WO2002050320A1

WO2002050320A1 - Procede pour purifier du zinc et colonne de rectification pour purifier du zinc

Info

Publication number: WO2002050320A1
Application number: PCT/JP2001/010957
Authority: WO
Inventors: Fumio Tanno; Kenji Matsuzaki
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2002-06-27
Also published as: JPWO2002050320A1; AU2002222638A1; EP1371739A4; EP1371739A1

Description

明細書亜鉛の精製方法及び亜鉛精製用精留塔技術分野

本発明は、省エネルギー化、設備の小型化、低コスト化等を達成できる金属、特に亜鉛の精製方法、及び該方法に使用可能な精留塔に関する。背景技術

亜鉛の電解製鎌では、純度 99. 99 %以上の電気亜鉛（最純亜鉛）を生成する。一方、亜鉛の乾式製鍊（ I S P、堅型蒸留、水平蒸留、電熱蒸留等）では、純度 98. 5 %以上の蒸留亜鉛（P W) を生成する。こうした純度の低い亜鉛（以卞精留塔に供用する場合に粗亜鉛と呼ぶ）を電気亜鉛並のグレードにするために精留塔で精製し、 99. 99 %以上の精留亜鉛（S H G ) にする。乾式製鎌により得られる蒸留亜鉛中には主に金属鉛や金属力ドミゥムが不純物金属として含有され、電柱、橋及びガードレール等の溶融亜鉛めつき用として使用される。この蒸留亜鉛を精製して得られる精留亜鉛は更に高純度であるため、用途が幅広くかつ需要が高く (例えば電気めつき、自動車の車体用連続めつき）、市場規模が大きくなつている図 1に従来から使用されている亜鉛精製用の精留工程における精留塔を示す。該精留塔は通常鉛，鉄、銅等の除去用精留塔（鉛塔）と力ドミゥム除去用精留塔（力ドミゥム塔）から成る。又図 2 aに鉛塔の部分分解拡大図、図 2 bにカドミウム塔の部分分解拡大図を示す。

鉛塔 1は複数（現状では粗亜鉛供給口より上の還流部のみで 24段）のトレイ 2 が積み重ねられた形態を有し、鉛塔 1のほぼ中央部側面に粗亜鉛用の供給口 3が設置され、この供給口 3を通して粗亜鉛が鉛塔 1内に供給される。粗鉱の製鍊で得られるこの粗亜鉛は約 98. 5 %の亜鉛と、主な不純物としての鉛とカドミウムを含有している。

前記鉛塔 1の亜鉛供給口 3より下の部分の周囲には燃焼室 4が設置されている _c トレイ 2上の溶融亜鉛 5はトレイ 2の上向き堰 6をオーバーフローして直下のトレイ 2に移動する。その一方、燃焼室 4内方のトレイ 2上の溶融亜鉛 5は加熱により気化し、気化した亜鉛蒸気が上方のトレイ 2に移動する。上方のトレィ方向に移動した亜鉛蒸気は燃焼室 4より上方に達すると徐々に冷却されて一部が再度トレィ 2上へ凝縮する。凝縮した溶融亜鉛 5は再度トレィ 2の上向き堰 6をォーバーフローして直下のトレイ 2に移動し、この繰り返しにより燃焼室 4内方のトレイ 2上に達し、燃焼室 4による加熱により再度気化する。

主成分である亜鉛と不純物である鉛と力ドミゥムのうち蒸気圧が最も低い金属は鉛であり、.亜鉛及び力ドミゥムより気化しにくいため、燃焼室 4内方のトレイ 2上に残りやすくなる。従ってこの気化—凝縮の繰り返しにより比較的多量の鉛を含む亜鉛が最下段のトレイ 2に達し、鉛取出口 7から取出される。

最上段の卜レイ 2上方に達した力ドミゥム蒸気を含む亜鉛蒸気は鉛塔 1の上端部側方に向かう亜鉛蒸気取出口 8を通して取出され、コンデンサー 9に導かれる。該亜鉛蒸気取出口 8内及びコンデンサー 9内で力ドミゥム蒸気を含む亜鉛蒸気は冷却されて力ドミゥムを含む溶融亜鉛に変換される。

この溶融亜鉛は、 61段の卜レイ 10が積み重ねられたカドミウム塔 1 1内に、該力ドミゥム塔 1 1 の 61 段の卜レイ 10のほぼ中央部に設置された溶融亜鉛供給口 12を通して供給される。

