JP2021011605A - Electrolytic refining method for nonferrous metal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、銅やニッケルなどの非鉄金属の電解精錬方法、特に、電解液に浸漬させたアノードとカソードとの間に通電して、電解液に溶解している銅やニッケルなどの目的金属をカソード表面上に電着させる、非鉄金属の電解精錬方法に関する。 The present invention is a method for electrolytic refining of non-ferrous metals such as copper and nickel, particularly, a target metal such as copper and nickel dissolved in an electrolytic solution by energizing between an anode and a cathode immersed in an electrolytic solution. The present invention relates to an electrolytic refining method for nonferrous metals, which is electrodeposited on the cathode surface.
銅(Cu)やニッケル(Ni)などの非鉄金属の精錬において、板状に加工した粗金属をアノード(陽極)とし、その金属塩の水溶液を電解質として電気分解を行い、カソード(陰極)に純度の高い金属を析出させる電解精製が行われている。 In the refining of non-ferrous metals such as copper (Cu) and nickel (Ni), a plate-shaped crude metal is used as an anode, and an aqueous solution of the metal salt is used as an electrolyte for electrolysis, and the cathode is purified. Electrolyte purification is performed to precipitate high-grade metals.
たとえば、銅の電解精製では、精製炉において粗銅を酸化精製および還元処理することにより得られた純度約99.5%の精製粗銅を、板状に鋳造してこの銅板をアノードとして用いる。 For example, in the electrolytic refining of copper, refined blister copper having a purity of about 99.5% obtained by oxidative refining and reduction treatment of blister copper in a purification furnace is cast into a plate shape, and this copper plate is used as an anode.
カソードに関して、ステンレス、チタンなどの薄板からなるパーマネントカソードを用いるパーマネントカソード(PC)方式と、高純度の目的金属の薄板からなる種板を用いるコンベンショナル(種板)方式とがある。 Regarding the cathode, there are a permanent cathode (PC) method using a permanent cathode made of a thin plate of stainless steel, titanium or the like, and a conventional (seed plate) method using a seed plate made of a thin plate of a high-purity target metal.
アノードとカソードは、電解槽内に貯えられた電解液中に交互に浸漬される。この状態で、アノードとカソードの間に電圧を印加して、カソードの表面に目的金属を電着させる。コンベンショナル方式では、目的金属はカソード板そのままの状態で製品として出荷される。一方、パーマネントカソード方式では、所定の厚みの目的金属が電着したときに、カソードから目的金属を剥ぎ取って製品とするとともに、カソードは再利用される。 The anode and cathode are alternately immersed in the electrolytic solution stored in the electrolytic cell. In this state, a voltage is applied between the anode and the cathode to electrodeposit the target metal on the surface of the cathode. In the conventional method, the target metal is shipped as a product with the cathode plate as it is. On the other hand, in the permanent cathode method, when a target metal having a predetermined thickness is electrodeposited, the target metal is stripped from the cathode to obtain a product, and the cathode is reused.
パーマネントカソード法において、電解精製工程は、図1に示すように、カソードに所定の厚みの目的金属を電着させる電解工程ののち、目的金属が電着したカソードを電解槽から引き上げて洗浄する洗浄工程を経て、目的金属が電着したカソードは、移載機によりトラバースコンベアに移載されて、カソードから目的金属を剥ぎ取る剥離工程に供される。剥離工程ののち、カソードは、その歪みを測定する歪み測定工程に供され、歪みが許容範囲内のカソードは電解工程に繰り返され、歪みが許容範囲を超えたカソードは、上記工程から払い出されて、歪み修正工程に移送され、歪み修正後に上記工程に戻される。 In the permanent cathode method, as shown in FIG. 1, the electrolytic purification step is a cleaning step in which a target metal having a predetermined thickness is electrodeposited on the cathode, and then the cathode on which the target metal is electrodeposited is pulled up from the electrolytic tank for cleaning. The cathode on which the target metal is electrodeposited through the process is transferred to the traverse conveyor by a transfer machine and subjected to a peeling step of stripping the target metal from the cathode. After the peeling step, the cathode is subjected to a strain measuring step of measuring the strain, the cathode whose strain is within the allowable range is repeated in the electrolysis step, and the cathode whose strain exceeds the allowable range is discharged from the above step. Then, it is transferred to the strain correction step, and after the strain correction, it is returned to the above step.
カソードから目的金属を剥ぎ取る剥離工程は、たとえば、特開2008−231501号公報に記載されているように、まず、目的金属が電着したカソードをトラバースコンベア上に起立支持した状態で、該カソードの両面を押圧具により交互に押圧することにより、カソードを弾性的に屈曲させる(フレキシング)。この際、カソードの表面に電着した目的金属も変形するが、カソードの変形量と目的金属の変形量とに差が生じ、カソードの上部から目的金属が剥離して隙間が生じる。次いで、この隙間の上部開口からチゼルを挿入し下降させることで、カソードの表面からの目的金属の剥離量を増大させ(チゼリング)、剥離した目的金属をグリップにより支承しながら、下端部を支点に横倒しすることで、カソードの表面から完全に剥離する(ダウンエンダ)。 In the peeling step of stripping the target metal from the cathode, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-231501, the cathode in which the target metal is electrodeposited is first supported upright on a traverse conveyor. The cathode is elastically bent (flexing) by alternately pressing both sides with a pressing tool. At this time, the target metal electrodeposited on the surface of the cathode is also deformed, but there is a difference between the amount of deformation of the cathode and the amount of deformation of the target metal, and the target metal is peeled off from the upper part of the cathode to form a gap. Next, by inserting a chisel through the upper opening of this gap and lowering it, the amount of peeling of the target metal from the surface of the cathode is increased (chiseling), and while the peeled target metal is supported by the grip, the lower end is used as a fulcrum. By laying it on its side, it completely peels off from the surface of the cathode (down ender).
