JP2002322600A - 電解質の保守方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解質中のイオン濃度とイオン組成を一定に
保つことにより電解質の寿命を長くできる、電解質を保
守するための単純な方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、イオン交換体によって電解質
のイオン濃度とイオン組成を調整する、電解質の保守お
よび手入れの方法に関する。イオン交換体が、電解質中
に含まれて浴品質に影響する反対イオンを含んでいるこ
とが有利である。交換プロセスでは、これらの反対イオ
ンは、電解質から出た、浴の品質に不利な影響を与える
イオンと交換される。そうすることによって、電解質の
組成およびその都度のイオン濃度が有利に調節される。
それによりたとえば電解質のｐＨおよび密度はほぼ一定
に保つことができるが、これは電解質の可使時間を著し
く長くする。一定の組成が保証されるならば、可使時間
はもはや制限がなくなる。それにより、本発明の方法は
経済性が極めて高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解質の保守およ
び手入れをする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解質の監視および保守は、電解質が不
都合なく働くことを確保するために必要な基本前提であ
る。この場合特に、限界値、所定の密度、組成、ｐＨお
よび温度を守るようにしなければならない。それゆえ、
イオンの組成は決定的に重要である。また、不都合なく
働くことを保証するためには、電解質が汚染されないよ
うにしなければならない。そのため沈殿物やその他のほ
ぼ不溶性の不純物を回避することが追求される。

【０００３】金を析出する際にも、電解質の保守および
手入れは決定的に重要である。金の析出の場合は、電解
質としてたいていシアン化物系を用い、陰イオン錯体か
ら金が析出する。シアン化物金錯体の安定度は高いの
で、析出は酸性ｐＨ範囲でも可能かつ有利である。

【０００４】酸性の金電解質を用いる場合、主として不
溶性陰イオンを使用する。したがって電解質を金塩で補
うことが必要である。このような金塩は主として陽イオ
ンとしてカリウムを含んでいる。さらに、コスト削減の
目的で洗浄水をめっき浴に戻すことが普通である。それ
ゆえ、浴運転中に、カリウムイオンの濃度およびこれに
付随する反対イオンの濃度が上昇する。これは浴の密度
の著しい上昇を招き、その結果として浴の可使時間が短
くなる。

【０００５】さらに、不溶性陽極を使用すると、運転中
にｐＨが比較的大きく変動するという問題が生じる。こ
れは金の減少に対する陰極効率が１００％を下回ること
にも起因し、その結果として水素イオンも減少する。こ
れはｐＨの上昇を招く。しかしｐＨによって析出特性が
強く影響されるので、このような金属を析出する電解質
においてはｐＨは一定の限度内でしか変動してはならな
い。ｐＨの上昇を補償するために、通常電解質に酸を添
加する。酸は、たとえば硫酸又はその他の有機酸であっ
てよい。

【０００６】ｐＨ補正の目的で酸を添加することにより
沈殿物を生成することがある。なぜならば、カリウムイ
オンは酸のその都度のイオンと共に沈殿物を生成するこ
とがあり、たとえば硫酸カリウムが沈殿するからであ
る。このような沈殿物は好ましくなく、不利である。な
ぜならば電解質は純粋でなければならず、特に場合によ
って浮遊粒子が混入するのを防がなければならないから
である。

【０００７】それゆえ、特に金浴においては電解質の監
視および保守は特別重要であり、従来は非常にコストが
かかった。金含量の監視のほかに、必要に応じて合金の
濃度の監視を行い、遊離シアン化カリウムおよび炭酸カ
リウムの濃度を監視しなければならない。さらに、密度
とｐＨを監視し、搬出損失を補給しなければならない。
このような面倒な監視をしても、上述した事情により公
知の浴の寿命は限られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電解
質中のイオン濃度とイオン組成を一定に保つことにより
電解質の寿命を長くできる、電解質を保守するための単
純な方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願請求項１における発
明では、電解質を保守する方法であって、少なくとも１
つのイオン交換体で電解質のイオン濃度とイオン組成を
調整することを特徴とする。

【００１０】本願請求項２における発明では、イオン交
換体が、反対イオンとして電解質の成分であるイオンを
有している。本願請求項３における発明では、イオン交
換体によってｐＨが一定に保たれる。

【００１１】本願請求項４における発明では、電解質の
イオン濃度とイオン組成を監視するために陽イオン交換
体を使用する。本願請求項５における発明では、電解質
のイオン濃度とイオン組成を監視するために酸性陽イオ
ン交換体を使用する。

