JP2000160384A - 陰極母板を用いる金属の電解製錬方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陰極である母板の上に金属を電着させて金属
を製造する電解製錬方法において、電着金属剥ぎ取り工
程における剥離前の電着金属の陰極母板からの落下や、
電着金属の陰極母板からの剥離不良（未剥げ）といった
トラブルを減少させる。 【解決手段】 剥離工程と剥離液塗布工程の間に陰極母
板の洗浄工程および陰極母板表面に付着する水分の除去
工程を設け、剥離液の剥離特性を低下させる原因となる
電着金属を剥離した陰極母板に残留付着している電解液
を洗浄・除去し、剥離液の性能を長期間維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は陰極である母板の上
に金属を電着させて金属を製造する電解製錬において、
電着金属剥ぎ取り工程における陰極母板の洗浄ならびに
剥離液塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、母板を用いた金属電解製錬方法に
おいては、次の工程に示すように、金属電解槽内で、陰
極である平板形状の母板(以下、陰極母板という)上に金
属を電解析出させた後、電着金属剥ぎ取り工程において
電着金属は剥ぎ取られ、剥離液を塗布して陰極母板は再
使用されている。 ア．金属を電着している陰極母板を受け入れる工程 イ．金属を電着している陰極母板を洗浄する工程 ウ．この陰極母板上に形成された電着金属に機械的な力
を加え、電着金属を陰極母板から剥離する工程 エ．電着金属が剥離された陰極母板の表面に剥離液を塗
布する工程 オ．剥離液を塗布された陰極母板を電解槽に送り出す工
程 カ．剥離液を塗布された陰極母板上に金属を電着させる
電解工程 これらの工程は連続的に自動的に運転されている。

【０００３】このように陰極母板（以下、母板と略す）
は繰返し使用されるため、母板上に電解析出させた金属
を、剥離工程において容易に剥ぎ取りできるように、母
板上に剥離液を塗布した後、電解槽に戻される。この剥
離液の塗布方法は、例えば剥離液をスプレ−法で母板表
面へ吹付け、該母板表面に付着しなかった剥離液は受槽
等に回収され、繰返し循環使用される。

【０００４】陰極に母板を用いる金属の電解製錬におい
ては、この母板からの種板の剥ぎ取れ性が工程管理上重
要なポイントである。循環再使用される剥離液は使用中
に劣化し、剥離液に要求されている剥離特性（適度の電
着金属の母板への接着性ならびに剥ぎ取り工程での剥ぎ
取り容易性等の特性）が低下するため、一定周期で全量
取替えられている。

【０００５】それにもかかわらず、剥ぎ取りのために機
械的な力を加えて電着金属と母板との接着を緩めた後
に、電着金属を機械が剥ぎ取る前に、電着金属が母板か
らはずれて落下するというトラブルや、母板からの剥離
不良（未剥げ）といったトラブルが頻発し問題であっ
た。

【０００６】従来の金属の電解製錬法においては、金属
を電着させた母板は電着金属の剥ぎ取りに先立って、付
着した電解液は洗浄工程で除去され、その後、電着金属
が剥ぎ取られ、電着金属が剥ぎ取られた母板は母板表面
を洗浄されることなく、そのまま母板表面に剥離液が塗
布されて、再び電解槽に戻されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、陰極母板の
上に金属を電着させて金属を製造する電解製錬の電着金
属剥ぎ取り工程において、電着金属の落下や剥離不良
（未剥げ）といったトラブルによる自動運転の中断を減
少させ、設備の稼働率を向上させるとともに、トラブル
処理に関わる労務工数を減らすことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは剥ぎ取りト
ラブルの原因について鋭意検討した結果、電着金属剥ぎ
取り工程入口に設置されている洗浄装置では金属を電着
している陰極母板全体に付着している硫酸、塩酸等の成
分を含有する電解液の洗浄が十分ではなく、剥離する電
着金属と陰極母板の間隙に少量の電解液が付着残留し、
この陰極母板に付着した微量の電解液が剥離液塗布工程
にまで持ち込まれて繰返し循環使用する剥離液に混入
し、1日に何千枚も陰極母板を処理していると急速に剥
離液が変質・劣化してくることを見出した。

【０００９】この知見に基づいて、本発明は、剥離工程
と剥離液塗布工程の間に、電着金属を剥離した後の陰極
母板に付着している残留電解液を洗浄するための陰極母
板の洗浄工程を設け、さらに引き続いて、この洗浄工程
において循環使用する洗浄水中に微量含まれる電解液成
分が剥離液塗布工程に洗浄水とともに持ち込まれないよ
うに陰極母板に付着した洗浄水を除去する工程を設け
て、陰極母板表面に残留する電解液を除去し、剥離液塗
布工程に持込まれないようにし、剥離液の性能を長期間
維持することを特徴とする、陰極母板を用いる金属の電
解製錬方法を提供するものである。