パーマネントカソード方式には、パーマネントカソードを再利用できるため、生産コストが低減して、操業の全般的な生産効率が向上するという利点がある。また、パーマネントカソードは、種板カソードとの比較では、電解槽におけるより良好な垂直性を有するという利点がある。 The permanent cathode method has an advantage that the production cost is reduced and the overall production efficiency of the operation is improved because the permanent cathode can be reused. Also, the permanent cathode has the advantage of having better verticality in the electrolytic cell as compared to the seed plate cathode.
電解精製において、カソードの垂直性を維持することはきわめて重要である。すなわち、カソード全体が曲がりや反りのない平坦な状態にあり、かつ、カソード表面が凹凸の少ない平坦な状態にある、垂直性が良好なカソードを電解槽内に懸架すると、隣接して懸架されたアノードとの距離のバラツキが小さくなる。このため、カソードとアノードの極間距離を小さくした操業が可能となり、単位面積当たりの生産性が向上する。また、電流密度を高くしても、カソードとアノード間の電流短絡が起こりにくく、電流ロスを低減する(電流効率を向上させる)ことができ、単位時間当たりの生産量を増加させることができる。このような観点から、非鉄金属の精錬においては、パーマネントカソード方式が広く適用されている。 In electrolytic refining, maintaining the verticality of the cathode is extremely important. That is, when a cathode having good verticality, in which the entire cathode is in a flat state without bending or warping and the cathode surface is in a flat state with few irregularities, is suspended in the electrolytic cell, it is suspended adjacently. The variation in distance from the anode is reduced. Therefore, it is possible to operate with a small distance between the cathode and the anode, and the productivity per unit area is improved. Further, even if the current density is increased, a current short circuit between the cathode and the anode is unlikely to occur, current loss can be reduced (current efficiency is improved), and the production amount per unit time can be increased. From this point of view, the permanent cathode method is widely applied in the refining of non-ferrous metals.
カソードの垂直性は、カソードの歪みで評価される。カソードの歪みは、カソードの曲りや反りの程度を表す数値で定量的に表され、具体的には、カソードを懸垂させた状態で、垂直面からの距離が最も近い場所と最も遠い場所との距離の差の絶対値、すなわち、カソードの歪み=│測定距離の最大値―測定距離の最小値│で表される。 Cathode verticality is evaluated by cathode distortion. Cathode distortion is quantitatively expressed by a numerical value that indicates the degree of cathode bending or warping. Specifically, with the cathode suspended, the distance from the vertical plane is the shortest and the farthest. The absolute value of the difference in distance, that is, the cathode distortion = │ maximum value of measurement distance-minimum value of measurement distance │.
カソードには、電解槽への装入時の衝突、電解精製時における熱、電着した目的金属の剥ぎ取り時の屈曲などに起因して、装入から目的金属の剥ぎ取りまでの工程を繰り返して実施する間に、曲がりや反りといった歪みが生じる。このため、カソードは、繰り返し使用回数が比較的少ない間は、非常に良好な垂直性を備えるが、繰り返し使用されるうちに、外部からの衝撃や曲げの力により歪み(塑性変形)が生じて、カソードの垂直性は徐々に悪化する。 The process from charging to stripping of the target metal is repeated for the cathode due to collision during charging into the electrolytic cell, heat during electrolytic refining, bending during stripping of the electrodeposited target metal, etc. During the process, distortions such as bending and warping occur. For this reason, the cathode has very good verticality while the number of times of repeated use is relatively small, but during repeated use, distortion (plastic deformation) occurs due to an external impact or bending force. , The verticality of the cathode gradually deteriorates.
たとえば、大きさが縦1200mm×横1200mm×厚さ3mm程度のカソードでは、繰り返しの使用により、厚さ方向に歪みが生ずる。歪みは、使用開始時には5mm以内であるが、繰り返しの使用により歪みが基準値である13mmを超えると、カソードとアノード間の電流短絡の発生による、生産量の低下(電流効率の低下)を回避するために、カソードの歪みを修正することが必要となる。なお、この基準値は、電解槽内のカソードとアノードの挿入位置や通電電流の大きさにより変動する値である。 For example, in a cathode having a size of about 1200 mm in length × 1200 mm in width × 3 mm in thickness, distortion occurs in the thickness direction due to repeated use. The strain is within 5 mm at the start of use, but if the strain exceeds the standard value of 13 mm due to repeated use, a decrease in production volume (decrease in current efficiency) due to the occurrence of a current short circuit between the cathode and anode is avoided. In order to do so, it is necessary to correct the distortion of the cathode. This reference value is a value that fluctuates depending on the insertion position of the cathode and the anode in the electrolytic cell and the magnitude of the energizing current.
