JP2008115415A - 種板電解工程における極間距離の調整治具 - Google Patents

Abstract

【課題】陰極装入位置の調整作業において、簡便に極間距離を等間隔に調整可能な治具を提供し、種板の重量ばらつきを抑制する。
【解決手段】種板電解工程の電解槽において、所定の陽極間距離Ｃのもとに対向する２つの陽極１２の間に陰極１１を装入する際に、２つの陽極１２の中間位置に陰極１１を案内する調整治具２０であって、治具本体１９の下方に陰極ビームを挟み込むガイド部と、ガイド部の側方位置に陽極１２に接するアーム部２１とを形成するとともに、ガイド部の中心位置からアーム部２１の外側面までの距離Ｄ、またはガイド部の中心位置からアーム部２１の外側に取付けたアタッチメント２２の外側面までの距離Ｄを陽極間距離Ｃの１／２に設定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、種板電解工程の電解槽において、陰極と陽極との間の極間距離を調整する治具に関する。

一般に、銅の電解精製や電解採取では、銅製のカソードに、銅を電着させることにより製品を得ている。このようなカソードは、種板電解工程にて製造された種板を加工して得られる。

種板電解工程においては、通常、チタン製やステンレス製の母板と称される板を陰極ビームに吊るして、それを陰極として用い、銅アノード板を陽極として用いて、それらの陰極と陽極が交互に隣り合うように電解槽に装入する。電解槽に陰極を装入するに当たり、電解槽に複数の陽極を等間隔で装入した後に、対向状態の陽極と陽極の間に陰極を順次に装入するが、その際、陽極と陽極とのほぼ中央の位置、すなわち陽極と陰極との極間距離（以下、極間距離という。）が等間隔となるように調整される。

図１は、種板電解工程において、電解槽１０に装入した複数の陰極１１と複数の陽極１２の位置関係を示す。陽極１２は、その両肩部分の吊り下げ部１３により電解槽１０の開口縁上に吊り下げられており、陰極１１は、上部の取付け部１４に取付けられている陰極ビーム１７により、電解槽１０に装入され、陽極１２の間に位置している。

陰極１１および陽極１２の装入後、左側の陽極１２と右側の陰極１１との極間距離Ａ、左側の陰極１１と右側の陽極１２との極間距離Ｂが等間隔となるように調整された後、一定時間にわたって電解を行なうことによって、陰極１１に銅を電着させ、得られた電着銅板を剥ぎ取り、銅の種板を得る。

この銅の種板を所定の形状に加工することで、電解精製や電解採取で使用するカソードを作製する。カソードを製作する工程では、種板の性状が均一であることを前提に、コストを低減するため、極力省力化されており、種板に対して加える負荷もほぼ一定となるように設定されている。

ところが、従来の種板電解工程においては、作業者による手作業で極間距離Ａ、Ｂを調整しており、経験や感覚の違いによって、調整状態に個人差が発生するため、極間距離Ａ、Ｂが等間隔ではなくなる場合がある。その結果、陰極１１の一方の陰極ａ面１５および他方の陰極ｂ面１６に電着して得られる種板の重量のばらつきが大きくなることがある。

この重量ばらつきは、種板の厚みのばらつきとして現れ、重量および厚み性状のばらつきが大きい種板を用いて、カソードを作製すると、加工する際に種板に加わる負荷が不均一となり、加工歪みも不均一となってしまうため、出来上がったカソードの形状や垂直性にばらつきが生じる。

その結果、後の工程である電解精製や電解採取の際に、ショートの原因となったり、得られる製品の歪みが大きくなったりして、製品の合格率が低下してしまうという問題があった。また、陰極装入位置が大幅にずれた場合には、極間距離Ａ、Ｂのどちらか一方の距離が極端に小さくなり、ショートや電着不良が発生し、種板の合格率が低下してしまうという問題があった。

このため、種板電解工程では、重量や厚みのばらつきが少ない種板を得ることが重要であり、例えば特許文献１には、種板電解工程において、電解の電圧値をコンピューターに取り込み、データを積算処理することによって、電着量を制御し、厚みばらつきの少ない種板を製造する方法が公開されているが、陰極装入位置を調整する方法についての言及はない。
特許第３４０７４８０号公報

したがって、本発明の課題は、上記の従来の事情に鑑み、陰極装入位置の調整作業において、簡便に極間距離を等間隔に調整可能な治具を提供し、種板の重量ばらつきを抑制することである。