前記力ドミゥム塔 1 1の溶融亜鉛供給口 12より下の部分の周囲には鉛塔の場合と同様に燃焼室 13が設置されている。鉛塔の場合と同様にして燃焼室 13により ' 力ドミゥム塔 11内の溶融亜鉛を加熱すると、亜鉛の蒸気圧が力ドミゥムの蒸気圧より低く気化しにくいため、溶融亜鉛 14は下方のトレイ 10に移動しやすく、他方力ドミゥムは蒸気となり亜鉛蒸気とともに最上段のトレィ 10に達し、該最上段のトレイ 10の上方空間内に形成されるコンデンサー 15 により冷却されて溶融状態になって、亜鉛一力ドミゥム取出口 16からカドミウム塔 11外に取出される。力ドミゥムがこのようにして塔外に取出されるため、カドミウム塔 11の下方側のトレイ 10上には殆ど力ドミゥムを含まない純亜鉛が存在し、この純亜鉛が力ドミゥム塔 11底面に設置された亜鉛取出口 17から取出される。

この方法で得られる純亜鉛の純度は 99. 99%以上であり、純度的には満足できるレベルである。

しかし粗亜鉛から精留亜鉛への精製は精製効率を向上させるために高温（通常は約 goo i ioot ) で実施され、そのため大量のエネルギーを必要とする。前述した通り現在の亜鉛精製では鉛塔の還流部のトレイ数を 24段、力ドミゥム塔のトレイ数を 61段として初めて純亜鉛の純度を 99. 99%以上にまで向上させることができる。これらの段数の多さは設備の大型化を招き、製造コストの高騰が不可避になる。

更にトレイを積み重ねて製造される精留塔は熱に依る劣化のため 3年に 1回程度材料を交換して積み替える必要があり、レンガ製の前記精留塔は機械的強度が劣り、地震等の自然災害に弱いといった欠点を有している。

又亜鉛以外の金属の精留塔を使用する精製においても、同様の欠点は指摘されている。発明の開示本発明は、このような従来技術の欠点を解消し、低エネルギーで操業が実施でき、かつ小型で機械的強度も高い精留塔を使用することにより、低コスト及び高操業効率で実施できる亜鉛等の金属精製方法、及び該方法に使用可能な精留塔を提供することを目的とする。

^ 本発明は、不純物を含む亜鉛等の金属を複数段の精製トレィを有する精留塔に導いて金属精製を行う方法において、精留塔内を減圧に維持しながら前記金属の蒸留を行うことにより不純物を除去し高純度金属を得ることを特徴とする金属の精製方法、及び該方法に使用可能な精留塔である。

本発明の金属の精製方法、特に亜鉛の精製方法では、亜鉛精製用精留塔、例えば鉛塔及びカドミウム塔の少なく-とも一方を減圧にして亜鉛の精製を行う。金属精製、特に亜鉛精製を減圧下で行うことにより次のような効果が得られる。 ' ① 減圧下では精留塔の内圧が低下するため、大気圧下の精製と比較して、亜鉛等の金属の蒸気圧が低くても金属が気化して亜鉛精製が実施できる。換言すると加熱が弱くても亜鉛精製が行えることになり、省エネルギー化が達成できる。 ② 従来の大気圧下での溶融金属の気化は沸騰状態にあり、溶融金属内部から激しく気泡が発生している状態である。従って気化する金属が飛沫になって溶融金属表面から飛散し、この時に本来気化しない低沸点金属も同伴して表面から離れやすくなる（飛沫随伴）。そのため分離効率つまり精製効率が低くなる。この欠点を解消するためにはトレイの段数を増加させる必要が生じる。

これに対し本発明の減圧精製では、沸騰させなくても十分な蒸発速度が得られるので、沸騰させないで蒸留操作を行えるため、気化する金属の飛沫飛散がないか、又はあるとしても非常に少ないため、低沸点金属の同伴がなくなり分離効率が向上する。しかも減圧下では金属間の蒸気圧差が大きくなり分離を容易に行うことが可能になる。これらは従来の精留塔のトレィ段数より少ない卜レイ段数で同程度の精製が可能になることを意味し、従って本発明方法によれば精留塔の小型化及び建設コス卜の低減が達成できる。

