JP3910657B2 - 鋼帯亜鉛メッキ時の硫酸塩電解液を再生する設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解液回路から溶けた鉄を沈澱析出することにより、鋼帯亜鉛メッキ時の硫酸塩電解液を再生する設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛メッキ時に、亜鉛メッキすべき鋼帯は、洗浄設備、脱脂設備および酸洗設備で前処理した後で、連続する設備で、耐酸性材料からなる一つまたは複数の被覆槽を通過する。この被覆槽内に、電気分解による亜鉛析出のための、酸性の硫酸塩に溶けない陽極が挿入されている。被覆槽の内部の特別な流動体またはノズル配置構造は、電解液の所望な流れ分布の形成によって、鋼帯表面での亜鉛または亜鉛−ニッケルの均一な析出を最適化する。
【０００３】
運転の途中で、亜鉛メッキ浴内に、Ｆｅ，Ａｓ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｓｂ，Ｐｂのような邪魔な金属を含む不純物が生じる。この不純物は汚いメッキを生じ、ひいては不良品を生じることになる。これを避けるために、別の設備部分で製造処理された亜鉛電解液または亜鉛−ニッケル電解液が、大規模な測定および分析装置によって監視され、不純物の機械的および化学的な分離によって電解液の品質が一定に保たれる。電解液は循環させられる。この場合、新しい循環液は槽の鋼帯出側から入り、流れを制御して鋼帯入側へ流れ、制御された回路にポンプで戻され、濾過され、所定の濃度にし、異物金属を除去され、再び槽の鋼帯出口にポンプで戻される。
【０００４】
公知の技術水準では、プロセスの間硫酸塩電解液中に存在する溶けた鉄を、陽イオン交換器で再び除去することが知られている。この場合、多量の酸性廃水が生じ、それによって引き起こされる運転問題が生じ、かつ廃棄物処理コストが高くなる。
ｐＨ値を高めることにより、溶けた金属を沈澱析出し、続いて濃縮することが廃水技術によって知られている。このような設備の場合には、中和剤として使用される溶けた塩を問題なく使用することができ、その際塩が廃水浄化プロセスを妨害することがない。
【０００５】
しかし、廃水技術で使用される中和剤は、亜鉛硫酸塩電解液で処理される亜鉛メッキプロセスでの使用に適していない。なぜなら、中和剤が電解液を塩で濃縮し、それによって亜鉛メッキプロセスが妨害されるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、亜鉛メッキプロセスに悪影響を与えずかつきわめて経済的な手段で適用可能な中和剤を使用することにより、前記の欠点および難点を除去した、電解液回路から溶けた鉄を沈澱析出することにより、鋼帯亜鉛メッキ時の硫酸塩電解液を再生する設備を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は本発明により、攪拌装置を備えた反応容器を備え、この反応容器が取り出し管路と戻し管路によって亜鉛メッキ浴の被覆槽に接続可能であり、接続管路と配量ポンプを備えた酸化剤用補助容器と、接続管路と配量ポンプを備えた、ＺｎＯ−水−懸濁液およびまたはＺｎＣＯ ₃ −水−懸濁液用の他の補助容器が、反応容器に付設され、配量ポンプがｐＨセンサに作用的に接続され、配量ポンプが電解液中の酸素含有量を検出するための測定装置に作用的に接続され、戻し管路内に固体フィルタが設けられていることによって解決される。
本発明による鋼帯亜鉛メッキ時の硫酸塩電解液を再生する設備による再生処理工程は以下の処理工程から成る。即ち、電解液の回路からその都度再生すべき部分量が取り出され、酸化剤を酸化還元電位による測定基準を基とした量で供給することにより、電解液に中に溶けた鉄をＦｅ ³⁺ に酸化し、この間に電解液中の酸素含有量が測定され、測定結果に応じて酸化剤の供給量が調節され、そして沈澱限界までｐＨ値を上昇させながらＺｎＯ−水−懸濁液またはＺｎＣＯ ₃ −水−懸濁液を供給することにより、溶けた電解液に含まれるＦｅ ³⁺ をスラッジとして沈澱析出させ、その後、新しい電解液を供給することにより、余剰のＺｎＯまたはＺｎＣＯ ₃ を溶かし、沈殿析出されたＦｅ ³⁺ を電解液から濾過除去し、再生された電解液部分量を再び電解液回路に戻す。
