JPS59500871A - 亜鉛含有産業廃棄物中の亜鉛を回収するための方法および装置 - 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】 亜鉛含有産業廃棄物中の亜鉛を回収するだめの方法および装置 本発明は亜鉛含有産業廃棄物、例えばスチール溶液あるいは亜鉛含有溶液から、 亜鉛および、多くの場合、他の構成分子又は構成元素をも回収する方法に関する 。本文において、亜鉛含有溶液とは工業過程で残った廃物から生ずる亜鉛を含有 する溶液のことである。

亜鉛を有用ガ形態で回収するととは、その結果、亜鉛含有産業廃棄物、例えば鉄 鋼業および薄板状金属製造工業において生する廃棄物の余分の価値が認められる ので、産業にとって経済的に相当有利である。例えば製鋼所よりあとの過程の工 業を考えてみると、亜鉛メッキ鋼板の廃棄物から亜鉛を回収することが有利なこ とが判るであろう。何となれば、もしそのような廃棄物を前処理せずに製鋼所へ 再循環すると、次に要約されるような不利益を生ずるからである。その不利益は 、転炉の耐火材料が亜鉛および酸化亜鉛で犯されると同時に、一方煙道にだ−１ ：り溶鉱炉に再循環されるダストに、ｍｌ火材料を犯す酸化亜鉛、が混、入する と共に、溶鉱炉の操業を妨げる析出物が蓄積することである。又、上記廃棄物か ら有用な元素である亜鉛を回収すれば、この廃棄物を有効に利用しうることとな る。亜鉛メッキ鋼板の廃棄物から亜鉛を合理的に回収すれば、結局二種の成分、 すなわち鉄鋼と亜鉛とを分離して夫々別々に利用することができることとなる。

当然考えられる鉄鋼の脱亜鉛方法は、亜鉛を酸媒体に溶解することである。しか しながら、この方法は決して満足すべきものでは々い。何となれば、スチールを その被覆層から分離し、製鋼所に再循環するのに適したものとすることはできる が、それにも拘らず、亜鉛塩と鉄塩を含む酸溶液類を廃棄する必要があるからで ある。従って、残液の廃棄を可能にするだめ、例えば石灰でとれらの溶液を中和 する必要がある。これに関連して特記すべきことは、溶解に用いた酸は再生され ぬこと、又、中和工程でスラッジが生じ、これは亜鉛を営むため費用のかかる工 程を軽々ければ利用が困難であるということである。又、中和は亜鉛塩が河川に 排出されぬよう注意深く監視せねばならない。

他に考えられる回収方法の１つは、亜鉛メッキ鋼板を酸洗いした溶液を酸媒体中 で電解することである。この方法では、緻密でしかも容易に溶融可能な微結晶性 亜鉛が直接陰極析出物としてえられる。この場合、亜鉛の電気冶金に従来用いら れやいるような在来の電解槽を使用することができる。しかしながら、水素の発 生のため、陰極に過度の水素圧力を生じ、そのため、電解液を極めて高度に精製 して、この過大圧力を減少させるすべての元素をできる限り除去しなければ、陰 極に亜鉛を析出させることは著しく困難となる可能性がある。又この想定に基づ くと、溶液に鉄塩が混入するため、かなりの困難が生ずるであろう。例えば、亜 鉛の電解に用いる溶液は最大３０ｍ９／ｌの鉄を含むであろう。この鉄の作用を 制限するため、亜鉛メッキ鋼板の酸洗いは極めて厳密な条件下で行なわなければ ならず、又高価な腐蝕防止剤を使用する必要がある。以下に述べるアルカリ浸漬 法では、上記のような不利を生ずることがない。

以上を要するに、産業廃棄物を経済的に処理し、亜鉛を直接工業的に利用できる 形態で回収することが可能な方法は全く知られていない。

本発明は亜鉛含有廃棄物を、水銀層と正電位に′電気的に接続している陽極との 存在下に、好咬しくはアルカリ性の第１溶液に浸漬し、電解により亜鉛含有廃棄 物中の亜鉛を陰極的に析出させて亜鉛アマルガムを形成させることを特徴とする 方法によって、上記の欠陥を埋める有力な工業的解決策を提供する。この亜鉛ア マルガムを次いで該第１溶液から分離し、負電位゛に電気的に接続している陰極 の存在下に、第２の酸溶液、゛中性溶液、又は錯化溶液と一接触させ、そして電 解によってアマルガム中の亜鉛を再溶解し、陰極上に純粋な亜鉛として析出させ るものである。

