H十+2e=H2)  e a  * 
 *  e  *  *(5)上記(2)、(3)式は
陽極反応、(4) 、(5)式は陰極反応であり、(2
)式、(4)式が各極での主反応であり、(3)、(5
)式は副反応を示している。
Anodic reaction H, 0=2H” +1/2 0. +2e * 11
@(2)(Mn2” +2H20=MnO,+4H”
+2e)・Conflict・Φ(3) Cathode reaction znZ+2e=Zn11111+ 11 e * e
*(4) (2H+2e=H2) e a *
* e * * (5) Equations (2) and (3) above are anodic reactions, equations (4) and (5) are cathodic reactions, and (2)
) and (4) are the main reactions at each pole, and (3) and (5
) formula indicates a side reaction.

従って、全体として(6)式によって示される。Therefore, the whole is expressed by equation (6).

Z n2” +H20= 2H” +Z n+1/20
.*・・(6) 即ち、陰極に亜鉛が1モル電解析出すると、同時に陽極
に0.5モルの酸素が発生する。
Z n2” +H20= 2H” +Z n+1/20
.. *...(6) That is, when 1 mol of zinc is electrolytically deposited on the cathode, 0.5 mol of oxygen is simultaneously generated on the anode.

ここで、年間で15万トンの電気亜鉛を生産する亜鉛製
錬所とした場合、具体的に酸素の発生量は上記(6)式
から次のように算出される。
Here, in the case of a zinc smelter that produces 150,000 tons of electrolytic zinc per year, the amount of oxygen generated is specifically calculated as follows from the above equation (6).

15XlO’  ()7/年) X [(05! /2
) / 2!+]=37×108 (トン/年)・・・
(7)次に、上記発生酸素を回収した場合の亜鉛製錬シ
ステムの中での利用先については、これまで発生酸素量
に見合う適当な利用先が見当らなかった。
15XlO' ()7/year) X [(05!/2
) / 2! +]=37×108 (tons/year)...
(7) Next, when the above-mentioned generated oxygen is recovered, no suitable use suitable for the amount of generated oxygen has been found so far in the zinc smelting system.

例えば、亜鉛製錬システムの中で#業が使用されている
個所として、浸出残渣処理工程におけるヘマタイト法と
称される溶液中に溶けている原料中の鉄を加圧反応釜(
オートクレーブ)を用いて酸化鉄として除去するプロセ
スがある。
For example, in a zinc smelting system, iron in the raw material dissolved in a solution is processed into a pressurized reaction vessel (called the hematite method) in the leaching residue treatment process.
There is a process to remove iron oxide as iron oxide using an autoclave).

該プロセスにおいて、年間15万トンの電気亜鉛を生産
するためには、30万トンの原料精鉱が必要であり、該
原料中には8%の鉄が含まれているので、原料中の全鉄
量は24X10” トン/年となる。ヘマタイト法にお
いて、この全鉄量を除去するために使用される酸素量は
次記の(8)式により算出される。
In this process, in order to produce 150,000 tons of electrolytic zinc per year, 300,000 tons of raw material concentrate is required, and since the raw material contains 8% iron, the total amount of iron in the raw material is The amount of iron is 24×10” tons/year. In the hematite method, the amount of oxygen used to remove this total amount of iron is calculated by the following equation (8).

2FeSO4+1/202 +2H20=Fe2 o3
 + 2H2SO411” ” ” ”(8)24X1
0”  (トン/年) XlB/112=3.4X10
s (トン/年)・・・ (理論量)・  拳  ・ 
 ・ (9) 3.4X10”(トン/年)Xl、35(ファクター)
 =ts X 10”  (ドア/年)  1111@
(実績量)・・Φ・(lO) 即ち、ヘマタイト法で使用される酸素量は4.6×1O
2I トン/年であり、上記の発生酸素量37X10B
)77年の12%にすぎない。
2FeSO4+1/202 +2H20=Fe2 o3
+ 2H2SO411” ” ” (8) 24X1
0” (tons/year) XlB/112=3.4X10
s (tons/year)... (theoretical amount)・Fist・
・ (9) 3.4X10” (tons/year) Xl, 35 (factor)
=ts X 10” (door/year) 1111@
(Actual amount)...Φ・(lO) In other words, the amount of oxygen used in the hematite method is 4.6×1O
2I tons/year, and the amount of oxygen generated above is 37X10B.
) This is only 12% of the 1977 figure.

近年、非鉄金属製錬分野特に銅製錬において、空気に酸
素を富化したいわゆる酸素富化空気を用いて、炉の処理
能力を向上させる方法が提案され効果を上げている。
In recent years, in the field of nonferrous metal smelting, particularly in copper smelting, a method has been proposed and has been effective in improving the throughput of a furnace by using so-called oxygen-enriched air, which is air enriched with oxygen.

亜鉛製錬は焙焼・硫酸工程、浸出・浄液工程。Zinc smelting involves roasting and sulfuric acid processes, as well as leaching and purification processes.

電解工程および浸出残渣処理工程に大別され、これらの
処理工程中で生産能力上焙焼・硫酸工程がボトルネック
の場合には、上記同様に酸素富化空気を用いることによ
り焙焼炉の原料処理能力を向上させ、ひいては全体の生
産能力を向上させることができる。
The process is broadly divided into the electrolytic process and the leaching residue treatment process, and if the torrefaction and sulfuric acid processes are a bottleneck due to production capacity, the raw materials in the torrefaction furnace can be reduced by using oxygen-enriched air as described above. Processing capacity can be improved, and thus overall production capacity can be improved.

この方法は、亜鉛製錬においてはまだ一般的でないが、
比較的少ない設備投資額で済み、社会情勢により亜鉛の
需要が旺盛となって価格が高くなれば、高価な液体酸素
の購入あるいは酸素プラントを併設しても、充分に経済
的メリットが見込めるのである。
Although this method is not yet common in zinc smelting,
It requires a relatively small amount of capital investment, and if the demand for zinc increases due to social conditions and the price increases, there can be sufficient economic benefits to purchase expensive liquid oxygen or install an oxygen plant. .

亜鉛製錬において、焙焼炉内での反応は次の(11)式
により示される。
In zinc smelting, the reaction in the roasting furnace is expressed by the following equation (11).

Z ns+3/202 =ZnO+SO1* *(11
)即ち、酸素量に見合った原料(硫化亜鉛精鉱)が処理
されるが、この酸素は炉内に吹き込まれる空気から供給
される訳であり、即ち流動焙焼炉の炉底がら空気を吹き
込み、炉内で原料を流動させながら上記(11)式の反
応を右へ進行させるが。
Z ns+3/202 =ZnO+SO1* *(11
) In other words, the raw material (zinc sulfide concentrate) is processed in an appropriate amount of oxygen, but this oxygen is supplied from the air blown into the furnace. , the reaction of the above equation (11) is allowed to proceed to the right while flowing the raw materials in the furnace.

(11)式の反応は発熱反応であるため、いったん反応
が開始されると燃料は全く必要とせず、原料は連続的に
炉の中間レベルのフィードノズルから炉内に装入され、
反応が終了した焼鉱は炉の適当なレベルから連続的に炉
外へ排出される。炉内温度は約950℃を保持するよう
に、炉内に冷却コイルを配設するなどの方法で制御され
る。
Since the reaction of equation (11) is an exothermic reaction, no fuel is required once the reaction has started, and the raw materials are continuously charged into the furnace from the feed nozzle at the middle level of the furnace.
After the reaction, the burnt ore is continuously discharged from the furnace at an appropriate level. The temperature inside the furnace is controlled to be maintained at about 950° C. by a method such as arranging a cooling coil inside the furnace.

ところで、酸素富化空気を使用する場合は、発熱量が多
くなるので、冷却(熱交換)の増強が必要となるほか、
炉の頂部から排出される亜硫酸ガスを含む排ガスの温度
が高くなり、排ガス系統で炉の次に配設された排熱回収
用ボイラーの熱負荷が増すので、この対応が必要となる
By the way, when using oxygen-enriched air, the amount of heat generated increases, so it is necessary to increase cooling (heat exchange).
This is necessary because the temperature of the exhaust gas containing sulfur dioxide discharged from the top of the furnace increases, increasing the heat load on the exhaust heat recovery boiler installed next to the furnace in the exhaust gas system.

