JP2012506949A - 腐食性溶液用容器のモジュール式配列 - Google Patents

Abstract

他の同等物と接合可能及び密閉可能なプレハブパネルから組み立てられ、特に金属電気採取と電気精錬用の、金属電解処理で使用される電解溶液用に並列に配置された容器のモジュール式配列であって、前記容器のモジュール式配列は、少なくとも一対の対向する端壁（1，2）と、側壁（3，4）と、複数のフロアパネル（5）と、複数の中間横壁（6）とを備え、前記中間横壁（6）は2つの隣接した容器の間の共通壁となるものであり、少なくとも中間壁（6）はそれぞれ電解溶液の保護された供給及び分配の前記壁に組み込まれた通路（7，8）を有し、前記壁は、縁部（9，10，11，12）で定義されたいずれか一方の端部及び上部及び下部に対して中央に壁の幅が狭められており、前記縁部の少なくとも一つはその中に通路を備える。

Description

本発明は、同等物と接合・密閉可能な組立式のパネルから組み立て可能な容器のモジュール式配列に特に関連するが、銅、コバルト、亜鉛やニッケルなどの金属の電気精錬及び電気採取施設用の腐食性溶液を格納する容器に限定されない。

電気採取(EW)プロセスにおいて、酸性溶液の中に含まれた金属の抽出は、金属が溶液から陰極に析出される電解質処理によってなされる。陰極は、付着した金属を剥がすために、定期的に集められていた(harvested)。また、この処理は電解槽の矩形の容器の配列でなされていた。この電解槽は、互いに少し離間されてEWプラント内に平行して配列され、容器は複数列をなしていた。

電気精錬(ER)も同様な方法で行われるが、電気採取と異なり、金属を含んでいる溶液ではなく、汚染された陰極から電気分解を介して回収される。いずれにしろ、電解槽のデザインとそれらを格納する建物は両方の処理において非常に類似している。特に、電極（陽極と陰極）を含む容器は以下の複数の必要条件を遵守しなくてはならない：
ｉ） 電解溶液の腐食性に耐性のある一つあるいは複数の材料から作られること；
ｉｉ） 容器がさらされる機械的な負荷に対して適切に耐えられる材料であることで、これには、容器自体の重量、電極の重量、電解液の静水圧、容器の内外との間の差による熱勾配が含まれる。なお、熱勾配はEWあるいはERの処理のどちらかに応じて、あるいは電解槽を格納している建物が開放されているか閉鎖されているかによって25℃から50℃の温度差が生じる；
ｉｉｉ） 複雑で高コストの装置及び方法を採用せざるを得ない装置の大型化という最近の傾向を考慮し、容器の寸法及び取付システムが、小さな寸法公差の設計に適合するように正確なレベリングとアラインメントを許容すること。

従来技術の容器は一般的に、一つに成型された一体的なデザインであり、例えば、ポリマーコンクリート製であり、一般に、この目的のために特別に作成された金型が使用されていた。この場合、金型からの取り出しに要する時間、及び容器に構造的な損傷を与えずに取り扱うために必要な最短硬化時間が8時間であったため、１日に一つの金型から一つの電解槽しか作れず、１日に一つ以上の電解槽を作るためには複数の金型が必要となっていた。

この種の製造には上述した寸法上の不都合があり、金型が複雑でその製造に数ヶ月も要するため、コストが高くなる。更に他の短所としては、容器の重量が数トンになるため、取り扱いに重機が必要となることである。このように容器の大容積と大重量は、鉱石場への運搬費用が嵩むため、プロジェクトの実現を制限する要因ともなる。

別の電解槽製造方法はチリの特許42.760が記載している。その中では、一体型の容器に用いられていた金型よりも小型でシンプルな既知の金型技術によって作成される構造を開示している。これらの構造は簡単かつ廉価に、積み上げ、運搬できる。軽量で小容量で取り扱われ、他の同等物、元々のものあるいは多岐に渡る形状やサイズの複数の耐腐食性容器によって組み立てられるため、容器の組み立ても非常に簡単である。

チリ特許42.760の構造的形状は、隣接した電解槽との間の共通の壁に平行して取り付けられた複数の電解槽からなるモジュール式配列の組み立てを可能とし、製造する壁の数を減らし、結果的に製造コストを削減できる。更に、この構成は隣接する壁との間の空間を排除することによって酸性溶液の温度の低下を抑制し、電解液を加熱するための燃費という意味において、電解液プラントの稼働コストを減らすことになる。