更に条件に依っては、精留塔の加熱を必要とせずに不純物の分離が可能になる。つまり精留塔に供給される加熱された亜鉛の顕熱のみで亜鉛又は不純物の蒸発に必要な蒸発熱を担うことができる。精留塔の加熱が不要になると燃料費が節約できるだけでなく、精留塔に加熱設備を設置する必要がなくなり、コスト面で有利になるだけでなく、占有面積の低下にも寄与できる。

③ 減圧精製を行うためには精留塔をシールして密閉度を高くしなければならないが、そのためには必然的に強度の高い材料を使用して精留塔を製造しなければならず、精留塔の機械的強度が増大して地震等に対して耐久性の高い精留塔による操業が可能になる。

④ 操業温度が低いため、トレイの劣化が少なく長寿命となる。

本発明方法では、亜鉛等の金属精製に使用される精留塔の少なくとも 1塔を減圧にして操業を行う。亜鉛精製では、一般的には鉛塔と力ドミゥム塔が使用され、本発明では両塔を減圧にして操業を行うことが望ましく、鉛塔とカドミウム塔のいずれか一方でも上述した効果が達成できる。又両塔の代わりに又は両塔に加えて両塔を接続するラインを減圧にして間接的に少なくとも一方の塔を減圧にするようにしても良い。

又亜鉛の精製の場合、カドミウムと鉛を主たる不純物として含有するが、カドミゥム濃度の低い蒸気亜鉛を作るため、亜鉛精製における鉛塔を設置せずに、力ドミゥム塔のみで精製を行うようにしても良い（この力ドミゥム塔を脱力ドミゥム塔ともいう）。

減圧度は特に限定されず、減圧度が僅かであってもそれに応じた効果が得られる。好ましい減圧度は 0. l〜5000Paであり、例えば従来と同じ純度である 99. 99 % の精製亜鉛を得るために鉛塔の還流部の必要なトレィ段数は減圧度が 20Pa の場合 3段であり、大気圧下の 24 段から大きく減少する。更に従来と同じ純度の 99. 99 %の精製亜鉛を得るために必要な力ドミゥム塔の全トレイ段数は減圧度が 1260Paで 26段、 190Paで 18段であり、いずれも大気圧下の 61段から大きく減少する。

精留塔を構成する材料は高減圧度に耐えることができかつ亜鉛等の金属や含有不純物と反応しない任意の材料を使用できるが、ステンレス等の金属や金属合金及び黒鉛や S i Cなどの耐火物を使用することが好ましい。

精留塔内を減圧にする手段は特に限定されず、ポンプによる吸引等の従来手段をそのまま使用すれば良い。ポンプ等の吸引手段を接続する精留塔の個所は精留塔内の金属が吸引されないように選択し、必要に応じてトラップ等を使用することが好ましい。

本発明方法における精製対象となる金属の 1種である不純物を含む亜鉛は特に限定されないが、例えば従来の亜鉛製鎌における熔鍊工程終了時の、鉛とカドミゥムを主たる不純物として含有する亜鉛含有量が約 98. 5 重量％の粗亜鉛に対して好ましく適用できる。

本発明方法に従って亜鉛精製を減圧下で行うと、常圧下で行う場合と比較して、次のような効果が生じる。 ①低温での操業が可能になり省エネルギー化が達成できる。 ②飛沫随伴によると推測される精製効率の低下がなくなり、しかも減圧下では金属間の蒸気圧差が大きくなり分離を容易に行うことが可能になる。従って従来の精留塔よりトレイ段数より少ない精留塔の使用で従来と同等又はそれ以上の精製が可能になり、精留塔の小型化及び建設コストの低減が達成できる。 ③ 減圧精製を行うために精留塔の機械的強度を上昇させることにより精留塔の耐久性が増し、又自然災害に対して耐性が高くなる。 ④操業温度が低いため、トレィの劣化が少なく、長寿命となる。

この亜鉛精製は、鉛塔とカドミウム塔を含む精留塔を使用して行っても、又脱カドミウム塔のみを含む精留塔を使用して行っても良く、前者'の場合は、原料の鉛及び力ドミゥムを不純物として含む粗亜鉛が精製されて鉛及び力ドミゥムが除去された高純度（99. 99 %以上）の精留亜鉛（S H G ) が得られ、後者の場合は力ドミゥムが除去された鉛を含む亜鉛が得られる。後者の方法で得られる亜鉛中の鉛は用途によっては亜鉛に含まれることが望ましい場合があり、鉛塔の設置及び鉛塔での燃焼消費が不要になるため、低コスト及び高操業効率で目的とする亜鉛が得られる。