上記の課題の解決のために、請求項１に係る発明は、種板電解工程の電解槽（１０）において、所定の陽極間距離（Ｃ）のもとに対向する２つの陽極（１２）の間に陰極（１１）を装入する際に、２つの陽極（１２）の中間位置に陰極（１１）を案内する調整治具（２０）であって、治具本体（１９）の下方に陰極ビーム（１７）を挟み込むガイド部（２３）と、ガイド部（２３）の側方位置に陽極（１２）に接するアーム部（２１）とを形成するとともに、ガイド部（２３）の中心位置からアーム部（２１）の外側面までの距離（Ｄ）を陽極間距離（Ｃ）の１／２に設定するようにしている。

請求項２に係る発明は、種板電解工程の電解槽（１０）において、所定の陽極間距離（Ｃ）のもとに対向する２つの陽極（１２）の間に陰極（１１）を装入する際に、２つの陽極（１２）の中間位置に陰極（１１）を案内する調整治具（２０）であって、治具本体（１９）の下方に陰極ビーム（１７）を挟み込むガイド部（２３）と、ガイド部（２３）の側方位置にアーム部（２１）とを形成するとともに、アーム部（２１）の外側にアタッチメント（２２）を取付け、ガイド部（２３）の中心位置からアタッチメント（２２）の外側面までの距離（Ｄ）を陽極間距離（Ｃ）の１／２に設定するようにしている。

請求項３に係る発明は、請求項２において、アーム部（２１）の外側にアタッチメント（２２）を陽極間距離（Ｃ）の方向に位置調節自在に設けるようにしている。

請求項１によれば、調整治具（２０）を使用して、２つの陽極（１２）の間に陰極（１１）を装入すると、その装入過程で、調整治具（２０）の案内機能によって、陰極（１１）が２つの陽極（１２）の中間に案内され、極間距離（Ａ、Ｂ）が等しくなるように調整可能となるから、種板の重量のばらつきを抑制することができる。

請求項２によれば、請求項１の効果に加えて、アーム部（２１）の外側のアタッチメント（２２）の交換によって、２以上の陽極間距離（Ｃ）に対応できる。

請求項３によれば、請求項１および請求項２の効果のほかに、アタッチメント（２２）が陽極間距離（Ｃ）の方向に位置調節自在に設けられているため、１つのアタッチメント（２２）によって、２以上の陽極間距離（Ｃ）に容易に対応できる。

図２は、極間距離Ａ、Ｂの調整前の陰極１１と２つの陽極１２の位置関係を示す。すでに記載したように、複数の陽極１２を等間隔で装入した後に、隣接する２つの陽極１２の間にチタンやステンレス製の陰極１１を装入するが、陰極１１を装入した直後は、図示のように、極間距離Ａ、Ｂは普通、等間隔になっていない。

図３は、本発明に係る種板電解工程における極間距離の調整治具２０を示している。調整治具２０は、適当な長さの操作用のハンドル１８と、その先端部分に取付けた治具本体１９と、治具本体１９に必要に応じて付設したアタッチメント２２とで構成されている。

治具本体１９は、全体として下向きのコ字状であり、陰極ビーム１７を挟むために下向きに開口する形式のガイド部２３を有し、そのガイド部２３の両側位置でアーム部２１を一体的に形成している。２つのアーム部２１のうち、図３の右側のアーム部２１は、その外側面で直接的に陽極１２の対向面に接するか、またはアーム部２１の外側面に取付けられるアタッチメント２２の外側面で間接的に陽極１２の対向面に接するるために設けられている。

図３の例では、アーム部２１の外側面にアタッチメント２２が設けられているため、ガイド部２３の中心位置（中心線の位置）からアタッチメント２２の外側面までの距離Ｄは、隣接する２つの陽極１２の間の距離（以下、陽極間距離Ｃという。）の１／２に設定されている。なお、アーム部２１の外側面にアタッチメント２２を設けないとき、ガイド部２３の中心位置（中心線の位置）からアーム部２１の外側面までの距離Ｄが、陽極間距離Ｃの１／２に設定されることになる。

左側のアーム部２１は、ガイド部２３の下方の開口端で下向き先細りのガイド斜面２４を形成しており、また右側のアーム部２１およびアタッチメント２２は、ガイド部２３の下方の開口端で下向き先細りの連続的なガイド斜面２４を形成している。