この作業工程にあっては、その都度再生すべき電解液の部分量から、邪魔な不純物、特に溶けた鉄を除去すると有利である。沈澱析出された鉄スラッジは、フィルタプレス、ベルトフィルタ、デカンタ等のような適当なフィルタを通って案内され、その際沈澱析出された鉄が濾過除去される。その後、浄化されたこの電解液部分量は回路に再び供給される。
【０００８】
溶けた亜鉛は電解液内でＺｎＳＯ₄ として存在し、それによって損失なしに亜鉛メッキプロセスに関与する。自動亜鉛メッキ設備における亜鉛溶解ステーションはその出力が、沈澱析出された亜鉛の量に相当する溶解率だけ低下させられる。それによって、電解液の酸−金属−平衡は妨害されないままである。
上記の処理作業工程にあっては、酸化剤としてＨ ₂ Ｏ ₂ およびまたは空気が使用される。この両者の場合、妨害作用を有する塩が電解液に入らない。
【０００９】
再生すべき部分量は、好ましくは亜鉛メッキ浴の鋼帯出側の近傍に設けられている取り出し口から取り出される。この場合、再生された部分量は鋼帯入側の近傍に設けられている供給口から亜鉛メッキ浴に再び供給される。しかし、部分量を循環回路系から直接取り出してもよい。
本発明にあっては、処理作業工程の間、電解液が常時循環運動させられる。
【００１０】
本発明にあっては更に、処理作業工程の間電解液中の酸素含有量が測定され、測定結果に応じて酸化剤の供給量が配量される。
本発明では更に、処理作業工程の間電解液のｐＨ値が測定され、測定結果に応じてＺｎＯおよびまたはＺｎＣＯ₃ の供給量が配量される。
【００１１】
本発明による設備の実施形では、取り出し管路が被覆槽の鋼帯出側の近傍に設けられている取り出し個所に接続され、戻し管路が被覆槽の鋼帯入側の近傍に設けられている供給個所に接続されている。
更に、被覆槽が電解液の循環回路を備え、この循環回路が鋼帯走行方向と反対方向の電解液の流れと、循環ポンプを備えた循環管路によって形成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による設備の好ましい実施の形態がブロック図により示されている。
図１は鋼帯亜鉛メッキ設備の亜鉛メッキ浴１５内の硫酸塩電解液を再生するための処理ステーション１０を示す。この鋼帯亜鉛メッキ設備は被覆槽２０だけが示してある。亜鉛メッキすべき鋼帯４０は図示していない案内要素によって案内されながら被覆槽を通過し、鋼帯入側１１から鋼帯出側１２まで鋼帯走行方向４１に移動する。電解液は亜鉛メッキ浴１５内の被覆槽２０を通って反対方向に流れ方向４２へ案内され、概略的に示すように循環管路４４とその中に設けられた循環ポンプ４３によって強制循環させられる。新しい電解液は被覆槽２０の供給管路４５によって必要に応じて供給される。
【００１３】
処理ステーション１０は反応容器２を備えている。この反応容器は取り出し管路２１と戻し管路２２によって亜鉛メッキ浴１５の被覆槽２０に接続されている。反応容器２は攪拌装置８を備えている。反応容器には更に、接続管路２６と配量ポンプ２７を備えた酸化剤用補助容器４と、接続管路２３と配量ポンプ２４を備えたＺｎＯ−水−懸濁液およびまたはＺｎＣＯ₃ −水−懸濁液用補助容器４が設けられている。配量ポンプ２４はｐＨ値センサ（ｐＨ値発信器）３０に作用的に接続されており、配量ポンプ２７は電解液内の酸素含有量を検出するための測定機構２８に作用的に接続されている。戻し管路２２内には、沈澱した鉄スラッジを排出するための手段４６を備えた固体フィルタ５が設けられている。浄化された電解液は戻し管路２２によって鋼帯入側１１の近傍に設けられている供給個所６から被覆槽２０に供給される。
【００１４】
図から判るように、取り出し管２１は被覆槽２０の鋼帯出側１２の近傍に設けられている取り出し個所１に接続され、戻し管路２２は被覆槽２０の鋼帯入側１１の近傍に設けられている供給個所６に接続されている。処理ステーションの作用は次の通りである。
