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[NRIMNews1980-08.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/265af525-7d9e-4684-b089-aeb2dfbc74b9/download)

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坂内 富士男

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[金材技研ニュース 1980 No.8](https://mdr.nims.go.jp/datasets/573cd7c2-ffb4-4bdb-b002-14537f9438b3)

## Fulltext

金属技研ニュース　1980　No.8七〇一．ゼEoo一一0EωE0．oo］一〇〇〇．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］o〕f←　　　　　　　　　　　　懸濁電解によ　一般重金属を含む廃水の処理は，今まで“有害金属を除去する”という立場から論じられてきたが，資源問題の深刻化に伴い“金属資源”として見直す必要に迫られている。すなわち，比較的高濃度の金属を含む廃水の処理は，附加価値の高い純金属を直接採取，再利用することにより経済性を高め，他方低濃度，多量の廃水は放流基準を満足させるとともに，金属回収に有利な形で重金属を濃縮することを図らねばならない。　製錬研究部では，従来より非鉄金属の湿式製錬に関する基礎および応用研究を進めてきた。この湿式製錬は，水溶液中の不純物の除去工程，金属有価物の濃縮工程や採取工程など，廃水処理とよく似た工程を含んでいる。　この湿式製錬にて開発された懸濁電解は，水溶液中に金属粒子を入れて掩枠や振動により懸濁させた状態で電解し，金属粒子を成長させる電解法である。この懸濁電解は従来の板状電極による電解と異なり，低濃度まで連続電解が可能である。さらに基礎研究の結果から上記の金属粒子の代りに硫黄粉末を用いると，廃水中の親硫黄元素（Hg，Cd，As，Cu，Zn，Pbなど）が硫化物に変り，効果的に除去できることが判明した。　これらの結果を廃水処理に応用したのが図のプロセスである。メッキ廃液などの高濃度の廃水は，まず金属回収工程にて懸濁電解により純金属（粒子）を回収し，直接再利用する。この懸濁電解の排水およびその他の洗條水などの低濃度（例，1金属材料技術研究所る廃水処理g／”以下）の廃水は，次の金属除去工程にて硫黄粉末を用いた懸濁電解により金属を硫化物として除去する。これらの処理により，例えぱ銅はO．1ppm以下，水銀は0．2～0．Oppbで，放流某準以下になる。炉過した液は中和，放流し，炉過残潜は最終的に製錬が容易になるように，分離工程で各硫化物に分離してから製錬所に送る。　この廃水処理法によれば，従来スラッヂとして廃棄されて二次公害の原因ともなっていた重金属を有効に回収，再利用することができる。高濃度の廃水r金属粒子による懸　濁　電　解←一金属］収工程　　回収金属（粒子）低濃度排水低濃度の廃水1rr．硫黄粉末による懸　濁　電　解←一金属除去工程混合硫化物の　分　離 ←一分離工程製錬所一1一溶融還元法の基礎的研究　直接遺元法は高個な冶金用コークスを用いず，天然ガス，石油，一…・般石炭，原子力などの各種エネルギー源の使用が可能なため，現在プラントの鎧設が増加している。然しながら従来の直接遼元法では，鉄鉱石を蘭体のまま遺元するために，逮元率をおO％以皿．．〕こしようとすると生産性が著しく低下し，また一遼元鉄申に脈石成分の，Si02，A1203などが膏有されているので、これを除去しなければ利用できない。これらの閥趣を解決するには遼元鉄を融解することがもっとも適切な方法と考えられ、遼元鉄尊用溶角牢法の闘発が望まれている。　工業化研究部では1’自1接遺元法を某、1匁とした新製銚ルートの緋1発研究に取り組んでおり，現在新らしい連続溶解遺元炉を閉発して撚業炎験を統けている。本法は遺元卒80％稚度の遼元欽を原料として，j璽元されずに残っている駿化歪炎を溶融状態で遼元し，脈石成分をスラグとして浮皿．」二1徐・玄するもので，あらかじめ溶解された溶鉄、．L二に逮元鉄を連統に添加し，溶銚およぴ溶津を連続に榊・1・1する。この1祭に閥趣となるのは生産竹の向．．．1．二，消徴エネルキ’一の節減、鉄歩繍の向」．二などである。　生産仰のIfl：」．二，消徴エネルギーの節減にもっとも大きな影辮をおよぽす1木ト了・の・…・一つに遼元鉄の溶銚111への溶解速度が挙げられている。