JPH10121160A - 高純度亜鉛の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の技術では亜鉛との完全分離が困難であ
った鉄、銀、鉛などを分離できる新規な精製手段を開発
することによって、純度９９．９９９９重量％（６Ｎ）
以上の高純度亜鉛を直接インゴット状で製造できる製造
方法と製造装置の提供。 【構成】 純度９９．９９％の電気亜鉛を原料るつぼ５
に入れ、回収鋳型６中央部に設置した吸入台９上に固定
して電気炉１内に装入する。原料るつぼ５と回収鋳型６
は石英製外筒３と内筒４で二重に封体されており、真空
排気装置２によって内筒４内を真空度１×１０^-2Ｔｏｒ
ｒとし炉温を４５０℃にすると原料中の亜鉛は蒸発した
後、内筒の内面に凝縮し粒状になって回収鋳型に落下す
る。これを回収して６Ｎ以上の亜鉛を得る。亜鉛より蒸
気圧の低いものは原料るつぼ内に残留するが、蒸気圧が
高いものはガス状のまま排気され、冷却トラップ８内に
吸引され、水冷フランジ７により冷却されて固化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、純度９９．９９％
程度の市販電気亜鉛等から真空蒸留精製により純度９
９．９９９９％以上の高純度亜鉛を製造する方法とその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に亜鉛は硫化亜鉛をバイ焼して得ら
れる酸化亜鉛に炭素を混ぜて還元し、生じた亜鉛蒸気を
凝縮させて蒸留亜鉛を製造する乾式法と、亜鉛含有鉱石
を処理して得た亜鉛溶液を十分精製し、硫酸酸性とした
液を電解液として電解精製を行う湿式法とが知られてい
る。これらの原料亜鉛からの精製法には電解精製のほ
か、真空下で蒸留する減圧精製やゾーン精製法が用いら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記亜鉛電解法によっ
て得られる電気亜鉛の純度は９９．９９〜９９．９９８
％程度であり、不純物として含有される塩素、鉄、ニッ
ケル、銅、銀、カドミウム、鉛はいずれも０．５ｐｐｍ
以上含まれている他、単一の精製方法で９９．９９９９
％以上の純度を得ることは困難を極めていた。

【０００４】さらに、ゾーン精製法の場合においても、
精製後の切断加工の必要性と汚染の危険があることか
ら、精製時の処理量の制約や精製亜鉛をインゴットにす
る場合には鋳造時の不純物の混入による汚染の問題があ
った。

【０００５】したがって本発明の目的は、従来の電解法
では亜鉛との完全分離が困難であった塩素、鉄、ニッケ
ル、銅、銀、カドミウム、鉛等を分離できる新規な精製
手段を開発することによって純度９９．９９９９％以上
の高純度亜鉛を直接インゴット状で製造できる製造方法
と製造装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく鋭意研究の結果、外筒と内筒からなる二重の
石英筒で封体した内部に原料亜鉛が装入される原料るつ
ぼとこれに連接して設けられる回収鋳型を配置して真空
蒸留を行い、蒸発した亜鉛を石英筒面に凝縮させ、これ
を回収鋳型に回収するようにすれば、従来よりも簡易な
構造でしかも精製から鋳造までを一回の連続工程で処理
できる上、汚染が少ないので、含有する不純物が１ｐｐ
ｍ未満の純度９９．９９９９％以上の高純度亜鉛が得ら
れることを見いだし本発明に到達した。