電着した金属を剥ぎ取った後のカソードの全数について、その歪みは測定され、所定値(たとえば10mm)を超える歪みに達したカソードは、上記工程から払い出されて、歪み修正工程に移送される。歪み修正工程では、特開2010−007106号公報および特開2012−207273号公報に開示された修正装置などによって、カソードの歪みは機械的に修正される。たとえば、特開2012−207273号の修正装置は、垂直面を有する固定壁と、該固定壁の上部に突設され、カソードのカソードビームを懸架するハンガー部と、懸架されたカソードの表面に対し歪みの凸部側から静荷重を加える押込手段と、押込手段の先端部に備えられた押当部材と、固定壁に取り付けられ、カソードの裏面を受け止める受止部材と、カソードの裏面側に設置されたカソードとの距離測定装置を備える。 The strain of all the cathodes after stripping the electrodeposited metal is measured, and the cathodes that reach a strain exceeding a predetermined value (for example, 10 mm) are discharged from the above step and transferred to the strain correction step. To. In the strain correction step, the cathode strain is mechanically corrected by the correction device disclosed in JP-A-2010-007106 and JP-A-2012-207273. For example, the modification device of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-207273 has a fixed wall having a vertical surface, a hanger portion projecting above the fixed wall and suspending a cathode beam of a cathode, and a surface of the suspended cathode. A pushing means that applies a static load from the convex side of the strain, a pressing member provided at the tip of the pushing means, a receiving member that is attached to a fixed wall and receives the back surface of the cathode, and an installation on the back surface side of the cathode. A device for measuring the distance from the cathode is provided.
なお、カソードの歪みを修正する手段としては、その他に、ハンマー、全面押しや部分押しのプレス機、レベラーなども用いることができる。 In addition, as a means for correcting the distortion of the cathode, a hammer, a full-push or partial-push press, a leveler, or the like can also be used.
パーマネントカソード方式において、カソードの歪みを修正する作業に要する工数や設備コストを低減する面からは、カソードに生じる歪みは、できる限り少ない方が好ましい。本発明者等は、剥離工程のフレキシングにおけるカソードを屈曲させる際の力によって生ずる変形は完全な弾性変形ではないと考え、フレキシングによる歪みを低減させることは重要と考えた。ただし、カソードの表面に電着した目的金属を剥ぎ取るべく、カソードの両面を押圧具により押圧する量を小さく抑えれば、カソードに生じる歪みを小さく抑えることができるが、カソードと目的金属との間に生じる隙間が小さくなって、チゼルを挿入できず、目的金属を自動的に剥ぎ取ることが難しくなる可能性がある。 In the permanent cathode method, it is preferable that the distortion generated in the cathode is as small as possible from the viewpoint of reducing the man-hours required for the work of correcting the distortion of the cathode and the equipment cost. The present inventors considered that the deformation caused by the force when bending the cathode in the flexing of the peeling step is not a complete elastic deformation, and considered that it is important to reduce the distortion due to the flexing. However, if the amount of pressing both sides of the cathode with a pressing tool is suppressed to be small in order to peel off the target metal electrodeposited on the surface of the cathode, the distortion generated in the cathode can be suppressed to be small, but the cathode and the target metal The gap between them may become smaller, the chisel cannot be inserted, and it may be difficult to automatically peel off the target metal.
本発明は、上述のような事情を鑑み、カソードに生じる歪み、特に、剥離工程のフレキシングにおけるカソードの両面を押圧具により押圧することに起因するカソードの歪みを小さく抑えることができる、非鉄金属の電解精錬方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention can suppress distortion of the cathode caused by pressing both sides of the cathode with a pressing tool in flexing in the peeling step, particularly, a non-ferrous metal. It is an object of the present invention to provide a method of electrolytic refining.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、カソードの表面に電着した目的金属を剥ぎ取るべく、カソードの両面を押圧具により交互に押圧する際の面の押圧順序が、カソードに生じる歪み(曲り癖)に影響を与えているとの知見を得た。本発明は、この知見に基づき完成されたものである。 As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have pressed the surface when both sides of the cathode are alternately pressed by a pressing tool in order to strip the target metal electrodeposited on the surface of the cathode. It was found that the order affects the distortion (bending habit) that occurs in the cathode. The present invention has been completed based on this finding.