又本発明の減圧下に維持された力ドミゥム塔ゃ脱力ドミゥム塔に供給される溶融亜鉛は 700°C又はれ以上の高温であることが多く、この温度は減圧下での自発的な蒸発を起こさせるために十分な温度であることが多く、従って力ドミゥム塔等での精留を加熱なしで行えることになる。加熱が不要になると燃料費が節約できるだけでなく、加熱設備を設置する必要がなくなり、コスト面で有利になるだけでなく、占有面積の低下にも寄与できる。図面の簡単な説明

図 1は、従来から使用されている亜鉛精製用の精留工程における精留塔を示す概略図である。

図 2は、図 1の精留塔の部分分解拡大図で、図 2 aは鉛塔の部分分解拡大図、図 2 bは力ドミゥム塔の部分分解拡大図である。

図 3は、本発明方法に使用可能な精留塔を例示する概略図である。

図 4 aは亜鉛一力ドミゥムの気液 2成分系平衡状態図、図 4 bは図 4 aの常圧下及び減圧下の拡大図である。図 5は、実施例の亜鉛合金の減圧精製試験で使用した試験装置の断面図である。図 6は、実施例 2における亜鉛合金の蒸発速度の温度依存性を示すグラフである。

図 7は、気相中の鉛濃度の温度依存性を示すグラフである。

図 8は、気相中のカドミウム濃度の温度依存性を示すグラフである。

図 9 aは鉛の蒸留効率の温度依存性を示すグラフ、図 9 bは温度依存性を算出する際に必要な変数を示す図である。

図 10 aは力ドミゥムの蒸留効率の温度依存性を示すグラフ、図 10 bは温度依存性を算出する際に必要な変数を示す図である。

図 1 1は、複数の温度における鉛塔の還流部と燃焼室部のトレィ段数を示すダラフである。

図 12は、複数の温度における力ドミゥム塔の還流部と燃焼室部のトレィ段数を示すグラフである。

図 13は、複数の温度における脱力ドミゥム塔の還流部と燃焼室部のトレィ段数を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

次に本発明方法に使用可能な精留塔の例を説明するが、本発明方法に使用可能な精留塔はこれに限定されるものではない。

図 3は本発明方法に使用可能な精留塔を例示する概略図である。

鉛塔 21はトレイ 22が積み重ねられた形態を有し、複数のトレイ 22のほぼ中央部に粗亜鉛（フィードメタル）用の供給口（図示略）が設置され、この供給口を通して粗亜鉛が鉛塔 21内に供給される。 '

前記鉛塔 21の粗亜鉛供給口より下の部分の周囲には燃焼室 23が設置されて該燃焼室 23により鉛塔 21内が加熱されるとともに、鉛塔のコンデンサー 27の上部に鉛塔用導管 24を通して接続された鉛塔用ポンプ 25により鉛塔 21内が減圧に保持される。

供給された亜鉛は燃焼室 23により加熱されてトレイ上で加熱されて気化する。この気化の際に鉛塔 21内が減圧下にあるために、比較的弱い加熱でも金属の気化が進行する。図 1に示した従来技術の場合と同様にして鉛が除去され、微量の力ドミゥム蒸気を含む亜鉛蒸気が鉛塔 21上側部の亜鉛蒸気取出口 26を通してコンデンサー 27に導かれ、該亜鉛蒸気取出口 26内及びコンデンサー 27内で力ドミゥム蒸気を含む亜鉛蒸気は冷却されて力ドミゥムを含む溶融亜鉛に変換されるこの溶融亜鉛は、内部にトレイ 28が積み重ねられかつ上部にカドミウム塔用導管 29を通して力ドミゥム塔用ポンプ 30が接続された力ドミゥム塔 31内に供給され、従来技術の場合と同様にして亜鉛がカドミウムから分離される。この際にも力ドミゥム塔 3 1内が減圧下にあるために、比較的弱い加熱でも金属の気化が進行し、容易に亜鉛精製が進行して精留亜鉛（S H G ) が得られる。

なお本発明の他の態様では、鉛塔 21を設置せずに、粗亜鉛を（脱）カドミウム塔 31 に供給するようにしても良く、カドミウム濃度の低い蒸留亜鉛（脱 C d P W) が得られる。

