JPS61158812A - 塩基性炭酸亜鉛の蒸留晶析方法 - 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、塩基性炭酸アンモニウム亜鉛［ＺｎＣＮＨｚ
　）　４　］　Ｃ；Ｏｘ＃液がら塩基性炭酸亜鉛ｃ２Ｚ
ｎＣＣｈ　　・３　Ｚｎ（ＯＨ）ｚ　またはＺｎＣ０１
＊　３Ｚｎ（ＯＨ）２・Ｈ２Ｏ１を蒸留法にて晶析させ
る蒸留晶析方法に関する。

［従来の技術］ 製鉄所では、Ｚｎメッキ設備等から廃亜鉛が排出される
。しかるに、　Ｚｎは、ＺｎＯの形で顔料や加硫促進剤
として利用されるなど、利用範囲が広いので、前記廃亜
鉛を処理して、その生成過程に由来する重金属等の不純
物を除去して回収するのが得策である。

そこで、本発明者らは、Ｚｎ含有物から炭酸亜鉛として
回収する方法を、特開昭５９−８８３１９号公報により
開示した。

Ｚｎ含有物から炭酸亜鉛を回収する場合、前記公報記載
発明のように、少なくともＮＨ４０Ｈおよび（ＮＨ）４
　ＧＯｚを含む液にＺｎ含有物を溶解させ、その後炭酸
亜鉛を晶出させるのが好ましい、一方で、前述のように
、当初の廃亜鉛原料には重金属を含んでいるので、これ
を除去することにより、より高品質のものとしての用途
を広げることができる。

本発明者らの研究では、溶解−イオン交換→晶析の工程
を採るのが不純物を可能な限り除去する点で最適である
ことが判明している。この反応は次の通りである。

０溶解工程 Ｚｎ＋　（ＮＨ４）２　ＣＯｚ　＋　２ＮＨ４０Ｈ＋［
ＺＮ（ＮＨｉ　　）４　］　Ｃｏ３＋　）Ｉｚ　↑＋２
Ｈ２０、、、、（１）Ｏイオン交換工程 Ｍｅ”　＋　Ｚｎ−＋　Ｍｅ↓＋Ｚｎ”　　　　　　　
　　、、、、（２）Ｏ晶析工程 会５［Ｚｎ　（ＭＨＩ　　）４３００１　＋３８２０　
＋２ＺｎＣＯｔ　・３Ｚｎ（ＯＨ）ｚ　↓＋３Ｃ０２↑
＋２ＯＮＨｘ　↑、、、、（３Ａ） ・４［Ｚｎ　（ＭＨＩ　−）４　］　ＣＯＩ　＋４Ｈ２
０−”ＺｎＣＯ３ｅ　　３Ｚｎ（ＯＨ）２＊　Ｈ２０↓
＋３ＣＯｚ　↑＋　１６Ｎ）１３　↑　、、、、（３Ｂ
）なお、この場合、３Ｂの反応が８０〜９０％を占め、
３Ａの反応は少ないと考えられる。

［発明が解決しようとする問題点］ −Ｆ記の晶析工程を行なう場合、通常の技術常識からす
れば晶析槽を一基または複数基設ける。

ところで、晶析工程において、従来技術をそのまま採用
して晶析槽にて行なう場合、複数の晶析槽を多重効用的
に操作するのが有利であるが、たとえば第１効用缶にス
チームを吹込み、発生蒸気を次々に次の効用缶に導き、
アンモニアの蒸発・蒸留し、アンモニア濃度をたとえば
１０００ｐｐ′ａ以下にしようとすると、晶析槽をかな
り多く並べる必要があるし、かつ大量のスチームを必要
とする。しかも、操作的に単蒸留のようになるので、バ
ッチ方式となり、連続運転が不可能である。

これに対して、本発明者らは、前記の晶析工程の反応を
蒸留塔で行い得ることを見出した。このことは、化学工
学的技術者の常識から全く外れている。

しかしながら、蒸留塔にて晶析操作を行う場合、Ｚｎ濃
度として１０重量％（以下％は重量％である）以上の溶
液を蒸留し晶出させると、製品スラリー中の固形分濃度
は２０％以上となる。そして、蒸留塔の上部数段の範囲
は、アンモニアの蒸留特性から、アンモニアの揮発度が
高く、蒸発量が多い領域であるので、炭酸亜鉛の晶出量
が多い。その結果、蒸留塔内部の壁、棚段への結晶の付
着が激しく、わずか−日の運転で、泡鐘部分等が詰まり
、運転を停止し洗浄を要する。

たとえば、目皿板にあっては、第３図の上段に示すよう
に、泡鐘塔にあっては、第４図の上段に示すように、結
晶Ｘの付着が生じる。

本発明者らは、蒸留塔の材質や形状を種々変更して、結
晶の付着防止を図ったが、根本的な解決とはなり得ない
ことを知見した。また、その後結晶付着防止策を種々検
討した過程で、蒸留塔単独で晶析を行うのは、原液の濃
度が高いので起ることを知見し、しからば蒸留塔の前段
に好ましくは複数の晶析槽を設けて、前段である割合の
晶析操作を行うことによって、蒸留塔への供給液の濃度
を低くして結晶スラリーとしておけば、有効であるとの
結論を得た。