本発明の非鉄金属の電解精錬方法は、
電解槽でカソードに目的金属を電着させる電解工程、前記目的金属が電着した前記カソードを前記電解槽から引き上げて洗浄する洗浄工程、前記目的金属が電着した前記カソードから前記目的金属を剥ぎ取る剥離工程、および、前記目的金属を剥ぎ取ったカソードの歪みを測定する歪み測定工程を備え、
前記カソードは、前記歪み測定工程において前記歪みが所定値内の場合に前記電解工程に繰り返され、
前記剥離工程は、
前記目的金属が電着した前記カソードを起立支持した状態で、該カソードの両面を交互に押圧して、前記カソードを弾性的に湾曲させることにより、該カソードの少なくとも上端部から前記目的金属を剥離して隙間を生じさせる、フレキシング工程と、
前記隙間の上部開口からチゼルを挿入し、さらに下降させることで、前記カソードの表面からの前記目的金属の剥離量を増大させる、チゼリング工程と、
剥離した前記目的金属を、下端部を支点に横倒しにする、ダウンエンダ工程と、
を備え、および、
前記フレキシング工程において、前記カソードの両面のうち、いずれの面を先に押圧するかを、前記目的金属の剥ぎ取りを所定回数実施する(所定数のライフサイクル)ごとに切り替える、
ことを特徴とする。
The method for electrolytic refining of nonferrous metals of the present invention is:
An electrolysis step of electrodepositing a target metal on a cathode in an electrolytic tank, a cleaning step of pulling up the cathode on which the target metal is electrodeposited from the electrolytic tank to clean it, and peeling the target metal from the cathode on which the target metal is electrodeposited. A strain measuring step of measuring the strain of the cathode from which the target metal has been stripped is provided.
The cathode is repeated in the electrolysis step when the strain is within a predetermined value in the strain measuring step.
The peeling step is
While the cathode on which the target metal is electrodeposited is upright and supported, both sides of the cathode are alternately pressed to elastically bend the cathode, thereby peeling the target metal from at least the upper end of the cathode. The flexing process that creates a gap
A chiseling step in which a chisel is inserted through the upper opening of the gap and further lowered to increase the amount of the target metal peeled from the surface of the cathode.
A down-endering process in which the peeled target metal is laid on its side with the lower end as a fulcrum,
And
In the flexing step, which of the two surfaces of the cathode is pressed first is switched every time the target metal is stripped a predetermined number of times (a predetermined number of life cycles).
It is characterized by that.
前記所定回数は、1回であることが好ましい。すなわち、前記カソードが前記フレキシング工程に供される(各ライフサイクル)ごとに、前記カソードの両面のうち、先に押圧する面を切り替えることが好ましい。 The predetermined number of times is preferably once. That is, it is preferable to switch the surface to be pressed first among both surfaces of the cathode every time the cathode is subjected to the flexing step (each life cycle).
前記フレキシング工程において、前記カソードの両面の上下方向中央位置またはその近傍を、それぞれ1回ずつ交互に押圧することができる。 In the flexing step, the center positions in the vertical direction on both sides of the cathode or the vicinity thereof can be alternately pressed once each.
本発明の非鉄金属の電解精錬方法によれば、カソードに生じる歪みを小さく抑えることができる。 According to the nonferrous metal electrolytic refining method of the present invention, the strain generated at the cathode can be suppressed to a small value.
本発明者等は、カソードの垂直性を悪化させる原因について鋭意研究を重ねた結果、カソードに電着した目的金属を剥ぎ取るため、カソードの両面を同じ側から交互に繰り返し押圧していることが、カソードに生じる歪み(曲り癖)の主要因であるとの知見を得た。本発明は、この知見に基づき完成されたものである。 As a result of diligent research on the cause of deteriorating the verticality of the cathode, the present inventors have repeatedly pressed both sides of the cathode alternately from the same side in order to peel off the target metal electrodeposited on the cathode. , It was found that it is the main cause of distortion (bending habit) generated in the cathode. The present invention has been completed based on this finding.
本発明の非鉄金属の電解精錬方法は、図1に示すように、電解槽でステンレス、チタンなどの薄板からなるカソードに目的金属を電着させる電解工程、前記目的金属が電着した前記カソードを前記電解槽から引き上げて洗浄する洗浄工程、前記目的金属が電着した前記カソードから前記目的金属を剥ぎ取る剥離工程、および、前記目的金属を剥ぎ取ったカソードの歪みを測定する歪み測定工程を備える。前記カソードは、前記歪み測定工程において前記歪みが所定値内の場合に前記電解工程に繰り返され、前記歪みが所定値を超える場合には、歪み修正工程に移送され、歪み修正後に上記工程に戻される。これらの工程についての説明は、従来と同様であるため、省略する。 As shown in FIG. 1, the method for electrolytically refining a non-ferrous metal of the present invention is an electrolytic step of electrodepositing a target metal on a cathode made of a thin plate such as stainless steel or titanium in an electrolytic tank, and the cathode on which the target metal is electrodeposited. The present invention includes a cleaning step of pulling up from the electrolytic tank for cleaning, a peeling step of stripping the target metal from the cathode to which the target metal is electrodeposited, and a strain measuring step of measuring the strain of the cathode from which the target metal has been stripped. .. The cathode is repeated in the electrolysis step when the strain is within a predetermined value in the strain measuring step, is transferred to the strain correction step when the strain exceeds a predetermined value, and is returned to the step after the strain correction. Is done. Since the description of these steps is the same as the conventional one, the description thereof will be omitted.
また、本発明の非鉄金属の電解精製方法における剥離工程は、従来技術と同様に、
目的金属が電着した前記カソードを起立支持した状態で、該カソードの両面を交互に押圧して、前記カソードを弾性的に湾曲させることにより、該カソードの少なくとも上端部から前記目的金属を剥離して隙間を生じさせる、フレキシング工程と、
前記隙間の上部開口からチゼルを挿入し、さらに下降させることで、前記カソードの表面からの前記目的金属の剥離量を増大させる、チゼリング工程と、
剥離した前記目的金属を、下端部を支点に横倒しにする、ダウンエンダ工程と、
を備える。
Further, the peeling step in the method for electrolytically purifying a nonferrous metal of the present invention is the same as in the prior art.