電解液１５を浄化するために、被覆槽２０の取り出し個所１から電解液の部分量が取り出し管２１によって取り出され、反応容器２に充填される。最も望ましい取り出し個所は、鋼帯出側１２のここには図示していない亜鉛溶解系の前方位置である。なぜなら、この場所で既に少しだけのｐＨ上昇が行われるからである。しかし、電解液の部分量を、被覆槽２０の循環系４２〜４４から直接取り出すこともできる。反応容器に充填されるや否や、管路２６と配量ポンプ２７を経て測定機構２８によって酸化還元電位による測定を基とした量でＨ₂ Ｏ₂ を供給することにより、あるいは空気を吹き込むことにより、電解液に溶けた鉄がＦｅ³⁺に酸化される。続いて、電解液のｐＨ値の制御された上昇が達成されるように、容器３からＺｎＯまたはＺｎＣＯ₃ と水の懸濁液が配量供給される。この場合、攪拌装置８が作用し、ポンプ７が循環運転を行う。ｐＨ値の上昇はＦｅ³⁺の沈澱限界まで行われる。これに対応するｐＨ値（約2.9 〜3.5)の場合、ＺｎＯは通常の場合完全に溶ける。Ｆｅ³⁺の沈澱が行われた後で、通常は、場合により過剰のＺｎＯを溶かすために、容器容積の約１０％の新鮮な電解液が容器２に入れられる。続いて、適当なフィルタ５、例えばフィルタプレス、バンドフィルタ、デカンタ等を通して電解液を案内することができる。このフィルタでは沈澱した鉄が濾過除去される。鉄不純物を含んでいない再生された電解液部分量が再び回路に供給される。溶けた亜鉛は電解液内にＺｎＳＯ₄ として存在し、それによって亜鉛メッキプロセスに関与する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明による設備により、亜鉛メッキプロセスに悪影響を与えず、かつきわめて経済的な手段で適用可能な中和剤を使用することにより、公知の技術による再生処理作業が有する欠点および難点を伴うことがなく、電解液回路から溶けた鉄を沈澱析出することにより、鋼帯亜鉛メッキ時の硫酸塩電解液を再生することが可能となる。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【図１】 鋼帯亜鉛メッキ設備の亜鉛メッキ浴内の硫酸塩電解液を再生するための処理ステーションを示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 取り出し個所
２ 反応容器
３ 補助容器
４ 補助容器
５ 固体フィルタ
６ 供給個所
８ 攪拌装置
１１ 鋼帯入側
１２ 鋼帯出側
１５ 亜鉛メッキ浴
２０ 被覆槽
２１ 取り出し管路
２２ 戻し管路
２３ 接続管
２４ 配量ポンプ
２６ 接続管
２７ 配量ポンプ
２８ 酸素含有量測定装置
３０ ｐＨセンサ
４０ 鋼帯
４１ 鋼帯走行方向
４２ 流れ
４３ 循環ポンプ
４４ 循環管路

Claims (3)

1. 少なくとも一つの被覆槽（２０）と、被覆すべき鋼帯（４０）を通過させるための手段と、被覆槽（２０）を通過させて電解液を循環させるための手段（４３，４４）とを備えた、電解液回路から溶けた鉄を沈澱析出することにより、鋼帯亜鉛メッキ時の硫酸塩電解液を再生するための設備において、攪拌装置（８）を備えた反応容器（２）を備え、この反応容器が取り出し管路（２１）と戻し管路（２２）によって亜鉛メッキ浴（１５）の被覆槽（２０）に接続可能であり、接続管路（２６）と配量ポンプ（２７）を備えた酸化剤用補助容器（４）と、接続管路（２３）と配量ポンプ（２４）を備えた、ＺｎＯ−水−懸濁液およびまたはＺｎＣＯ₃ −水−懸濁液用の他の補助容器が、反応容器に付設され、配量ポンプ（２４）がｐＨセンサ（３０）に作用的に接続され、配量ポンプ（２７）が電解液中の酸素含有量を検出するための測定装置（２８）に作用的に接続され、戻し管路（２２）内に固体フィルタ（５）が設けられていることを特徴とする設備。
2. 取り出し管路（２１）が被覆槽（２０）の鋼帯出側（１２）の近傍に設けられている取り出し個所（１）に接続され、戻し管路（２２）が被覆槽（２０）の鋼帯入側（１１）の近傍に設けられている供給個所（６）に接続されていることを特徴とする請求項１記載の設備。
3. 被覆槽（２０）が電解液の循環回路を備え、この循環回路が鋼帯走行方向（４１）と反対方向の電解液の流れ（４２）と、循環ポンプ（４３）を備えた循環管路（４４）によって形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の設備。

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