本発明の方法は、次の構成に々る電解槽によって有利に実施される。すなわち隔 壁で仕切られ、隔壁の底部にある開口を通じて互いに連通しているところの二つ の隔室を有するタンクからなり、このタンクの底部は、該開口を通じて二つの隔 室の底部にわたって拡がっている水銀の強制流動層で蔽われており、第１の隔室 には第１の電解液が収容されており、正電位に電気的に接続されている電極がこ の液に浸漬されており、第２の隔室には第２の電解液が収容されており、負の電 位に接続された陰極がこの液に浸漬されており、水銀層は２種の電解液の混合を 防止する機械的障壁ならびにイオンについてはこれを分離するだめの選択的電気 化学的障壁を形成している。陽極室内の電解液はアルカリ性溶液、例えばＮａＯ Ｈ溶液であることが好寸しいが、これに限定されるものではない。陰極室内の電 解液は酸溶液、中性溶液、又は錯化溶液、例えば硫酸亜鉛溶液又は亜鉛電解メッ キ浴である。両電極は同−又は別々の電源の極に電気的に接続されていてよい。

本発明の方法によると、特に次の利点をもって、亜鉛メッキ鋼板の廃棄物から亜 鉛とスチールを容易に回収することができる。

（ａ）　溶解および電解反応が、常温で高収率をもって、しかも少ないエネルギ ー消嘴量で実施される。

（ｂ）　必要とする装置が極めて簡単である。

（ｃ）　反応試薬の消費は、存在する不純物により失われる分（例えば微量のア ルミニウムの溶解に消費される）を補うだけでよいから、非常に少量で済む。

、利用可能な単結晶形をとっている。工程の変形の１つでは、亜鉛は鋼板の被膜 として（電解亜鉛メッキ）回収することもできる。

（ｅ）　＋鉛を除いたスチールは、何らの問題なく、製鋼所へ再循環することが できる。

（ｆ）　汚染性の廃水、廃ガス、粉塵の排出については何、らの問題もない。

本発明の技術は、各種の亜鉛含有産業廃棄物を回収して、利用可能な純粋な亜鉛 を製造するためにも用いることができる。その具体例としては、電気製鋼所から の廃粉塵（これは２０チ以上もの亜鉛を含むことが認められる）、溶鉱炉から排 出される廃粉塵、亜鉛メッキマット、さら、にはソーダで浸出後の亜鉛鉱が例示 される。本技術はこれらのすべての残留廃棄物の価値を大巾に高めるものである 。

さらに、本発明による電解槽は、亜鉛の電解回収と電気精錬とを単一操作で行な うことができるという利点を持っている。

この電解槽によると、安価な原料を用いて操作できる亜鉛メッキ系列の設置が可 能となり、原料のかなりの節約がてきる。

以下、添付図面に例示した実施態様によって本発明を説明する。

第１図は本発明の電解槽の１例の断面図であり、第２図は第１図に示した電解槽 を上から見た平面図である。

本発明の技術は、水銀電極を用い合金又は化合物から金属を抽出するアマルガム 冶金法に基づいている。本技術は図面に例示した種類の電解槽を用いて実施され る。

電解槽１０は隔壁３によって仕切られ、隔壁３の底部にある開口４により互いに 連通している２個の隔室１．２から構成されている。槽の底部′−に水銀層５が あって、これは開口４を通じて２個の隔室１．２にわたって拡がっている。この 水銀１はポンプ１１によって強制循環されている。第１の隔室１には電解液６が 入っており、正電位源十■に電気的に接続された電極７がその液に浸漬されてい る。図面に例示した実施態様では、電極７は水銀層の上方ある距離を保って電解 液中を移動するチェーンコンベアから成っており、これは処理する亜鉛含有廃棄 物を運搬するように造られている。この場合、電解液６はアルカリ性溶液、例え ばＮａＯＨ溶液であることが好ましいが、何らこれに限定されるものではない。