【０００７】すなわち本発明は第１に、原料亜鉛を真空
溶解して高純度亜鉛を製造する方法において、原料るつ
ぼに装入された原料亜鉛を温度４００℃以上、真空度１
×１０^-2Ｔｏｒｒ以下で真空蒸留することにより蒸発さ
せた亜鉛を原料るつぼに連接する回収鋳型に回収してイ
ンゴットとし、不純物としてカドミウム、鉄の含有量が
それぞれ０．１ｐｐｍ以下で、かつガス成分以外の不純
物量が１ｐｐｍ未満である純度９９．９９９９％以上の
高純度亜鉛を得ることを特徴とする高純度亜鉛の製造方
法；第２に、真空精製部とこれを加熱する電気炉を備え
た加熱部とを主要構成部とする高純度亜鉛の製造装置で
あって、上記真空精製部がそれぞれ脱着可能に連接する
原料るつぼ、回収鋳型、冷却トラップおよび水冷フラン
ジからなり、かつ上記原料るつぼと回収鋳型が耐熱材か
らなる二重の筒で封体されていることを特徴とする高純
度亜鉛の製造装置を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の高純度亜鉛の製造装置
は、一例として図１の概略図に示す構造とすることがで
きる。すなわち電気炉１内に配置された石英製外筒３内
を真空排気装置２により真空排気を行えるよう、上記外
筒３内に原料るつぼ５、回収鋳型６、鋳型中央部に設け
た吸入台９、吸入台下の冷却トラップ８、これを冷却す
る水冷フランジ７を脱着可能に連接し、さらに原料るつ
ぼ上面に石英製内筒４を設けて外筒３と共に二重構造と
なって封体されてる。

【０００９】この場合、原料亜鉛として電気亜鉛（純度
９９．９９％程度）を原料るつぼ５に適量入れ、電気炉
で４００℃以上、好ましくは４００〜６００℃の温度範
囲にすると共に真空度を１×１０^-2Ｔｏｒｒ以下、好ま
しくは１×１０^-2〜１×１０^-3Ｔｏｒｒの範囲に制御す
ると、原料るつぼ内の原料亜鉛が融解・蒸発し、該るつ
ぼ５と上部の内筒４との間に落下して、るつぼ底部に連
接する回収鋳型６の中に回収される。

【００１０】原料亜鉛中に含有される不純物のうち、亜
鉛より蒸気圧の低いアルミニウム、ケイ素、カルシウ
ム、鉄、ニッケル、銅、銀、鉛、テルル、ビスマスは原
料るつぼ５内に残留し、逆に蒸気圧の高いナトリウム、
硫黄、塩素、カリウム、カドミウムは凝縮することなく
気体状で真空排気装置２によってるつぼ底部に設けられ
た吸入孔を通って冷却トラップ８内に吸収され、水冷フ
ランジ７の働きにより冷却されて固化する。

【００１１】本発明においては、予め回収用の鋳型の形
状を精製後の次工程で用いる鋳型の形状としてあるた
め、従来法のように精製された亜鉛を再度鋳造する必要
はなく、このため汚染の少ない高純度亜鉛製品を、精製
・鋳造の工程を区別することなく一回の処理で製造でき
る。

【００１２】このようにして得られた高純度亜鉛をグロ
ー放電質量分析機で分析したところ、カルシウム、テル
ルおよび塩素が０．０５ｐｐｍ以下であり、ナトリウ
ム、アルミニウム、珪素、硫黄、カリウム、鉄、ニッケ
ル、銅、銀、カドミウム、鉛、ビスマスがそれぞれ０．
０１ｐｐｍ以下で、かつガス成分以外の不純物が１ｐｐ
ｍ未満の値を示していた。

【００１３】したがって本発明においては、測定対象元
素をＮａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｂｉとし、グロー
放電質量分析装置により定量分析を行い、得られた不純
物含有量の総和を１００％から差し引いて得られる数値
が９９．９９９９％以上の場合をもって純度９９．９９
９９％以上の高純度亜鉛と定義した。

【００１４】以下、実施例により本発明をさらに説明す
るが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではな
い。

【００１５】

【実施例１】図１の高純度亜鉛製造装置を参照して以下
説明する。先ず、純度９９．９９％の市販電気亜鉛１０
００ｇを原料るつぼ５に入れ、回収鋳型６中央部に設置
した吸入台９上に固定した後、図１に示すように電気炉
１内に装入した。

