JP2001159000A - 金属の酸化による電解溶解のためのプラントおよびプロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、金属の酸化による電解溶解のため
のプラントおよびプロセスに関する。 【解決手段】 プラントは、可溶性陽極２”と不溶性陰
極３”とを膜を間に置くことなしに有する電解槽１”
と、電解槽内に溶液を導入するための手段と、電解槽か
ら溶液を排出するための手段と、陰極近傍の溶液の濃度
をＤ１とし、陽極近傍の溶液の濃度をＤ２とした場合
に、Ｄ２−Ｄ１≧１００ｇ／ｌとなるように、電解槽内
で適切な溶液濃度勾配を維持するための手段とを備えて
いる。また、これと関連する方法がある。濃度分離によ
って、溶解金属が再び陰極に堆積せず、全体の溶解歩留
りが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶解される金属か
ら成る可溶性陽極と不溶性陰極とを膜を間に置くことな
しに有する電解槽と、酸化された前記金属のイオンで濃
縮される電解液溶液を前記電解槽内に導入するための手
段と、酸化された前記金属のイオンで濃縮された溶液を
前記電解槽から排出するための手段とを備え、これらの
手段は、陽極および陰極が少なくとも部分的に前記溶液
内に浸漬されたままとなるのに適しており、更に、前記
溶液に陽極の金属が溶解するように、前記可溶性陽極と
前記陰極との間で電流を循環させるための手段を備え
た、金属の酸化による電解溶解のためのプラントに関す
る。

【０００２】また、本発明は、金属から成る可溶性陽極
と不溶性陰極とを膜を間に置くことなしに有する電溶槽
内に、陽極および陰極が少なくとも部分的に浸漬される
ように、前記金属のイオンで濃縮される電解液溶液を導
入する段階と、前記陽極の酸化によって前記溶液中に金
属が溶解するように、前記可溶性陽極と前記陰極との間
で電溶電流を循環させる段階と、前記金属の溶解によっ
て生じた金属イオンで濃縮された溶液を電溶槽から排出
する段階とを備えた金属溶液を連続的に製造するプロセ
スに関する。

【０００３】

【従来の技術】前述したタイプのプラントおよびプロセ
スの用途は、化学的にあまり溶解しない金属に関するも
のである。重要な用途は、使用済み電気スズメッキ溶液
のスズイオンＳｎ^２＋の濃縮、あるいは新しい電解液か
らの電気スズメッキ溶液の生成である。

【０００４】文献ＥＰ０５５０００２は、電着槽に電気
スズメッキ溶液を供給するために使用される、この種の
プラントおよびプロセスを開示している。電着槽は、不
溶性陽極と、スズでコーティングされる陰極として作用
する金属面を有する材料とを有している。電気スズメッ
キ溶液を生成するためのプラントの電溶槽および電着槽
は、閉じたループもしくは実質的に閉じたループで接続
されており、これにより、濃縮された電気スズメッキ溶
液が電溶槽から排出されて電着槽に供給され、逆に、濃
縮される電気スズメッキ溶液が電着槽から排出されて電
溶槽に供給される。

【０００５】この文献の２頁４７行目〜５２行目で述べ
られている欠点を回避するために、電溶プラントは、可
溶性陽極と陰極との間に挿入される膜を備えていない。

【０００６】この文献に開示されたプロセスにおいて
は、電溶プラントが膜を備えていないため、電溶電流が
前記可溶性陽極から前記陰極へと循環する際に、陽極で
溶解したスズの一部が陰極に堆積し、これが電気スズメ
ッキ溶液生成プラント全体の溶解歩留りにとって有害と
なる。

【０００７】この文献に開示された電溶プロセスの本質
的な特徴によれば、陰極で水素を発生させる反応を増強
することによって、陰極にスズが堆積するレートが、陽
極でスズが溶解するレートよりも低いレベルに制御され
る。

【０００８】この文献の請求項８において、陰極で水素
を発生させる反応を増強する１つの手段は、例えば陰極
の表面積を可溶性陽極の表面積よりも小さくすることに
よって、陰極での電流密度を増大させることである。

【０００９】この文献においては、プラントおよびプロ
セスによって、例えば、硫酸溶液、フェロスズ酸塩溶
液、メタンスルホン酸塩溶液、クレゾールスルホン酸塩
溶液、ハロゲン化物溶液、フルオシリケート溶液、およ
びフルオボラート溶液のような様々な電解液溶液を濃縮
することができる。