次に状態図を使用して本発明方法を説明する。

図 4 aは亜鉛一力ドミゥムの気液 2成分系平衡状態図、図 4 bは図 4 aの部分拡大図であり、常圧下の気相線及び液相線は J . ルムスデンの " Thermodynami c s o f Al l oys " より引用したもので、減圧下の気相線及ぴ液相線は熱力学データを用い全圧、温度、組成間の関係式より算出したものである。

図 4 aに示すように亜鉛と力ドミゥムは常圧下では 800〜900で付近で気液平衡に達し、常圧から圧力が減少するにつれて平衡温度も徐々に低下し、約 190 P aでは 400〜470°C付近で気液平衡に達する。つまり減圧に維持することにより低温で蒸留し亜鉛一力ドミゥム混合物から力ドミゥムを除去して亜鉛の精製が可能になることを意味している。

更に図 4 bから明らかなように、高温例えば常圧下で 891°Cでの液相線と気相線の間隔と低温例えば、約 190P aでカドミウム濃度の等しい 453ででの液相線と気相線の間隔を比較すると、低温での間隔が広くなり、これは液相から蒸発する気相中の力ドミゥム濃度が高くなることを意味し、従って蒸留効率が上昇することになる。

次に亜鉛精製の鉛塔におけるエネルギー収支に関し説明する。鉛塔へ供給されるエネルギーは燃焼室による鉛塔の直接的な加熱と、鉛塔へ供給される亜鉛及び空気の予熱がある。

従来の大気圧下での操業では粗亜鉛は 590 °Cに予熱してから鉛塔に供給され該予熱に必要なエネルギーは 8.27xi0¾cal/dayである。一方例えば本発明方法を 500°Cで操業する場合粗亜鉛は 500°Cに予熱すれば良く、該予熱に必要なエネルギ —は 7.25xl0⁶kcal/dayである。

従来の大気圧下での操業では空気は 790°Cに予熱してから鉛塔に供給され該予熱に必要なエネルギーは 1.49xl0⁷kcal/dayである。一方 500°Cで操業する場合は空気は 2001:に予熱すれば良く、該予熱に必要なエネルギーは 2.57X 10⁶kcal/dayである。

更に従来の操業で燃焼室で鉛塔を加'熱するために必要なエネルギーは 6.59X 10 cal/dayであり、 500°Cで操業する際に必要なエネルギーは 4.67x 10⁷kcal/day である。燃焼室による鉛塔加熱に必要なエネルギーを L P Gに換算すると、前者は 6000kg/dayで、後者では 4250kg/dayあり、減圧精製を行うことにより鉛塔では約 30%のエネルギー削減が行えることが分かる。従来使用された過剰エネルギーは金属の加熱に使用された後、放射熱、高温排ガス、高温の亜鉛一カドミウム蒸気、高温溶融鉛として鉛塔から取出され、供給エネルギーが多いだけでなく、取出された金属の冷却という煩雑な操作が必要であつたが、本発明方法では供給エネルギーが少ない分、鉛塔からの放出エネルギ —も少なく、後処理も簡単になる。

(実施例）

本発明に係わる亜鉛の精製方法に関する実施例を記載するが、本発明は該実施例に限定されるものではない。

実施例 1

図 5に示す試験装置を用いて亜鉛合金の減圧精製試験を行った。

円筒形のステンレス製減圧容器内に収容した有底円筒形の黒鉛製ルツポ内に亜鉛合金（亜鉛一鉛 1. 2重量％—カドミウム 0. 084重量％) を入れ、該減圧容器の下部周縁を炭化珪素製の発熱体で包み込み、電気炉内に設置した。減圧容器の上面から前記亜鉛合金に達するように熱電対を設置し、ペアとなる他の熱電対を発熱体に達するように設置して両熱電対により亜鉛合金の温度を測定できるようにした。

ルツポの上縁部に中央に開口を有する平板状のコンデンサ一を載置し、その上に薄肉の円筒体を載せ、更にその上に同じコンデンサ一、円筒体、コンデンサ一の順に載せた。中央のコンデンサーの上下及び上側のコンデンサ一の上方に相当する減圧容器の周囲に 3個のドーナツ状の水冷ジャケットを設置した。

減圧容器上面の開孔にポンプ用導管を介して接続した真空ポンプを駆動し、かつ前記電気伊に通電することにより減圧容器内の亜鉛合金を所定温度及び所定の減圧度で熱処理できるようにした。

本実施例では温度及び減圧度を表 1に示すように変化させてコンデンサ一に捕捉される凝縮亜鉛中の鉛濃度を調べた。その結果を表 1に示した-。

比較例

精留塔の操業成績より次のようにして鉛濃度を推算した。

907°C , 常圧（l OOOOOPa) でその他は実施例と同条件で蒸気亜鉛中の.鉛濃度を表 1に示す。 .

