JP2003027271A - 電解装置 - Google Patents

電解装置

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JP2003027271A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】電解液が高濃度のスラリーであっても、スラリ
ーの偏流及び懸濁粒子の沈澱が生じることなく、目的金
属を確実に電析でき、もってその回収率を高める。 【解決手段】電解槽1内に、電解液L液面上の位置に配
設される回転軸20と、回転軸20に回動自在に支持さ
れこの軸心周りに回転する回転円板陰極30と、この回
転円板陰極30と平行に配置され、かつ、回転軸20の
軸心方向を移動方向として揺動シリンダ51により往復
移動する板状陽極40とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解装置に関し、
特に、電解液が高濃度あるいは高粘度のスラリー状態を
示す溶液であってもこの電解液中から回収しようとする
金属を析出させて回収するための電解装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電解装置としては、電解
槽内に複数の陰極板と陽極板とを交互に対置させて固定
した電極板固定式電解装置、ならびに特開昭62−15
8894号に示されているように、陰極を回転円板陰極
とし、陽極を固定した陰極回転式電解装置が知られてい
る。さらには、本出願人は、特願平11−305089
号として充填層電極を用いた電解装置を提案した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極板
固定式電解装置により、高濃度スラリーを電解する場合
には、電極間にスラリーのSS分が経時的に捕捉されて
そのスラリーの偏流が生じる。さらに液溜まりではスラ
リー中のSS分の沈澱が生じる。これにより、電極は有
効に作用せず、電極表面での反応が不十分となり回収率
が低くなる。スラリー中のSS分の沈殿を防ぐために、
スラリー流量を増すと、SS分の沈殿は防げるが、さら
にスラリーの偏流を起こす恐れも生じる。
【0004】他方、陰極回転式電解装置は、陰極の回転
により、限界電流密度を高めることができる点で有効で
あるが、電極板固定式電解装置同様にスラリーの偏流及
びスラリー中のSS分の沈殿は防止し難く、これまた目
的金属の回収率は十分高いものではない。
【0005】また、特願平11−305089号に提案
した充填層電極を用いた電解装置において、高濃度スラ
リーを電解することは原理的に可能であるが、現実的に
は、充填層電極間にスラリー中のSS分が経時的に捕捉
されて、充填層内において偏流が生じる。この偏流によ
って、充填層電極が有効に作用せず、電極表面での反応
が不十分となり、回収効率が低くなる。また、長期運転
も不可能となる。充填電極にSS分が捕捉されないよう
に、スラリー流量を増加させると、イオンの電極表面へ
の拡散が促進されて限界電流密度を大きくできるが、上
向流の場合、陰極充填物が浮上したり、陰極析出物が剥
がれやすくなったりするので、回収効率が低下してしま
う。
【0006】そこで、本発明の主たる課題は、電解液が
高濃度あるいは高粘度のスラリー状態であっても、スラ
リーの偏流及び懸濁粒子(たとえばSS分)の沈澱が生
じることなく電解が可能で、しかも電解液中から電解に
よって金属を回収しようとする場合に確実に陰極表面に
析出させ、かつその回収率を高めることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は次記のとおりである。 <請求項1記載の発明>電解槽内に、回転自在に支持さ
れこの軸心周りに回転する回転円板陰極と、前記回転円
板陰極と平行に配置され、かつ、前記回転軸の軸心方向
を移動方向として往復移動する板状陽極とを備えること
を特徴とする電解装置。
【0008】(作用効果)陰極を回転円板陰極とするこ
とにより、陰極の電気化学反応種の拡散が促進され、限
界電流密度を高めることができ、電流効率が高まる。し
かも、板状陽極を回転円板陰極に対して接近及び離反す
るように揺動させるものとしたので、電解液を攪拌でき
るため、電解液が高濃度及び高粘度の場合でも偏流を防
止でき、特にスラリー状態の場合には懸濁粒子の沈降を
防止できる。これらの両者が相俟って、高濃度及び高粘
度のスラリー状態の電解液中においても、電解によって
目的金属を確実に陰極表面に析出させ、もってその回収
率を高めることができる。
【0009】<請求項2記載の発明>回転円板陰極と対
向して掻取り部材を配置し、その掻取り部材の掻取り部
を前記回転円板陰極の回転方向と交差する方向に沿わせ
てある請求項1記載の電解装置。
【0010】(作用効果)陰極が回転円板陰極であるた
めに、回転円板陰極と対向して掻取り部材を配置し、そ