しかるに、一般の蒸留塔の操作は、各棚段を順次降下す
る過程でベーパーと接触させるという各棚段ごとの操作
である。しかし、このような操作では、各棚段での液保
有量は僅かであり、この状態で晶出が起ると、棚段部分
での結晶の付着を避は得ない。

したがって、本発明の主たる目的は、結晶の付着がなく
長時間連続運転可能な蒸留晶析方法を提供することにあ
る。

［問題を解決するための手段］ 前記問題点を解決するための本第１発明法は、アンモニ
ア塩基性炭酸亜鉛溶液を加熱しＮＨ３・Ｃ０２を分解蒸
発して炭酸亜鉛を晶析するに際して。

目皿またはスリットの棚板を複数段取付けた蒸留塔を用
いて蒸留晶析することを特徴とするものである。

また第２発明法は、複数の棚段を有する蒸留塔に原溶液
を供給し、蒸留塔下部を加熱し、溶液・スラリーが実質
的に蒸留塔内全体を充満している状態で、蒸留ベーパー
を蒸留塔下部から上部に向って上昇させることを特徴と
するものである。

［作用］ 本発明では、溶液・スラリーが実質的に蒸留塔内全体を
充満している状態で蒸留操作を行う。そして、この充満
した溶液・スラリー中を蒸留ベーパーが上昇する。

その結果、上昇ベーパーによって溶液・スラリーは良く
撹乱、分散されるので、棚段部分に沈着しようとする結
晶の付着が防止される。しかも、ある棚段についてみれ
ば、その上の棚段までの領域全体の液を保持しているこ
とになるので、通常の棚段上のわずかな液の保有量の場
合に比較して、液保有量がはるかに多く、したがって液
保有量が多い中で晶出がなされるから、この面でも結晶
の付着が防止される。

さらに付言すると、結晶晶析が起るとき、結晶粒子の生
長が行われるためには、結晶粒子は準安定域の過飽和液
中を浮遊していなくてはならず、結晶粒子の存在するス
ラリー濃度により過飽和液ｌｒｎ’の体積当りの晶析量
が決まり、過飽和度がバランスし平衡を保つ、したがっ
て、結晶スラリー容量が多くなるほど、過飽和度が低い
液中で結晶生長が行なわれ、蒸留塔の壁面への付着は少
なくなる。過飽和度は、ある物質特有の性質によりその
値が異るが、ある値より低ければ、壁面塔への付着およ
びその個所での結晶生長はきわめて少なくなり、ａ続運
転が可能となる。この点で、本発明のように蒸留塔内全
体を溶液・スラリーで充°満させ、過飽和度を低くする
ことが有効となる。また、蒸留ベーパーによって溶液・
スラリーを撹拌し濃度の偏在を防止し、また棚段の目皿
またはスリット板の透光部分に付着しがちな結晶を排出
し、閉塞を防出することが有効である。

［発明の具体例］ 以下本発明を図面に示す炭酸亜鉛の晶析を例とした具体
例によって説明する。

まず、第２図によって、晶析工程の全体を説明し、次い
で第１因によって、本発明例の詳細を述べる。

前記（１）および（２）式による溶解、イオン交換およ
び精密濾過の各工程を経た原液３は供給液管８Ａを介し
て第１晶析槽ＩＡに導かれる。各晶析槽ＩＡ〜ＩＤは、
同構造をなしており、内部にドラフトチューブ４、撹拌
羽根５およびクラッカーバイブロをそれぞれ有している
。

第１槽ＩＡから最終の第４槽ＩＤまで、蒸留塔２の直接
吹込まれる生蒸気７の熱による晶析操作終了液は、順次
その前の槽へ供給液管８Ｂ〜８Ｄを通って供給液として
供給されるようになっている。最終の第４結晶槽ｌＤの
底部からは、約Ｚｎ濃度２〜３％程度の低Ｚｎ供給液が
ポンプ９により抜き出されて、蒸留塔２の塔頂へ供給液
管８Ｅを介して供給される。

苅留塔２は、たとえば２０段の目皿からなる棚段２　ａ
、　２　ａ、・・・を有し、塔底には直接生蒸気７が吹
込まれる。１０は撹拌羽根である。

蒸留塔２内でも、前述の（３Ａ）または（３Ｂ）式の反
応が生じ、晶析操作が行なわれ、成品の塩基性炭酸亜鉛
スラリーは塔底からスラリーポンプ１１により抜き出さ
れ、続く、濾過・乾燥工程へと移行される。蒸留塔２内
での発生蒸気は、塔内を上昇して、塔頂かも蒸気供給管
１２Ａを通って最終の第４晶析槽ｌＤのクラッカーバイ
ブロへ導かれ、同晶析槽ＩＤでの晶析熱源とされる。