陽極７は或いは、例えば回転バスケットであってもよく、これは処理する廃棄物 を電解液６に浸漬するように造られている。

他の実施態様では、陽極は処理する廃棄物を運搬しないように設計されていても よい。

処理する亜鉛含有廃棄物は陽極室１の電解液６に浸漬されるが、この廃棄物は金 属廃棄物（亜鉛メツキシ−ｈ亜鉛メッキマット）であってもよく、例えば製鋼所 で排出される粉塵を溶鉱炉のスラッジを、又は亜鉛鉱を化学処理してえられた亜 鉛含有溶液であってもよい。水銀層５は隔室１内では陰極として作用する。電解 槽に電圧を印加すると、亜鉛が陰極的に析出し水銀とアマルガムを形成する。隔 室１内での陽極反応の本質は、処理する廃棄物の種類に応じて隔室を配設するこ とによって、適切に選択することができる。亜鉛メッキシート又は亜鉛メッキマ ットを処理する場合は、例えばＮａＯＨ溶液に浸漬される鋼製の陽極が選ばれる 。そうすると亜鉛は電解液に電気化学的に溶解する。例えば製鋼所の粉塵、溶鉱 炉のスラッジ、あるいは亜鉛鉱等からえられる亜鉛含有溶液の場合は、陽極反応 によって酸素が発生する。

陽極室１内の電解液が亜鉛酸ナトリウム溶液の場合、この溶液は新しい電解液を 補給するととによって連続的に再生される。陽極室１内の電解液としてアルカリ 性溶液を用いると、処理する亜鉛含有廃棄物中に含捷れている鉄およびその他の 不純物と異なり、亜鉛は選択的にこれに溶解する。これによって、アルカリ性媒 体に難溶又は不溶の目的外の元素（例えば鉄、銅、その他）の溶解が回避される ので、例えば製鋼所粉塵、溶鉱炉スラッジ、亜鉛メンキマット、亜鉛メッキ鋼板 等の産業廃棄物から亜鉛を有利に回収することができる。又アルカリ性媒体中で 電解を行なうことによって、水素発生に伴う問題を排除することができる。アル カリ性媒体中ではｐＨが高いため、酸性媒体中のようには、水素の発生は急激で ないからである。

隔室１で形成された亜鉛アマルガムは、水銀循環層５電解液を収容しており、用 途に応じてその電解液は酸溶液、中性溶液、あるいは錯化溶液からなっている。

陰極９がこの電解＃：８に浸漬されており、負電位−Ｖに電気的に連結されてい る。電解液８は、例えば硫酸亜鉛溶液であ、って、その中にアルミニウム製陰極 が浸漬されている。アマルガム中の亜鉛は陽極的に電解液８に溶解し、溶解した 亜鉛は陰極９上に、商品価値の高い純粋な安定で酸化されない単結晶形で析出す る。

この陰極室は電解亜鉛メッキ室としても用いられる。

この目的のため、亜鉛メッキ浴（例えば、アルカリ性の青酸塩浴又は酸性浴）が 電解液として選ばれ、亜鉛メ゛ツキされる鋼製基体は陰極として用いられる。そ うすると、亜鉛が鍋製基体上にメッキ被膜として直接析出する。このように本発 明による電解槽は、亜鉛含有廃棄物から回収される亜鉛を用い亜鉛メッキを直接 かつ極めて経済的に実施する装置としても使用される。なお、この電解槽では陰 極室でスラッジは何ら生成しないことは特記すべ性電極として作用することであ る。この電極は陽極室１中に存在するところのアマルガム化するのに適した元素 、例えば亜鉛、鉛、ビスマス、錫等を透過することができるが、イオンや溶媒は 透過しない。このように、水銀層は、２種の電解液６および８の混合を防止する 機械的障壁ならびにイオンを分離するだめの選択的電気化学的障壁を形成してい る。従って陰極室中の電解液８に不純物や、亜鉛よりも電気的に陽性な元素も混 入することがなく、そのため水素の過大圧力を低下させることができる。

陰極室の電解液の媒体を適切に選ぶことによって障害となる水素の発生をすべて 避けることができる。

本発明による電解槽の他の１つの注目すべき特色は、それが亜鉛あるいは同様の 性質を有する他の元素の電気精錬にも巧みに利用することができることである。

電解浴中の不純物は、亜鉛よりも電気的に陽性でしかも水銀でアマルガム化でき るものであれば、亜鉛と共に水銀に溶ける。そうでない場合は不純物はスラッジ として沈澱するか、溶液中に残り、これは支障を来たすことはない。

これは例えばアルミニウムに当てはする。水銀の電位を、亜鉛だけが再溶解する ように、十分大きな負の値に保持すれば、亜鉛よりも電気的に陽性な池の望寸し くない元素（例えば鉛）でも陰極室には入って来ない。このように、この２極性 水銀電極の選択的性質が、本発明の電解槽を用いて亜鉛の電気精錬が実施できる 理由である。不純物のアマルガムを含む水銀は、それが再循環される前に、アマ ルガム化された元素をそれから抽出するために、例えば補助電解槽で電解するこ とによって、連続的に再生することができる。