の掻取り部材の掻取り部を回転円板陰極の回転方向と交
差する方向に沿わせておけば、陰極に電析する金属を簡
単に掻取ることができ、回収に有効なものとなる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照しながら詳述する。 (装置例)図1は本発明の電解装置の縦断面図、図2は
横断面図、図3は揺動手段の要部斜視図である。
【0012】電解装置は、適宜場所に設置された保持フ
レーム体10に、電解槽1が設けられている。電解槽の
形状は、電極を配した際に回転円板陰極の円弧形状に相
似させるのが好ましい。これによりさらにスラリー偏流
や液溜まりを防ぐことができる。電解槽には電解液を供
給及び排出するための供給口及び排出口を、好ましくは
長手方向両端に備えている(図示せず)。
【0013】保持フレーム体10及び電解槽1を貫通し
て、たとえばステンレス製の丸棒からなる回転軸20が
電解液L液面上の位置に配設され、この回転軸20に、
複数のたとえばステンレス製の回転円板陰極30,30
…が長手方向(図1の左右方向)に間隔を置いて固定さ
れている。これらの回転円板陰極30,30…は、電解
液に対して不活性な材料であれば、ステンレスに限定さ
れることなく黒鉛、白金でもよいが、取り扱い性の良さ
とコストの観点からステンレスが望ましい。回転軸20
の保持フレーム体10及び電解槽1の貫通部は、絶縁体
かつ液もれを防ぐシール部材などの概略的に示すシール
手段20Aによりシールされている。
【0014】陰極を構成する回転円板陰極30,30…
に対して、交互に複数の板状陽極40,40…が配置さ
れ、これら板状陽極40,40…は、揺動フレーム50
に一体的に保持されている。板状陽極40としては、た
とえば耐腐食性の強いグラファイト板または金属酸化物
電極板を外形を逆アーチ状に加工して中央部に切欠部4
0a形成し、この切欠部40aの上部を回転軸20が遊
びをもって回転可能なように貫通している。揺動フレー
ム50は、横断面アングル形状の側フレーム50aと、
角形の端部フレーム50bとを枠組みしたもので、揺動
手段としてのモータ駆動によるクランクピストン機構
や、図示のように揺動シリンダ51によって長手方向に
揺動(往復移動)するように構成されている。揺動フレ
ーム50の側フレーム50a,50a間に跨って吊持枠
50c,50c…の両端が各側フレーム50a,50a
上に乗った状態でセットされている。これらの各吊持枠
50c,50c…に板状陽極40,40…がさらに取り
付けられて固定されている(固定詳細構造図示せず)。
吊持枠50cは板状陽極40と共に側フレーム50a,
50aに対してセット及び取り外し可能としてある。
【0015】電解槽1の側部の張出しフランジ部には、
走行レール1a,1aが設けられ、これらの走行レール
1a,1aに側フレーム50,50が対向した配置関係
としてある。側フレーム50の適宜の個所に、ガイドロ
ーラ52,52…が長手方向に間隔を置いて複数、自由
回転自在に支持されている。揺動フレーム50の揺動
(往復移動)によって、ガイドローラ52は、走行レー
ル1aと側フレーム50との間において、円滑な移動を
約束する。
【0016】60は電解槽1のカバーである。カバー6
0の一部には、電解により発生するガスを排出するため
のガス排気口61が設けられている。図1及び図2によ
って判るように、各回転円板陰極30の回転方向下流に
は、その両面に接して、ゴム等の絶縁材からなる掻取り
部材62が配置され(一部の図示を省略してある)、そ
の掻取り部材62の掻取り部を回転円板陰極30の回転
方向と交差する方向に沿わせてある。掻取り部材62は
一側部を撓ませて他側部を、電解槽1に対して固定した
保持体63に固定することにより、一側部の縁を掻取り
部として回転円板陰極30を圧接させるようにしてあ
る。
【0017】これによって電解液から電解で回転円板陰
極30表面に析出する金属を簡単に掻取ることができの
で、析出した金属を回収する場合に有効なものとなる。
この掻取り装置は、金属がデンドライド状となって析出
する場合に特に好適である。回転円板陰極30の主面
(円形面)に目的金属がメッキ状に析出する場合には、
電解槽から陰極部を取り外し、主面に析出した電析金属
膜を剥離して回収するようにするのが望ましい。あるい
は、回転円板陰極30を回収目的金属と同素材にすると
さらに高純度で目的金属を回収することもできる。
【0018】一方、図1に示すように、ギアードモータ
70の出力軸70aとゴム71aを絶縁体とする絶縁カ
ップリング71により連結され、回転駆動力が回転軸2
0に伝達される。これにより回転軸20に固定された円
板回転陰極30は、連結部を介して任意の回転数で回転
可能なようにしてある。軸受72は、たとえば、超高分
子ポリエチレンやテフロン(登録商標)などの絶縁体か
らなり回転軸20を支持する。他方の端部における軸受