続いて、第４晶析槽ｌＤの発生蒸気は、蒸気供給管１２
Ｂにより第３晶析槽ｌｃへ導入される。

このようにして、順次前の晶析槽へと蒸気供給管１２Ｃ
，１２Ｄを介して発生蒸気が供給され、最終的に第１晶
析槽からの発生蒸気は、溶解液調整工程へ移行される。

このようにして、本発明例では、供給液と発生蒸気との
流れが向流とされている。

上記例では、晶析槽を４基設けたが、１基もしくは他の
数の基数でもよい、いずれにしても、最終の晶析槽から
蒸留塔２へ移行するＺｎ濃度としては、１〜５％、特に
２〜３．５％程度が好ましいので、原液のＺｎ濃度（通
常的１０％）に対してその分を各晶析槽で負担すること
が必要である。また各晶析槽の晶出速度としては、３０
〜１００　ｋｇ／ゴが好ましい。さらに、４基の晶析槽
の場合、第４〜第１晶析槽の順で、アンモニア濃度は約
３％、４％、６％、８％と順次高まる。

さて、第１図を参照すると、本発明では、蒸留塔２への
塩基性炭酸アンモニウム亜鉛溶液の供給硼と、塔底から
のスラリー抜出量を制御して、塔内の液拳スラリーレベ
ルＬを、好ましくは最上の棚段より上位に位置させ、塔
内を液・スラリーによって充満させておく。このために
、塔高全体をカバーできる液面計１３を設けて、レベル
調節計１４により、スラリー抜出量制御弁１５を調節す
る。

この状態で生蒸気７を吹込むと、これは気泡となって塔
内を上昇するとともに、生蒸気７の熱によって発生した
ＮＨ，ガス、およびＣＯｚガスが気泡となって上昇する
。これらの気泡は、棚段の目皿のスリフト孔を通る過程
で、さらに細かくなったり、集合したりして上昇すると
ともに、液・スラリー中に分散される。その結果、逆に
液・スラリーは気泡によって撹乱され、結晶粒子が分散
される。したがって、結晶粒子は目皿や目皿のスリット
孔９　あるいは塔の内壁に付着しようにも、分散されて
付着できない。かくして、塔内の結晶の付着が防止され
る。

ところで、上記例では、生蒸気の直接吹込によったが１
通常の間接加熱でも、発生するＮＨ，ガスおよびＣＯ□
ガスが気泡となるので作用的には同一である。ただ、間
接加熱であると、加熱面に１晶の付着が生じ、また気泡
量があまり多く期待できず撹乱効果が少ないので、本発
明の好ましい例は、前者の生蒸気の直接吹込である。

一方、結晶の付着をさらに防止したい場合、第５図のよ
うに、目皿上面を掻取る掻取羽根１６を有する掻取装置
を設けたり、塔内の液・スラリーに対して脈動を与える
脈動ポンプ１７を設け、液・スラリーに対してポンプ１
７により吸引・吐出の交互操作を行ない、液・スラリー
の流動化を図ると好ましい。

本発明における棚段としては、一般の蒸留塔で用いられ
る棚段形式を全て採用できるが、第４図に示す泡鐘方式
２０より、第３図に示す目皿板２１の方が結晶付着防止
効果が大きい、　目皿のスリット孔径立としては、８１
〜２０ＩＩＩＮが好適である。８　ｍｒｓ＊満であると
、結晶の付着があり、２０■を超えると、詰りはないが
、気泡の分散性が悪く、塔の内壁等に結晶の付着を生じ
る。

なお、上記例は、炭酸亜鉛の晶析についての例であるが
、その他の物質の晶析にも当然適用が可能である。

［発明の効果］ 以上の通り１本発明によれば、液・スラリーを塔内金体
に充満させたので、棚段等の部位において結晶の付着を
防止でき、長時間の運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法に係る実施装置の概要図、第２図は晶
析工程全体の概要図、第３図は目皿の棚段への結晶付着
状況の一例図、第４図は泡鐘棚段での結晶の付着状況図
、第５図は本発明法に係る他の例の概略図である。 ＩＡ〜ＬＤ、、、、晶析槽　２　、、、、蒸留塔２ａ、
、、１１段　　　　　７　、、、、生蒸気第１図 第４図 第５図゛ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アンモニア塩基性炭酸亜鉛溶液を加熱しＮＨ＿３
   ・ＣＯ＿２を分解蒸発して炭酸亜鉛を晶析するに際して
   、目皿またはスリットの棚板を複数段取付けた蒸留塔を
   用いて蒸留晶析することを特徴とする炭酸亜鉛の蒸留晶
   析方法。
2. （２）複数の棚段を有する蒸留塔の原溶液を供給し、蒸
   留塔下部を加熱し、溶液・スラリーが実質的に蒸留塔内
   全体を充満している状態で、蒸留ベーパーを蒸留塔下部
   から上部に向って上昇させることを特徴とする炭酸亜鉛
   の蒸留晶析方法。