【００１２】本願請求項６における発明では、電解質中
の陽イオンを陽イオン交換体の水素イオンと交換する。
本願請求項７における発明では、電解質のカリウムイオ
ンを陽イオン交換体の水素イオンと交換する。

【００１３】本願請求項８における発明では、イオン交
換体を再生させる。本願請求項９における発明では、電
解質の密度を少なくとも一部はイオン交換体によって調
節する。本願請求項１０における発明では、搬送装置に
よって電解質をイオン交換体に通し、次いで再び浴に供
給する。

【００１４】本願請求項１１における発明では、溶離物
を回収プロセスに供給する。本願請求項１２における発
明では、使用するイオン交換体およびこれに伴うパラメ
ータ、たとえば再生段階などを、保守すべき電解質に適
合させる。本願請求項１３における発明では、純化すべ
き電解質を連続的な循環プロセスでイオン交換体に通
し、それによって電解質の一定の精製度を達成する。

【００１５】本願請求項１４における発明では、搬送速
度、ひいては精製すべき電解質の量が選択可能である。
本願請求項１５における発明では、測定装置が電解質の
重要な実際値とその都度の目標値とを比較し、イオン交
換体を通過する電解質の速度と流量を適合させる。

【００１６】本願請求項１６における発明では、電解質
の保守および手入れをするための装置において、電解質
乃至出たイオンをその反対イオンと交換するイオン交換
体を有する。

【００１７】本願請求項１７における発明では、再生さ
れた電解質を捕集する捕集手段を有しており、これらの
捕集手段が導管を通って再び電解質浴に供給される。本
願請求項１８における発明では、保守すべき電解質のそ
の都度該当するパラメータを実際値の形で測定する測定
装置と保守すべき電解質のその都度該当するパラメータ
の目標値を記憶する記憶装置と、測定された実際値を記
憶された目標値と比較する少なくとも１つの計算ユニッ
トと、電解質の実際値を目標値に適合させるための方策
を制御する制御ユニットと、イオン交換体と、電解質液
をイオン交換体に送ったり、電解質浴に戻したりする搬
送装置と、イオン交換体を再生させる洗浄装置とを有す
る。

【００１８】本発明の課題は、電解質のイオン濃度とイ
オン組成を調整できる、少なくとも１つのイオン交換体
を使用することである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明により、イオン交換体によ
り電解質中のイオン組成とイオン濃度を調整することが
提案される。電解質をイオン交換体に通し、交換プロセ
スでイオン交換体のマトリックス内の反対イオンが電解
質から出たイオンと交換される。これにより本発明の方
法は、電解質のイオン組成とその都度のイオン濃度を有
利に制御することを可能にする。本発明の方法が特に有
利な点は、本発明に従いイオン交換体を使用することに
より、浴の品質に不利な影響を与えるイオンを、浴の品
質を一定に保つのに必要なイオンと交換できることであ
る。そうすることによって電解質の組成およびその都度
のイオン濃度を有利に調整できる。この場合、イオン交
換体は、電解質中に含まれていて浴の品質に影響を与え
る反対イオンを包含していることが好都合である。イオ
ン交換体は使用後に再生できることが有利である。

【００２０】従来技術においては浴組成を面倒にも添加
物によって調整しなければならず、これは、たとえば金
浴では沈殿物という上述の危険をはらんでいるが、驚く
べきことに本発明の方法によりこの問題は克服される。
本発明により、電解質の手入れと保守をするための極め
て有利な方法が提案される。なぜならば、電解質浴の寿
命に不利に影響する慣用的な方策が不要となり、さらに
化学物質を節約できるからである。その結果として、環
境に与える負荷も少なくなる。さらに本発明はコストが
より少ない。なぜならば、これまで別々に制御されてい
たプロセスが、１回の方法段階で、すなわち電解質をイ
オン交換体に通すことによって制御される。また、本発
明の方法により、浴組成を面倒にも監視する必要がなく
なるため、測定段階および監視段階が省略される。こう
することにより、作業段階、ひいてはコストを節約でき
る。さらに本発明の方法により、電解質の組成をほぼ一
定に保つことができるので、電解質の可使時間は制限さ
れなくなる。電解質の組成、ひいては品質が一定に保た
れることにより、析出される被覆の品質欠陥は少なくな
る。さらに、電解質の保守および手入れにイオン交換体
を使用するという本発明の特徴は、このイオン交換体が
再生可能であることによっても有利である。なぜなら
ば、それによりこの方法は材料コストが少なく、したが
って安価だからである。