72も同様である。回転円板陰極30,30…に対する
給電は、給電ケーブル73の導電路がスリップリング7
4を介して行なわれるようにしてある。また、回転円板
陰極30の電位を測定し、回転円板陰極30の電位を制
御する電位制御手段を備えている(図示せず)。
【0019】他方で、揺動シリンダ51と角形の端部フ
レーム50bとの絶縁連結としては、たとえば図3に示
されているように、端部フレーム50bに超高分子ポリ
エチレン又はテフロン(登録商標)などの雄絶縁体55
を固定し、揺動シリンダ51のロッドに超高分子ポリエ
チレン又はテフロン(登録商標)などの雌絶縁体56を
固定し、これらをピン57により連結する構造とするこ
とができる。
【0020】(適用例1)上記の電解装置を用いて塩化
鉄及び塩化銅を含むプリント基板のエッチング廃酸から
金属銅の回収を試みた。このエッチング廃酸は、廃酸中
に第二鉄イオンを含んでいるため、第二鉄イオンの第一
鉄イオンへの還元反応をさせることなく、銅を電解で回
収した。具体的に、エッチング廃酸1240g、水酸化
カルシウムを用いてpH4に調整して、廃酸中の第二鉄
イオンを水酸化鉄として、電気化学反応しにくい形態と
した電解液スラリー1800gから1250を分取し
て、試料とした
【0021】この試料中の銅含有量は11330mg/
kg、鉄含有量は52460mg/kgであった。電解
装置の運転条件は、陰極板の回転速度を50rpm、陽
極のストローク長を13mm、陽極の往復周期を33回
/min、電解電流を1.5Aで9時間の電解を行っ
た。電解抽出中の、前記スラリー中の銅イオン濃度およ
び鉄イオン濃度の経時的変化を、表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】電解抽出終了後にスラリー中の銅含有量
は、43mg/kgであった。回収率は99.6%であ
った。
【0024】(適用例2)本発明にかかる電解槽の開口
部と電解槽外部に設けたスラリータンクとを、スラリー
供給管およびスラリー排出管で接続し、電解液であるス
ラリーをスラリーポンプで循環させるように構成して電
解抽出を行った。適用例1と同様のエッチング廃酸に水
酸化カルシウムを添加してpH3に調整して、第二鉄イ
オンを水酸化鉄として電気化学反応しにくい形態とした
電解液スラリーから2000gを分取して、これを試料
とした。この試料中の銅含有量は10610mg/k
g、鉄含有量は52600mg/kgであった。また、
本実施例においては、電解抽出中のスラリーのpH条件
を一定にするためにスラリータンクにpH測定器を設け
るとともに、pHの測定結果に応じて薬液注入ポンプを
用いて水酸化カルシウムをスラリータンクに供給するよ
うにし、pH調整を行った。電解装置の運転条件は、陰
極板の回転速度100rpm、陽極のストローク長13
mm、陽極の往復周期29回/min、電解電流2.2
Aで、7時間の電解を行った。電解抽出中の、前記スラ
リー中の銅イオン濃度および鉄イオン濃度の経時的変化
を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】電解終了後のスラリー中の銅含有量は、5
5mg/kgであった。回収率は97.1%である。
【0027】
【発明の効果】以上詳述のとおり、本発明によれば、電
解液が高濃度あるいは高粘度のスラリー状態であって
も、スラリーの偏流及び懸濁粒子の沈澱が生じることな
く電解が可能で、目的金属を確実に陰極表面に析出さ
せ、もってその回収率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電解装置の縦断面図である。
【図2】横断面図である。
【図3】揺動手段の要部斜視図である。
【符号の説明】
1…電解部、10…電解槽、20…保持フレーム体、3
0…回転円板陰極、40…板状陽極、50…揺動フレー
ム、51…揺動シリンダ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解槽内に、回転自在に支持されこの軸心
    周りに回転する回転円板陰極と、前記回転円板陰極と平
    行に配置され、かつ、前記回転軸の軸心方向を移動方向
    として往復移動する板状陽極とを備えることを特徴とす
    る電解装置。
  2. 【請求項2】回転円板陰極と対向して掻取り部材を配置
    し、その掻取り部材の掻取り部を前記回転円板陰極の回
    転方向と交差する方向に沿わせてある請求項1記載の電
    解装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012111087A1 (ja) 2011-02-15 2012-08-23 トヨタ自動車株式会社 電動車両およびその制御方法

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