亜鉛
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/17 14:07 UTC 版)
製錬
亜鉛鉱としては閃亜鉛鉱 (ZnS) や菱亜鉛鉱 (ZnCO3) が主要であり、日本の亜鉛鉱山は閃亜鉛鉱が主である。細かく破砕された鉱石から浮遊選鉱などで脈石・銅鉱物・鉛鉱物などを分離したものは亜鉛精鉱と呼ばれる（亜鉛含量 50-58 %）。亜鉛精鉱は焼結により団塊とされることが多い。亜鉛精鉱は焙焼により酸化亜鉛（亜鉛焼鉱）とされた後に、乾式製錬法もしくは湿式製錬法（電解精錬）により金属亜鉛に製錬される。
閃亜鉛鉱にはカドミウムが、菱亜鉛鉱には鉛が随伴するため、亜鉛精錬においてはこれらの有害金属が環境放出されないように制御される。
乾式法
乾式製錬法は、炭素（コークスまたは無煙炭）により酸化亜鉛の焼鉱を還元し、生成した金属亜鉛を揮発回収して蒸留亜鉛を作る方法である。還元炉の形式により、水平レトルト蒸留法・立形レトルト蒸留法（竪型レトルト法・New Jersey 法）・電熱蒸留法・ISP 法などに大別される[37]。
蒸留亜鉛は耐火粘土製コンデンサー（受け皿）に導いて冷却し液状亜鉛として捕集されるが、鉛 (bp. 1744 °C)、カドミウム (bp. 765 °C) を含む。これらの不純物はダイカスト用亜鉛において粒界腐食を起こす原因ともなるので、分別蒸留によりさらに高純度に精製される。鉛は揮発しない温度に保たれ、カドミウムは先に揮発させて分別する。
電熱蒸留法では、亜鉛焼鉱とコークス粒の混合物に直接電流を通し加熱する円筒電気炉を使用する。この方法では亜鉛1トン当たり3000 kWhの電力と500 kgのコークスを必要とする。ISP 法は鎔鉱炉製錬法とも呼ばれ、炉内で生成する亜鉛蒸気を鎔融鉛のシャワーに吸収させ、この亜鉛を4.6%含む560 °Cの鎔融金属を440 °Cまで冷却すると鎔融鉛に対する亜鉛の溶解度が2.1%まで低下し、ほぼ純粋な鎔融亜鉛が分離して浮き上がるため、これを回収する[2]。
湿式法
湿式製錬法では、酸化亜鉛の焼鉱を硫酸に溶かした硫酸亜鉛の水溶液とし電解して金属を得る。
この硫酸亜鉛溶液は不純物を含むため、まず少量の二酸化マンガンを加えて鉄イオンを2価から3価へ酸化した後、鉄・ヒ素・アンチモンを沈殿させる。続いて少量の亜鉛末を加えて銅・ニッケル・コバルトおよびカドミウムを単体をして析出除去する[37]。この精製した硫酸亜鉛水溶液に希硫酸を加えて酸性とし、陰極にアルミニウム電極、陽極に不溶性の含銀鉛電極を用いて電解精錬する。陽極からは酸素、陰極からは亜鉛が析出し、純度 99.99 %以上の金属亜鉛が得られる[38][39]。亜鉛はイオン化傾向が水素よりも大きく電位的に還元されにくい金属であるが、水素過電圧が高いため水溶液中であっても陰極に析出させることができる。
「亜鉛めっき」も参照
- （陰極、E°= −0.7626 V）
消費電力は亜鉛1トンあたり3000 - 4000 kWhである[15]。酸化亜鉛の発熱量は約1.5kWh/kgであり電解の電力効率は半分以下でありお世辞にも高いとは言えない。[注 1]これは充電式の空気亜鉛電池を実用化する上での障害となる。
熱分解
酸化亜鉛は1000℃以上、十分な反応速度を確保するためには1500℃以上の高温を用いて熱分解できる。[40]
そのままだと平衡状態に達して反応が停止してしまうので酸素を除去する必要が有る。銅などと反応させることで酸素を除去できる。酸化銅は水素と反応させ還元できる。水素と酸素を直接反応させると水蒸気が発生し著しく反応速度が低下してしまうのでよくない。[41][42]
電熱の他太陽光を集光することでも1500℃以上の高温を手に入れられる。アルミナであれば1500℃の温度にも耐えられる。[43]
一連の反応で高効率、二酸化炭素の排出なしで亜鉛を精錬できる。
注釈
- ^ 酸化亜鉛の生成熱は-348kJ/mol亜鉛の原子量は65なので、亜鉛の発熱量は348÷65=5.36kJ/g=1.49kWh/kg=1490kWh/t
出典
- ^ 大学教育研究会編『化学ー物質と人間の歴史―』開成出版、1985年、ISBN 4-87603-044-8
- ^ a b c d 西川精一『新版金属工学入門』アグネ技術センター、p. 405、 2001年
- ^ a b c d CRC 2006, p. 4–41
- ^ “Zinc Metal Properties”. American Galvanizers Association (2008年). 2015年4月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年4月7日閲覧。
- ^ Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition p 1277 Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ Heiserman 1992, p. 123
- ^ Scoffern, John (1861). The Useful Metals and Their Alloys. Houlston and Wright. pp. 591–603 2009年4月6日閲覧。
- ^ 日本化学会編『化学便覧 基礎編 改訂4版』丸善、1993年
- ^ 田中和明『図解入門最新金属の基本がわかる事典』秀和システム、2015年、143頁。ISBN 9784798044316。