【００１６】この場合、原料るつぼ５と回収鋳型６の上
面には石英製の外筒３と内筒４とが設けられ、真空排気
装置２によって内筒４内部の空気が吸入台９上部に設け
られた吸入孔（図示せず）を通して吸い出され、内筒４
の内部が真空状態となる構造である。

【００１７】真空排気装置２で排気して内筒４内の真空
度を１×１０^-2Ｔｏｒｒとするとともに炉温を４５０℃
一定で８０分間精製したところ、原料中の亜鉛はいった
ん蒸発した後、原料るつぼ５上の内筒４の面に接触して
次第に凝縮し始め、粒状になって原料るつぼ５の底部に
設けた回収鋳型６の中に落下した。この粒状亜鉛８００
ｇを回収し、その品位を表１に示した。

【００１８】一方、亜鉛より蒸気圧の高いものはガス状
のまま排気装置で吸引され、吸入台９の上部に設けられ
た吸入孔を通過して冷却トラップ８上で固化した。この
固化物を分析したところ、その主成分は亜鉛で、ナトリ
ウム、硫黄、塩素、カリウム、カドミウムなどいずれも
蒸気圧の高い物質が多く含まれていた。また、併せて原
料るつぼ内に残っている金属を分析したところ、その主
成分は亜鉛で、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、
鉄、ニッケル、銅、銀、テルル、鉛、ビスマスなどの蒸
気圧の低い物質が原料亜鉛より多く含まれていた。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【実施例２】純度９９．９９％の市販電気亜鉛１０００
ｇを原料るつぼ５に入れて、真空度を１×１０^-3Ｔｏｒ
ｒ、加熱温度を５００℃として実施例１と同様に精製を
行い、精製亜鉛８５０ｇを得た。この品位を表１に併せ
て示した。

【００２１】

【比較例】比較のため、純度９９．９９％の市販電気亜
鉛の品位を表１に併せて示した。

【００２２】

【発明の効果】上述のように本発明の方法に基づく製造
装置によれば、原料るつぼで溶解した亜鉛は蒸発して内
筒表面に凝縮し、鋳型に回収されてインゴットを形成す
るので、従来必要とされていた鋳造や後処理等の複雑な
工程に代わって、本発明の簡易な構造の製造装置を用い
ることにより、精製から鋳造までの一連の工程を汚染の
危険が少ない一回の処理で行えるようになり、従来より
も分離精度が高くしかもコスト低減可能な精製手段を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高純度亜鉛の製造装置の概要を示
す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 電気炉 ２ 真空排気装置 ３ 石英製外筒 ４ 石英製内筒 ５ 原料るつぼ ６ 回収鋳型 ７ 水冷フランジ ８ 冷却トラップ ９ 吸入台

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料亜鉛を真空溶解して高純度亜鉛を製
   造する方法において、原料るつぼに装入された原料亜鉛
   を温度４００℃以上、真空度１×１０^-2Ｔｏｒｒ以下で
   真空蒸留することにより、蒸発させた亜鉛を原料るつぼ
   に連接する回収鋳型に回収してインゴットとし、不純物
   としてカドミウム、鉄の含有量がそれぞれ０．１ｐｐｍ
   以下で、かつガス成分以外の不純物量が１ｐｐｍ未満で
   ある純度９９．９９９９％以上の高純度亜鉛を得ること
   を特徴とする高純度亜鉛の製造方法。
2. 【請求項２】 真空精製部とこれを加熱する電気炉を備
   えた加熱部とを主要構成部とする高純度亜鉛の製造装置
   であって、上記真空精製部がそれぞれ脱着可能に連接す
   る原料るつぼ、回収鋳型、冷却トラップおよび水冷フラ
   ンジからなり、かつ上記原料るつぼと回収鋳型が耐熱材
   からなる二重の筒で封体されていることを特徴とする高
   純度亜鉛の製造装置。