JP7002008B2 - 電解スライム回収装置及び電解スライム回収方法 - Google Patents
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Description
例えば、銅の電解精製においては、銅品位99.5%程度に粗精製された銅をアノード(陽極)とし、銅品位99.99%の銅母板やステンレス母板をカソード(陰極)として、両極間に電気を通じることにより、カソード(陰極)側に銅を電着させている。
このような電解スライムはアノード表面で層を形成することにより、目的金属の電気抵抗を高め、消費電力の増加を招き、電解効率を下げるという問題や、アノード表面から剥離された電解スライムがカソードへ付着してしまい電解後の銅の純度が低下したり、カソード表面に凹凸等の欠陥が生じる事により電気ショートが発生し生産性が低下するという問題があった。
特許文献2の発明では極板間において陽極に向かう電解液が陽極表面に対して垂直な流れを形成することにより、陰極へのスライムへの付着を抑制しつつ、陽極表面における銅イオンの溶出を促進することができる。
特許文献3の発明ではカソードにスライムが付着することを抑止するとともに、各カソードに対する添加剤の供給のばらつきを無くして、凹凸の少ない高品位の金属を精製できるとされている。
本発明は、電解精製において発生する電解スライムを効率的に回収するための装置及び電解スライム回収方法を提供する。
図1は本発明の電解スライム回収装置が用いられる電解槽の構成を説明する側面断面図である。
電解槽1内には、電解液2が溜められ、その電解液2中にアノード3とカソード4が一定の間隔で交互に浸漬されている。
通常、使用するアノード3としては精製する金属の原料金属が用いられる。例えば銅精製の場合は銅品位99.5%程度の粗銅が用いられる。
一方、カソード4としては、純銅板やステンレス板が用いられる。
電解液2として硫酸酸性の硫酸銅水溶液が用いられている。
以下、各部を順に説明する。なお、図2において、黒矢印は電解スライムを含む電解液、破線矢印は濾過後の電界液の流れを示すものである。
この電解スライム除去部Aにおける主要部位であるスクレイバー部Sは、アノード表面に接触するように配置され、電解精製中にアノード表面に発生する電解スライムをアノード表面から掻き取るためのブラシのような除去具5と、その除去具5の上方に除去具5によって掻き取られた電解スライムを電解液と一緒に吸引するための吸引口6を有する吸引部7が、除去具5と一体若しくは連結して設けられている。この除去具5と吸引部7は一体となって、除去具5がアノード表面と接触状態を維持しながら、移動することで、除去具5がアノード表面の電解スライムを掻き取り、アノード表面から浮かせ、その浮いた電解スライムを吸引口6から吸い取り、アノード表面から除去する役割を有している。
さらに、アノード表面から掻き取られ、電解液中に浮遊状態の電解スライムが、カソード表面に付着して汚染するのを防ぐ役割を果たす隔壁hが、掻き取り作業が行われているアノード3の表面と、そのアノード3の表面に対向した位置にあるカソード4の表面に近接した位置、且つ略平行な位置に配置されている。
図3(a)は、アノードの幅より短い長さ(例えば、1/10~1/5程度)を持つ除去具5とその上方に設置された吸引口6を備える吸引部7からなるユニットを単独で装備する形態のものである。なお、本ユニットを複数用い、アノード幅一杯に配置して用いても良い。なお、図中の黒矢印は、スクレイバー部の動作軌跡を示している。
図3(b)は、アノード幅とほぼ同じ長さを持つ除去具5を有し、その上方に吸引口6を配置した構成の吸引部7からなるユニットを装備した形態のものである。なお図中の白抜き矢印は、スクレイバー部の動作軌跡を示している。
図3(c)は、逆V字状の除去具5を単独又は複数有し、その上方に吸引口6を備えた吸引部からなるユニットを装備した形態を示している。なお図中の白抜き矢印は、スクレイバー部の動作軌跡を示している。
また、図3(a)~(c)は、いずれもアノードからカソード方向を視認した場合の各構成要素の配置を示した図となっている。
また、図4に見られるように、上下に少なくとも2個のスクレイバー部S1、S2を備える構成であっても良い。
複数のスクレイバー部S1、S2を吸引部が備える場合、各スクレイバー部から吸引部への輸送管9、9に、開閉弁b1、b2を設けることで、電解スライムの掻き取り作業及び吸引作業をスクレイバー部毎に独立して制御可能となり、例えば、電解液に浸漬する際には、電解液への浸漬タイミングにより開閉弁b2を開位置とし、開閉弁b1を閉位置として、スクレイバー部S2を先ず稼働させ、電解スライムの回収作業を行いながら、電解槽底部方向に移動していく。
さらに、スクレイバー部S1の電解液への浸漬と同期して、開閉弁b1が開位置となり、スクレイバー部S1による電解スライムの回収作業が開始される。このスクレイバー部S1が稼働した状態では、開閉弁b2を閉じて、スクレイバー部S2の動作を中断しても、そのままの継続状態であっても良く、電解液の状態や電解スライム発生状況やカソード表面状態などを考慮して判断する。