- ^ Ingalls, Walter Renton (1902). Production and Properties of Zinc: A Treatise on the Occurrence and Distribution of Zinc Ore, the Commercial and Technical Conditions Affecting the Production of the Spelter, Its Chemical and Physical Properties and Uses in the Arts, Together with a Historical and Statistical Review of the Industry. The Engineering and Mining Journal. pp. 142–6
- ^ CRC 2006, pp. 8–29
- ^ Porter, Frank C. (1994). Corrosion Resistance of Zinc and Zinc Alloys. CRC Press. p. 121. ISBN 0-8247-9213-0
- ^ a b c d e f g h Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). “Zink” (German). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (91–100 ed.). Walter de Gruyter. pp. 1034–1041. ISBN 3-11-007511-3
- ^ Hinds, John Iredelle Dillard (1908). Inorganic Chemistry: With the Elements of Physical and Theoretical Chemistry (2nd ed.). New York: John Wiley & Sons. pp. 506–508
- ^ a b 『化学大辞典』共立出版、1993年
- ^ Ritchie, Rob (2004). Chemistry (2nd ed.). Letts and Lonsdale. p. 71. ISBN 1-84315-438-2
- ^ Burgess, John (1978). Metal ions in solution. New York: Ellis Horwood. p. 147. ISBN 0-470-26293-1
- ^ Brady, James E.; Humiston, Gerard E.; Heikkinen, Henry (1983). General Chemistry: Principles and Structure (3rd ed.). John Wiley & Sons. p. 671. ISBN 0-471-86739-X
- ^ Kaupp M.; Dolg M.; Stoll H.; Von Schnering H. G. (1994). “Oxidation state +IV in group 12 chemistry. Ab initio study of zinc(IV), cadmium(IV), and mercury(IV) fluorides”. Inorganic Chemistry 33 (10): 2122–2131. doi:10.1021/ic00088a012.
- ^ a b Greenwood 1997, p. 1206
- ^ CRC 2006, pp. 12–11–12
- ^ Taylor & McLennan, 1985
- ^ Emsley 2001, p. 503
- ^ a b c Greenwood 1997, p. 1202
- ^ Lehto 1968, p. 822
- ^ Tolcin, A. C. (2015年). “Mineral Commodity Summaries 2015: Zinc”. United States Geological Survey. 2015年5月27日閲覧。
- ^ Erickson, RL (1973). “Crustal Abundance of Elements, and Mineral Reserves and Resources”. U.S. Geological Survey Professional Paper 820: 21–25.
- ^ “Country Partnership Strategy—Iran: 2011–12”. ECO Trade and development bank. 2011年10月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年6月6日閲覧。
- ^ “IRAN – a growing market with enormous potential”. IMRG (2010年7月5日). 2010年3月3日閲覧。
- ^ Tolcin, A.C. (2009年). “Mineral Commodity Summaries 2015: Zinc”. United States Geological Survey. 2016年8月4日閲覧。
- ^ Gordon, R. B.; Bertram, M.; Graedel, T. E. (2006). “Metal stocks and sustainability”. Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (5): 1209–14. Bibcode: 2006PNAS..103.1209G. doi:10.1073/pnas.0509498103. PMC 1360560. PMID 16432205.