【００１０】この文献の４頁４６行目〜５０行目に示さ
れているように、陽極の電流密度は、酸素が形成され始
める臨界電流密度以下に維持されることが望ましい。こ
れにより、スズ酸化物（ＳｎＯ）スラッジの形成を防
止、或は少なくとも制限することができる。

【００１１】この文献の４頁５０行目〜５２行目に示さ
れているように、溶液の温度が高くなるにつれて、ま
た、溶液がかき回されて組成が均一になればなるほど、
電溶歩留りが向上する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
したタイプのプラントおよびプロセスの電着歩留りを実
質的に向上することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
の主題は、金属の酸化によって電解溶解するプラントで
あって、溶解される金属から成る可溶性陽極と不溶性陰
極とを膜を間に置くことなしに有する電解槽を備え、酸
化された前記金属のイオンで濃縮される電解液溶液を前
記電解槽内に導入するための手段と、酸化された前記金
属のイオンで濃縮された溶液を前記電解槽から排出する
ための手段とを備え、これらの手段は、陽極および陰極
が少なくとも部分的に前記溶液内に浸漬されたままとな
るのに適しており、更に、前記溶液中に陽極の金属が溶
解するように、前記可溶性陽極と前記陰極との間で電流
を循環させるための手段を備え、陰極近傍の溶液の濃度
をＤ１とし、陽極の最も活性な部分の近傍の溶液の濃度
をＤ２とした場合に、Ｄ２＞Ｄ１および（Ｄ２−Ｄ１）
≧１００ｇ／ｌとなるように、前記電解槽内で適切な溶
液濃度勾配を維持するための手段を備えていることを特
徴とする。

【００１４】従って、溶液の濃度勾配を維持するこれら
の手段は膜を有していない。

【００１５】溶液の温度が電解槽内で略均一である場
合、この濃度の差は、酸化された金属イオンの濃度の差
に実質的に対応している。陰極近傍におけるこの金属の
イオンの濃度をＣ１とし、陽極の最も活性な部分の近傍
におけるこの金属のイオンの濃度をＣ２とすると、Ｃ１
＜＜１００００×Ｃ２となることが好ましく、また、Ｃ
１は、前記金属の堆積が陰極に形成される濃度閾値以下
に維持されることが好ましい。

【００１６】「陽極の最も活性な部分」とは、電流密度
が最も高く、且つ陽極と陰極との間で循環する電流の９
０％を示す陽極部位として規定される。陽極が前記金属
の顆粒から成り、且つ浸漬された顆粒の部位だけが電溶
に直接に寄与する場合に、このような正確さが重要とな
る。

【００１７】濃度分離によって、溶解された金属は陰極
に再び堆積せず（あるいは、僅かしか堆積せず）、全体
の溶解歩留りが向上する。本発明の主な利点は、陰極の
近傍で金属イオンの濃度が低く維持されているため、陰
極での金属の堆積が防止或は少なくとも制限され、これ
によって、プラントの全体の電溶歩留りが向上するとい
う点である。

【００１８】また、本発明は、１または複数の以下の特
徴を示すことができる。

【００１９】・濃度勾配を維持するための前記手段は、
陽極の最も活性な部分の平均高さよりも上側の高さで溶
液中に陰極を配置し、前記濃度勾配を維持するために、
陰極の高さと陽極の最も活性な部分の高さとの間の高さ
の差を調整する。

【００２０】このような構成においては、水素の発生に
よって、陽極と陰極との間の領域で溶液が乱されず、前
記濃度勾配の維持が容易となる。

【００２１】・濃度勾配を維持するための前記手段は、
陰極近傍の溶液の温度をＴ１とし、陽極の最も活性な部
分の近傍の溶液の温度をＴ２とした場合に、前記濃度勾
配を維持するために、Ｔ１＞Ｔ２および差（Ｔ１−Ｔ
２）が調整されるように、前記溶液中で適切な温度勾配
を維持する手段を備え、好ましくは、（Ｔ１−Ｔ２）＞
１５℃となるように調整される。

【００２２】したがって、溶液の濃度勾配は温度手段に
よって補強され、これらの温度手段は、好ましくは、陽
極の最も活性な部分の近傍の溶液を冷却する手段を備え
ている。

【００２３】・濃度勾配を維持するための前記手段は、
陰極の高さよりも上側で前記電溶槽内に溶液を導入する
ために、濃縮される溶液を導入するための手段を適切に
配置し、陽極の最も活性な部分の高さよりも下側で溶液
を排出するために、濃縮された溶液を排出するための手
段を適切に配置する。