従って、#素富化空気の酸素の富化程度にはおのずから
限度があり、酸化富化空気中の酸素濃度としては23%
が好ましい。
Therefore, there is naturally a limit to the degree of oxygen enrichment in #element-enriched air, and the oxygen concentration in oxidized-enriched air is 23%.
is preferred.

即ち、酸素濃度23%の酸素富化空気を使用した場合は
、酸素濃度21%の空気と比較して同容積中で酸素量と
して23/21 = 1.1倍となり、上記(11)式
の反応式からも分るように、1.1倍の原料る亜鉛製錬
所をベースにすると、年間で1割、即ち15X10”)
ンの電気亜鉛の生産能方墳が図れ、この場合の酸素の使
用量は次記のようになる。
In other words, when oxygen-enriched air with an oxygen concentration of 23% is used, the amount of oxygen in the same volume is 23/21 = 1.1 times that of air with an oxygen concentration of 21%, and the above formula (11) is As can be seen from the reaction equation, based on a zinc smelter that uses 1.1 times the amount of raw material, 10% per year, or 15X10")
The amount of oxygen used in this case is as follows:

15X10”  (ドア/年) X3/202 / Z
 n=1IX10”  (トン/年) −−(理論量)
・ φ ・ (12) 11XIO”  ()7/年)Xl、2  (7yクタ
ー)=13X10”  (トン/年)・−・(実績量)
・・・(13) 即ち、亜鉛精鉱の焙焼工程で酸素富化空気用として使用
される酸素の量は13X103)77年であり、年間で
15万トンの電気亜鉛を生産する場合の酸素発生量37
X10m)77年の35%となる。
15X10” (door/year) X3/202/Z
n=1IX10” (tons/year) --(theoretical amount)
・ φ ・ (12) 11XIO” ()7/year)
...(13) That is, the amount of oxygen used as oxygen-enriched air in the roasting process of zinc concentrate is 13 x 103) 77 years, and the amount of oxygen required to produce 150,000 tons of electrolytic zinc per year is Generated amount 37
x10m) 35% of 1977.

更に、近年原料処理工程に従来の焙焼・硫酸工程に加え
て、直接加圧浸出法という方法を組合わせる複合亜鉛製
錬システムが注目されている。
Furthermore, in recent years, a composite zinc smelting system that combines a direct pressure leaching method in the raw material treatment process in addition to the conventional roasting and sulfuric acid processes has been attracting attention.

この方法の概要は、加圧反応釜(オートクレーブ)を用
い、原料の硫化亜鉛精鉱を下記(14)式に示す基本反
応に従い、酸素加圧下で焙焼工程を経ることなく直接的
に硫化亜鉛精鉱中の亜鉛分を硫酸亜鉛として溶液中に浸
出するものである。
The outline of this method is to use a pressurized reaction vessel (autoclave) to directly produce zinc sulfide concentrate under oxygen pressure without going through the roasting process by subjecting the raw material zinc sulfide concentrate to the basic reaction shown in equation (14) below. The zinc content in the concentrate is leached into the solution as zinc sulfate.

Z n S + Ht S OJL + 1/20 t
 =ZnSO4+H@ o+s’  11 * 115
(14)(14)式かられかるように、原料中の硫黄は
単体硫黄として溶液中から分離回収される。
Z n S + Ht S OJL + 1/20 t
=ZnSO4+H@o+s' 11 * 115
(14) As can be seen from equation (14), sulfur in the raw material is separated and recovered from the solution as elemental sulfur.

従って、この方法は既存の亜鉛製錬システムの生産能力
の増強を図る場合、既存の焙焼・硫酸工程の増強に限界
があるときに、焙焼炉あるいは硫酸工場といった大型の
設備を新たに連設する必要がなく、設備投資額が少なく
て済むといった利点を有するものである。
Therefore, when trying to increase the production capacity of an existing zinc smelting system, this method can be used to connect new large equipment such as a torrefaction furnace or sulfuric acid plant when there is a limit to increasing the existing torrefaction and sulfuric acid processes. This has the advantage that there is no need to install it, and the amount of capital investment is small.

しかしながら、全体の電気亜鉛の生産量に対する直接加
圧浸出法の導入割合には、以下の点で限度がある。
However, the ratio of introduction of the direct pressure leaching method to the total production of electrolytic zinc is limited by the following points.

即ち、原料の硫化亜鉛精鉱中には亜鉛の他に各種の元素
が含まれており、その内でフッ素、塩素といったいわゆ
るハロゲン元素は従来の焙焼工程においては揮発ガス化
し、焙焼炉からの亜硫酸ガスを含む排ガス中に移行し、
その後スプレー塔などの排ガス洗浄工程において洗浄液
中に吸収され、この洗浄液を廃水処理工場ヘブリードオ
フすることにより、ハロゲン元素の系内液中への蓄積は
防止される。
In other words, zinc sulfide concentrate, which is the raw material, contains various elements in addition to zinc, and among these, so-called halogen elements such as fluorine and chlorine are volatilized into gas in the conventional roasting process and are removed from the roasting furnace. migrates into exhaust gas containing sulfur dioxide gas,
Thereafter, it is absorbed into the cleaning liquid in the exhaust gas cleaning process of a spray tower or the like, and by bleeding off this cleaning liquid to a wastewater treatment plant, the accumulation of halogen elements in the system liquid is prevented.

しかしながら、直接加圧浸出法においては、ハロゲン元
素は亜鉛と共に浸出液中に溶けてくるため、系内液中の
ハロゲン元素の濃度レベルが上昇し、例えばフッ素濃度
がlO■g/1以上となると、電解工程において陰極板
上に電解析出した亜鉛板の剥離が困難となり、操業に支
障を来たす。
However, in the direct pressure leaching method, the halogen element dissolves into the leachate along with zinc, so the concentration level of the halogen element in the system solution increases. For example, when the fluorine concentration becomes 1O g/1 or more, During the electrolytic process, it becomes difficult to peel off the zinc plate electrolytically deposited on the cathode plate, causing problems in operation.

また、塩素濃度が100■g/fL以上というような高
濃度になると、鉛合金陽極板の腐食が使道され、陽極板
の寿命が短くなるなどの弊害を生ずる。
Furthermore, when the chlorine concentration reaches a high concentration of 100 g/fL or more, the lead alloy anode plate is corroded, causing problems such as shortening the life of the anode plate.

従って、系内液中から電気透析法その他による脱ハロゲ
ン元素のプロセスを新たに付加する場合を除いて、これ
らの弊害が顕著にならない程度に直接加圧浸出法の割合
は限定される。
Therefore, unless a new process for removing halogen elements by electrodialysis or other methods is added from the system solution, the proportion of direct pressure leaching is limited to such an extent that these adverse effects do not become noticeable.

具体的には、全体の電気亜鉛の生産量に対する直接加圧
浸出法の割合は、通常約20%で操業される。
Specifically, the proportion of the direct pressure leaching process to the total electrolytic zinc production is normally operated at about 20%.

ここで、上記のように年間15万トンの電気亜鉛を生産
する亜鉛製錬所をベースとすると、直接加圧浸出法を導
入することで、比較的少ない設備投資額で年間2割、即
ち3万トンの電気亜鉛の生産能力場が図れることになる
As mentioned above, based on a zinc smelter that produces 150,000 tons of electrolytic zinc per year, by introducing the direct pressure leaching method, the annual production rate can be reduced by 20%, or 3%, with a relatively small capital investment. A production capacity of 10,000 tons of electrolytic zinc will be built.

この場合の酸素の使用量は、以下のように算出される。The amount of oxygen used in this case is calculated as follows.