- ^ Gerst, Michael (2008). “In-Use Stocks of Metals: Status and Implications”. Environmental Science and Technology 42 (19): 7038–45. Bibcode: 2008EnST...42.7038G. doi:10.1021/es800420p. PMID 18939524.
- ^ Meylan, Gregoire (2016). “The anthropogenic cycle of zinc: Status quo and perspectives”. Resources, Conservation and Recycling: In press. doi:10.1016/j.resconrec.2016.01.006.
- ^ a b c 山口英一監修、非鉄金属研究会編著、『非鉄金属の本』、日刊工業新聞社、2010年8月30日初版1刷発行、ISBN 9784526065149 pp. 78–85
- ^ “真鍮合金、平安期に - 定説覆す発見／奈良大が分析”. 奈良新聞. (2014年4月22日) 2018年9月24日閲覧。
- ^ “平安期の金字経から真ちゅう 制作者、費用ごまかす？”. 日経新聞. (2014年4月21日) 2018年9月24日閲覧。
- ^ a b 『新実験化学講座8 無機化合物の合成(I)』丸善、1976年
- ^ 増本健、2-5-1亜鉛、『金属なんでも小事典』、ブルーバックスB1188、講談社、pp.128–130、1997。ISBN 4-06-257188-9
- ^ 後藤 佐吉、「亜鉛」、『世界大百科事典』、第二版CD-ROM版、平凡社、1998年。
- ^ “太陽エネルギーを用いた酸化亜鉛の熱解離プロセスに関する研究”. 日本大学理工学部 学術講演会予稿.
- ^ 立也, 井本; 淑郎, 原納; 泰英, 西 (1963). “水素による酸化亜鉛の還元”. 日本化學雜誌 84 (2): 115–119,A10. doi:10.1246/nikkashi1948.84.2_115.
- ^ 立也, 井本; 淑郎, 原納; 泰英, 西; 悟, 益田 (1964). “水素による酸化亜鉛の還元(ii)”. 日本化學雜誌 85 (2): 106–109,A7. doi:10.1246/nikkashi1948.85.2_106.
- ^ “亜鉛及び水蒸気を利用した太陽エネルギーによる水素生成”. 日本大学理工学部 学術講演会予稿集.
- ^ John. F. Wager. "Transparent Electronics." Science 23 May 2003, Vol.300, Issue 5623, pp.1245-1246, doi:10.1126/science.1085276
- ^ 久米廷志,伴隆幸,大矢豊、「ゾルゲル法によって作製した酸化亜鉛を伝導層とする透明薄膜トランジスタ」 日本セラミックス協会 年会・秋季シンポジウム 講演予稿集 2005年年会講演予稿集 セッションID:3B20, doi:10.14853/pcersj.2005S.0.370.0
- ^ 日本水道鋼管協会
- ^ 福島久哲、中野博昭、「硫酸塩浴からの亜鉛および亜鉛合金の電析機構」 表面科学 2001年 22巻 2号 p.107-112, doi:10.1380/jsssj.22.10
- ^ 永井武,名取勝英,古沢孝、「電子機器に使われる光沢電気Znめっきからのウィスカによる短絡頻度」 日本金属学会誌 1989年 53巻 3号 p.303-307, doi:10.2320/jinstmet1952.53.3_303
- ^ ウイスカにご注意ください 電子情報技術産業協会 インダストリ・システム部 平成14年1月16日
- ^ “Zinc”. DrugBank. 2019年6月27日閲覧。
- ^ a b “亜鉛 | 海外の情報 | 一般の方へ | 「統合医療」情報発信サイト 厚生労働省 「統合医療」に係る情報発信等推進事業”. www.ejim.ncgg.go.jp. 厚生労働省. 2019年2月14日閲覧。
- ^ a b 日本溶融亜鉛鍍金協会 (2014年). “健康への影響”. 亜鉛めっきについて. 日本溶融亜鉛鍍金協会. 2019年8月29日閲覧。
- ^ 亜鉛の摂取不足がラットのラード食と魚油食の嗜好性に及ぼす影響 日本栄養・食糧学会誌 Vol.66 (2013) No.1 pp.25–33
- ^ 亜鉛含有製剤 佐賀医科大学医学部附属病院 薬剤部
- ^ a b c d “「健康食品」の安全性・有効性情報：F．亜鉛過剰摂取のリスク”. 国立健康・栄養研究所. 2017年2月14日閲覧。
- ^ “亜鉛の取り過ぎに注意、貧血や神経障害の恐れも―英研究”. あなたの健康百科 by メディカルトリビューン. 読売新聞 (2015年6月26日). 2017年2月14日閲覧。
- ^ John Emsley (2011), Nature's building blocks (New edition ed.), Oxford University Press, pp. p.623, ISBN 978-0-19-960563-7
- ^ Kyu-Bong Kim, Young Woo Kim, Seong Kwang Lim et al. (2017). “Risk assessment of zinc oxide, a cosmetic ingredient used as a UV filter of sunscreens”. Journal of toxicology and environmental health. Part B, Critical reviews 20 (3): 155–182. doi:10.1080/10937404.2017.1290516. PMID 28509652.