表 1の結果から低温になるほど凝縮亜鉛中の鉛濃度が低くなることが分かる。これは低温になるほど鉛と亜鉛の蒸留圧差が大きくなり、亜鉛が鉛より多く蒸発するためであると推測できる。

表 1

実施例 2

複数の温度で実施例 1 と同じ実験を繰り返し、コンデンサ一に捕捉された凝縮亜鉛（気相）とルツポ中に残留する残留亜鉛（液相）の組成を分析した。

次いで①式を使用して蒸発速度を算出し、図 6に示す蒸発速度の温度依存性を得た。

蒸発速度（kg/m ² hr) = (蒸発量）（蒸発面積 X蒸発時間） ① 前記凝縮亜鉛と残留亜鉛の組成値から蒸発亜鉛中の鉛濃度及びカドミウム濃度の温度依存性を算出し、それぞれ図 7及び図 8のグラフに示した。

これらのグラフから分かるように、気相中の鉛濃度は温度上昇と共に増加し、気相中の力ドミゥム濃度は温度上昇と共に減少した。

更に鉛に関する複数の温度における蒸留効率を②式を使用して算出し、その結果を図 9 aのグラフに示した。ここで a i及び b は図 9 bに示す通りである。鉛の蒸留効率 = (気液平衡時の気相中の鉛濃度） Z (実験での気相中の鉛濃度） = a i / b！ ②

次いで力ドミゥムに関する複数の温度における蒸留効率を③式を使用して算出し、その結果を図 10 aのグラフに示した。ここで a ₂及び b ₂は図 10 bに示す通りである。

カドミウムの蒸留効率 = (実験での気相中のカドミウム濃度） / (気液平衡時の気相中のカドミウム濃度） = a ₂ Z b ₂ ③

鉛塔及び力ドミゥム塔の解析

次に実施例で得られたデータを基に減圧下の鉛塔及び力ドミゥム塔（図 3参照）の解析（段数計算及び熱計算）を行った。

① 鉛塔還流部及び燃焼室部段数及び燃料削減率

物質収支及び蒸留効率で捕正した亜鉛一鉛気液状態図より各段の気液組成を決定した。

減圧度を 190 P aとした鉛塔の亜鉛蒸気供給口に 1: 3 %の鉛を含む 590°Cに加熱された粗亜鉛を 50 トン/日で供給し、鉛塔塔頂での鉛含有量を 20ppmにするために必要な、 620Ϊ：、 660°C、 700"C及び 740°Cの各温度における鉛塔の燃焼室部及び還流部の段数と燃料量を算出した。

現行（常圧下）の条件では、鉛塔塔頂での鉛含有量を 20ppmにするために必要な段数は 56段であつたが、本実施例での必要段数は、図 1 1 に示す通り、前記温度の順に 34段、 23段、 19段及び 27段であり、 700°Cにおける操業で段数を最小にできることが分かった。又各温度における燃料削減率は表 2に示す通りで、燃料削減の面からは 620ででの操業が好ましいことが分かった。

この条件で鉛塔の鉛取出口から 4. 5 %の鉛を含有するランノフメタルが 15 トン日の割合で流出し、鉛塔の亜鉛蒸気取出口から 20ppmの鉛を含む亜鉛—カドミゥム蒸気が 35 トンノ日の割合で取り出された。

表 2 '

② カドミウム塔還流部及び燃焼室部段数及び燃料削減率，物質収支及び蒸留効率で補正した亜鉛一カドミウム気液状態図より各段の気液組成を決定し、ポンシヨン ·サバリ法及び必要蒸発面積から必要段数を算出した。減圧度を 190 P aとした力ドミゥム塔の溶融亜鉛供給口に lOOOppmの力ドミゥムを含む 700でに加熱された溶融亜鉛を 70 トンノ日で供給し、得られる S H G中の力ドミゥム含有量を 20ppmにするために必要な、 460°C及び 500°Cの各温度における力ドミゥム塔の燃焼室部及び還流部の段数と燃料量を算出した。