30X10”  Cトン/年) X 1/20t / 
Z n =?、4X10”  (ドア/年)−−−(J
!論論量−・ ・ (15) ?、4 XIO”  () 7/’F)X2 C7yり
9−)=15Xlo”  ()27年)・・−(実績量
)拳  ・ −(1B) 亜鉛精鉱の直接加圧浸出法において使用される酸素の使
用量は15X10” トン/年であり1年間で15万ト
ンの電気亜鉛を生産する際に発生する酸素量37XIO
1)27年の40%となる。
30X10” C ton/year) X 1/20t/
Z n =? , 4X10” (door/year)---(J
! Theoretical quantity-・・(15)? , 4 XIO" () 7/'F) The amount of oxygen used is 15X10” tons/year, and the amount of oxygen generated when producing 150,000 tons of electrolytic zinc in one year is 37XIO.
1) It will be 40% of 2027.

次に、発生酸素の利用先の1つとして亜鉛製錬システム
中の系内液中からのマンガンの除去が挙げられる。
Next, one of the uses of the generated oxygen is the removal of manganese from the solution in the zinc smelting system.

即ち、原料の硫酸亜鉛精鉱中には0.15%前後のマン
ガンが含まれており、このマンガンは焙焼工程、浸出・
浄液工程を経た後の電解原液(液の性質から中性液とも
いう)中では2価のマンガンイオンとして存在する。こ
のマンガンイオンは電解工程において陽極酸化による二
酸化マンガン等になり、この二酸化マンガンのスケール
は電解時間の経過とともに陽極板から成長して相対する
陰極に達し、あるいは陽極板から剥離したものが陰極と
架橋し、電解電流が短絡して陰極電流効率を低下させる
ほか、陽極板が溶損して陽極板の寿命を縮め、溶解した
鉛イオンの一部が陰極に析出し。
In other words, the zinc sulfate concentrate used as a raw material contains around 0.15% manganese, and this manganese is processed through the roasting process, leaching, and
It exists as divalent manganese ions in the electrolyte stock solution (also called a neutral solution due to the properties of the solution) after the solution purification process. These manganese ions become manganese dioxide through anodic oxidation during the electrolytic process, and as the electrolysis time progresses, this manganese dioxide scale grows from the anode plate and reaches the opposing cathode, or it peels off from the anode plate and cross-links with the cathode. However, the electrolytic current is short-circuited, reducing the cathode current efficiency, and the anode plate is melted, shortening the life of the anode plate, and some of the dissolved lead ions are deposited on the cathode.

電析亜船中の鉛含有量が高くなるなどの製品の品質低下
を来たす。
This results in a decrease in product quality, such as an increase in the lead content in the electrolytic submersible.

また、陽極板表面での二酸化マンガンのスケールが厚く
なればなるほど電気的抵抗が増加し、電解摺電圧が上昇
し、結果として電解電力原単位を上昇させる。
Further, as the scale of manganese dioxide on the surface of the anode plate becomes thicker, the electrical resistance increases, the electrolytic sliding voltage increases, and as a result, the electrolytic power consumption rate increases.

従って、好ましくは電解工程に先立って電解原液中から
マンガンを除去し、このような弊害を許容できるレベル
まで下げておくのがよい、これは、電解原液中にオゾン
を吹き込み2価のマンガンイオンを二酸化マンガンまで
酸化して分離・除去する方法で達成される。その反応は
次の(17)式%式% 上記反応で使用するオゾンは通常無声放電法によって製
造されるが、製造されるオゾン濃度は一般に空気原料で
4〜5%、酸素原料で6〜8%であるが、オゾン発生機
の冷却効果を高めることで、酸素原料の場合に、14%
のオゾンも製造できる。
Therefore, it is preferable to remove manganese from the electrolytic stock solution prior to the electrolysis process to reduce such adverse effects to an acceptable level. This is achieved by oxidizing manganese dioxide and separating and removing it. The reaction is expressed by the following formula (17): Ozone used in the above reaction is usually produced by the silent discharge method, and the ozone concentration produced is generally 4-5% for air raw material and 6-8% for oxygen raw material. %, but by increasing the cooling effect of the ozone generator, it can be reduced to 14% in the case of oxygen raw material.
ozone can also be produced.

いずれにせよ、上記電解工程で発生する酸素を回収・利
用(無声放電法によりオゾンを製造する)することによ
り、新たに酸素プラントを建設することなく、オゾンを
効率良く製造することでオゾンの製造原価を低廉化する
ことができる。
In any case, by recovering and using the oxygen generated in the above electrolysis process (producing ozone using the silent discharge method), ozone can be produced efficiently without building a new oxygen plant. Costs can be reduced.

上記のような方法で亜鉛製錬システム中の系内液中から
マンガンを除去する場合の酸素の使用量は、年間で15
万トンの電気亜鉛を生産する亜鉛製錬所をベースとする
と、以下のように算出される。
The amount of oxygen used to remove manganese from the liquid in a zinc smelting system using the method described above is 15% per year.
Based on a zinc smelter that produces 10,000 tons of electrolytic zinc, it is calculated as follows.

ここで原料の硫化亜鉛精鉱量は年間30万トン、マンガ
ン含有量は0.t5wt%とじ、一方酸素を原料とした
無声放電法により製造されるオゾン濃度は10%で、オ
ゾンによる2価のマンガンイオンの二酸化マンガンへの
酸化反応率は100%とする。
The amount of zinc sulfide concentrate used as raw material is 300,000 tons per year, and the manganese content is 0. On the other hand, the ozone concentration produced by the silent discharge method using oxygen as a raw material is 10%, and the oxidation reaction rate of divalent manganese ions to manganese dioxide by ozone is 100%.

30XIO’  ()77年)Xl、5 Xl0−” 
X021 / Nn = 0.39X 10 ”  (
)77年)  −−(18)オゾンの使用量は0.39
X 102Iトン/年であり、オゾンを製造するための
酸素使用量は0.39X103X C110,10> 
=3.9 X 10”  ()77年)であり、年間で
15万トンの電気亜鉛を生産する際に発生する酸素量3
7X10”  ()77年)の11%に相当する。
30XIO' ()77)Xl, 5 Xl0-"
X021/Nn=0.39X10” (
) 77) --(18) The amount of ozone used is 0.39
X 102I tons/year, and the amount of oxygen used to produce ozone is 0.39X103X C110,10>
= 3.9
7X10” () 1977).

以上、年間15万トンの電気亜鉛を生産する亜鉛製錬所
を具体例として、電解工程において発生する酸素を回収
した場合の亜鉛製錬システム中での主な利用先について
説明した。即ち、・硫化亜鉛精鉱の焙焼用酸素富化空気
製造工程(35%) ・亜鉛電解液中のマンガン酸化除去工程(11%) ・亜鉛浸出残渣の再浸出検液の酸化処理工程(12%) ・硫化亜鉛精鉱の加圧酸浸出工程 (40%) の4つの使用工程で回収酸素量の98%以上が有効活用
される。
The main uses in the zinc smelting system when oxygen generated in the electrolytic process is recovered have been described above, using a zinc smelter that produces 150,000 tons of electrolytic zinc per year as a specific example. Namely, ・ Oxygen-enriched air production process for roasting zinc sulfide concentrate (35%) ・ Manganese oxidation removal process in zinc electrolyte (11%) ・ Oxidation treatment process for re-leaching test solution of zinc leaching residue (12%) %) - Pressurized acid leaching process of zinc sulfide concentrate (40%) More than 98% of the recovered oxygen is effectively utilized in the four usage processes.

以上列記したように、近年の亜鉛製錬における技術的な
進展に伴ない、注目されている数種のプロセスを組合わ
せた複合亜鉛製錬システムにおいては、発生酸素量に見
合う酸素の利用先が充分にあり、酸素回収の意礪が大き
なものであることが分る。
As listed above, with the recent technological progress in zinc smelting, composite zinc smelting systems that combine several types of processes are attracting attention. It can be seen that there is enough oxygen and the potential for oxygen recovery is great.