【００２１】本発明の方法により、特に酸性金電解質も
保守できる。冒頭に記載したように、これらの金電解質
では、カリウムイオンが濃縮し、電解質のｐＨが上昇す
るという不都合がある。特に酸性金電解質ではｐＨ、す
なわち水素イオン濃度を正確に守ることが決定的に重要
である。本発明は有利にもイオン交換体を使用すること
により、ｐＨはイオン交換体によって補正され得るの
で、ｐＨ補正の目的で有機酸又は無機酸を過度に添加す
ることが不要となる。これがほぼ不要となることによ
り、浴品質に不利な影響を与える望ましくない沈殿物も
生じない。この場合、イオンの種類を他の種類と簡単に
交換するという、本発明によって利用されるイオン交換
体の原理を、電解質から出て浴品質に不利に影響するイ
オン、たとえば酸性金浴におけるカリウムイオンを、イ
オン交換体の、浴品質に有利に影響する反対イオン、た
とえば酸性浴における水素イオンと交換する目的に極め
て有利に用いることができる。

【００２２】この場合、監視のために陽イオン交換体を
使用できる。酸性金電解質の保守および手入れをするた
めに、酸性陽イオン交換体を使用することが好適である
ことが分かった。電解質中に含まれている陽イオンは陽
イオン交換体の水素イオンと交換できる。金浴の手入れ
をする場合、浴の運転に不利なカリウムイオンが、ｐＨ
の上昇を妨げる水素イオンと交換されることが好まし
い。そうすることによって、電解質浴、特に酸性金電解
質の運転で本質的に不利な点を、本発明の方法により克
服できる。浴の密度上昇を招き、それによって浴の寿命
を短くする過度なカリウムイオンを、イオン交換体によ
り電解質から取り除くことができる。これらのカリウム
イオンは水素イオンと交換でき、有利にも電解質中で減
少した水素イオンを補う。そうすることによって、ｐＨ
の好ましくない上昇が押さえられる。それゆえ比較的多
量の無機酸又は有機酸を添加することはほぼ不要とな
る。このことはさらに、通常発生するカリウム塩、使用
する酸により硫酸カリウムなどの沈殿を妨げる。

【００２３】イオン交換体が再生できることが有利であ
る。イオン交換体マトリックスの固定基に局在するイオ
ン、たとえば酸性電解質の手入れの場合には水素イオン
を、もしくは電解質から出たその都度の陽イオンで負荷
もしくは交換した後で、イオン交換体の場所をそれぞれ
の陽イオンが占める。イオン交換は可逆的な過程なので
酸および水で処理すると、電解質由来の陽イオンがイオ
ン交換体のマトリックスから溶離することによって、イ
オン交換体は水素イオンで負荷された最初の状態に移行
できる。このような極めて有利な性質により、イオン交
換体は長い寿命を有し、ほぼ無制限に使用できる。これ
は、たとえば金浴の運転において所望されるコスト削減
を招く。

【００２４】さらに基礎化学物質が分解すると、不可避
的に電解液中の密度が上昇する。電解質の密度は、塩、
アルカリ又は酸の濃度によって決まる。イオン交換体に
よって電解質の密度も一定の限度内で調整できることが
有利であり、このことは電解質の可使時間を有利にも長
くする。本発明の方法により、たとえば酸性金電解質の
場合に、過度なカリウムイオンが水素イオンと交換され
るので、不利な密度上昇を防ぐことができ、さらに本発
明の方法により、浴の密度を高めるのに寄与する有機酸
又は無機酸の添加はほぼ不要となる。

【００２５】本発明の方法により、電解質浴の組成を一
定に保つことができ、それによって電解質浴の寿命は制
限されていない。この場合、搬送装置を用いて電解質浴
から所定量を連続的に取り出し、その都度のイオン交換
体に通すことができる。酸性金浴の手入れプロセスを通
過してカリウムが取り除かれ、ほぼ同量の水素イオンが
補給された電解質液を、再び電界質浴に供給できる。カ
リウムイオンで負荷されたイオン交換体マトリックスを
再生するためには、後続の洗浄段階で電解質の結合され
たイオンを溶離し、マトリックスに再び水素イオンを負
荷しなければならない。結合されたイオンを電解質から
溶離する目的で、カラムを希釈した酸と水で洗浄するこ
とが有利である。この後でカラムは再び使用可能な状態
になる。それぞれの方策と段階は、その都度使用するイ
オン交換体に適合させなければならない。