- ^ James R. Schwartz (2016-2). “Zinc Pyrithione: A Topical Antimicrobial With Complex Pharmaceutics”. Journal of drugs in dermatology : JDD 15 (2): 140–144. PMID 26885780.
- ^ a b Mrinal Gupta, Vikram K. Mahajan, Karaninder S. Mehta, Pushpinder S. Chauhan (2014). “Zinc therapy in dermatology: a review”. Dermatology research and practice 2014: 709152. doi:10.1155/2014/709152. PMID 25120566.
- ^ F・A・コットン、G・ウィルキンソン著、中原 勝儼訳『コットン・ウィルキンソン無機化学』培風館、1987年、591頁。
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. p. 739–741, 843. ISBN 978-0131755536
- ^ “Zinc Sulfide”. American Elements. 2009年2月3日閲覧。
- ^ Grolier contributors (1994). Academic American Encyclopedia. ダンベリー, コネチカット州: Grolier Inc.. p. 202. ISBN 0-7172-2053-2
- ^ “Zinc Phosphide”. American Elements. 2009年2月3日閲覧。
- ^ Shulzhenko, A. A.; Ignatyeva, I. Yu.; Osipov, A. S.; Smirnova, T. I. (2000). “Peculiarities of interaction in the Zn–C system under high pressures and temperatures”. Diamond and Related Materials 9 (2): 129–133. Bibcode: 2000DRM.....9..129S. doi:10.1016/S0925-9635(99)00231-9.
- ^ Greenwood 1997, p. 1211
- ^ Rasmussen, J. K.; Heilmann, S. M. (1990). “In situ Cyanosilylation of Carbonyl Compounds: O-Trimethylsilyl-4-Methoxymandelonitrile”. Organic Syntheses, Collected Volume 7: 521.
- ^ Perry, D. L. (1995). Handbook of Inorganic Compounds. CRC Press. pp. 448–458. ISBN 0-8493-8671-3
- ^ Frankland, E. (1850). “On the isolation of the organic radicals”. Quarterly Journal of the Chemical Society 2 (3): 263. doi:10.1039/QJ8500200263.
- ^ a b c d NNDC contributors (2008年). Alejandro A. Sonzogni (Database Manager): “Chart of Nuclides”. Upton (NY): National Nuclear Data Center, ブルックヘブン国立研究所. 2008年9月13日閲覧。
- ^ CRC contributors (2006). David R. Lide. ed. Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press, Taylor & Francis Group. p. 11-70. ISBN 0-8493-0487-3
- ^ NASA contributors. “Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results”. NASA. 2008年3月6日閲覧。
亜鉛と同じ種類の言葉
「亜鉛」に関係したコラム
-
銀取引には、現物取引と先物取引の2つの取引があります。銀の現物取引はロンドン市場で行われ、1日1回、日本時間の21時（夏時間は20時）に価格が決定されます。一方、銀の先物市場は、ニューヨークや東京、シ...
- >> 「亜鉛」を含む用語の索引
- 亜鉛のページへのリンク