次に、陽極から多量に発生する酸素を回収するためには
、基本的に電解槽の構造が複雑になる分、電解槽1槽当
りの設備費が嵩むため、できるだけ電流密度を上げて生
産効率を高めることにより電解槽数を少なくすることが
、設備投資額もさることながら、省メンテナンス・省ス
ペースの観点からも有利である。
Next, in order to recover the large amount of oxygen generated from the anode, the structure of the electrolytic cell is basically complicated, which increases the equipment cost per electrolytic cell, so it is necessary to increase the current density as much as possible to improve production efficiency. Reducing the number of electrolytic cells by increasing the number of electrolytic cells is advantageous not only in terms of equipment investment but also in terms of maintenance and space savings.

高電流密度電解への対応として一般にいくつかの方法が
採られてきたが1例えばパルス又は周期的反転電流の採
用あるいは電解液中の陰極に電解析出させる目的金属イ
オン濃度を高める等の方法である。
Several methods have generally been adopted to cope with high current density electrolysis, including the use of pulsed or periodic reversal currents, or increasing the concentration of target metal ions to be electrolytically deposited on the cathode in the electrolyte. be.

これらの方法によっても、勿論工業的な亜鉛の電解精錬
法における電流密度を高めることができるが、従来の4
00〜600A/m2の電流密度を100OA/mz以
上の高電流密度に高めるには限界があった。
Although these methods can of course increase the current density in industrial zinc electrolytic refining methods, the conventional 4
There is a limit to increasing the current density from 00 to 600 A/m2 to a high current density of 100 OA/mz or more.

この対策として、本発明者らは試験・研究を重ねた結果
、Wk極板を回転させるかあるいは電解槽内で電解液を
強制循環させ、電解液と陰極板の相対移動速度を0.5
m/sec以上、好ましくは1m/sec以上にするこ
とにより、電解液中の亜鉛イオンの陰極への物質移動が
促進され、従来の電流密度である400〜600A/m
′Lよりもはるかに高電流密度の1000 A / m
 2以上で好ましい電析形態の電析亜鉛を得る方法を見
い出し、工業的な亜鉛の電解製錬法において発生する酸
素を回収するための基本的条件を整えることができたの
である。
As a countermeasure to this problem, the inventors have repeatedly conducted tests and research, and found that by rotating the Wk electrode plate or forcibly circulating the electrolyte in the electrolytic cell, the relative movement speed between the electrolyte and the cathode plate was reduced by 0.5.
m/sec or more, preferably 1 m/sec or more, the mass transfer of zinc ions in the electrolyte to the cathode is promoted, and the current density is 400 to 600 A/m, which is the conventional current density.
'L with much higher current density than 1000 A/m
We discovered a method for obtaining electrodeposited zinc with a preferable electrodeposition form of 2 or more, and were able to establish the basic conditions for recovering oxygen generated in industrial zinc electrolytic smelting methods.

ところで、高電流密度電解においては、生産効率は高ま
り、設備投資額や省メンテナンス、省スペースの点で有
利ではあるものの1反面電解摺電圧は電流密度に比例し
て上昇し、電解電力原単位的には不利となる。
By the way, although high current density electrolysis increases production efficiency and is advantageous in terms of equipment investment, maintenance savings, and space savings, on the other hand, the electrolytic sliding voltage increases in proportion to the current density, and the electrolytic power consumption rate decreases. It is disadvantageous for

ここで、電解電力原単位W (kwh /l)は電解摺
電圧Vt(マoft)と陰極電流効率η(0<ηく1)
により上記(1)式で示され、更にこの電解摺電圧Vt
は次記の(18)式に示すように分解できる。
Here, the electrolytic power consumption unit W (kwh/l) is the electrolytic sliding voltage Vt (maoft) and the cathode current efficiency η (0<η×1)
is expressed by the above equation (1), and furthermore, this electrolytic sliding voltage Vt
can be decomposed as shown in equation (18) below.

Vt=α+β・iミ α+(βI+β2+β3)・i    (19)α:理
理論分解電圧通過電圧マ01t)β:オーム抵抗の総和
(Ω・cm” )β言 :電解液のオーム抵抗 βg!ニアノードスケールのオーム抵抗β8:接触部分
と導体部分のオーム抵抗i二電流密度(A / c■2
) 上記の関係式から、高電流密度電解において、電解電力
原単位の上昇を極力抑えるための数種の方法がある。
Vt=α+β・imiα+(βI+β2+β3)・i (19) α: Theoretical resolution voltage passing voltage MA01t) β: Total ohmic resistance (Ω・cm”) β word: Ohmic resistance of electrolyte βg!Near node Ohmic resistance of the scale β8: Ohmic resistance of the contact part and conductor part i2 Current density (A / c ■2
) From the above relational expression, there are several methods for suppressing the increase in electrolysis power unit as much as possible in high current density electrolysis.

その第1は、電解工程に先立ち、上記の方法で電解原液
からマンガンを除去し、電解工程においテWA極板上で
の二酸化マンガンスケールの生成および成長を無視でき
る程度にまで抑制し、β2に係る抵抗、即ちアノードス
ケール(二酸化マンガンスケール)のオーム抵抗を低減
することである。
The first is to remove manganese from the electrolyte stock solution using the method described above prior to the electrolytic process, to suppress the formation and growth of manganese dioxide scale on the TeWA electrode plate to a negligible level during the electrolytic process, and to reduce the The objective is to reduce such resistance, that is, the ohmic resistance of the anode scale (manganese dioxide scale).

更に、このことにより、二酸化マンガンの架橋による陰
極電流効率の低下、陽極板の溶損、電析亜鉛中の鉛含有
量の増加などの弊害や、陽極板の定期的(20日間)な
二酸化マンガンスケールのクリーニングのための引揚げ
および電解槽底部からの二酸化マンガンスケールの排出
作業をなくすことができる。
Furthermore, this may cause negative effects such as a decrease in cathode current efficiency due to cross-linking of manganese dioxide, melting of the anode plate, and an increase in lead content in the deposited zinc, and periodic (20 days) removal of manganese dioxide from the anode plate. It is possible to eliminate the work of lifting manganese dioxide scale for scale cleaning and discharging manganese dioxide scale from the bottom of the electrolytic cell.

また、陽極材料として鉛系合金板に代わり、酸素過電圧
の低いチタン基体に白金属元素の酸化物をコーティング
したいわゆるDSE陽極を使用することができ、上記α
に係る過電圧を0.5ボルト前後低減することができる
。これは、DSE陽極板上に二酸化マンガンスケールが
生成してカバーされると、本来の酸素過電圧を下げる機
能が失われるため使用できなかったのである。
In addition, instead of a lead-based alloy plate as an anode material, a so-called DSE anode in which a titanium substrate with a low oxygen overvoltage is coated with an oxide of a platinum metal element can be used.
The overvoltage associated with this can be reduced by around 0.5 volts. This is because when manganese dioxide scale forms and covers the DSE anode plate, the original function of lowering the oxygen overvoltage is lost, so it could not be used.

その第2は、βSに係る抵抗、即ち電解液のオーム抵抗
を低減することである。この方法としては、電極間距離
の短縮と亜鉛濃度や遊離硫酸濃度などの電解液組成の変
更等がある。
The second purpose is to reduce the resistance related to βS, that is, the ohmic resistance of the electrolyte. Examples of this method include shortening the distance between the electrodes and changing the electrolyte composition such as zinc concentration and free sulfuric acid concentration.

まず、電極間距離の短縮については、上記電解原液中か
らのマンガンの除去と、陰極板を回転させて成長した樹
枝状電析物をスクレーパで脱落させることを組合わせる
ことにより、陰極と陽極との短絡が防止でき、従来に比
べて大幅に電極間距離を短縮することができるのである
First, in order to shorten the distance between the electrodes, the distance between the cathode and anode can be reduced by combining the removal of manganese from the electrolytic stock solution mentioned above and the removal of the dendritic deposits that have grown by rotating the cathode plate with a scraper. Short circuits can be prevented, and the distance between the electrodes can be significantly shortened compared to conventional methods.