【００２６】金属のコストが高いため、金は一般には洗
浄液、投棄された電解質および欠陥のある工作物から回
収される。浄化プロセスにおいてイオン交換体により金
イオンをイオン交換体のマトリックス内で結合できるの
で、溶離物を他の洗浄液の、場合によって存在する金イ
オンと一緒に供給でき、これが金回収に送られる。金回
収は、たとえば強塩基性陰イオン交換体樹脂又は電界槽
によって行うことができる。溶離物を他の金回収プロセ
スに送ることにより、本発明の方法では金が搬出されな
いことが保証される。

【００２７】この方法は極めて多様な電解質に適合させ
る得ることが有利であり、したがって応用範囲は広い。
用途は、ここで特に説明した酸性金浴の保守および手入
れに制限されない。本発明による方法は、任意の電解質
の保守に使用できる。なぜならば、本発明の中心思想
は、イオン交換体によって電解質の品質に不利に影響す
る望ましくないイオンを、電解質中で消費されたが、浴
品質を保つために一定に維持せねばならないイオンと交
換することにより、電解質のイオン組成を調整できると
いうことだからである。この場合、特にｐＨの調整が挙
げられるが、本発明の思想はこれに制限されるものでは
ないことを明確にする。この方法により簡単で、経済的
で、扱いやすく電解質組成および特に電解質のｐＨを調
整できるという事実に基づいて、本発明による方法は、
たとえばアルカリ性電解質の組成およびイオン濃度を一
定に維持するのにも適している。ただ、相応のパラメー
タ、たとえば使用すべきイオン交換体、たとえば塩基性
陽イオン交換体、洗浄段階および再生などを適合させる
だけである。

【００２８】しかし、これらのパラメータは簡単に適合
させることができ、電解質から除去すべきその都度のイ
オン、所望されるイオン、および交換すべきイオンに応
じて使用されるイオン交換体と相応の反対イオンとの組
み合わせから当業者にとって自明である。さらに、それ
ぞれのマトリックスには、使用すべきイオン交換体のそ
れぞれの製造業者が指定する再生および運転に対する種
々異なる要求が課せられる。

【００２９】本発明の方法により、さらに微細範囲で調
整することが可能となる。たとえば、イオン交換体によ
っては制御できないｐＨのわずかな誤差は、イオン交換
体を補完する方策で制御できる。本発明の方法の構成に
従い、電解質のそれぞれ該当するパラメータを測定装置
によって測定して、目標値と比較し、自動的にそれぞれ
の方策を導入する。このようにして測定値に応じてイオ
ン交換体を通過する電界液の速度を高め、イオン交換体
による調整が所望されない場合は、有機酸又は無機酸に
よってｐＨ微調整を行い、さらに場合によって生じる搬
出損失を補うことができる。さらに、測定装置は浮遊粒
子を測定して、必要な場合には濾過装置による濾過を導
入する。この場合、他のパラメータも考慮できる。

【００３０】さらに本発明により、電解質、特に酸性金
電解質の保守および手入れをするための装置が提案され
る。この装置は、保守すべき電解質のその都度該当する
パラメータを実際値の形で測定する測定装置と、保守す
べき電解質のその都度該当するパラメータの目標値を記
憶する記憶装置と、測定された実際値を記憶された目標
値と比較する少なくとも１つの計算ユニットと、電解質
の実際値を目標値に適合させるための方策を制御する制
御ユニットと、さらに浴の品質に不利な影響を与える電
解質から出たイオンを、やはり電解質中に含まれていて
良好な浴品質に必要な反対イオンと交換する交換体と、
電解質液をイオン交換体に送ったり、電解質浴に戻した
りする搬送装置と、電解質で負荷されたイオン交換体を
再生させる洗浄装置とを有している。しかし、一定の運
転パラメータを有しており、測定装置、記憶装置および
計算装置を不要にできる、それほど複雑でない装置も本
発明に包含される。

【００３１】本発明による方法の有効性は、実験室試験
に基づき証明できた。ここでは酸性金電界質の保守に対
する結果を示す。この試験の記述は専ら詳細な説明に供
するものであり、制限的なものではない。この場合は金
浴として、クエン酸／クエン酸カリウム、コバルト（Ｉ
Ｉ）クエン酸錯体、ギ酸／ギ酸カリウム、および金錯体
（シアン化金カリウム）を主要な成分とする電解質水溶
液を使用した。電解質のｐＨは５．０であり、カリウム
の濃度は７５ｇ／ｌである。試験のために電解質溶液５
００ｍｌを交換体樹脂７５ｇを入れたカラムに通した。
この場合、樹脂は水素イオンをカリウムイオンと交換で
きるように選択された。電解質溶液をカラムに通して捕
集した。このとき、電解質がイオン交換体のマトリック
スを通過することにより、カリウムの濃度が７５ｇ／ｌ
から５９ｇ／ｌに低下し、ｐＨ４．７が測定された。こ
れらの結果はこの方法の効果を模範的に証明するもので
ある。シアン化金錯体の安定度は不利な影響を被らなか
った。さらに、後続の調査で、イオン交換体のマトリッ
クス内に取るに足るその他のイオンは保留されないこと
が分かった。これは本発明の方法の選択度を示すもので
あり、このことは、たとえば金イオンのように、高いコ
ストで補給せねばならないイオンが電解質から除去され
ないという背景のもとで特に有利である。それによりこ
の方法は工業的使用にも適している。