従来技術による典型的なEW用の電解槽組み立てにおいては、容器が一度組み立てられ、コンクリート製の梁あるいは柱などの適切な支持構造で支持あるいは水平にされたら、未抽出の電解液を供給及び使用済みの電解液を放出するための配管システムが取り付けられ；その後電極部材、あるいは、キャップボードと導電バーを絶縁及び離間させ、電気配線が取り付けられ、最後に電極が設置される。

EWあるいはER処理のための酸性溶液あるいは電解溶液の供給及び分配システムは、通常、配管によって構成され、それらの配管は一般的にPVＣなどの熱可塑性材料から作成され、容器の内側に向かって伸び、多岐に渡る方法で内側の壁に取り付けられる。電解液を供給するこの従来の方法には、高コスト、及び、特に堆積した金属を回収するための電極の定期的な除去及び取り付け時または清掃時に配管を損傷する可能性が高い、という短所がある。このためこれらの不都合を克服しようとする幾つかのシステムが存在する。

チリ特許EP 0 431 313はカバー付きの垂直チャンネルあるいは電解質供給用の投入用の配管を有する耐腐食性電解液のための容器を説明している。

国際出願番号WO 01/32962は電解槽を説明しており、その実施形態の一つに槽の中に電解質溶液を供給及び分配するためのマニフォルドを持ち、このマニフォルドは槽の側壁の内側全体に沿って伸びる凹部に配列されている。また、共通の壁の両側にカンチレバーパイプ配列とスペーシング及び隔離プレートによって保護され、隣接する槽の間に共通の壁を持つ容器の配列に適していることを示している。その他、実施形態はマニフォルドが槽の側壁内部に取り付けられることが記載されている。但し、この変形例の詳細については説明も図示もされていない。

この最後の実施形態はより多くの保護を供し、供給及び分配パイプが槽の壁に組み込まれているため、組み立て及びメンテナンスに関してコスト効率が高いため、好ましい。

結果的に、チリの特許42.760で開示されている構造的配置の利点と、一体化され保護された電解液の供給及び分配システムの利点を組み合わせる電解質処理用、特に電気採取と電気精錬のために、平行に設置される容器のモジュール式配列を持つことが好ましい。その上、その他同等物によって接合したり、密閉可能な組み立て式構造から組み立て可能な容器のモジュール式配列で、隣接する容器との間に一枚の共通した壁のみがあるのではなく、一体化され保護された電解液の供給及び分配システムの追加を可能にするだけでなく、例えば配列の重量を減らすために、幅を縮小することによって上述されている共通の壁に互換性を持たせることで構造上の安定性と配列の機械的な抵抗、及び電極の隔離及び絶縁部材の取り付けを許容する壁幅を維持することが好ましい。

上記を達成するために、他の同等物と接合可能及び密閉可能なプレハブパネルから組み立てられ、特に金属電気採取用及び電気精錬用の、金属電解処理で使用される電解溶液用に並列に配置された容器のモジュール式配列であって、前記容器のモジュール式配列は、少なくとも一対の対向する端壁（1，2）と、側壁（3，4）と、複数のフロアパネル（5）と、複数の中間横壁（6）とを備え、前記中間横壁（6）は2つの隣接した容器の間の共通壁となるものであり、少なくとも中間壁（6）はそれぞれ電解溶液の保護された供給及び分配の前記壁に組み込まれた通路（7，8）を有し、前記壁は、縁部（9，10，11，12）で定義されたいずれか一方の端部及び上部及び下部に対する中央において壁の幅が狭められており、前記縁部の少なくとも一つはその中に通路を備える容器のモジュール式配列が提供される。

このように設計された配列は、必要とされる配列の構造的安定性及び機械的特性を提供し、壁の上面への電極スペーサとアイソレータの取付を可能とする。

中間壁だけが前記配列と内側の通路を備えるのではなく、容器の配列の側壁も上記配列を有することが好ましい。

通路は壁材の中に埋め込まれたパイプによって定義でき、成型中に形成される境界部の内側に成型されるコンジットによって定義される、あるいは、他の既知の方法で構成可能である。その他、複数の配列を有することができる。

発明の一実施形態によると、通路は、境界部内に、壁の一方の端部で垂直方向に延びる一つの垂直主部のみを有する。その他に、この単純な通路は壁の上部の境界部の内側に水平方向に沿って延びる一つの水平部を有する。