その具体例としては、後記の実施例1に示すように、ニ
カワ等の添加剤を電解液に適当量添加し、亜鉛を板状に
電析させることを目的として電解を行ない、電解時間の
経過に伴なって稀に一極側から成長する好ましくないヒ
ゲ状あるいはコブ状の電析物を電解槽内の陰極室に固定
された簡単なバータイプのスクレーパにより、陰極板を
回転させることと組合わせることによって脱落させると
か、あるいは後記の実施例2に示すように、ニカワ等の
添加剤を使用せずに亜鉛を樹枝状に電析させることを目
的として電解し、逐次一極から樹枝状に伸びて来る電析
物を上記と同様なスクレーパにより陰極板を回転させる
こととの組合わせによって脱落させ、陰極室底部から連
続的に脱落した電析物を排出し回収するなど、板状ある
いは樹枝状いずれかの好ましい電析形体の電析亜鉛を得
ることができる。
As a specific example, as shown in Example 1 below, an appropriate amount of additives such as glue is added to the electrolytic solution, electrolysis is performed for the purpose of electrodepositing zinc in a plate shape, and the electrolysis time elapses. Undesirable whisker-like or lump-like deposits that occasionally grow from one electrode side due to the electrolysis can be removed by rotating the cathode plate using a simple bar-type scraper fixed in the cathode chamber in the electrolytic cell. Alternatively, as shown in Example 2 below, zinc can be electrolyzed in a dendritic form without using glue or other additives, and zinc can be deposited sequentially from a single pole to a dendritic form. The extending deposits are removed by rotating the cathode plate using a scraper similar to the above, and the deposits continuously dropped from the bottom of the cathode chamber are discharged and collected. Electrodeposited zinc can be obtained in any of the preferred electrodeposited forms.

以上述べたように、高電流密度電解ならびに電極間距離
の短縮により、電解槽数の低減や電解槽容積の縮少化が
で!!2設備投資額が抑えられるほか、電解槽内の電解
液の容量が圧縮減小されるため、電力単価の高い昼間に
電解電流を停止し1通電停止後できる限り迅速に電解槽
内から電解液をドレンすることができ、夜間電力利用率
を更に向上させることで生産原価の低減を図ることがで
きる。
As mentioned above, high current density electrolysis and shortening the distance between the electrodes can reduce the number of electrolytic cells and the volume of the electrolytic cell! ! 2.In addition to reducing capital investment, the capacity of the electrolytic solution in the electrolytic cell is compressed and reduced, so the electrolytic current can be stopped during the day when the electricity unit price is high, and 1.The electrolytic solution can be removed from the electrolytic cell as quickly as possible after the electricity is stopped. can be drained, further improving the nighttime power utilization rate and reducing production costs.

次に、電解液組成の変更については、陽極と陰極との間
を隔膜で仕切り、陽極液と陰極液の組成を変えることで
達成できる。
Next, the electrolyte composition can be changed by partitioning the anode and cathode with a diaphragm and changing the compositions of the anolyte and catholyte.

即ち、上記したその第1(電解液からのマンガンの除去
)とその第2(電解液のオーム抵抗の低減)の方法を組
合わせることで、電解槽内で陽極側かラノ二酸化マンガ
ンスケールの発生・成長および脱落や陰極側からの樹枝
状電析物の成長防止が図れるので、これらに係る隔膜の
スケールによる目詰まりや樹枝状電析物による破損など
が防止でき、長期間の隔膜の使用ができるのである。
That is, by combining the first method (removal of manganese from the electrolyte) and the second method (reducing the ohmic resistance of the electrolyte) described above, it is possible to prevent the generation of lano manganese dioxide scale on the anode side in the electrolytic cell.・Since it is possible to prevent the growth and fall-off of dendritic deposits from the cathode side, it is possible to prevent clogging of the diaphragm due to scale and damage due to dendritic deposits, and it is possible to use the diaphragm for a long time. It can be done.

ここで、電解液の電導間は次記の(20)式により表わ
される。
Here, the conductivity of the electrolytic solution is expressed by the following equation (20).

K =−o、ootso* [Z nl +o、001
43   [Ht Soa ] +0.00489  
 [T] +0.08780・・(20) K:電導間(S / c■) [Zn]  :亜鉛濃度(g/見) [Hz S Oa ]  : 1N離硫酸濃度(g/J
L)[T] :電解液温度(”C) 即ち、亜鉛濃度が低く、遊離硫酸濃度および電解液温度
が高い方が電導間は良くなる。
K = -o, ootso* [Z nl +o, 001
43 [Ht Soa] +0.00489
[T] +0.08780...(20) K: Conductivity (S/c■) [Zn]: Zinc concentration (g/view) [Hz S Oa]: 1N sulfuric acid concentration (g/J
L) [T]: Electrolyte temperature ("C) That is, the lower the zinc concentration and the higher the free sulfuric acid concentration and the electrolyte temperature, the better the electrical conductivity.

従って、隔膜で仕切られた亜鉛の電析反応とは直接関係
のない陽極室の陽極液については、亜鉛のフリーな遊離
硫酸濃度が200〜400 g/交の電導間の良好な電
解液組成が好ましい。
Therefore, for the anolyte in the anolyte chamber separated by a diaphragm, which is not directly related to the zinc electrodeposition reaction, a good electrolyte composition with a zinc-free free sulfuric acid concentration of 200 to 400 g/AC is required. preferable.

また、亜鉛の電析反応と関係のある陰極室の陰極液につ
いては、陰極電流効率と電導間との兼ね合いから亜鉛濃
度が60〜90g/lが好ましく、遊離硫酸濃度は電解
原液(中性液)中の亜鉛濃度的160g/lから逆算す
ると100〜150g/lとなる。
Regarding the catholyte in the cathode chamber, which is related to the zinc electrodeposition reaction, the zinc concentration is preferably 60 to 90 g/l from the viewpoint of cathode current efficiency and conductivity, and the free sulfuric acid concentration is the electrolyte stock solution (neutral solution). ) Calculating backward from the zinc concentration of 160 g/l, it becomes 100 to 150 g/l.

更に電解液温度については、陽極液、陰極液ともに高電
流密度電解においては、電導間の関係から高い方が好ま
しいが、電解槽ならびに配管材料などの耐熱性等から4
0〜70℃が好ましいのである。
Furthermore, regarding the electrolyte temperature, it is preferable for both the anolyte and catholyte to be higher in high current density electrolysis due to the relationship between conductivity, but from the viewpoint of heat resistance of the electrolytic cell and piping materials, etc.
A temperature of 0 to 70°C is preferable.

本発明に使用する隔膜の種類としては、陽イオン交換膜
、中性膜、陰イオン交換膜等のいずれでも良く、適宜選
択すればよい、中性膜は比較的コストが安い点で有利で
あるが、電気抵抗値や機械的強度などの物理的性質を含
めて1機能と寿命とランニングコスト等を総合的に勘案
して決定する。
The type of diaphragm used in the present invention may be any of cation exchange membranes, neutral membranes, anion exchange membranes, etc., and may be selected as appropriate. Neutral membranes are advantageous in that they are relatively inexpensive. However, it is determined by comprehensively considering physical properties such as electrical resistance and mechanical strength, function, life, running cost, etc.

次に、本発明を実施するための電解槽の一例について、
その概要を説明する。
Next, regarding an example of an electrolytic cell for implementing the present invention,
The outline will be explained below.

第1図は本発明に係る電解槽を主体とする全体的フロー
を示す説明図であり、第2〜4図はそれぞれ本発明に係
る電解槽の側面、平面、正面を示す原理説明図である。
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the overall flow mainly of the electrolytic cell according to the present invention, and Figs. 2 to 4 are principle explanatory diagrams showing the side, plane, and front sides of the electrolytic cell according to the present invention, respectively. .