【００２４】また、このような配置は、槽内での溶液濃
度勾配の維持に寄与する。濃縮される溶液とは、酸化さ
れた金属で若干濃縮された「使用済み」溶液、および／
または酸化された金属を含まない「新鮮な」溶液であ
る。

【００２５】・前記槽は、溶液の表面を通り抜けて陰極
の高さまで下方に延びる隔壁によって、溶液の残りの部
分から分離される陰極仕切り部を備えている。

【００２６】この場合の利点は、発生する水素が、この
仕切り部内に導入されて溶液全体を乱さない点にある。
これにより、濃度勾配を最良に維持することができる。

【００２７】・濃縮される溶液を導入するための手段
は、酸化された金属のイオンを含まない「新鮮な」溶液
を陰極仕切り部内に導入するのに適している。

【００２８】酸化された金属イオンを含まない、用語
「新鮮な」溶液は、酸化された金属イオンが付加されて
いない「新しい」電解液を意味している。

【００２９】金属イオンを含まない溶液は陰極の近傍に
導入されるため、陰極近傍の金属イオンの濃度は実質的
に０となり、陰極での金属の堆積が比例して減少すると
ともに、プラント全体の電溶歩留りが向上する。

【００３０】・前記槽は、溶液の表面を通り抜けて陽極
の最も活性な部分の高さの上まで下方に延びる隔壁によ
って、溶液の残りの部分から分離される陽極仕切り部を
備えている。

【００３１】・濃縮される溶液を導入するための手段
は、陽極仕切り部内に溶液を導入するのに適している。

【００３２】このような構成においては、溶液の導入に
よって、陽極と陰極との間の領域で溶液が乱されず、前
記濃度勾配の維持が容易となる。

【００３３】・前記陽極は実質的に前記金属の顆粒から
成る。

【００３４】利点は次の通りである。交換の容易化、電
解液との大きな接触面積によって電流密度が低下し、酸
素発生やスラッジ形成の危険性が低減される。

【００３５】本発明の他の主題は、金属溶液の製造プロ
セスであって、金属から成る可溶性陽極と不溶性陰極と
を膜を間に置くことなしに有する電溶槽内に、陽極およ
び陰極が少なくとも部分的に浸漬されるように、前記金
属のイオンで濃縮される電解液を導入する段階と、前記
陽極の酸化によって前記溶液中に金属が溶解するよう
に、前記可溶性陽極と前記陰極との間で電溶電流を循環
させる段階と、前記金属の溶解によって生じた金属イオ
ンで濃縮された溶液を電溶槽から排出する段階と、を備
え、陰極近傍の溶液の濃度をＤ１とし、陽極の最も活性
な部分の近傍の溶液の濃度をＤ２とした場合に、Ｄ２＞
Ｄ１および（Ｄ２−Ｄ１）≧１００ｇ／ｌとなるよう
に、前記段階中に前記溶液で適切な濃度勾配が維持され
ることを特徴とする。

【００３６】また、本発明は、１または複数の以下の特
徴を示すことができる。

【００３７】・陰極近傍の溶液の温度をＴ１とし、陽極
の最も活性な部分の近傍の溶液の温度をＴ２とした場合
に、前記濃度勾配を維持するために、Ｔ１＞Ｔ２および
差（Ｔ１−Ｔ２）が調整されるように、前記段階中に前
記溶液中で適切な温度勾配が維持され、好ましくは、
（Ｔ１−Ｔ２）＞１５℃となるように調整される。

【００３８】・プロセスを実行するために、陰極の高さ
よりも上側で、濃縮される溶液が前記電溶槽内に導入さ
れ、陽極の活性部分の高さよりも下側で、濃縮された溶
液が排出され、前記槽内で略一定の溶液高さを維持して
溶液交換流量を規定するために、導入流量と排出流量と
を略等しくし、前記濃度勾配を維持するために、前記交
換流量が調整される。

【００３９】濃縮された溶液（出口）中の金属イオンの
濃度と、濃縮される溶液（入口）中の金属イオンの濃度
との間の差が考慮される。

【００４０】・前記金属がスズをベースにする。

【００４１】・前記溶液は、アルカンスルホン、アリー
ルスルホン、スルホン酸、および硫酸をベースとする溶
液、ハロゲン化物溶液、フルオシリケート溶液、および
フルオボラート溶液から成るグループから選択される。

【００４２】本発明は、非制限的な例として与えられる
以下の説明および添付図面によって、更に理解される。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、使用済みの電気スズメッキ
溶液のスズイオン（Ｓｎ^２＋）の濃縮に本発明を適用し
た場合について説明するが、本発明はこの例に限定され
ない。