上記のように、アタッチメント２２は、２つの陽極１２の間の陽極間距離Ｃの変化に対して柔軟に対応するために、必要に応じて設けられるものであり、右側のアーム部２１の側面に位置し、そのアーム部２１の側面に対して固定状態として、または位置調節自在として取付けられる。

図４の（１）は、右側のアーム部２１の側面に対して、アタッチメント２２を固定する例を示している。その固定は、一例としてアタッチメント２２の１または２以上のボルト挿入孔２５に取付けボルト２６を挿入し、取付けボルト２６をアーム部２１の側面の雌ねじ２７にねじ込んで行う。取付けボルト２６は、６角穴付きボルトとし、その頭部は、アタッチメント２２の外側面に突出しないように、座ぐり加工の内部に納められる。この例でアタッチメント２２の陽極間距離Ｃ方向の厚みを変えれば、異なる陽極間距離Ｃに対応することができる。なお、図示しないが、治具本体１９のアーム部２１とアタッチメント２３と間に、適当な厚みのスペーサを介在させれば、アタッチメント２２の厚みを変化させなくても、同様の機能が得られる。

図４の（２）は、アーム部２１の側面に対して、アタッチメント２２を位置調節自在とする例を示している。この例は、アタッチメント２２の２つのロッド固定孔２８にロッド２９を圧入などで固定し、これらのロッド２９をアーム部２１のロッド挿入孔３０に移動自在に挿入し、適当な挿入位置で、アーム部２１の押しねじ３１などで固定する構造としてある。この例によれば、アーム部２１とアタッチメント２２とが離れると、ガイド斜面２４は、不連続となる。なお、治具本体１９のアーム部２１に対してアタッチメント２２を移動自在とする手段は、上記に限らず、図示しないが、送りねじユニットや、ありとあり溝とによる滑り案内などを利用して構成することもできる。

既に記載したように、アタッチメント２２なしの調整治具２０では、ガイド部２３の中心線からアーム部２１の外側面までの距離が調整用の距離Ｄであり、また、アタッチメント２２付きの調整治具２０では、ガイド部２３の中心線からアタッチメント２２の外側面までの距離が調整用の距離Ｄである。ここで調整用の距離Ｄは、装入する陰極１１と、この陰極１１を挟むように装入されている陽極１２との距離を規制するものとなり、陽極間距離Ｃの１／２に設定される。

つぎに図５および図６は、調整治具２０の使用状態を示している。既述のように、陰極１１の装入前に、複数の陽極１２は、陽極間距離Ｃのもとに等間隔に電解槽１０に装入されている。ここで、作業員は、陽極間距離Ｃを測定し、測定した寸法の半分の距離Ｄに適合するアタッチメント２２無しの調整治具２０、またはアタッチメント２２付きで、測定した寸法の半分の距離Ｄに調整可能な調整治具２０を選定する。

作業員は、一例としてアタッチメント２２付きの調整治具２０を２つ選定し、図５のように、選定した調整治具２０のガイド部２３を装入しようとする陰極１１の陰極ビーム１７の各端部に差し込み、ガイド部２３により陰極ビーム１７を挟むようにしてから、図６のように、陰極１１および調整治具２０を２つの陽極１２の間に位置させ、ガイド斜面２４およびアタッチメント２２の外側の面を陽極１２の対向面に接触させながら静かに下降させ、陰極ビーム１７の各端部を図示しない電解槽１０の開口縁上に置く。

陰極１１および調整治具２０の下降過程で、陽極１２は、充分に重いため当初装入された位置から動くことはない。これに対して、陰極１１は、陽極１２の対向面に接するアタッチメント２２の外側面に押されて、２つの陽極１２の中間位置まで移動する。この移動により、陰極１１は、２つの陽極１２の中間位置に入り、距離Ｄ＝（陽極間距離Ｃ）／２となるように調整される。このような装入操作により、陰極１１は、２つの陽極１２の間に入り、極間距離Ａ、Ｂは、簡便に等しくなるように調整される。

装入操作時に、図６で右側のアーム部２１およびアタッチメント２２は、陰極ビーム１７を移動させるために実質的に作用しているが、左側のアーム部２１は、陰極ビーム１７を移動させるために作用せず、陰極ビーム１７を挟むためのものとして機能している。