第1〜4図において、1は長方形状箱型電解槽であり、
該電解槽1は隔115により中央部が陰極室6、外側部
が陽極室4となるように仕切られており、該陽極室4に
は下部から陽極液8を供給するための陽極液供給口24
と上部から陽極液8と発生した酸素9の気液混合物を排
出するための陽極液排出口25とを備え、陽極3と隔膜
5と絶縁体電解槽壁28により気密に形成され、該排出
口25は排出された気液混合物を酸素9と陽極液8とに
分離する機能を有する陽極液タンク21に連結されてい
る。
In Figs. 1 to 4, 1 is a rectangular box-shaped electrolytic cell;
The electrolytic cell 1 is partitioned by a partition 115 into a cathode chamber 6 at the center and an anode chamber 4 at the outside, and the anode chamber 4 has an anolyte supply port for supplying the anolyte 8 from the bottom. 24
and an anolyte discharge port 25 for discharging the gas-liquid mixture of the anolyte 8 and generated oxygen 9 from the upper part. 25 is connected to an anolyte tank 21 which has the function of separating the discharged gas-liquid mixture into oxygen 9 and anolyte 8.

該陽極液タンク21で分離された酸素9は各利用先工程
へ送られ、陽極液8は陽極液循環ポンプ22、ストレー
ナ23を介して陽極液ヘッドタンク20に送液され、陽
極液供給口24から陽極室4へ供給される。
The oxygen 9 separated in the anolyte tank 21 is sent to each usage process, and the anolyte 8 is sent to the anolyte head tank 20 via the anolyte circulation pump 22 and strainer 23, and then to the anolyte supply port 24. is supplied to the anode chamber 4 from

一方、隔H5で仕切られた電解槽l中央部の陰極室6に
は、その底部に陰極液7を連続的に供給する陰極液供給
口26を、また該室6上側壁部に陰極液7を連続的に排
出する陰極液排出口27が設けられ、該陰極室6中央部
には略半分を陰極液7中に浸漬させながら該陰極液7面
と垂直方向に回転駆動する円盤ffi瞼極2が装着され
ている。
On the other hand, the catholyte chamber 6 at the center of the electrolytic cell l, which is partitioned by a distance H5, has a catholyte supply port 26 at its bottom that continuously supplies the catholyte 7, and a catholyte 7 at the upper wall of the chamber 6. A catholyte discharge port 27 is provided for continuously discharging the catholyte, and a disk ffi eyelid electrode is provided in the center of the cathode chamber 6 and rotates in a direction perpendicular to the surface of the catholyte 7 while approximately half of it is immersed in the catholyte 7. 2 is installed.

該円盤型陰極2の中央部は回転軸lOにより軸着され、
該回転軸lOは電解槽壁28に設けられた軸受29に軸
支され、一方端部のプーリを介して減速装置30に連結
されている。
The center portion of the disc-shaped cathode 2 is fixed by a rotating shaft lO,
The rotating shaft lO is supported by a bearing 29 provided on the electrolytic cell wall 28, and is connected to a speed reduction device 30 via a pulley at one end.

円盤型陰極2はアルミニウム板製であり、該円盤外周部
と回転軸10に軸着された中央接液部は絶縁シー)12
によりマスキングされている。更に、該円盤型陰極2の
両面に近接してスクレーパ11が設けられ、該瞼極板2
両面に電析した亜鉛を剥離し回収する。
The disk-shaped cathode 2 is made of an aluminum plate, and the outer circumferential portion of the disk and the central liquid-contacted portion attached to the rotating shaft 10 are covered with an insulating sheet (12).
is masked by. Furthermore, a scraper 11 is provided close to both sides of the disc-shaped cathode 2, and the eyelid plate 2
The zinc deposited on both sides is peeled off and recovered.

上記回転軸10の他方端には接触リング33が軸着され
、該接触リング33は通電ブラシ32を介して整流器1
9のマイナス側に導通されており、一方電解槽1の側部
に設けられた陽極3には陽極端子31を介して整流器1
9のプラス側に導通されている。
A contact ring 33 is pivotally attached to the other end of the rotating shaft 10, and the contact ring 33 is connected to the rectifier 1 through an energized brush 32.
On the other hand, the anode 3 provided on the side of the electrolytic cell 1 is connected to the rectifier 1 via the anode terminal 31.
It is electrically connected to the positive side of 9.

陰極液7は電解原液タンク18から陰極液タンク!5に
送液され、液組成や温度等が調整された後、供給ポンプ
14.ストレーナ13を介して陰極液供給口26から陰
極室6に供給され、電解後に陰極液排出口27から排出
されて上記陰極液タンク15へ送液される。
The catholyte 7 is transferred from the electrolyte stock solution tank 18 to the catholyte tank! After the liquid is sent to supply pump 14.5 and the liquid composition, temperature, etc. are adjusted. The catholyte is supplied to the catholyte chamber 6 from the catholyte supply port 26 through the strainer 13, and after electrolysis is discharged from the catholyte discharge port 27 and sent to the catholyte tank 15.

第5〜6図は本発明を実施する別の電解槽の原理説明図
であり、陰極2は回転竪型ドラム陰極40であり、隔膜
5で仕切られた陰極室6の陰極液7中に該ドラム40全
体が浸漬されて水平回転しながらドラム表面の陰極板面
に樹枝状に亜鉛を電析させ、これをスクレーパ11で掻
き落し、陰極室6底部に設けられた排出口41より樹枝
状電析亜鉛を連続的に排出会回収する。
5 and 6 are diagrams explaining the principle of another electrolytic cell for carrying out the present invention, in which the cathode 2 is a rotating vertical drum cathode 40, and the catholyte 7 in the cathode chamber 6 partitioned by a diaphragm 5 is While the entire drum 40 is immersed and horizontally rotated, zinc is deposited in the shape of a dendritic structure on the surface of the cathode plate on the surface of the drum, and this is scraped off with a scraper 11. The precipitated zinc is continuously discharged and collected.

この場合、実施例2に示すように該陰極40の表面を絶
縁性のテフロンテープ等でマスキングし、該テフロンテ
ープに穿孔して陰極としての有効面積を適宜に選定し、
樹枝状亜鉛が電析し易くしてもよい。
In this case, as shown in Example 2, the surface of the cathode 40 is masked with an insulating Teflon tape or the like, and the Teflon tape is perforated to appropriately select the effective area as a cathode.
Dendritic zinc may be made easier to electrodeposit.

また、第5〜6図に示す電解槽の場合は、陰極室も気密
型にできるので1発生する水素も回収できるのである。
Moreover, in the case of the electrolytic cell shown in FIGS. 5 and 6, the cathode chamber can also be made airtight, so that the hydrogen generated can also be recovered.

本発明は上記のように構成されており、陽極液8と陰極
液7との組成が全く異なり、陽極液8は隔j15で仕切
られた陽極室4を中心とした回路(第1図参照)で循環
され、陽極室4で発生する酸素9を完全に回収し、一方
Wk極液7は陰極室6を中心とした回路で循環され、電
解原液、電解検液および電解尾液等で電解液組成を調整
して#1極室6で電解され、上記形状等の回転陰極板上
に電析し、板状あるいは樹枝状亜鉛として電解採取され
るのである。
The present invention is constructed as described above, and the compositions of the anolyte 8 and the catholyte 7 are completely different, and the anolyte 8 is connected to a circuit centered on the anode chamber 4 separated by a distance j15 (see FIG. 1). The Wk electrolyte 7 is circulated in a circuit centered around the cathode chamber 6, and the electrolytic solution is mixed with the electrolytic stock solution, electrolytic test solution, electrolytic tail solution, etc. to completely recover the oxygen 9 generated in the anode chamber 4. The composition is adjusted and electrolyzed in the #1 electrode chamber 6, deposited on a rotating cathode plate having the shape described above, and electrolytically extracted as plate-like or dendritic zinc.

次に、本発明を実施例により説明する。Next, the present invention will be explained by examples.