【００４４】スズを電気分解するプラントは、可溶性の
スズ陽極２と不溶性の陰極３とを有する電解槽１を備え
ている。陽極２と陰極３との間には膜が挿入されていな
い。陰極３は、電解液に耐えることができ、且つできる
限り低い水素発生過電位を示すように適切に選択された
導電材料によって形成されている。従来は、ステンレス
スチールから成る陰極がここに採用されている。

【００４５】図１に示されるように、陰極３は、陽極２
よりも上側の槽内に配置されている。

【００４６】プラントは、陽極の高さ或いは陽極よりも
下側で、槽の底部に現われる濃縮溶液を排出するための
パイプ（図１には示されていない）を備えている。好ま
しくは、図２〜図４に示されるように、槽の底部は円錐
形状を成しており、この円錐形状は、上側に向かって広
く、下側に延び、その円錐頂部が濃縮溶液を排出するた
めのパイプに達している。

【００４７】プラントは、陰極の高さ或いは陰極よりも
上側で、槽内に現われる濃縮される溶液、すなわち新し
い電解液を導入するための少なくとも１つのパイプ（図
１には示されていない）を備えている。

【００４８】プラントは、酸素の発生を防止あるいは制
限しつつ、可溶性の陽極２と陰極３との間で陽極２のス
ズを溶解するのに適した電流を連続的に循環させる、従
来の手段４を備えている。

【００４９】プラントは、陰極の温度を調整して陰極の
加熱を制限する手段を備えている。

【００５０】プラントは、陰極の近傍の溶液の温度Ｔ１
よりも低い温度Ｔ２まで陽極の近傍の溶液を冷却するた
めの手段５を備えていることが好ましい。図１におい
て、これらの手段は、冷却液を有するジャケット形容器
に対応している。槽１の底部がこの容器内に浸されてい
る。

【００５１】まず、スズイオンＳｎ^２＋で濃縮される電
気スズメッキ溶液を例にとって、本発明に係るプロセス
の実施形態を説明する。

【００５２】スズイオンで濃縮される電気スズメッキ溶
液は、溶液導入パイプを介して、陰極３が浸されるまで
槽１内に導入される。

【００５３】電流を循環させる手段４を使用して、陽極
２と陰極３との間で連続的な電流が流され、陽極での酸
素の発生が防止されつつ陽極のスズが溶解される。その
ため、陽極の任意の点で、電流密度を限界電流密度（Ｊ
_ｌｉｍ）以下に維持することが望ましい。電溶状態下
で、この限界電流密度（Ｊ_ｌｉｍ）を超えると、酸素が
発生し始める。これらの電溶状態は、特に、Ｓｎ^２＋の
濃度、陽極の近傍の温度、溶液の組成によって決まる。

【００５４】電流密度を（Ｊ_ｌｉｍ）以下に維持するこ
とによって、以下が防止される。

【００５５】溶液を乱して、本発明特有の濃度勾配の形
成を妨げる点まで溶液を攪拌する酸素の発生、初期の酸
素と陽極のスズとの反応によるスラッジの形成。

【００５６】このように電流が流れると、陽極の近傍で
Ｓｎ^２＋イオンが形成され、陰極で水素が放出される。

【００５７】その後、溶液は、溶液排出パイプ（図２お
よび図３において、槽の底部から下方へ向いている矢印
を参照）を介して、陽極の近傍で連続的に排出される。
したがって、Ｓｎ^２＋イオンの形成により、排出される
溶液は、従来の電気スズメッキ作業における電解液とし
ての使用に適するように、Ｓｎ^２＋イオンで濃縮され
る。

【００５８】電気スズメッキ溶液すなわちスズイオンで
濃縮される新しい電解液は、その排出される流量と略同
じ流量で、溶液導入パイプにより槽内に連続的に導入さ
れる。そのため、溶液の高さは槽１内で一定に維持され
る。

【００５９】陰極近傍の溶液の温度をＴ１とし、陽極の
最も活性な部分の近傍の溶液の温度をＴ２とした場合、
Ｔ１＞Ｔ２好ましくはＴ１−Ｔ２＞１５℃となるよう
に、陰極の温度を調整する手段および陽極近傍の溶液を
冷却する手段５を使用して、適切な温度勾配が溶液内で
維持されることが好ましい。

【００６０】したがって、連続状態下では、既に引用し
たＥＰ ５５０ ００２に開示された従来技術の溶液と
異なり、溶液は槽内で攪拌されず、また、陰極が陽極よ
りも上側に配置されているため、Ｓｎ^２＋が使い果たさ
れた溶液が槽の上部から導入され、且つＳｎ^２＋で濃縮
された溶液が底部から排出されると、Ｓｎ^２＋イオンの
濃度は、陰極３の高さでの濃度よりも陽極２の高さでの
濃度の方が高く維持され、溶液の濃度は、陰極３の高さ
での濃度よりも陽極２の高さでの濃度の方が高く維持さ
れる。