図5(a)のスクレイバー部Saは、ブラシ型の除去具5aと、吸引口6及び吸引部7が隣接した別体のスクレイバー部を構成している。図5(b)は、柄が中空の洗車ブラシ型のスクレイバー部Sbで、ブラシ型の除去具5aと吸引口6、吸引部7が一体の構成物の例である。図5(c)は、除去具がたわし型の除去具5bを備えた別体型のスクレイバー部Scである。図5(d)は、T字形のガラスワイパーのような形状を持つスクレイバー部Sdで、除去具は樹脂製のへら5cをT字部に備え、T字形部材を吸引部7とし、その吸引部6に吸引口6が設けられた一体型のスクレイバー部Sdである。
なお、図5内の白抜き矢印は、吸引された電解スライムを含んだ電解液の流れる方向を示している。
この電解スライム回収部Bでは、吸引された電解スライムを含んだ電解液を、電解スライム(若干の電解液を含む)と、濾過後電解液として汚れの少ない電解液に分離し、電解スライムの回収と、濾過後電解液を供給部に送液する役割を担っている。
供給部Cは、図2又は図6に示すように、アノード3とはスクレイバー部Sを介して対向した位置で、そのアノード3の隣り合うカソード4の表面に近接した位置、且つ略平行な位置に配置される隔壁hとカソード4間に、濾過後電解液を放出する供給口10を有している。また、その供給口10は輸送管9を通じて浄液フィルタ8の濾過後電解液側に繋がり、送液ポンプP1により濾過後電解液が、電解スライムの除去を行っているアノード近傍のカソード表面に向かって送液され、供給口10から電解槽に循環されている。なお、隔壁hを用いない場合には、濾過後電解液の供給口10は、カソード上部の表面近傍で、濾過後電解液を緩やかに放出できる、即ち、カソード表面に対して層流の性質を有する流れになるように放出可能な位置、及び条件で放出される。
なお、各部に設けられた送液用のポンプの形態は、図に示す構成に拘束されるものではなく、適宜望ましい構成を採用することができる。また、図中の白抜き矢印は、電解スライム除去部の上下動の動作を示すもので、横動の動作は紙面垂直方向になる。
図7は本発明に係る電解スライム回収方法の説明図で、(a)は、回収装置の電解液浸漬直後の状態を示す図で、(b)は、電解スライム回収中の図である。(c)は、回収装置を上下に交互動作される運転機構の一例を示す図である。
本発明に係る電解スライム回収装置を、電解槽上方に吊り下げた状態から、電解槽内の回収装置設置位置に配置する際に、図7(a)に示されるように、先ず隔壁hが電解槽に貯留された電解液2に浸漬された後、隔壁hを他の部位より先行させて電解槽底部方向に配置して他の部位の浸漬、電解スライムの回収作業を行う、或いは隔壁配置位置(通常アノードの電解槽底側先端部より電解槽底部側に設定されている)に、他の部位に先行して配置した後に、回収装置の他の部位の浸漬した部分から順次、電解スライムの回収作業であるアノード表面近傍の電解スライムを含む電解液の吸引と、カソード表面近傍への電解液の供給を開始する。
なお、本発明においては、この回収装置の稼働は、電解精製の稼働中でもアノード表面に発生する電解スライムを回収することが可能である。
電解スライムの除去が終了した時点で、運転を止め、回収装置を電解液内から電解槽上方に引き上げて終了する。
本発明に係る電解スライムの回収装置は電解中に電解スライムが増えると、アノードとカソード間の電圧が上昇するので電圧に閾値を設定し、閾値を超えた電解槽に対して上述の電解スライムを回収する方法を行うことで、高効率な操業を維持することができるようになる。
2 電解液
2’ 電解液の液面
3 アノード
4 カソード
5 除去具
5a ブラシ型除去具
5b たわし型除去具
5c ヘラ型除去具
6 吸引口
7 吸引部
8 浄液フィルタ
8a 濾過ポット
9 輸送管
10 供給口
100 本発明に係る電解スライム回収装置
20 軸受
21 クランクシャフト
A 電解スライム除去部
B 電解スライム回収部
C 供給部
M モーター
P1 送液ポンプ
S、S1、S2、Sn、Sn+1 スクレイバー部
Sa、Sc 別体型スクレイバー部
Sb、Sd 一体型スクレイバー部
b 開閉弁
h 隔壁
Claims (10)
- 金属の電解精製時に、カソードと前記カソード表面と対向して配置されるアノードと、前記カソード及びアノードが浸漬している電解液を貯留した電解槽における前記アノード表面に発生する電解スライムの回収装置であって、
前記アノード表面の前記電解スライムを、前記アノード表面から掻き取って除去するスクレイバー部を有する電解スライム除去部を備え、
前記スクレイバー部が、前記アノード表面と接触状態を維持しながら、前記アノード表面から前記電解スライムを掻き取り、前記アノード表面から浮かせる除去具と、