(ニ)実施例 実施例1 第2〜4図に示す電解槽を主体とし、wlI1図に示す
本発明を実施するための装置を使用し、亜鉛を陰極板に
板状に電析させる目的で、下記に示すような電解条件で
2時間電解試験を行なった。
(d) Examples Example 1 The electrolytic cell shown in Figs. 2 to 4 was used as the main body, and the apparatus for carrying out the present invention shown in Fig. An electrolytic test was conducted for 2 hours under the electrolytic conditions shown below.

電解条件: 陽極材質=1%Ag含有Pb板 陰極材質=A文立 板極有効面積:130c脂2 陰極板回転数: 100 r−p−m・陰極液と陰極板
の相対移動速度: 0.4〜0.8m/秒 陽極と隔膜間との距離:5鵬鵬 陰極と隔膜間との距離:5mm 隔膜の種類:中性5(Grace社製・Daramic
  2 5 0 ) 電解液温度=60℃ 険極液葡環量:1−7i/分 陽極液循環量二0.4文/分 電解時間=2時間 ニカワ添加量(陰極液添加剤):60g/l−陰極亜鉛 炭酸ストロンチウム添加量(陽極液添加剤):IKg/
を一陰極亜鉛 電流密度(Dk): 5000A/m”なお、電解液は
陰極液としてA電解工場の実操業からの電解原液を予備
電解し、亜鉛ニア5g/立、遊離硫酸:125g/見、
マンガン=3g/交の組成液を使用し、陽極液としては
市販の1級濃硫酸を水で希釈して遊離硫酸:300g/
iの純硫酸液を使用した。
Electrolysis conditions: Anode material = 1% Ag-containing Pb plate Cathode material = A vertical plate Pole effective area: 130cm fat 2 Cathode plate rotation speed: 100 rpm・Relative movement speed between catholyte and cathode plate: 0. 4 to 0.8 m/sec Distance between anode and diaphragm: 5 Peng Distance between cathode and diaphragm: 5 mm Type of diaphragm: Neutral 5 (manufactured by Grace, Daramic
250) Electrolyte temperature = 60℃ Amount of catholyte: 1-7i/min Anolyte circulation amount: 20.4 g/min Electrolysis time = 2 hours Amount of glue added (catholyte additive): 60g/ l-Cathode zinc strontium carbonate addition amount (anolyte additive): IKg/
One cathode zinc current density (Dk): 5000 A/m"The electrolyte was prepared by pre-electrolyzing the electrolytic stock solution from the actual operation of electrolytic factory A as the catholyte, and the electrolyte was 5 g/d of zinc, free sulfuric acid: 125 g/m,
A composition solution with manganese = 3g/diluted was used, and as the anolyte, commercially available first grade concentrated sulfuric acid was diluted with water to obtain free sulfuric acid: 300g/
A pure sulfuric acid solution of i was used.

その結果、陰極板に板状に電析した陰極亜鉛の表面状態
は良好であり、該電析陰極亜鉛中の不純物含有量は、鉛
:3pp腸、カドミウム:3pp■鉄:2pp層、銅:
lpp層および錫:1pp■以下であり、高品質のもの
であった。
As a result, the surface condition of the cathode zinc electrodeposited in the form of a plate on the cathode plate was good, and the impurity content in the electrodeposited cathode zinc was as follows: lead: 3pp layer, cadmium: 3pp layer, iron: 2pp layer, copper:
lpp layer and tin: 1 pp or less, and were of high quality.

また、電解電力原単位: 3570 kwh/lであり
、陽極として鉛系合金板を使用し、かつ従来法の約10
倍の高電流密度(5000A/m2)電解を行なったに
もかかわらず、従来法と比べて遜色がなく、満足できる
ものであった。
In addition, the electrolysis power consumption rate is 3570 kwh/l, and a lead-based alloy plate is used as an anode, and the power consumption is approximately 10 kWh/l compared to the conventional method.
Even though electrolysis was performed at twice as high current density (5000 A/m2), it was comparable to the conventional method and was satisfactory.

これは、電解摺電圧が4.14マaltと比較的低く抑
えられ、また陰極電流効率(95%)の改善によるもの
であると思考される。
This is thought to be due to the fact that the electrolytic sliding voltage was kept relatively low at 4.14 malt and the cathode current efficiency (95%) was improved.

更に、陽極室からは純粋な酸素を損失することはなく、
はぼlOO%回収することができた。
Furthermore, there is no loss of pure oxygen from the anode chamber;
It was possible to recover approximately 1OO%.

実施例2 第5〜6図に示すような実施例1とは異なる電解槽を使
用し、亜鉛を樹枝状にドラム型陰極に電析させる目的で
、陰極液にニカワを添加せずまた陽極液に鉛イオンの除
去剤としての炭酸ストロンチウムを添加することなく、
実施例1と同様な方法と電解条件で試験を行なった。
Example 2 An electrolytic cell different from that of Example 1 as shown in Figures 5 and 6 was used, and for the purpose of electrodepositing zinc in a dendritic form on a drum-shaped cathode, no glue was added to the catholyte and no glue was added to the anolyte. without adding strontium carbonate as a lead ion remover.
A test was conducted using the same method and electrolytic conditions as in Example 1.

ただし、陰極は陰極液浸漬部全表面を絶縁性のテフロン
テープでマスキングした後、そのテフロンテープに直径
41φの孔を陰極浸漬部全体に対して均一かつ孔占有面
積比率を22%となるように設け、該穿孔部だけが陰極
として有効に作用し、目的とする樹枝状亜鉛が電析し易
くした。また、電流密度は陽極換算(D^)で5000
A/m2で試験した。
However, for the cathode, after masking the entire surface of the catholyte immersion area with insulating Teflon tape, holes with a diameter of 41φ are made in the Teflon tape uniformly over the entire cathode immersion area, and the hole occupied area ratio is 22%. Only the perforated portion effectively acted as a cathode, facilitating the electrodeposition of the target dendritic zinc. In addition, the current density is 5000 in terms of anode (D^)
Tested at A/m2.

その結果、陰極亜鉛は樹枝状に成長し、陰極室に設けら
れたバータイプのスクレーパによって連続的に掻き落さ
れ、電解槽底部から連続的に排出・回収された。
As a result, the cathode zinc grew in a dendritic shape and was continuously scraped off by a bar-type scraper provided in the cathode chamber, and was continuously discharged and collected from the bottom of the electrolytic cell.

樹枝状の電析亜鉛中の不純物含有量は、鉛:Bpp層 
、カドミウム:3pp層、鉄:3PpHl銅:2pp票
 、および錫:1pp層以下であり、炭酸ストロンチウ
ム無添加にもかかわらず、鉛の低い樹枝状電析亜鉛が得
られた。
The impurity content in the dendritic deposited zinc is the lead:Bpp layer.
, cadmium: 3 pp layer, iron: 3 P pH, copper: 2 pp layer, and tin: 1 pp layer or less, and dendritic deposited zinc with a low lead content was obtained despite no addition of strontium carbonate.

また、電解電力原単位も3770 kwh/lであり、
電解摺電圧: 4.23マoft 、陰極電流効率:9
2%で、実施例1と同様に満足できる結果であった。
In addition, the electrolytic power consumption rate is 3770 kwh/l,
Electrolytic sliding voltage: 4.23 maof, cathode current efficiency: 9
At 2%, the results were satisfactory as in Example 1.

更に、陽極室からは純粋な酸素をほぼ100%完全回収
することができたほか、陰極室から少量発生する水素も
気密1!噛極室であるため回収することができた。
Furthermore, we were able to completely recover almost 100% of pure oxygen from the anode chamber, and the small amount of hydrogen generated from the cathode chamber was also airtight! It was possible to recover it because it was a toothed electrode chamber.