【００６１】溶液の温度は、陽極の高さでの温度（Ｔ
２）よりも陰極の高さでの温度（Ｔ１）の方が高いた
め、温度勾配は濃度勾配を更に有利に強調する。

【００６２】一例として、陽極２の近傍でのＳｎ^２＋イ
オンの濃度は、以下のように設定され得る。すなわち、 フェノールスルホン酸をベースとした溶液では、１５０
ｇ／ｌ メタンスルホン酸をベースとした溶液では、２００ｇ／
ｌ スルホン酸をベースとした溶液では、１００ｇ／ｌ 本発明においては、陰極３の近傍でのＳｎ^２＋イオンの
濃度が、陽極近傍での濃度よりも少なくとも１００００
倍低くなるように、槽の動作状態、特に陰極から陽極を
引き離す垂直距離に関し、溶液の排出および導入の流量
と温度勾配とが、それ自体知られた方法によって調整さ
れる。

【００６３】したがって、陰極近傍でのＳｎ^２＋イオン
の濃度は、１０^−２ｇ／ｌ以下、好ましくは１０^−６ｇ
／ｌに維持されることが望ましい。

【００６４】金属イオンの濃度が陰極３の近傍で低く維
持されるため、陰極上での金属の堆積が防止され或いは
少なくとも制限され、金属の電溶の全体の歩留りが向上
する。

【００６５】このように、本発明は、本質的に、特に以
下の手段を単独に或いは組み合せて使用することによ
り、陰極と陽極との間で金属イオンの濃度勾配を確立し
て維持するものである。

【００６６】溶液中で、陰極を、陽極の最も活性な部分
の高さよりも上の高さに配置する。プラントの動作状態
下で必要な濃度勾配を得るために、これら２つの高さ間
の垂直距離を調整しなければならない。

【００６７】陽極と陰極との間の垂直距離を考慮に入れ
て、濃度勾配を維持するために十分な温度勾配（Ｔ１−
Ｔ２）を維持し確立する。

【００６８】濃縮された溶液を槽の底部から排出すると
ともに、濃縮される溶液を槽の上部から導入する。その
後、所定の最小値よりも上の濃度勾配を維持するため
に、排出される溶液中の金属イオンの濃度と、導入され
る溶液（新しい電解液）中の金属イオンの濃度との差を
考慮して、交換流量が調整される。

【００６９】本発明の第１の変形例においては、Ｓｎ
^２＋金属イオンを含んでいない「新しい」溶液（「新し
い電解液」）と、Ｓｎ^２＋イオンが使い果たされた「使
用済み」溶液とが槽内に同時に導入され、２つの異なる
溶液導入パイプが設けられる。これにより、陰極の高さ
或いはこれよりも上の高さ、具体的には、陰極３の直ぐ
近傍で、「新鮮な」溶液を導入する。

【００７０】陰極と陽極との間にある溶液の中間の高さ
で、「使用済み」溶液を導入する。中間の高さとして
は、陰極から離れた点を選択することが好ましい。

【００７１】本発明のこの第１の変形例においては、金
属イオンを含まない溶液が陰極の近傍で導入されるた
め、陰極近傍の金属イオンの濃度は、非常に低く、殆ど
０であり、陰極での金属の堆積が比例して減少するとと
もに、電溶全体の歩留りを向上させる。

【００７２】本発明の第２の変形例が、図２〜図４に示
されている。

【００７３】槽１’、１”は陰極仕切り部６’、６”を
備えており、これらの陰極仕切り部６’、６”は、溶液
の表面を通り抜けて陰極３’、３”の高さまで下方に延
びる隔壁によって、溶液の残りの部分から分離されてい
る。このような構成により、発生する水素Ｈ_２（上向き
の矢印を参照）は、この仕切り部内に導かれ、槽内の溶
液の活性部分の濃度勾配を乱さない。

【００７４】槽は、少なくとも１つの陽極仕切り部７’
Ａ、７’Ｂ、７”を備えており、これらの陽極仕切り部
７’Ａ、７’Ｂ、７”は、溶液の表面を通り抜けて陽極
２’、２”の活性部分の高さの上まで下方に延びる隔壁
によって、溶液の残りの部分から分離されている。この
ような構成により、槽内の溶液の活性部分における濃度
勾配を乱すことなく、陽極仕切り部を介して濃縮される
溶液を導入することができる（図３の仕切り部７”の入
口の下向きの矢印）。

