製鋼ダストの利用に向けた塩基性浴での亜鉛の電解採取における塩化物イオンの挙動解析

利用炼钢粉尘在碱性浴中电积锌过程中氯离子的行为分析

• 批准号: 22K14523
• 负责人: 岸本 章宏
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14523/
• 关键词: 電解採取; 塩基性浴; 塩素ガス発生; 酸素ガス発生; 析出形態; その場観察

鉄スクラップのリサイクルで発生する製鋼ダストは亜鉛を多量に含んでおり、重要な亜鉛資源として利用されている。しかし、製鋼ダストには鉄などの不純物が多く、従来の硫酸酸性浴を用いた亜鉛の電解採取の原料として利用するには種々の前処理が必要となる。本研究では、現行の硫酸酸性浴に代わり、前処理の簡略化や電解採取の消費電力の大幅な削減が期待される塩基性浴(水酸化ナトリウム水溶液)での電解採取を用いた亜鉛のリサイクルプロセスの開発を進めている。製鋼ダストに含まれる塩素不純物は現行の硫酸酸性浴での電解採取においては亜鉛の再溶解や亜鉛の剥離性の悪化、アノードの溶解、有毒な塩素ガスの発生を引き起こすため、前処理によって十分に除去する必要がある。これに対し、塩基性浴では塩素ガスは熱力学的に発生にくく、塩素が混入した場合にも電解採取を安全に実施できる可能性がある。そこで、当該年度は塩化物イオンを添加した電解浴中で亜鉛の電解採取試験を実施し、塩基性浴での亜鉛の電解採取に対する塩素不純物の影響を調査した。その結果、塩基性浴に塩化物イオンを添加しても亜鉛析出の電流効率の低下やカソードおよびアノードの電位の変化、およびアノードに用いた金属ニッケルの溶解による不純物の増加は見られなかった。また、アノードで発生するガスを分析したところ塩素ガスは検出されず、当初の予想通り、塩基性浴では有毒な塩素ガスの発生を防止できることが実証された。ただし、塩基性浴を用いた亜鉛の電解採取では亜鉛は多孔質またはスポンジ状に析出するが、塩化物イオンの添加によってより疎な形態となり、一部がこぶ状に成長することが分かった。このような亜鉛の析出形態の変化については次年度以降、さらなる調査を進める予定である。

回收铁废料产生的钢粉含有大量锌，并用作重要的锌资源。但是，钢粉灰尘具有大量的杂质，例如铁，并且需要使用常规的硫酸浴用作锌电解收集的原料。在这项研究中，我们正在使用基本浴中的电解采样（氢氧化钠溶液）中开发锌回收过程，该采样有望简化预处理并显着减少电解抽样的功耗。必须通过预处理彻底清除钢粉中包含的氯杂质，因为它们可以重新溶解，锌脱落性，溶解阳极并在当前硫酸浴中电解收集时产生有毒的氯气。 In contrast, chlorine gas is thermodynamically less likely to be generated in basic baths, and electrolytic collection can be safely carried out even when chlorine is mixed in. Therefore, in this fiscal year, zinc electrolytic sampling tests were conducted in an electrolytic bath with chloride ions added to it, and the effect of chlorine impurities on electrolytic sampling of zinc in a basic bath was investigated.结果，即使将氯离子添加到碱性浴中，锌沉积的当前效率，阴极和阳极电位的变化以及由于阳极中使用的金属镍的溶解而增加的杂质增加也没有下降。此外，在分析在阳极下产生的气体时，未检测到氯气，并正如最初预测的那样，证明碱性浴可以防止产生有毒的氯气。但是，发现当锌通过基本浴液进行电解时，锌会以多孔或海绵状状态沉淀，但是添加氯离子的形式更稀疏，部分生长为块状。将在下一个财政年度进行进一步的调查，以包括锌降水形式的变化。

项目成果

Fundamental Study on Effects of Impurity on Zinc Electrowinning in Alkaline Bath

杂质对碱浴电积锌影响的基础研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 冨山拓己;勝部涼司;鳴海大翔;安田秀幸;Akihiro Kishimoto
• 通讯作者: Akihiro Kishimoto