亜鉛湿式製錬における浸出液のpH測定－電極の汚れ対策は、空気ジェットで

概要

亜鉛製錬においては、高品位の製品が得られることや原料に混入している有価金属を回収できることなどの特長を持つ湿式製錬が、最も多く採用されています。湿式製錬には、原料の亜鉛精鉱を焙焼し、その後、硫酸に溶解して不純物を取り除くプロセス（「浸出」という）があり、ここで浸出液の pH 管理が行なわれます。
浸出液には石膏などが含まれており、電極に付着するスケールが安定な pH 測定を妨げます。したがって、1週間に1回以上の洗浄作業が必要でしたが、空気ジェット洗浄付き pH 計を採用、連続洗浄を行なうことによって、1～2か月に1回まで人手による洗浄作業を減らすことが可能になりました。

 

お客様の期待

• 連続で安定した pH 測定をしたい
• ランニングコストを削減したい
• 人手による洗浄をなくしたい
• 設備更新のイニシャルコストはミニマムに抑えたい

 

プロセス概略

焙焼炉から送られてくる亜鉛焼鉱は、溶解槽で希硫酸（電解尾液）に溶解します。

ZnO ＋ H₂SO₄ → ZnSO₄ ＋ H₂O

このとき、焼鉱に含まれる鉄などの一部も溶解するので、マンガンや石灰等を加えてこれらの不純物を沈殿させ除去します。

FeO ＋添加剤 → Fe₂O₃（沈殿）

上記の操作は、亜鉛を十分に溶解させ、かつ、不純物をできるだけ多く沈殿させるために一定の値に pH を管理して行なわれます。浸出液は、その後、フィルタプレスで不純物が濾過され、浄液となって電解槽に送られます。この電解槽で、電気亜鉛が作られます。

 

YOKOGAWA のソリューション

測定システム

4線式 pH 計システム（ジェット洗浄器付き）

• pH 検出器
  KCl 補給形 pH 検出器（液絡部：テフロン製）
  　PH8EFP- □□ -TN-TT1-N-G ＊ A/TF
• ホルダ
  ジェット洗浄器付き潜漬形ホルダ
  　PH8HS-PP- □□ -T-JT-JP ＊ A/MS3
• 中継端子箱（必要に応じて使用）
  　WTB10-PH3
• 変換器
  4 線式 pH/ORP 変換器
  　FLXA402-A-B-AJ-P1-NN-A2-WR-□-□-J-NN

ユーティリティ

• FLXA402
  　電源：90 ～ 264 V AC，50/60 Hz
  　消費電力：約 35 VA
• 潜漬形ホルダ
  ジェット洗浄用空気
  　空気圧：200 ～ 400 kPa
  　消費量：100 ～ 300 Nl/min

特記事項

• 空気ジェットでの連続洗浄
  浸出液は強い酸性のため、洗浄空気によって pH 値が変化することはありません。したがって、測定と洗浄を同時に行なうことが可能です。
• 他のアプリケーションへの応用
  ここで紹介した洗浄方法は、銅・マンガン・カドミウム等の製錬プロセスにも適用できます。

 

フィールドデータ

プロセス条件

測定点	溶解槽の浸出液
温度	80℃
pH 値	pH1.5±0.2pH
亜鉛	約 160 g/l
硫酸	2 ～ 3 g/l
石灰	飽和

空気ジェット洗浄を実施する前は1週間に1回以上のマニュアル洗浄が必要であった。
ジェット洗浄器付き潜漬ホルダに替えて空気ジェット洗浄を連続的に実施した結果、保守は1～2か月毎に行なうだけでよくなった。
なお、pH 検出器には、KCl の流出量がセラミックス製より大きいテフロン製の液絡部を採用し、測定の安定化を図った。