【００７５】槽が、陰極仕切り部および陽極仕切り部を
備えるとともに、Ｓｎ^２＋金属イオンを含まない「新鮮
な」溶液とＳｎ^２＋イオンが使い果たされた「使用済
み」溶液とを槽内に導入しなければならない場合には、
「新鮮な」溶液が陰極仕切り部６’、６”内に導入さ
れ、「使用済み」溶液が陽極仕切り部７’Ａ、７’Ｂ、
７”内に導入される。

【００７６】本発明の他の変形例においては、少なくと
も１つの陽極仕切り部７’Ａ、７’Ｂ、７”が設けられ
る場合、図２および図３に示されるように、複数のスズ
顆粒が陽極２’、２”として使用される。溶解中、陽極
仕切り部内に複数の顆粒を注ぐことによって、スズが有
利に形成される。陽極を顆粒によって形成するこのよう
な形態によれば、陽極の交換が容易になるとともに、電
解液と陽極との接触面積が大きくなる。そのため、電流
密度が減少し、酸素の発生やスラッジの形成といった危
険を低減できる。

【００７７】この変形例においては、排出される溶液と
ともに顆粒が運び去られないように、顆粒を保持するた
めのグリッド８’が槽の底部に設けられる。

【００７８】以下の例は本発明を説明している。

【００７９】例１ 図３および図４は、スズを溶解するために本発明に基づ
いて使用された電溶槽を示している。陽極２”はスズ顆
粒から成る。陰極３”は、冷却水が循環できるように、
中空を成している。陽極と陰極との間にはダイアフラム
がない。

【００８０】槽の寸法が図４に示されている。すなわ
ち、溶液の表面の高さと槽の底部との間の高さｈ＝２０
ｃｍ、幅ｌ＝３０ｃｍ、奥行きｐ＝４０ｃｍである。動
作において、槽は８リットルの溶液を備えている。

【００８１】槽の底部は円錐形を成しており、円錐の頂
部９は溶液排出点に対応している。排出点の上側には、
陽極のスズ顆粒２”が排出されることを防止する適当な
メッシュを有するグリッド（図示せず）が配置されてい
る。

【００８２】槽は、側方に、陽極仕切り部７”を備えて
いる。陽極仕切り部７”の隔壁は、下方に向けて延びて
おり、溶液の表面下ｑ＝１２ｃｍの部位まで達してい
る。

【００８３】槽は、反対側の側方に、陰極仕切り部６”
を備えている。陰極仕切り部６”の隔壁は、下方に向け
て延びており、陰極３”の高さの直ぐ下側まで達してい
る。

【００８４】陽極の活性表面２”に近接する溶液冷却手
段は、溶液を貫通するとともに冷却液の循環によって冷
却されるパイプ５”から成る。

【００８５】槽は、以下の状態下で動作される。

【００８６】槽内に導入される溶液の性質および組成：
２倍に希釈されたフェノールスルホン酸 溶液交換流量：１．２５リットル／時間 電溶電流の強さ：８０Ａ 陰極の高さでの溶液の温度：Ｔ１＝７０℃ 陽極の高さでの溶液の温度：Ｔ２＝３５℃ 溶液を攪拌しない これにより、以下のことが見出される。

【００８７】１．２５リットル／時間で除去される溶液
中のスズイオンの濃度は１２５ｇ／ｌ 電溶歩留りは１００％。

【００８８】陰極近傍のＳｎ^２＋イオン濃度をＣ”１と
し、陽極の最も活性な部分の近傍のＳｎ^２＋イオン濃度
をＣ”２とすると、温度差（Ｔ１−Ｔ２）がなければ、
Ｃ”１＜＜１００００×Ｃ”２として、陰極でのスズの
堆積を防止できるようにすることが望ましい。

【００８９】温度差がなければ、陰極近傍での溶液の濃
度（ｇ／ｌ）をＤ”°１とし、陽極の最も活性な部分の
近傍のスズ溶液の濃度（ｇ／ｌ）をＤ”°２とすると、
以下のようになる。すなわち、Ｄ”°１＝（ｇ／ｌで示
される濃度Ｃ”１＋希釈されたフェノールスルホン酸の
濃度１１６０ｇ／ｌ）≒希釈されたフェノールスルホン
酸の濃度＝１１６０ｇ／ｌ。本発明において、Ｃ”１は
非常に小さいため、このような近似は可能である。