両電極は同一の電源の正極および負極に夫々接続されていてもよいし、あるいは 異なった電源に夫々接続されていて、′ｌ′ｐＡ極室および陰極室における二つ の反応操作を別々に制御してもよい。この二つの反応の電気化学的収量は一般に 等しくない。両′電解液中の各成分の種類および濃度を互いに独立に選ぶことも 又可能である。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸＥ　ＡＵ　Ｉ’ｍＰＰ０ＲＴ　ＤＥ　ＲＥＣＨＥＲＣＨＥ　ＩＮＴＥ ＲＮＡＴＩＯＮＡＬＥ　ＲＥ［、Ｊｌ、ＴＩＦＬｅｓ　ｒｅｎｓｅｉｇｎｅｍｅ ｎｔｓ　ｆｏｕｒｎｉｓ　５ｏｎｔ　ｄｏｎｎ４ｓ　＋１　ｔｉｔｒｅ　１ｎｄ ｉｃａ七１ｆｅｔ　ｎ’ｅｎｇａｇｅｎｔ　ｐａｓ　ｌａ　ｒｅｓｐｏｎｓａｂ ｉｌｉｔＡ　ｄｅ　１’０ｆｆｉｃａ　ｅｕｒｏｐ４ｅｎｄｅｓ　ｂｒｅｖｅｔ ｓ。

Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｂｒｅｖｅｔ　Ｄａｔｅ　ｄａ　Ｍｅｍｂｒｅ（ｓｌ　ｄｅ 　ｌａ　Ｄａｔｅ　ｄａｃｉｔ４　ａｕ　ｒａｐｐｏｒｔ　ｐｕｂｌｉｃａｔｉ ｏｎ　ｆａｍｉｌｌｅ　ｄｅ　ｂｒｅｖｅｔｓ　ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｄｅ　 ｒａｃｈｅｒｃｈｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　亜鉛包有廃棄物を、水銀層（５）と正電位に電気的に接続している陽極（７ ）の存在下に、好ましくはアルカリ性の第１電解液（６）に浸漬し、電解により 亜鉛含有廃棄物中の亜鉛を陰極筒に析出して亜鉛アマルガムを形成させ、この亜 鉛アマルガムを第１電解液（６）から分離し、負電位に電気的に接続している陰 ＋！ｉ、（９）の存在下に第２電解液（８）と接触させ、電解によシアフルガム 中の亜鉛を陽極的に再溶解し、陰極（９）上に純粋な亜鉛を析出させることを特 徴とする亜鉛含有産業廃棄物に含まれる亜鉛を回収する方法。 ２　隔壁（３）で仕切られ、その隔壁の底部にある開口（４）を通じ互いに連通 している二つの隔室（１，２）からなるタンク（１０）、このタンクの底部は該 開口（４）を通じて二つの隔室の底部にわたって拡がっている水銀層（５）によ って蔽われておシ、第１の隔室には正に位に電気的に接続している電極（７）を 浸漬している第１電解液（６）が入っておシ、第２の隔室には負電位に電気的に 接続している陰極（９）を浸漬している第２亀解液（８）が入っておシ、水銀層 （５）が２種の電解液（６，８）の混合を防止する機械的障壁およびイオンにつ いてはこれを分離するだめの選択的電気化学的障壁を形成していることを特徴と する亜鉛含有産業廃菓物処理用成解槽。 ３、陽極（７）が、処理される亜鉛包有廃棄物を搬送する請求の範囲第２項に記 載の電解槽。 ４、陽極（７）が、水銀層（５）の上方ある距離を保って、第１電解液（６）中 を移動するチェーンコンベアである請求の範囲第３項に記載の電解槽。 ５、陽極（７）が、処理する亜鉛包有廃棄物を第１電解液（６）に浸漬するのに 適した回転バスケットである請求の範囲第３項に記載の電解槽。 ６　第１隔室（１）中の電解液（６）がアルカリ性溶液である請求の範囲給２項 乃至第５項のいずれか一つに記載の電解槽。 ７、　電極（７，９）が同一電源−の極に電気的に接続されている請求の範囲第 ２項乃至第６項のいずれか一つに記載の電解槽。 ８、電極（７，９）が異なる電源に電気的に接続されている請求の範囲第２項乃 至第６項のいずれか一つに記載の電解槽。