【００１０】すなわち本発明は、 ａ．陰極母板上に形成された電着金属を剥離する工程 ｂ．電着金属が剥離された陰極母板を洗浄する工程 ｃ．該陰極母板上に付着している洗浄水を除去する工程 ｄ．工程ｃで得られた陰極母板の表面に剥離液を塗布す
る工程 ｅ．剥離液を塗布された陰極母板上に金属を電着させる
電解工程 の、少なくとも５工程からなることを特徴とする金属の
電解製錬方法である。前記工程ｂにおいては、洗浄がシ
ャワリングで行われ、引き続いて前記工程ｃにおいて、
小型ノズル数個がエアブロ−装置内に縦に並ベられてお
り、ここから圧縮空気を陰極母板に向かって吹き出すこ
とにより洗浄水分を除去する。

【００１１】

【発明の実施の形態】陰極である母板（以下、母板と略
す）の上に金属を電着させて金属を製造する電解製錬の
例として、銅電解製錬の種板電解における種板製造の場
合に関して以下に記載する。なお銅電解製錬には一般電
解と種板電解があり、種板電解において母板に電着した
銅は種板と呼ばれて、剥ぎ取り工程において剥ぎ取られ
た後、一般電解における陰極（カソ−ド）として使用さ
れ、その表面に銅を電着した後、電気銅として出荷され
る。

【００１２】銅の種板電解において使用される表面平滑
な平板形状の母板の材質はステンレス鋼や銅からなる。
電解液はニカワ等の添加剤を含む硫酸酸性の硫酸銅水溶
液である。電解は、平板形状に鋳造された純度約９９％
の粗銅を陽極（アノ−ド）、表面に剥離液を塗布した母
板を陰極（カソ−ド）とし、これら陽極と陰極を交互に
並ベて行われる。陽極から溶解した銅は陰極である母板
の両面の表面に電着する（工程ｅ）。

【００１３】このように種板用電解槽において母板の表
面に種板（銅）を電着させた後、この種板を電着した母
板（以後、種板電着母板と呼ぶ）は天井クレ−ン等を用
いて種板剥ぎ取り工程入口に搬送される。種板電着母板
はまず、剥ぎ取り工程入口に設置された従来からある洗
浄装置にて、種板電着母板に付着している硫酸酸性の電
解液を、多数のスプレ−より噴出する水で洗浄する。し
かしながら、この洗浄だけでは不十分で、電着した種板
と母板本体との間には少量の電解液が残留している。

【００１４】次に、一枚毎にハンガ−に吊るされた、洗
浄された種板電着母板はトロリ−コンベア等により口付
け装置に搬送され、ここで、例えば、電着した種板の上
部にのみハンマリングを行って、機械的に種板上部と母
板との接着を緩める。この後、口開け装置において吸盤
等の機械的手段を用いて、種板の上部のみを母板から引
き剥がす。この種板上部のみを剥離した母板はそのまま
トロリ−コンベア等により剥離装置に運ばれ、例えば剥
離装置のア−ムによって、母板の下部で接着している種
板は、母板から機械的に剥ぎ取られる（工程ａ）。例え
ばこのようにして、母板上に形成された種板は剥離され
るが、種板を引き剥がされた母板の表面には少量の残留
電解液が付着している。なお、剥ぎ取り前の種板（電着
金属）落下や剥離不良（未剥げ）等のトラブルはこの工
程において発生する。

【００１５】剥離工程と剥離液塗布工程の間に、種板を
剥離した母板の洗浄工程を設け、母板に残留付着してい
る電解液を洗浄する（工程ｂ）。剥ぎ取り工程入口に設
置された従来からある洗浄装置を第１の洗浄装置とすれ
ば、この洗浄装置は第２の洗浄装置である。洗浄方法と
しては、例えば水洗をシャワリングで行う水洗方法が好
ましい。第２の洗浄装置に用いた水および次工程の洗浄
水除去装置にて回収された水を、受け槽に戻して繰返し
循環使用する場合、水質管理用ｐＨ計、およびｐＨ値に
基づき自動制御される水添加回路および循環水オ−バ−
フロ−回路等を設けることが望ましい。添加する水の使
用量を節減するためにはイオン交換樹脂装置等を装置内
に設けてもよい。この第２の洗浄装置で使用される循環
洗浄水のｐＨコントロ−ルを行うことにより、循環洗浄
水中に混入した微量の電解液の量の管理を行い、希釈の
ために添加する水の使用量を最小限に抑えることができ
る。また、次工程である剥離液塗布工程へ希釈された電
解液を含む洗浄水が混入した場合においても、剥離液の
変質・劣化を最小限に抑制することができる。なお、剥
ぎ取り工程入口に洗浄工程を設けず、剥離工程と剥離液
塗布工程の間に、種板を剥離した母板の洗浄工程のみを
設け、充分に洗浄してもよい。