【００９０】Ｄ”°２＝（ｇ／ｌで示される濃度Ｃ”２
＋希釈されたフェノールスルホン酸の濃度：１１６０ｇ
／ｌ）。

【００９１】したがって、状態は、（Ｄ”°１−Ｄ”°
２）≒（ｇ／ｌで示される濃度Ｃ”２）＝１２５ｇ／
ｌ。

【００９２】実際には、濃度の差が、Ｓｎ^２＋イオンの
濃度の差から生じていようと、或いはこの場合のように
温度の差（Ｔ１−Ｔ２）から生じているとにかかわら
ず、本発明は（Ｄ”２−Ｄ”１）≧約１００ｇ／ｌを超
えて適用可能である。

【００９３】比較例１ 本発明の効果を示すため、本発明と異なり液体を激しく
攪拌して、溶液の全体にわたって同じ温度レベルを維持
するとともに同じスズイオン濃度レベルを維持する以外
は、同じ槽が例１と同じ状態下で動作される。

【００９４】陰極の高さでの溶液の温度は、陽極の高さ
での溶液の温度５０℃と等しい。

【００９５】これにより、以下のことが見出される。

【００９６】１．２５リットル／時間で除去される溶液
中のスズイオン濃度はたった１５ｇ／ｌであり、全体の
電溶歩留りは約１５％である。

【図面の簡単な説明】

【図１】膜および電解液の攪拌がなく且つ陰極が陽極の
上側に配置された本発明に係る電解溶解プラントの機能
図である。

【図２】２つの陽極仕切り部と１つの中央陰極仕切り部
とを有する本発明に係る電解溶解プラントの特定の実施
形態を示している。

【図３】側方に陽極仕切り部を有し且つ反対側の側方に
陰極仕切り部を有する本発明に係る電解溶解プラントの
他の実施形態を示す横断面図である。

【図４】側方に陽極仕切り部を有し且つ反対側の側方に
陰極仕切り部を有する本発明に係る電解溶解プラントの
他の実施形態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１；１’、１” 電解槽 ２；２’、２” 可溶性陽極 ３；３’、３” 不溶性陰極 ４ 電流を循環させる手段 ５；５” 温度勾配を維持する手段 ６’、６” 陰極仕切り部 ７’Ａ、７’Ｂ、７” 陽極仕切り部 ８’ グリッド ９ 円錐の頂部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599003084 Ｉｍｍｅｕｂｌｅ “Ｌａ Ｐａｃｉｆｉ ｃ”，Ｌａ Ｄｅｆｅｎｓｅ ７，11−13 Ｃｏｕｒｓ Ｖａｌｍｙ，92800 ＰＵ ＴＥＡＵＸ，Ｆｒａｎｃｅ (72)発明者 マルク・サルドワ フランス国、57070・メス、リユ・ドウ・ テイユール・23