なお、アタッチメント２２なしの調整治具２０を使用するときには、右側のアーム部２１の外側面が対向の陽極１２の対向面に接しながら下方へ移動することになる。

種板電解工程における陰極位置の調整作業について、同じ作業者が、本発明の調整治具２０を使用して行った場合（調整治具使用・有）と、使用していない従来の手作業で行った場合（調整治具使用・無）との２つの手法により調整作業を行って、種板を製造し、得られた陰極ａ面１５、陰極ｂ面１６での種板の重量を測定するとともに、種板電解工程中のショート発生件数についても調査した。

表１は、上記の方法で得られた種板の重量差を示す。表１から、得られた種板の重量差は本発明の調整治具２０を使用した場合は０．０８ｋｇであるのに対して、従来の手作業で行った場合は０．９７となり、本発明の調整治具２０を使用したほうが単重差は小さく、ばらつきσも減少していることがわかる。

また、図７は、種板電解工程中のショート発生件数についての調査結果であり、通常の極板位置調整（従来の手作業による極板位置調整）でのショート本数および調整治具２０の使用時でのショート本数の推移を示すグラフである。図７から、本発明の調整治具２０を使用して種板電解を行った場合は、従来の方法で行った場合に比べて、ショート発生の件数が少なく、安定な電解作業が行えることがわかる。

本発明は、銅の電解精製や電解採取に限らず、同様の作業手順で２つの陽極の間に１つの陰極を装入する他の金属の電解精製や電解採取にも適用できる。

種板電解工程での陰極１１と陽極１２との位置関係を示す斜面図である。 極間距離Ａ、Ｂの調整前の陰極１１と陽極１２との位置関係を示す側面図である。 本発明に係る調整治具２０の要部の正面図である。 調整治具２０に対するアタッチメント２２の取付け例の一部の正面図である。 陰極１１の陰極ビーム１７に調整治具２０を取付けた状態の斜面図である。 本発明の調整治具２０を用いて極間距離Ａ、Ｂを調整した後の陰極１１と陽極１２の位置関係を示す説明図である。 通常の極板位置調整および調整治具２０の使用時における極板位置調整によるショート本数の推移を示すグラフである。

符号の説明

１０ 電解槽
１１ 陰極
１２ 陽極
１３ 吊り下げ部
１４ 取付け部
１５ 陰極ａ面
１６ 陰極ｂ面
１７ 陰極ビーム
１８ ハンドル
１９ 治具本体
２０ 調整治具
２１ アーム部
２２ アタッチメント
２３ ガイド部
２４ ガイド斜面
２５ ボルト挿入孔
２６ 取付けボルト
２７ 雌ねじ
２８ ロッド固定孔
２９ ロッド
３０ ロッド挿入孔
３１ 押しねじ
Ａ、Ｂ 極間距離
Ｃ 陽極間距離
Ｄ 距離

Claims (3)

1. 種板電解工程の電解槽（１０）において、所定の陽極間距離（Ｃ）のもとに対向する２つの陽極（１２）の間に陰極（１１）を装入する際に、２つの陽極（１２）の中間位置に陰極（１１）を案内する調整治具（２０）であって、治具本体（１９）の下方に陰極ビーム（１７）を挟み込むガイド部（２３）と、ガイド部（２３）の側方位置に陽極（１２）に接するアーム部（２１）とを形成するとともに、ガイド部（２３）の中心位置からアーム部（２１）の外側面までの距離（Ｄ）を陽極間距離（Ｃ）の１／２に設定することを特徴とする種板電解工程における極間距離の調整治具（２０）。
2. 種板電解工程の電解槽（１０）において、所定の陽極間距離（Ｃ）のもとに対向する２つの陽極（１２）の間に陰極（１１）を装入する際に、２つの陽極（１２）の中間位置に陰極（１１）を案内する調整治具（２０）であって、治具本体（１９）の下方に陰極ビーム（１７）を挟み込むガイド部（２３）と、ガイド部（２３）の側方位置にアーム部（２１）とを形成するとともに、アーム部（２１）の外側にアタッチメント（２２）を取付け、ガイド部（２３）の中心位置からアタッチメント（２２）の外側面までの距離（Ｄ）を陽極間距離（Ｃ）の１／２に設定することを特徴とする種板電解工程における極間距離の調整治具（２０）。
3. アーム部（２１）の外側にアタッチメント（２２）を陽極間距離（Ｃ）の方向に位置調節自在に設けることを特徴とする請求項２記載の種板電解工程における極間距離の調整治具（２０）。

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