【００３２】イオン交換体樹脂は次いで５％の硫酸で再
生された。この試験を数回繰り返すと同じ結果が出たの
で、この方法は安定して良好な結果を生み、またイオン
交換体も再生が可能であるために重大な老化現象は被ら
ないことが示された。

【００３３】

【発明の効果】以上、詳述したように、この発明による
と、電解質中のイオン濃度とイオン組成を一定に保つこ
とにより電解質の寿命が延長することができ、かつ電解
質の保守が容易になるという効果を発揮する。

フロントページの続き (72)発明者 ジョセファス ヘンリーカス マリア ウ ィール オランダ国 ＮＬ−5046 ＫＪ ティルバ ーグ レオ デルティーンデ−ストラート ６

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質を保守する方法であって、少なく
   とも１つのイオン交換体で電解質のイオン濃度とイオン
   組成を調整することを特徴とする電解質の保守する方
   法。
2. 【請求項２】 イオン交換体が、反対イオンとして電解
   質の成分であるイオンを有していることを特徴とする請
   求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 イオン交換体によってｐＨが一定に保た
   れることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 電解質のイオン濃度とイオン組成を監視
   するために陽イオン交換体を使用することを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 電解質のイオン濃度とイオン組成を監視
   するために酸性陽イオン交換体を使用することを特徴と
   する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】 電解質中の陽イオンを陽イオン交換体の
   水素イオンと交換することを特徴とする請求項１乃至５
   のいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】 電解質のカリウムイオンを陽イオン交換
   体の水素イオンと交換することを特徴とする請求項１乃
   至５のいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】 イオン交換体を再生させることを特徴と
   する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】 電解質の密度を少なくとも一部はイオン
   交換体によって調節することを特徴とする請求項１乃至
   ８のいずれか１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】 搬送装置によって電解質をイオン交換
    体に通し、次いで再び浴に供給することを特徴とする請
    求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 【請求項１１】 溶離物を回収プロセスに供給すること
    を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の
    方法。
12. 【請求項１２】 使用するイオン交換体およびこれに伴
    うパラメータ、たとえ、、ば再生段階などを、保守すべ
    き電解質に適合させることを特徴とする請求項１乃至１
    １のいずれか１項に記載の方法。
13. 【請求項１３】 純化すべき電解質を連続的な循環プロ
    セスでイオン交換体に通し、それによって電解質の一定
    の精製度を達成することを特徴とする請求項１乃至１２
    のいずれか１項に記載の方法。
14. 【請求項１４】 搬送速度、ひいては精製すべき電解質
    の量が選択可能であることを特徴とする請求項１乃至１
    ３のいずれか１項に記載の方法。
15. 【請求項１５】 測定装置が電解質の重要な実際値とそ
    の都度の目標値とを比較し、イオン交換体を通過する電
    解質の速度と流量を適合させることを特徴とする請求項
    １乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 【請求項１６】 電解質の保守および手入れをするため
    の装置において、電解質乃至出たイオンをその反対イオ
    ンと交換するイオン交換体を特徴とする電解質の保守お
    よび手入れをするための装置。
17. 【請求項１７】 再生された電解質を捕集する捕集手段
    を有しており、これらの捕集手段が導管を通って再び電
    解質浴に供給されることを特徴とする電解質の保守およ
    び手入れをするための装置。
18. 【請求項１８】 保守すべき電解質のその都度該当する
    パラメータを実際値の形で測定する測定装置と、 保守すべき電解質のその都度該当するパラメータの目標
    値を記憶する記憶装置と、 測定された実際値を記憶された目標値と比較する少なく
    とも１つの計算ユニットと、 電解質の実際値を目標値に適合させるための方策を制御
    する制御ユニットと、 イオン交換体と、 電解質液をイオン交換体に送ったり、電解質浴に戻した
    りする搬送装置と、 イオン交換体を再生させる洗浄装置とを特徴とする請求
    項１６又は１７記載の電解質の保守および手入れをする
    ための装置。