With the cathode having the target metal electrodeposited upright and supported, both sides of the cathode are alternately pressed to elastically bend the cathode, thereby peeling the target metal from at least the upper end of the cathode. The flexing process that creates a gap
A chiseling step in which a chisel is inserted through the upper opening of the gap and further lowered to increase the amount of the target metal peeled from the surface of the cathode.
A down ender process in which the peeled target metal is laid on its side with the lower end as a fulcrum,
To be equipped.
特に本発明の非鉄金属の電解精錬方法は、
前記フレキシング工程において、前記カソードの両面のうち、いずれの面を先に押圧するかを、前記目的金属の剥ぎ取りを所定回数実施するごとに切り替える、
ことを特徴としている。
In particular, the method for electrolytic refining of nonferrous metals of the present invention
In the flexing step, which of the two surfaces of the cathode is pressed first is switched every time the target metal is stripped a predetermined number of times.
It is characterized by that.
以下、剥離工程を構成する各工程について説明する。 Hereinafter, each step constituting the peeling step will be described.
(1)フレキシング工程
フレキシング工程は、目的金属が電着したカソードを起立支持した状態で、該カソードの両面を交互に押圧して、前記カソードを弾性的に湾曲させることにより、該カソードの少なくとも上端部から前記目的金属を剥離して隙間を生じさせる工程である。
(1) Flexing Step In the flexing step, in a state where the cathode electrodeposited with the target metal is upright and supported, both sides of the cathode are alternately pressed to elastically bend the cathode, thereby causing the cathode. This is a step of peeling the target metal from at least the upper end to create a gap.
銅(Cu)やニッケル(Ni)などの目的金属を含む電解液中に、アノードとカソードとを、複数枚ずつ交互かつ平行に浸漬し、所定期間(5日間〜10日間程度)通電すると、図2(A)〜図2(C)に示すように、カソード1の母板の表面に、目的金属2が電着する。アノードおよびカソードの枚数や大きさは、電解液を貯蔵した電解槽の大きさにより任意に設定することができる。たとえば、カソード1は、縦(高さ)が800mm〜1300mmであり、横(幅)が800mm〜1300mmであり、厚さが2mm〜40mmであることができる。
A plurality of anodes and cathodes are immersed in an electrolytic solution containing a target metal such as copper (Cu) or nickel (Ni) alternately and in parallel, and energized for a predetermined period (about 5 to 10 days). As shown in 2 (A) to 2 (C), the
目的金属2が電着したカソード1は、電解槽から引き上げられた後、洗浄されて、図3(A)に示すように、その下端部を固定具3により支持され、トラバースコンベアなどの搬送手段により、フレキシング工程に移送される。
The
フレキシング工程は、基本的には、特開2008−231501号公報などに記載の従来技術と同様の方法により行うことができる。すなわち、フレキシング工程では、図3(B)に示すように、カソード1の下端部を固定具3により支持したまま、該カソード1の両面(図3(B)の左右両側面)の上下方向中央位置またはその近傍を、それぞれが棒状の1対の押し具4により交互に押圧して、カソード1を弾性的に屈曲させる。カソード1を弾性的に屈曲させることにより、該カソード1の表面に電着した目的金属2も変形するが、カソード1の変形量と目的金属2の変形量とに差が生じ、カソード1の上部から目的金属2が剥離して隙間が生じる。
The flexing step can be basically carried out by the same method as that of the prior art described in JP-A-2008-231501. That is, in the flexing step, as shown in FIG. 3 (B), the lower end portion of the
押し具4のそれぞれは、カソード1の幅寸法(図2(A)の左右方向寸法)とほぼ同じかそれ以上の長さ寸法を有することができる。すなわち、押し具4のそれぞれは、カソード1の両面を幅方向にわたり押圧する。カソード1は、上端部から高さの30%〜70%程度の位置を、50mm〜200mm程度押圧される。カソード1の高さ方向に関する押圧位置が上記範囲外であったり、押圧量が50mm未満であったりすると、カソード1の表面から目的金属2を剥離できない可能性がある。一方、カソード1の押圧量が200mmよりも大きいと、カソード1が塑性変形して、押し具4を退避させてもカソード1が弾性的に復元できなくなる可能性がある。
Each of the pushers 4 can have a length dimension that is substantially the same as or longer than the width dimension of the cathode 1 (horizontal dimension in FIG. 2A). That is, each of the pushers 4 presses both sides of the