【００１６】工程ｂにある洗浄装置の直後に、洗浄した
母板表面に残留付着している洗浄水を除去する装置を設
け、付着洗浄水を除去する工程とする（工程ｃ）。これ
により、種板を剥離した母板の洗浄装置において繰返し
循環使用する洗浄水中に微量含まれる電解液成分が剥離
液塗布工程に洗浄水とともに持ち込まれないようにし
た。洗浄水を除去する方法としては、エアブロ−装置を
設置し、小型ノズル数個を縦に並ベて圧縮空気を母板に
向かって吹き出し、水分を吹き飛ばすことにより行う方
法が好ましい。熱による乾燥は硫酸や硫酸銅等が残留付
着したままになることになり好ましくない。この洗浄水
除去装置にて回収された水は、上述した方法により、工
程ｂの洗浄水の受け槽に戻して繰返し使用することもで
きる。

【００１７】次いで、種板を剥ぎ取られ、表面を洗浄さ
れた母板はトロリ−コンベア等により、従来からある剥
離液塗布装置に送られ、ここで例えばシャワリングによ
り剥離液を塗布する（工程ｄ）。種板の剥離液として
は、例えば陰イオン界面活性剤を水で希釈した水溶液が
用いられる。母板表面に付着しなかった剥離液は剥離液
循環槽等に回収され、繰返し循環使用される。この繰返
し循環系にはｐＨ計と剥離液の濃度を測定するための濃
度計が備えられていることが好ましい。繰返し循環使用
する剥離液は、長時間使用していると徐々に電解液の混
入等により、陰イオン界面活性剤が変質・劣化して濁り
始め、沈殿物が剥離液循環槽の底にたまってくる。本発
明により、剥離液の寿命は後述するように約3週間と大
幅に延びるが、このような沈殿物を抜き出すことによ
り、剥離液の寿命をさらに長期に延ばすことができる。
剥離液は、母板付着による持ち去りと沈殿物の抜き出し
があるため、濃度調整のために新しい補充液を日々少量
補加する。

【００１８】本発明の効果を確認するために行った試験
結果について以下に述べる。従来の場合、すなわち剥離
装置と剥離液塗布装置の間に洗浄工程および洗浄水除去
工程がない場合、この剥離液を全量新しい液と取替えた
後、繰返し循環使用すると、剥離液のペ−ハ−（ｐＨ）
が、取替え直後に約５.８であったものが時間が経過す
るに従ってｐＨが低下し、4日目には約５.３となった。
このｐＨの変化に伴って剥離不良（未剥げ）や剥ぎ取り
前の種板落下等の工程トラブルが増加し、初日約５０回
であったものが徐々に増加して3日目約７５回となり、4
日目には急増して約１２０回となった。

【００１９】この時の循環剥離液中の陰イオン界面活性
剤濃度を測定してみると、初日の９１％にまで低下して
いた。また循環剥離液の一部をビ−カ−に取り出して観
察してみると濁りが見られた。これらのことより電解液
である硫酸酸性の硫酸銅溶液の循環剥離液への混入によ
り、陰イオン界面活性剤が変質・劣化したため、電着し
た種板の母板からの剥離性が悪化した（接着不足あるい
は過度の部分的接着）と考えられる。

【００２０】本発明では、剥離装置と剥離液塗布装置の
間に水洗装置およびエアブロ−装置を設置し、種板を剥
離した母板に残留付着している電解液を洗浄装置で水洗
した後、洗浄水が乾燥しないように直ち洗浄水除去装置
にて母板表面の水分を除去して、その後に母板に剥離液
をシャワ−により塗布する。剥離液を全量新しい液と取
替えた後、試験を開始し、剥離液を繰返し循環使用した
が、剥離液のｐＨ、陰イオン界面活性剤の濃度ともにほ
とんど変化なく、上述したような工程トラブル回数は一
日平均約３０回程度で推移していた。しかし、２０日目
前後から変化が出始め、２３日目に工程トラブル回数が
約８０回と急増した。以上が試験結果の概略である。

【００２１】種板剥ぎ取り工程では種板電着母板の洗浄
−種板剥離（工程ａ）−種板を剥離した母板の洗浄（工
程ｂ）−母板表面に付着した洗浄水の除去（工程ｃ）−
母板への剥離液の塗布（工程ｄ）が連続的に自動的に行
われる。種板を剥ぎ取られた母板は払出しコンベア等へ
搬送され、ここで所定枚数揃えられた後、再び種板電解
槽へ天井クレ−ン等により戻され、種板電解が行われる
（工程ｅ）。