そこで，連統溶解遼泥披術のJIξ礎自勺データを得ることを帥勺として，3kg雰1刺＝1気溶解タンマン炉を芦；三コいて遠元垂炎の溶角箏速度を湖1j定した。炎際にプラン　　　　　三トで製造された遺　　　　　鶯　　　　　　　　　　　　　　萎150元鉄の密度や組成　　　　高は一・定でな／，得　暮王。。　　　　　　　　　　　　　　Hらオしる結巣の解形｛　　　　嚢カ㍉木1難となると考えられたので，ヘガネス金炎粉と各棚　　　　　　　　　　　　　　　　　C癸頁の酸化鉄粉（Fe203，Fe304，FeO）を漉含して圧締成形したペレットを用いて実験した。遼元率が高い逮元鉄の溶鉄中への溶解速度は，炉の」二部ののぞき窓から観察し，・遺元鉄を溶鉄上に添加した1瞬間から溶鉄申へ溶解消失するまでの時聞を1員1j定して求めた。一遼元率の低い遺元鉄の溶鉄中への溶解速度は，溶鉄中の炭素による遠元反応の結果発生するCOガス最を測定することによって得た。遼元鉄の溶鉄中への溶解遼度におよぼす遼元鉄の遠元率，脈石成分の組成と鐙，酸化鉄の概類，溶欽の炭素鐙と温度，溶鉄．．ヒの溶津の組成と最などの影響について検討した。　溶解速度は図に示されるように遼元卒が約95％，溶銚の炭素鎧が約3％において撮大となることがわかった。また，泄度は1500℃以L．1二，溶津の級成はCa0／Si02が糸勺1，賑石成分として駿性酸化物（S102，A1203）より塩づ，｛性酸化牛勿（CaO，MgO）のほうか「望ましいことがわかった。　現花，遼元率が極端に低い場合として各概の酸化釜炎の溶釜失畔1淡素による遺元速度を検喬寸■す1である。また，今後，垂炎歩留の1ξ1］．．1二を1司標として溶津‘・二1］の駿化鉄の遠元速度について検討する予定である。25020C150王OC　0■■’’／50■一→一Fe1Oヨーo－FeO一“一Feヨ0’C5101520　5　　　10　　　15j量沈塞共1卜σ）筒菱藷…＝；請　（wt％〕｛淡誹…負包和寺喬垂央）心←200熱J20　　　C王23杢5678　　　　　　　　　溶鍬111の炊索搬くWt％）、1。耐・・15501300400 φ F蘭O：舌1｝一“C％I1Hlc％一130C I H20％■1 令 H40％1十oo1I 、200■・1令ポ 黎11／10C 、■㌧1凧一一一On9只庄R呂7R図．1520℃の溶鉄11・への遼元鉄溶解に要する脚1111一2一クリーン・モールドの回収再生　鋳物工業では，鋳型の造型工程及び溶融金属を鋳込んだ後の型ばらし工程から生じる粉塵，騒音，振動，悪臭等による作業環境の悪化の間題，及び老化した鋳型砂の廃棄により生じる公害間題等，多くの解決すべき間題をかかえている。　金属カ嗜工研究部ではこのような背景を、；、まえて，これらの闘題の解決をはかったクリーン・モールド（無公害水溶惟鋳型）の開発研究を行っている。この鋳型は11麟型の帥璽性と水溶性の両立、12麟造1171に悪影辮がないこと，13嚇型材の固収再生による鋳物工場のクローズド化を志r自1したものである。鋳物としては小物を対象にした水溶ガスセット鋳理と大物を対象にした水溶発熱1ξ1硬性鋳梨について調べた。；王〕水溶ガスセット鋳型　本鋳型はアルミナ否少に粘締材として5郁のアルミン酸ナト■」ウムを配合し，C02ガスを遜すことにより炭酸ナト1」ウムと水酸化アルミニウムに分解して硬化し，鋳禦の圧1締強さは王0kg／cm2となり十分使用可能である。そこで本鋳型の砂粒または粘結剤の回収再生笑験を行うため，図に示す処理　　　　　　o鎧25kg／hの鏑1茱1咽収装．護を．、式作　　水洗機し，石少粒または糀系吉斉■1の固収実験を行った。　　　　　　　　　　　　　　　　二＝．　常猟から1200℃までの各沿，一度にカェ1熱した鋳理に対し王．5～5倍の　　　　　　　’＾水を添加し掩幹水洗を行い，この　　　「一’「　f溶液が生成するので，この水酸化ナトりウム溶液を炉過した水酸化アルミニウムとともに濃縮することにより，粘結剤のアルミン酸ナトりウムが再生され，鋳物工場のクローズド化に対する技術的な可能性が明らかになった。12〕　水…容発熱自石璽1性垂寿型　本鋳梨は、アルミナ砂に粘結斎1jとして高モル比（Na20／A1203＝1．7～2．0〕のアルミン酸ナトリウムを4郷，硬化斉■1としてアルミニウム粉末をO．7都配含し，低モル比（約王．0）のアルミン酸ナトリウムを生じる発熱反応により鰻化する鋳王…11で，圧納独さは15～20kg／cm2に連する。常淋から王200℃の汕、一度に加熱した鋳型に対し，碗述の水溶ガ又セット鋳理と同様に1凶収炎1験をイ予った締果，1．5～5倍の水で2～3［1ユ1水洗することにより孝1■1締剤はほとんど除去され，アルミナ砂が胴収できて使用」二何んら間題はなかった。また，水洗液のアルミン酸ナトリウムは薬発濃締によリ1則収再不岬できることが蠣らかになった。