カソード1の両面のそれぞれを押圧する回数については、カソード1の両面を交互に押圧する限り、特に限定されることはないが、同じ回数ずつ押圧することが好ましく、カソード1の上部から目的金属2を剥離させる目的からすれば、1回ずつ押圧すれば十分である。
The number of times each of both sides of the
特に、本発明の非鉄金属の電解精錬方法では、カソードの両面のうち、いずれの面を先に押圧するかを、目的金属の剥ぎ取りを所定回数実施するごとに切り替える。すなわち、カソード1の両面のうち、第1の面(たとえば、図3(B)の左側面)から先に押圧してフレキシング工程を行い、さらに、チゼリング工程およびダウンエンダ工程を行うことで、目的金属2が剥離される。目的金属2が剥離されたカソード1は、測定工程に移送されて歪みが測定され、必要に応じて歪み修正工程を経て、電解工程に戻される。電解工程において、目的金属2が電着されたカソード1は、再びフレキシング工程に供される(2回目、3回目、・・・)。フレキシング工程に所定回数だけ供された後、次のフレキシング工程では、カソード1の両面のうち、第2の面(たとえば、図3(B)の右側面)から先に押圧する。
In particular, in the method for electrolytic refining of a non-ferrous metal of the present invention, which of the two surfaces of the cathode is pressed first is switched every time the target metal is stripped a predetermined number of times. That is, the purpose is to perform the flexing step by first pressing the first surface (for example, the left side surface of FIG. 3B) of both surfaces of the
たとえば、本発明者等による実操業の検討によれば、カソード1がステンレス製のパーマネントカソードで、カソード1の大きさが、縦(高さ)が1200mm、横(幅)が1200mm、板の厚さが3mmである場合、1カソードライフごとのフレキシング工程において、常に、カソード1の両面のうち、第1の面から先に押圧して、その後第2の面を押圧して、両面1回ずつのフレキシング工程を行うと、その繰り返しに応じて、カソード1の歪みが増加する傾向となるのに対して、1カソードライフごとに、カソード1の両面のうち、第1の面から先に押圧するフレキシング工程と、第2の面から先に押圧するフレキシング工程を交互に実施した場合、カソード1の歪みがほとんど増加せず、むしろ減少する傾向がみられた。たとえば、繰り返し使用されるカソード1の枚数が55枚であった場合、カソード1がフレキシング工程に供給される時点で約6.2mmの平均歪み値である場合に、先に押圧する面が常に同じ場合には、フレキシング工程後に約6.4mmの平均歪み値となるが、先に押圧する面を交互に変更した場合、フレキシング工程後に約6.0mmの平均歪み値になるとの知見が得られた。これは、同じ面から先に押圧することにより、カソード1が有する曲り癖を増加させる傾向になるのに対して、先に押圧する面を交互に変更することにより、カソード1が有する曲り癖を減少させる傾向となるためと考えられる。
For example, according to a study of actual operation by the present inventors, the
本発明では、フレキシング工程において先に押圧する面を、カソード1がフレキシング工程に1回〜7回供されるごとに切り替えることが好ましく、カソード1がフレキシング工程に1回供されるごとに、すなわち毎回切り替えることがより好ましい。繰り返し行われるフレキシング工程において先に押圧する面を、カソード1がフレキシング工程に1回〜7回供されるごとに切り替えることにより、カソード1に歪み(曲り癖)を生じにくくすることができる。繰り返し行われるフレキシング工程において、8回以上続けて同じ面から先に押圧すると、カソード1に歪み(曲り癖)が生じてしまう可能性がある。先に押圧する面の切り替えは、1対の押し具4のうち、カソード1の表面に向けて先に動かす押し具4を切り替えることで行うこともできるし、カソード1を手動または自動で裏返すことで行うこともできる。
In the present invention, it is preferable to switch the surface to be pressed first in the flexing step every time the
なお、一方の押し具4により、カソード1の第1の面を押圧した後、他方の押し具4により第2の面を押圧するタイミングについては、特に限定されない。たとえば、押し具4の動作速度や停止時間によっては、先に押圧する面(第1の面または第2の面)を押圧した後、カソード1が、図3(A)に示すような中立状態を経ることなく、カソード1が変形した状態のまま、後に押圧する面(第2の面または第1の面)を押圧することもできる。具体的には、たとえば、一方の押し具4により、先に押圧する面を押圧した後、該一方の押し具4の先端部を先に押圧する面から退避させることなく、該先に押圧する面に接触させたまま、他方の押し具4により後に押圧する面を押圧することができる。あるいは、一方の押し具4により、先に押圧する面を押圧し、該一方の押し具4の先端部を先に押圧する面から退避させた後、カソード1の弾性変形が完全に収まる前の波打っている状態で、他方の押し具4により後に押圧する面を押圧することができる。このように、先に押圧する面を押圧した後、中立状態を経ることなく、カソード1が変形した状態のまま、後に押圧する面を押圧した場合、先に押圧する面を押圧したことによるカソード1の変形への影響と、後に押圧する面を押圧したことによりカソード1の変形への影響との差が顕著になる。このため、本発明のように、フレキシング工程において、カソード1の両面のうち、いずれの面を先に押圧するかを、カソード1がフレキシング工程に所定回数供されるごとに切り替えることの効果を顕著に得ることができる。
The timing of pressing the first surface of the
(2)チゼリング工程
チゼリング工程は、フレキシング工程で形成された隙間の上部開口からチゼルを挿入し、さらに下降させることで、カソードの表面からの目的金属の剥離量を増大させる工程である。
(2) Chiseling step The chiseling step is a step of increasing the amount of the target metal peeled from the surface of the cathode by inserting the chisel through the upper opening of the gap formed in the flexing step and further lowering it.