【００２２】本発明を銅電解の種板剥ぎ取り工程を例に
挙げて説明したが、陰極母板に金属を電着させる、他の
金属の電解製錬方法においても同様に実施できる。

【００２３】

【実施例】銅の電解製錬工場の種板（電着金属）剥ぎ取
り工程において、種板の剥離工程と剥離液塗布工程の間
に第２の水洗浄装置およびエアブロ−装置を設置した。

【００２４】両面に種板を電着した陰極母板（材質；ス
テンレス鋼）に付着している硫酸酸性硫酸銅溶液を主成
分とする電解液を、種板剥ぎ取り工程入口に設置された
従来からある第１の洗浄装置で水洗した。次いで、トロ
リ−コンベアに吊り下げられた種板電着母板は、口付け
装置、口開け装置を経て、剥離装置で陰極母板の両面か
ら種板が機械的に剥ぎ取られた。

【００２５】次に、陰極母板は新たに設置した水洗浄装
置およびエアブロ−装置で洗浄・付着水分を除去され
た。洗浄水を回収・繰返し循環使用できる水洗浄装置に
おいて、水洗浄は陰極母板の両面を複数のスプレ−ノズ
ルを用いてシャワリング方式で行い、またエアブロ−装
置において、付着水分の除去は陰極母板平面の両サイド
に小型ノズル数個を縦に並ベて設置し、圧縮空気を陰極
母板に向かって吹き出し、水分を吹き飛ばすことにより
行った。その次に、剥離液塗布装置にて陰極母板表面に
陰イオン界面活性剤水溶液をシャワ−により塗布した陰
極母板は、再びその表面に種板を電着させるために、種
板電解槽に送られた。電解は、平板形状に鋳造された純
度約９９％の粗銅を陽極、表面に剥離液を塗布した陰極
母板を陰極とし、電解液にニカワ等の添加剤を含む硫酸
酸性硫酸銅水溶液を用いて行った。

【００２６】このような操業を1日当たり陰極母板約２
３００枚について行い、陰極母板からの種板の剥離性
を、種板剥ぎ取り工程において発生する剥離前の陰極母
板からの種板落下や剥離不良（未剥げ）等の工程トラブ
ルの回数でもって評価した。剥離液は約２立方メ−トル
全量を２０日毎に、剥離特性が低下する前に入れ替え
た。工程トラブル回数は、循環使用する剥離液を入替え
た後、１日目約３５回、５日目約５０回、１０日目約３
０回、２０日目２０回と、ばらつきはあったが連日約５
０回以下で推移し、平均約３０回であった。20日間循環
使用したところで剥離液を再び全量入替え、以後同様の
操業を繰返した。6ヶ月間の工程トラブル回数の平均は
約３０回であった。

【００２７】

【比較例】剥離工程と剥離液塗布工程の間に第２の水洗
装置およびエアブロ−装置がないこと以外は実施例と同
様にして種板の剥ぎ取り操業を行った。実施例と同様に
種板落下や剥離不良（未剥げ）等の工程トラブルの回数
でもって評価した。循環使用する剥離液は約２立方メ−
トル全量を３日毎に、工程トラブル回数が急増する前に
入れ替えた。剥ぎ取り工程において発生する剥離前の種
板落下や剥離不良等の工程トラブルの回数は３ヶ月平均
で約６０回であった。

【００２８】

【発明の効果】陰極である母板の上に金属を電着させて
金属を製造する電解製錬の電着金属剥ぎ取り工程におい
て、剥離工程と剥離液塗布工程の間に、電着金属が剥離
された陰極母板を洗浄する工程、およびこの洗浄工程の
直後にあって該陰極母板に付着している洗浄水を除去す
る工程を加えることにより、剥ぎ取り工程において発生
する剥離前の種板落下や剥離不良等の工程トラブルの回
数が半減し、自動運転設備の稼働率を向上させるととも
に、トラブル処理に関わる労務工数を減らすことがで
き、コスト削減ができた。また剥離液の寿命を大幅に延
ばすことができ、この点においてもコストを削減するこ
とができた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ．陰極母板上に形成された電着金属を剥
   離する工程 ｂ．電着金属が剥離された陰極母板を洗浄する工程 ｃ．該陰極母板上に付着している洗浄水を除去する工程 ｄ．工程ｃで得られた陰極母板の表面に剥離液を塗布す
   る工程 ｅ．剥離液を塗布された陰極母板上に金属を電着させる
   電解工程 の、少なくとも５工程からなることを特徴とする金属の
   電解製錬方法。
2. 【請求項２】 前記工程ｂにおいて、洗浄がシャワリン
   グで行われ、引き続いて前記工程ｃにおいて、洗浄水分
   の除去が小型ノズル数個がエアブロ−装置内に縦に並ベ
   られており、ここから圧縮空気を陰極母板に向かって吹
   き出すことにより行われること、を特徴とする特許請求
   項１に記載の金属の電解製錬方法。