現行（常圧下）の条件では、カドミウム含有量を 20ppmにするために必要な段数は 64段であつたが、本実施例では、図 12に示す通り、前記温度の順に 20段及び 18段にできることが分かり、段数を 1 / 3未満にすることができた。

又本実施例では前述の通り、カドミウム塔に供給される溶融亜鉛の温度を約 700°Cにし、燃焼室部の加熱を行わなかったにもかかわらず、 20ppmのカドミウムを含む約 500 の純亜鉛（S H G ) がカドミウム塔底面に設置された亜鉛取出口から 69. 3 トン/日の割合で取出された。

つまり供給する溶融亜鉛と精留塔内の溶融亜鉛との間の温度差（ 700でと 500 ）で、蒸発に必要中の蒸発潜熱を全て賄うことができたことを意味し、カドミゥム塔の加熱を行うことなく操業ができ、減圧下で操業することにより、 100 % の燃料削減が達成できた。

脱力ドミゥム塔の解析本例では、図 3に示すように、粗亜鉛を鉛塔を通し次いでカドミウム塔を通すという処理は行わず、亜鉛をカドミウム塔（本解析では脱カドミウム塔という）のみを通して力ドミゥム量を減少させた亜鉛を得ることを試みた。 '

物質収支及び蒸留効率で補正した亜鉛一力ドミゥム気液状態図より各段の気液組成を決定し、ボンション ·.サバリ法及び必要蒸発面積から必要段数を算出した。減圧度を 190 P aとした力ドミゥム塔の溶融亜鉛供給口に 700ppmの力ドミゥムを含む 700でに加熱された溶融亜鉛を 100 トン Z日で供給し、得られる S H G中のカドミウム含有量を l OOppmにするために必要な、 500°C及び 540°Cの各温度における力ドミゥム塔の燃焼室部及び還流部の段数と燃料 fiを算出した。

カドミウム含有量を l OOppmにするために必要な段数は、図 13に示す通り、前記温度の順に 14段及び 13段であることが分かった。

又本実施例では前述の通り、力ドミゥム塔に供給される溶融亜鉛の温度を約 700°Cにし、燃焼室部の加熱を行わなかったにもかかわらず、 l OOppm の力ドミゥムを含む約 540°Cの脱力ドミゥム蒸留亜鉛が力ドミゥム塔底面に設置された亜鉛取出口から 99. 4 トンノ日で得られた。

Claims

請求の範囲

1 . '不純物を含む亜鉛を複数段の精製段を有する精留塔に導いて亜鉛の精製を行う方法において、精留塔内を減圧に維持しながら亜鉛の蒸留を行うことにより不純物を除去し高純度亜鉛を得ることを特徴とする亜鉛の精製方法。

2 . 減圧度が 0. l〜5000Paである請求項 1に記載の亜鉛の精製方法。

3 . 精留塔が鉛塔とカドミウム塔を含み、鉛及びカドミウムを不純物として含む亜鉛を鉛塔に導いて脱鉛を行った後、力ドミゥムを含む亜鉛を力ドミゥム塔に導いて脱力ドミゥムを行うようにした請求項 1に記載の亜鉛の精製方法。

4 . 精留塔が脱カドミウム塔を含み、鉛及びカドミウムを不純物として含む亜鉛を脱力ドミゥム塔に導いて脱力ドミゥムを行い、鉛を含む亜鉛を得るようにした請求項 1に記載の亜鉛の精製方法。

5 . 力ドミゥム塔又は脱力ドミゥム塔における精留を加熱なしで行うようにした請求項 3に記載の亜鉛の精製方法。 ,

6 . 金属、金属合金及び樹脂から成る群から選択される材料を使用して成形されることを特徴とする亜鉛の減圧精製用精留塔。

7 . 不純物を含む、アルミニウム、銅、銀、金、銅及びカドミウムから成る群から選択される 1種類の金属を複数段の精製段を有する精留塔に導いて前記金属の精製を行う方法において、精留塔内を減圧に維持しながら前記金属の蒸留を行うことにより不純物を除去し高純度金属を得ることを特徴とする金属の精製方法。