(ホ)発明の効果 本発明は上記のように構成されているので、次のような
利点がある。
(E) Effects of the Invention Since the present invention is constructed as described above, it has the following advantages.

a)電解槽の陽極室と陰極室とが隔膜で仕切られ陽極室
上部が密閉されているので、純粋な酸素を比較的簡単に
損失なくほぼ完全回収することができる。
a) Since the anode chamber and cathode chamber of the electrolytic cell are separated by a diaphragm and the upper part of the anode chamber is sealed, pure oxygen can be almost completely recovered relatively easily and without loss.

b)回収した酸素により電解原液中のマンガンを予め除
去することができるので、陽極板の定期的な二酸化マン
ガンスケールクリーニングのための引揚げや電解槽底か
らの該スケールの排出作業がなくなるので、陽極に関す
るメンテナンス作業が軽減される。
b) Since the manganese in the electrolytic stock solution can be removed in advance using the recovered oxygen, there is no need to periodically lift up the anode plate for cleaning the manganese dioxide scale or to discharge the scale from the bottom of the electrolytic cell. Maintenance work related to the anode is reduced.

C)陽極室で発生する酸素がほぼ完全に回収されるので
、遊離硫酸を含む電解液ミストの大気中への放散がなく
なり、従って作業環境汚染が著しく減少する。
C) Since the oxygen generated in the anode chamber is almost completely recovered, there is no emission of electrolyte mist containing free sulfuric acid into the atmosphere, thus significantly reducing the pollution of the working environment.

d)陽・陰画極室が隔膜で仕切られているので、陽極液
中に溶解した溶存酸素が陰極に達して還元されるとか、
陰極に電析した亜鉛が再溶解される等の弊害が皆無とな
り、陰極電流効率が著しく向上する。
d) Since the positive and negative electrode chambers are separated by a diaphragm, dissolved oxygen dissolved in the anolyte reaches the cathode and is reduced.
There are no adverse effects such as re-dissolution of zinc deposited on the cathode, and the cathode current efficiency is significantly improved.

e)陽・陰画極室が隔膜で仕切られているので陽極板と
して鉛系合金を使用しても、溶解度積の関係で陽極液中
へ微量溶出する鉛イオンの陰極への到達を最小限に抑え
られるので、電析亜鉛の品質が向上し、しかも陽極液中
の鉛イオンを沈積させるための炭酸ストロンチウムの添
加量が低減されるので、コストの低廉化となる。
e) Since the positive and negative picture electrode chambers are separated by a diaphragm, even if a lead-based alloy is used as the anode plate, the trace amounts of lead ions eluted into the anolyte due to the solubility product can be minimized from reaching the cathode. Since the amount of strontium carbonate is suppressed, the quality of the deposited zinc is improved, and the amount of strontium carbonate added to deposit lead ions in the anolyte is reduced, resulting in lower costs.

f)本発明法により回収される酸素を複合亜鉛製錬シス
テム内でほぼ完全に有効活用することができて極めて有
意義であり、本発明は画期的な亜鉛製錬法である。
f) It is extremely significant that the oxygen recovered by the method of the present invention can be effectively utilized almost completely within the composite zinc smelting system, and the present invention is an innovative zinc smelting method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る電解槽を主体とする全体フローを
示す説明図、第2図は本発明に係る電解槽の側面説明図
、第3図は本発明に係る電解槽の平面説明図、第4図は
本発明に係る電解槽の正面断面説明図、第5図は本発明
に係る別の電解槽の平面説明図、第6図は本発明に係る
別の電解槽の正面断面説明図、第7図は従来のL面解放
型の電解槽の斜視図である。 符号説明 l−電解槽 2−回転円m型陰極 3−wA電極−i極
室 5−隔11 6−陰極室 7−[1液8−陽極液 
9−発生酸素 1〇−回転軸11−スクレーパ 12−
絶縁シート 13−ストレーナ 14−陰極液供給ポンプ15−陰極
液タンク 16−電解尾液 17−電解原液添加ポンプ 18−電解原液タンク 19−整流器 2〇−陽極液ヘッドタンク 21−陽極液タンク22−
QI極液循環ポンプ 23−ストレーナ24−陽極液供
給口 25−陽極液排出口26−#I極液供給口 27
−陰極液排出口28−電解槽壁(絶縁体) 29−軸受
3〇−減速駆動装置 31−陽極端子 32−通電ブラシ 33−接触リング 34−9米型電解槽 35−従来型陰極板36−電解液
 37−従来型陽極板 38−電極ビーム 39−絶縁体 4〇一回転竪型ドラム陰極 41−電析物排出口 43−密封軸受装置 42−水素ガス排出口 秋田製錬株式会社 第5図 第4図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall flow mainly of the electrolytic cell according to the present invention, FIG. 2 is a side explanatory diagram of the electrolytic cell according to the present invention, and FIG. 3 is a plan explanatory diagram of the electrolytic cell according to the present invention. , FIG. 4 is a front cross-sectional explanatory diagram of an electrolytic cell according to the present invention, FIG. 5 is a plan explanatory diagram of another electrolytic cell according to the present invention, and FIG. 6 is a front cross-sectional explanatory diagram of another electrolytic cell according to the present invention. FIG. 7 is a perspective view of a conventional L-face open type electrolytic cell. Symbol explanation 1 - Electrolytic cell 2 - Rotating circle m-type cathode 3 - WA electrode - i electrode chamber 5 - Separation 11 6 - Cathode chamber 7 - [1 liquid 8 - Anolyte
9-Generated oxygen 10-Rotating shaft 11-Scraper 12-
Insulating sheet 13 - strainer 14 - catholyte supply pump 15 - catholyte tank 16 - electrolytic tailing liquid 17 - electrolytic stock solution addition pump 18 - electrolytic stock tank 19 - rectifier 20 - anolyte head tank 21 - anolyte tank 22 -
QI polar fluid circulation pump 23-Strainer 24-Anolyte supply port 25-Anolyte discharge port 26-#I polar fluid supply port 27
- Cathode liquid outlet 28 - Electrolytic cell wall (insulator) 29 - Bearing 30 - Reduction drive device 31 - Anode terminal 32 - Current-carrying brush 33 - Contact ring 34 - 9 rice-type electrolytic cell 35 - Conventional cathode plate 36 - Electrolyte 37 - Conventional anode plate 38 - Electrode beam 39 - Insulator 4 - Vertical drum cathode 41 - Electrodeposit outlet 43 - Sealed bearing device 42 - Hydrogen gas outlet Akita Smelting Co., Ltd. Figure 5 Figure 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電解工程において陽極で発生する酸素を回収し、
該酸素を亜鉛製錬の諸工程で有効活用することを特徴と
する亜鉛製錬法。
(1) Collecting oxygen generated at the anode during the electrolysis process,
A zinc smelting method characterized in that the oxygen is effectively utilized in various steps of zinc smelting.
(2)電解槽を隔膜で仕切って陰極室と気密陽極室とを
形成し、回転駆動される陰極からは該陰極表面に電解析
出した亜鉛を分離回収し、上記気密陽極室から排出され
る陽極液と酸素ガスとの混合物を気液分離して酸素ガス
を回収し、該酸素ガスを硫化亜鉛精鉱の焙焼用酸素富化
空気製造工程、亜鉛電解液中のマンガン酸化除去工程、
亜鉛浸出残渣の再浸出後液の酸化処理工程ならびに硫化
亜鉛精鉱の加圧浸出工程のうち少なくとも一つの工程に
使用することを特徴とする亜鉛製錬法。
(2) The electrolytic cell is partitioned with a diaphragm to form a cathode chamber and an airtight anode chamber, and the zinc electrolytically deposited on the cathode surface is separated and recovered from the rotationally driven cathode and discharged from the airtight anode chamber. A process for producing oxygen-enriched air for roasting zinc sulfide concentrate, a process for removing manganese oxidation from a zinc electrolyte,
A zinc smelting method characterized in that it is used in at least one of the steps of oxidizing the liquid after re-leaching of zinc leaching residue and pressurizing leaching of zinc sulfide concentrate.
JP2162267A 1990-06-20 1990-06-20 Method for refining zinc Pending JPH0452291A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001018266A1 (en) * 1999-09-07 2001-03-15 Billiton Intellectual Property B.V. Recovery of zinc from zinc bearing sulphide minerals by bioleaching and electrowinning
JP2008169449A (en) * 2007-01-15 2008-07-24 Dowa Metals & Mining Co Ltd Method for purifying arsenic solution

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