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶解される金属から成る可溶性陽極
   （２；２’；２”）と不溶性陰極（３；３’；３”）と
   を膜を間に置くことなしに有する電解槽（１；１’；
   １”）を備え、 酸化された前記金属のイオンで濃縮される電解液溶液を
   前記電解槽内に導入するための手段と、酸化された前記
   金属のイオンで濃縮された溶液を前記電解槽から排出す
   るための手段とを備え、これらの手段は、陽極および陰
   極が少なくとも部分的に前記溶液内に浸漬されたままと
   なるのに適しており、 更に、前記溶液中に陽極の金属が溶解するように、前記
   可溶性陽極と前記陰極との間で電流を循環させるための
   手段を備えた、 金属の酸化による電解溶解のためのプラントであって、 陰極近傍の溶液の濃度をＤ１とし、陽極の最も活性な部
   分の近傍の溶液の濃度をＤ２とした場合に、Ｄ２＞Ｄ１
   および（Ｄ２−Ｄ１）≧１００ｇ／ｌとなるように、前
   記電解槽内で適切な溶液濃度勾配を維持するための手段
   を備えていることを特徴とするプラント。
2. 【請求項２】 前記濃度勾配を維持するための手段は、
   陽極（２；２’；２”）の最も活性な部分の平均高さよ
   りも上側の高さで溶液中に陰極（３；３’；３”）を配
   置し、前記濃度勾配を維持するために、陰極の高さと陽
   極の最も活性な部分の高さとの間の高さの差を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載のプラント。
3. 【請求項３】 前記濃度勾配を維持するための手段は、
   陰極近傍の溶液の温度をＴ１とし、陽極の最も活性な部
   分の近傍の溶液の温度をＴ２とした場合に、前記濃度勾
   配を維持するために、Ｔ１＞Ｔ２および差（Ｔ１−Ｔ
   ２）が調整されるように、前記溶液中で適切な温度勾配
   を維持する手段（５；５”）を備えることを特徴とする
   請求項１または２に記載のプラント。
4. 【請求項４】 （Ｔ１−Ｔ２）＞１５℃であることを特
   徴とする請求項３に記載のプラント。
5. 【請求項５】 前記濃度勾配を維持するための手段は、 陰極の高さよりも上側で電溶槽内に溶液を導入するため
   に、濃縮される溶液を導入するための手段を適切に配置
   し、 陽極の最も活性な部分の高さよりも下側で溶液を排出す
   るために、濃縮された溶液を排出するための手段を適切
   に配置する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれ
   か一項に記載のプラント。
6. 【請求項６】 槽は、溶液の表面を通り抜けて陰極の高
   さまで下方に延びる隔壁によって、溶液の残りの部分か
   ら分離される陰極仕切り部（６’；６”）を備えている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載
   のプラント。
7. 【請求項７】 濃縮される溶液を導入するための手段
   は、酸化された金属のイオンを含まない「新しい」溶液
   を陰極仕切り部内に導入するのに適していることを特徴
   とする請求項５に従属する請求項６に記載のプラント。
8. 【請求項８】 前記電溶槽は、溶液の表面を通り抜けて
   陽極の最も活性な部分の高さの上まで下方に延びる隔壁
   によって、溶液の残りの部分から分離される少なくとも
   １つの陽極仕切り部（７’Ａ、７’Ｂ；７”）を備えて
   いることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に
   記載のプラント。
9. 【請求項９】 濃縮される溶液を導入するための手段
   は、陽極仕切り部内に溶液を導入するのに適しているこ
   とを特徴とする請求項５に従属する請求項８に記載のプ
   ラント。
10. 【請求項１０】 前記陽極（２’；２”）は、実質的に
    前記金属の顆粒から成ることを特徴とする請求項１から
    ９のいずれか一項に記載のプラント。
11. 【請求項１１】 金属から成る可溶性陽極（２；２’；
    ２”）と不溶性陰極（３；３’；３”）とを膜を間に置
    くことなしに有する電溶槽内に、陽極および陰極が少な
    くとも部分的に浸漬されるように、前記金属のイオンで
    濃縮される電解液溶液を導入する段階と、 前記陽極の酸化によって前記溶液中に金属が溶解するよ
    うに、前記可溶性陽極と前記陰極との間で電溶電流を循
    環させる段階と、 前記金属の溶解によって生じた金属イオンで濃縮された
    溶液を電溶槽から排出する段階と、 を備えた金属溶液の製造プロセスであって、 陰極近傍の溶液の濃度をＤ１とし、陽極の最も活性な部
    分の近傍の溶液の濃度をＤ２とした場合に、Ｄ２＞Ｄ１
    および（Ｄ２−Ｄ１）≧１００ｇ／ｌとなるように、前
    記段階中に前記溶液内で適切な濃度勾配が維持されるこ
    とを特徴とする金属溶液の製造プロセス。
12. 【請求項１２】 陰極近傍の溶液の温度をＴ１とし、陽
    極の最も活性な部分の近傍の溶液の温度をＴ２とした場
    合に、前記濃度勾配を維持するために、Ｔ１＞Ｔ２およ
    び差（Ｔ１−Ｔ２）が調整されるように、前記段階中に
    前記溶液中で適切な温度勾配が維持されることを特徴と
    する請求項１１に記載のプロセス。
13. 【請求項１３】 （Ｔ１−Ｔ２）＞１５℃であることを
    特徴とする請求項１２に記載のプロセス。
14. 【請求項１４】 陰極の高さよりも上側で、濃縮される
    溶液が前記電溶槽内に導入され、 陽極の活性部分の高さよりも下側で、濃縮された溶液が
    排出され、 前記電溶槽内で略一定の溶液高さを維持して溶液交換流
    量を規定するために、導入流量と排出流量とを略等しく
    し、 前記濃度勾配を維持するために、前記溶液交換流量が調
    整されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれ
    か一項に記載のプロセス。
15. 【請求項１５】 前記金属がスズをベースにすることを
    特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載の
    プロセス。
16. 【請求項１６】 前記溶液は、アルカンスルホン、アリ
    ールスルホン、スルホン酸、および硫酸をベースとする
    溶液、ハロゲン化物溶液、フルオシリケート溶液、およ
    びフルオボラート溶液から成るグループから選択される
    ことを特徴とする請求項１５に記載のプロセス。