前記除去具と一体若しくは隣接して設けられ、前記アノード表面から掻き取られてアノード表面に浮いた電解スライムを前記電解液と一緒に吸引する吸引口を有する吸引部を含むことを特徴とする電解スライム回収装置。 - 金属の電解精製時に、カソードと前記カソード表面と対向して配置されるアノードと、前記カソード及びアノードが浸漬している電解液を貯留した電解槽における前記アノード表面に発生する電解スライムの回収装置であって、
前記アノード表面の前記電解スライムを、前記アノード表面から掻き取って除去するスクレイバー部を有する電解スライム除去部を備え、
前記スクレイバー部が、前記アノード表面と接触状態を維持しながら、前記アノード表面から前記電解スライムを掻き取り、前記アノード表面から浮かせる除去具と、
前記除去具と一体若しくは隣接して設けられ、前記アノード表面から掻き取られてアノード表面に浮いた電解スライムを前記電解液と一緒に吸引する吸引口を有する吸引部と、
前記除去具が配置されたアノードと対向した位置のカソードの表面に近接した位置、且つ略平行な位置に配置される隔壁を有し、
前記隔壁が、電解液中に浮遊状態の電解スライムが、カソード表面に付着して汚染するのを防ぐ役割を果たし、前記電解槽に貯留された電解液に浸漬された後、前記スクレイバー部が備える前記除去具及び吸引口が、前記電解液に全没することを特徴とする電解スライム回収装置。 - 前記吸引部により吸引された電解スライムを含んだ電解液から、前記電解スライムを分離して濾過後電解液を生成し、分離した前記電解スライムを回収する電解スライム回収部と、
前記濾過後電解液を、前記電解槽に循環供給する供給部を備え、
前記電解スライム回収部が、電解スライムを含んだ電解液から、前記電解スライムを濾し取り、回収電解スライムと濾過後電解液に分離する浄液フィルタを有することを特徴とする請求項1に記載の電解スライム回収装置。 - 前記吸引部により吸引された電解スライムを含んだ電解液から、前記電解スライムを分離して濾過後電解液を生成し、分離した前記電解スライムを回収する電解スライム回収部と、
前記濾過後電解液を、前記電解槽に循環供給する供給部を備え、
前記電解スライム回収部が、電解スライムを含んだ電解液から、前記電解スライムを濾し取り、回収電解スライムと濾過後電解液に分離する浄液フィルタを有することを特徴とする請求項2に記載の電解スライム回収装置。 - 前記供給部が、前記除去具が配置されたアノードと対向した位置のカソードの表面に近接した位置、且つ略平行な位置に配置される隔壁とカソード間に、前記濾過後電解液を放出する供給口を有することを特徴とする請求項4に記載の電解スライム回収装置。
- 前記除去具が、逆V字構造であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電解スライム回収装置。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電解スライム回収装置の電解スライム除去部を構成するスクレイバー部を、電解槽上方に吊り下げた状態から、電解槽内における前記回収装置のスクレイバー部の設置箇所に配置する際に、前記電解槽に貯留された電解液に前記スクレイバー部の吸引部が浸漬した時点から順次、
アノード表面の電解スライムの除去処理と、
前記除去処理により前記アノード表面より除去され、アノード表面近傍の電解スライムと前記電解液を前記吸引部の吸引口からの吸引、
並びにカソード表面近傍への電解液の供給を開始することを特徴とする電解スライム回収方法。 - 偶数基の請求項1乃至6のいずれかに記載の電解スライム回収装置を用い、
前記電解スライム回収装置をナンバリングし、
前記電解スライム回収装置の2基を対とし、アノード両面に各1基の電解スライム回収装置のスクレイバー部が備える除去具及び吸引口を有する吸引部が設置されるように配置し、
前記スクレイバー部の除去具及び吸引口を前記電解液中に液没させながら、
前記除去具による電解スライムの除去処理と、
前記除去処理により前記アノード表面より除去され、アノード表面近傍の電解スライムと前記電解液の吸引口からの吸引、並びに、カソード表面近傍への電解液の供給を、奇数番目の電解スライム回収装置を用いて行い、次いで、偶数番目の電解スライム回収装置を用いて行う交互動作により行い、
アノード表面に発生する電解スライムと前記電解液を回収することを特徴とする電解スライム回収方法。 - 前記スクレイバー部の除去具を電解槽上部に、除去具部分を下方に向けて吊り下げた状態から、前記除去具を電解槽底方向に移動させ、前記除去具が電解槽に貯留された電解液中に全没した後に、奇数番目と偶数番目の電解スライム回収装置の交互動作を開始することを特徴とする請求項8に記載の電解スライム回収方法。
- 電解精製の稼働中に前記電解スライム回収装置を用いてアノード表面に発生する電解スライムを回収することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の電解スライム回収方法。
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