／搬25k岬操作を2～3回繰返すことによりアルミナ砂から粘結剤はほとんど除去された。またアルミナ不少は加熱，冷却に対し安定で微粉化の傾向は認められず，不少粒として回収できた。一方，水洗液は淡酸ナトりウムを溶解し，水酸化アルミニウムを懸濁した状態にあるが，これをフィルタープレスで炉一過して炭酸ナトリウム溶液とし，陽イオン交換膜を隔膜に用いて電気分解すると，陽極案からC02ガスが放出し，陰極室に水酸化ナトリウムヨ20％水分フィルタープレス　水駿化アル…ニウム　　　　　ー’’一一一■一11一一11－1■一■一■「ポンプ　　　　02L・％水分■■■’’“…■■11Cミヨ㌧・呈災空」悦水機　　　　　　　　　　　　　　r・　　　　　　エジェクター申（（（（　蛾繍宿機　　　　　　　　　　　　三■　　（20〃h〕　　　　　　　　　　　　｛f詰圭風（25kg／h）　　　　　　アルミン駿ナト1』ウム蟹図．一3一1特許紹刑　　　　　　　鍋の電解製錬法　　発明者青木愛子，亀谷博　　公告昭和53年7月12日昭53－22924　　特　許　昭和54年4月20B　第947206号　非鉄金属製錬に関して新しい電解製錬法として特許第804900号において隔膜によ廿）区分された電解槽の1場極室に硫化鉱原料粉末を装入し，さらに陰極室に純金属種粒子を装入して電解を行い，鉱石から直接，粉末金属を得る製錬法が提案された。　このような製錬法を白鍍（高品位鍍）を原料とする鍋製錬に応用する場合，硫化第1銅の陽極酸化はCu2S＝CuS＋Cu2＋＋2eおよびCuS＝Cu2＋千S。十2eのように2段に進行するが，第1段に較べて第2段の反応速度はかなり遅くこれが陽極酸化の律遼段階になる。本発明はこの欠点を改善することを目的としたものである。　自鍍懸濁系に関する基礎研究において，懸濁した硫化第2鍋粒子中の硫黄の1部が酸化され，これに伴って硫化第2銅が，溶液中の第2銅イオン（高pHで水酸化物）とともに硫化第1鋼に変化することが見出された。すなわち硫化第2銅より硫化第1鋼の再生が可能であるわけで，この反応は電解槽とは別に設けた簡単な構造の掩幹槽にて行わしめることができる。　以上の如く，本発閉は硫化銅の懸濁直接電解において陽極反応を単純化し能率的で安定した電解を行いうるという特徴をもっ。　　　　　粉体の輸送方法および装置　　発明者　三井達郎，中川龍一，吉松史朗，　　　　　　上［日卓弥，西本直博，本多均一　　公告昭和53年王O月11日昭53－37629　　特　許　昭和54年7月26日　第967700号　本発明は貯槽内の粉体を気流によ1）浮遊させ，定量的に輸送する方法および装置に関するものである。粉体の輸送には種々の方法があるが，特に吸湿性を有し，作業上健康に有害な欄分体を輸送する場含は，密閉容器中で行うため，操作上の困難が伴い，実際には個々の装置について工夫が必要で，運転途中で発生するブリッジ形成，フラッシング等のトラブルが多い。　本発明は連統製鋼装置の生石灰微粉体を高圧酸素で定量輸送する装置において，上記トラブルを検討中に見出したものである。貯槽底部に接続した気流輸送管から高圧気流を多孔板その他の気流分散機構を介して貯槽内に送1）、貯槽底部の粉体を浮遊させる。浮遊した粉体は気流の圧力により粉体輸送管を通して輸送されるが，この操作のみでは上記トラブルの発生はまぬがれない。そこで気流輸送管に分妓管とその途中に気流脈動機構を設け，その先端開口部を貯槽内の粉体輸送管の先端付近に設ける。分岐管から脈動気流を噴出させることによ‘）気流分散機構からの高圧分散気流を掩幹し，上記トラブルを防ぐので，安定した粉体の輸送を可能にする。脈動気流は少量であるため輸送の変動への影響はほとんどない。　本発明によって実施した例では生石灰90％，蛍石10％から成る粉体1000㎏を圧力10㎏／cm皇G，流量4．4Nm3／minの酸素を用いて流量至2kg／m1nで輸送したところ，輸送精度は±10％以内であり，上記トラブルは発生しなかった。この発明は製鋼装置の粉体造津剤の定量供給において有効に利用され，さらに銅の乾式製錬の面でも有用である。禽短信令　　⑧海外出張　　　福沢　章工業化研究部主任研究官第2回気体及び粉体の噴射精錬に関する国際会議出席並びに研究調査のため，昭和55年6月7日から昭和55年6月19臼までスウェーデン国，西ドイツ国，ベルギー国へ出張した。　　　　　　　通巻　第260号編集兼発行人　　　坂内寓士男印　刷株式会社三興印刷　　　　　　東京都新宿区信濃町12　　　　　　　　東京（03〕359－38王i（代表）発行所　科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　東京都屋黒区申冒黒2丁目3番旦2号　　　　　　電言舌　東京（03）719－2271（代表）　　　　　　郵便番号　153一4一