チゼリング工程は、特開2008−231501号公報などに記載の従来技術と同様の方法により行うことができる。 The chiseling step can be performed by the same method as that of the prior art described in JP-A-2008-231501.
チゼリング工程では、図3(C)に示すように、カソード1の表面から押し具4を退避させた状態、かつ、カソードビーム5を吊り下げ具6に懸架した状態で、カソード1と目的金属2との間に生じた上部が開口した楔状の隙間に、チゼル7の先端部(下端部)に備えられた刃先8を挿入する。刃先8は、下方に向かうほど厚さが薄くなっている。このとき、カソード1は弾性的に復元させた状態であり、鉛直板状になっているので、図3(C)から図3(D)に示すように、チゼル7をさらに下降させることにより、カソード1の表面からの目的金属2の剥離量を増大させる。
In the chiseling step, as shown in FIG. 3C, the
チゼル7は、カソード1の幅寸法よりも短い幅寸法を有することができる。このようなチゼル7の刃先8を、カソード1と目的金属2との間の隙間の幅方向中央部に挿入し、さらに下降させると、刃先8により剥ぎ取られる中央部に加え、該中央部の両側に存在する部分も、中央部により引っ張られることでカソード1から引き剥がされる。あるいは、1対のチゼルを、カソードと目的金属との間の隙間の幅方向2箇所位置に挿入することもできる。
The chisel 7 can have a width dimension shorter than the width dimension of the
(3)ダウンエンダ工程
ダウンエンダ工程は、カソード表面から剥離した目的金属を、下端部を支点に横倒しにする工程である。
(3) Down-endering step The down-ending step is a step of laying down the target metal peeled from the cathode surface with the lower end as a fulcrum.
ダウンエンダ工程は、特開2008−231501号公報などに記載の従来技術と同様の方法により行うことができる。 The down-endering step can be performed by the same method as that of the prior art described in JP-A-2008-231501.
ダウンエンダ工程は、チゼリング工程の後、あるいは、チゼリング工程と連動して少し遅れて開始される。ダウンエンダ工程では、まず、図3(C)に示すように、フレキシング工程およびチゼリング工程により、カソード1から剥離された目的金属2を、真空パッドなどの保持具9により保持する。次いで、図3(C)から図3(E)に示すように、保持具9により、目的金属2を、下端部を支点に倒す方向に引っ張ることで、該目的金属2をカソード1から完全に引き剥がす。なお、図2(C)に示すように、カソード1の下端面には、V字形の溝10が幅方向にわたり備えられている。したがって、保持具9により、目的金属2を引っ張ると、目的金属2は、該目的金属2のうち、カソード1の下端部を覆い、かつ、鋭角に折れ曲がった部分を支点に倒れるようにして、カソード1から完全に剥離される。
The down-endering step is started after the chiseling step or in conjunction with the chiseling step with a slight delay. In the down-endering step, first, as shown in FIG. 3C, the
カソード1から剥離された目的金属2は、積載され出荷される。
The
一方、目的金属2を剥ぎ取った後のカソード1は、歪みを測定する測定工程に移送される。測定されたカソード1の歪みが許容範囲(所定値、たとえば10mm)以内であれば、カソード1はそのまま電解工程に戻されて繰り返し使用される。カソード1の歪みが許容範囲(所定値、たとえば10mm)を超えている場合には、カソード1は歪み修正工程に送られ、歪みを適正値(たとえば、6mm)以内となるように修正したうえで、電解工程に戻される。測定工程および歪み修正工程は、特開2010−007106号公報および特開2012−207273号公報などに記載の従来技術と同様の方法により行うことができる。
On the other hand, the
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに説明する。ただし、本発明はこれらの実施例により限定されることはない。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
銅の電解精製において、ステンレス製のパーマネントカソードからなる55枚のカソード1を繰り返し使用した。1カソードライフごとに、従来と同様に、カソード1の全数について歪み測定工程に供し、歪みが10mmを超える場合には、歪み修正工程に移送し、歪みが6.0mm以内となるように修正を施した後、電解工程に繰り返した。
[Example 1]
In the electrolytic refining of copper, 55
目的金属(銅)2が電着したカソード1について、本発明を適用して、カソード1から目的金属2を剥離した。カソード1は、縦(高さ)が1200mmであり、横(幅)が1200mmであり、板厚が3mmであった。
The present invention was applied to the
56枚のアノードと55枚のカソード1を、電解槽内に貯えられた、1mol/Lの硫酸銅水溶液中に交互に浸漬し、アノードとカソード1の間に800A/枚の電流を7〜8日間流して、カソード1の表面に目的金属2を電着させた。
56 anodes and 55
目的金属2が電着したカソード1を電解槽から引き揚げて洗浄した後、カソード1の下端部を固定具3により支持して、フレキシング工程に移送し、カソード1に電着した目的金属2の表面を、1対の押し具4により1回ずつ交互に押圧した。押し具4による押圧位置は、カソード1の高さ方向中央位置とし、押圧量は100mmとした。
After the
次に、カソード1をチゼリング工程に移送し、カソードビーム5を吊り下げ具6に懸架した状態で、カソード1と目的金属2との間に生じた上部が開口した楔状の隙間に、チゼル7の先端部に備えられた刃先8を挿入し、チゼル7をさらに下降させることにより、カソード1の表面からの目的金属2の剥離量を増大させた。チゼリング工程に少し遅れて、ダウンエンダ工程を開始し、カソード1から剥離された目的金属2を保持具9により保持し、該保持具9により、目的金属2を、下端部を支点に倒す方向に引っ張ることで、該目的金属2をカソード1から完全に引き剥がした。
Next, in a state where the
