世界の亜鉛生産は亜鉛ブレンド処理に大きく依存しています。世界の亜鉛の95%以上がこの鉱鉱源から生産されています。金属亜鉛を湿式冶金または乾式冶金法で回収する前に、濃縮物中の硫黄を除去する必要があります。これは、亜鉛硫化物（ZnS）を高温で加熱し、より活性の高い亜鉛酸化物（ZnO）に変えることで行われます。
このプロセスで得られた二酸化硫黄は、硫酸に変換されます。しかし、鉱石中の硫化鉄は問題を引き起こします。というのも、硫化鉄は亜鉛酸化物と反応すると亜鉛フェライト（ZnO·Fe2O3）に変わるからです。高品質な亜鉛生産を確保するために、溶解した溶液は電解前に精製段階を経ます。
このプロセスアプリケーションノートでは、亜鉛、硫酸、および鉄分などの主要なパラメータのオンライン分析が詳細に説明されています。メトローム プロセスアナリティクスの2060 TIプロセスアナライザーは、正確で効率的な測定を提供し、時間、労力、人的エラーを削減します。
世界の亜鉛の95%以上は亜鉛ブレンド（ZnS）から得られています[1]。金属亜鉛を取得するには、湿式冶金法または乾式冶金法を用いることができますが、その前に濃縮物中の硫黄を除去する必要があります。
これは、高温（>900 ℃）で焙焼または焼結することで達成され、亜鉛硫化物（ZnS）がより反応性の高い亜鉛酸化物（ZnO）に変わります（式1）。得られた二酸化硫黄は、精錬所に接続された近くの工場で硫酸に変換されます。
鉱石に鉄硫化物が含まれている場合、それは酸化鉄(III)（Fe2O3）に変わり、これが亜鉛酸化物（ZnO）と反応して亜鉛フェライト（ZnO·Fe2O3）を生成します。この亜鉛化合物は回収が難しく、鉄分の少ない鉱石の方が望ましいです。
図1に示される浸出ステップ（高温酸浸出）では、焙焼プロセスで形成された他のカルキンから亜鉛酸化物が分離されます。この分離は、硫酸（使用済み電解液）を用いて亜鉛硫酸塩（ZnSO4）と水を生成することで行われます（式2）。
亜鉛が溶解し、鉄が沈殿する一方で、鉛や銀などの他の金属は溶解しません。ただし、得られた溶液には微量の不純物が含まれており、高純度の亜鉛を製造するためにはこれらを除去する必要があります。
電解前の第一段階および第二段階の精製は、亜鉛ダスト沈殿またはセメント化によって行われます。得られた中性の精製亜鉛硫酸塩溶液は、電解槽で電解され、亜鉛金属が生成されます。
亜鉛精錬の複雑なプロセスにおいて、亜鉛、硫酸、および鉄などの主要パラメータの効率的かつ正確な分析は、最適なプロセス条件の維持と高品質な亜鉛の生産を確保するために重要です。従来の試験室分析法は長年にわたりこれらのパラメータを測定するために使用されてきましたが、時間がかかり、労力がかかり、人為的なエラーが発生しやすいです。ここでオンライン分析システムが登場し、亜鉛精錬業界におけるこれらの重要な測定方法を革新しています。
亜鉛精錬プロセスのいくつかの段階では、オンラインプロセス分析計が酸、亜鉛、および三価鉄の濃度を測定して、完成率の監視を行っています。メトローム プロセスアナリティクスは、広い濃度範囲で複数の項目を同時に分析できるプロセス分析計を提供しています。それが2060 TIプロセスアナライザー（図2）です。このプロセス分析計では、他の測定（例：pH）や複数のストリームからの測定ポイントも実現できます。
酸濃度は単純な酸/塩基滴定によって測定され、亜鉛濃度はキレート滴定によって分析されます。三価鉄は酸化還元滴定で分析されます。一般的な不純物であるコバルトは光度法で測定され、他の微量金属はボルタンメトリーで測定できます（表1）。
化学分析に加えて、サンプルの前処理はオンライン分析の成功にとって重要な要素です。図2に示されている2060 TIプロセスアナライザーは、この種のスラリーサンプルを処理できるカスタマイズされた前処理パネルを備えています。酸性環境と高いサンプル温度に対応するため、すべての部品はペルフルオロアルコキシ（PFA）またはポリテトラフルオロエチレン（PTFE）で作られているか、コーティングされています。
表1. 亜鉛精錬プロセスで監視すべきパラメータ。濃度範囲に基づいて推奨される測定技術
| 測定対象 | 濃度範囲 | 分析手法 |
|---|---|---|
| Zn2+ | 0–2 mg/L | 吸光度 |
| Zn2+ | 10–90 g/L | 滴定 |
| H2SO4 | 50–200 mg/L | 滴定 |
| コバルト | 0.01–1.5 mg/L | 吸光度 |
| 微量金属 | <0.05 mg/L | ボルタンメトリー |
製品の品質管理、プロセス効率、環境規制の遵守、健康、安全の観点から、ニッケル、コバルト、銅、カドミウム、アンチモン、ゲルマニウムなどの不純物も測定する必要があります。さらに、これらの不純物の測定は、プロセスの問題解決や貴重な資源の回収にも重要です。
これらの不純物は、精製濾液や反応器列で専用のボルタンメトリックプロセス分析計を用いて監視することができます（図1）。このプロセス分析計は、亜鉛プラントの排水中の微量金属の監視にも適用でき、環境目的での使用が可能です。
結論として、亜鉛ブレンドからの亜鉛生産には、硫黄の除去、亜鉛酸化物の回収、および溶液の精製が含まれます。2060 TIプロセスアナライザーのようなオンライン分析システムは、さまざまなパラメータの監視と高品質な亜鉛生産の確保において重要な役割を果たしています。これらのシステムは、品質管理とプロセス最適化のための不純物測定にも役立ちます。これらのツールは亜鉛精錬業界に革命をもたらし、効率の向上と環境規制の遵守を実現しています。
- Production - Zinc.Org India. http://zinc.org.in/why_zinc/production/
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