目的金属2を剥ぎ取った後のカソード1を歪み測定工程に移送し、歪みを測定した。具体的には、カソード1を懸垂させた状態で、レーザ式センサ(キーエンス製、IL300)を用いて、カソード1の任意の垂直面からの距離を測定し、該垂直面から最も近い場所と最も遠い場所との距離の差の絶対値、すなわち、カソード1の歪み=│測定距離の最大値―測定距離の最小値│を求めた。その後、必要に応じて、カソード1の一部を歪み修正工程に移送したほか、不足分を補充して、55枚のカソード1を、電解工程に戻した。このような電解工程を7回繰り返した。ただし、実施例1では、フレキシング工程において、カソード1の両面のうち、押し具4により先に押圧する面を、カソード1がフレキシング工程に供されるごとに毎回切り替えた。
The
図4に、第1回目の測定工程から最終回(第7回目)の測定工程までのカソード1の歪みの測定結果を各回ごとに示す。実施例1では、55枚のカソード1の歪みの第1回目の電解工程から最終回の電解工程まで(7ライフサイクル)における、剥離工程後の歪みの平均値は6.16mmであり、その標準偏差は、0.06mmであった。
FIG. 4 shows the measurement results of the strain of the
[比較例1]
フレキシング工程において、カソード1の両面のうち、押し具4により先に押圧する面を、毎回同じとしたこと以外は、実施例1と同様とした。図5に、第1回目の測定工程から最終回の測定工程までのカソード1の歪みの測定結果を各回ごとに示す。比較例1では、55枚のカソード1の歪みの第1回目の電解工程から最終回の電解工程まで(7ライフサイクル)における、剥離工程後の歪みの平均値は6.31mmであり、その標準偏差は、0.14mmであった。
[Comparative Example 1]
In the flexing step, the surface of both sides of the
実施例1では、比較例1との比較において、カソード1全体において、フレキシング工程に起因する歪みの発生が抑制されている、すなわち曲り癖を生じにくくなっていることが理解される。なお、実施例1と比較例1に関して、カソード1の歪みの第1回目の測定工程から最終回の測定工程までの平均値の差が、統計的に有意か否かを確認するべく、有意水準5%で両側検定のt検定を行ったところ、t値は11であり、p値は1%未満であり、本発明による効果が認められた。
In Example 1, in comparison with Comparative Example 1, it is understood that the occurrence of distortion due to the flexing step is suppressed, that is, the bending habit is less likely to occur in the
1 カソード
2 目的金属
3 固定具
4 押し具
5 カソードビーム
6 吊り下げ具
7 チゼル
8 刃先
9 保持具
10 溝
1
Claims (3)
前記カソードは、前記歪み測定工程において前記歪みが所定値内の場合に前記電解工程に繰り返され、
前記剥離工程は、
前記目的金属が電着した前記カソードを起立支持した状態で、該カソードの両面を交互に押圧して、前記カソードを弾性的に湾曲させることにより、該カソードの少なくとも上端部から前記目的金属を剥離して隙間を生じさせる、フレキシング工程と、
前記隙間の上部開口からチゼルを挿入し、さらに下降させることで、前記カソードの表面からの前記目的金属の剥離量を増大させる、チゼリング工程と、
剥離した前記目的金属を、下端部を支点に横倒しにする、ダウンエンダ工程と、
を備え、および、
前記フレキシング工程において、前記カソードの両面のうち、いずれの面を先に押圧するかを、前記目的金属の剥ぎ取りを所定回数実施するごとに切り替える、
非鉄金属の電解精錬方法。 An electrolysis step of electrodepositing a target metal on a cathode in an electrolytic tank, a cleaning step of pulling up the cathode on which the target metal is electrodeposited from the electrolytic tank to clean it, and peeling the target metal from the cathode on which the target metal is electrodeposited. A strain measuring step of measuring the strain of the cathode from which the target metal has been stripped is provided.
The cathode is repeated in the electrolysis step when the strain is within a predetermined value in the strain measuring step.
The peeling step is
While the cathode on which the target metal is electrodeposited is upright and supported, both sides of the cathode are alternately pressed to elastically bend the cathode, thereby peeling the target metal from at least the upper end of the cathode. The flexing process that creates a gap
A chiseling step in which a chisel is inserted through the upper opening of the gap and further lowered to increase the amount of the target metal peeled from the surface of the cathode.
A down-endering process in which the peeled target metal is laid on its side with the lower end as a fulcrum,
And
In the flexing step, which of the two surfaces of the cathode is pressed first is switched every time the target metal is stripped a predetermined number of times.
Electrorefining method for non-ferrous metals.
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