より進んだ複雑な方法として、通路は、少なくとも一つの別の境界部の内部に沿って延びる、あるいは、その上部及び下部の近傍の壁の両端に形成される境界部の全域に亘って延びる一つの延長部を有する。

更に、通路の主部と／または延長部は、境界部内部の中心に位置され、あるいは、（通路が単一の主部のみを有する場合）境界部内であるいは少なくとも一つの境界部内で一つ以上の平行分岐点を有してもよい。壁の両端で境界部の外面に隣接して２つの平行分岐点が形成されることが好ましい。

通路は、電解溶液の供給源に接続される上部入口と、電解液の容器への少なくとも一つの出口孔とを有することが好ましく、更に複数の電解液出口孔があることが好ましく、少なくとも一つの穴が隣接した電極の間の空間に面するように複数の電解液出口があることによって、電解溶液の均等な配分が保証されることがより好ましい。

通路入口は、入口に隣接した端壁の中の切り込みあるいは貫通穴を介して電解液供給源に接続されていることが好ましく、それにより、その穴あるいは切り込みによって、通路は電解液供給源パイプと接続される。端壁を有する側壁と中間壁の配置固定手段は側壁、中間壁及び端壁の中に供され、端壁の中に互いの間に固定手段が配置される。

他方、フロアパネルには側壁と中間壁との嵌合(snugly receiving)手段と、支持柱あるいは梁上のパネルの支持、固定、レベリングする支持固定手段とを有する。

容器の配列を構成する壁やフロアパネルは四角形で、チリの発明特許番号42.760で開示されている熱可塑性耐腐食性組成物と、耐熱性の樹脂で形成されていることが好ましい。壁とフロアパネルの絶縁性を向上させるために、空隙あるいは絶縁材が充填された空間により定義されるコアを持ったプレハブパネルから作られていることが好ましい。

上述した容器は、以下の合理的な組み立て順序に従って組み立てられる。まず、フロアパネルの支持と固定方法に適合した要素が置かれた支持柱あるいは梁の上にフロアパネルを設置する。本来の方法では、これは規定のボルトとナットによって柱へフロアパネルを固定及びレベリングするためにフロアパネルの支持及び固定手段に適合するこれらの固定及び合わせ要素は各柱上のレベリングプレートとカップリングUタイプのボルトあるいは柱に内蔵された個別のカップリングボルトから構成される。

次にパネルのカップリングは上述の目的で配置された手段により密閉され、この手段は密閉されるパネル表面の構成材料に適合している。

次に、中間壁の次に端壁が取り付けられるように、あるいはその逆に、区別して、これらが配列固定手段により互いに接続された時に、互いに強固に接合され、互いに組み合わされ、フロアパネルの上で水平にされるように、容器の配列の壁が取り付けられる。この工程は、側壁を含む容器の配列に含まれる全ての壁を取り付けるまで続けられ、互いにレベリングされしっかりと接続される。

容器の水密性を確保するために、組み立ての最後のステップとして、壁の交差部分あるいは接合部分及びフロアパネルを有する壁の交差部分あるいは接合部分にシールが設けられる。シールは、シールされるパネルと壁の表面の材料と適合する熱可塑性あるいは耐熱性のグループからなる材料で形成され、既知の方法によりこの材料が塗布される。

あるいは、縁部あるいはパネルの接合部にエラストマーシールを適用することもできる。

本発明の原理に従った容器のモジュール式配列の実施形態の斜視正面図である。 図１の容器のモジュール式配列の部分分解図であり、エンドパネル、３枚のフロアパネル（１枚の横フロアパネル、２枚の内側フロアパネル）、側壁、２枚の最も近い中間パネルを部分的な断面図で示している。 図1と図2の容器のモジュール式配列の中間壁あるいは側壁の縦断面図で、電解液を供給及び分配するための通路を表したものである。 本発明の容器のモジュール式配列のフロアパネルの部分拡大図であり、側壁と中間壁の嵌合手段、またこれらを支持柱あるいは梁において支持、固定及びレベリングする支持固定手段の詳細を示す。 本発明の別の実施形態に従った容器のモジュール式配列の部分拡大横断面図であり、一枚の中間壁がフロアパネルに嵌合され、フロアパネルが柱の上で支持、固定及びレベリングされたものを表している。

図1及び図2は本発明による、平行に配列された容器のモジュール式配列の好ましい実施形態を示す。容器のモジュール式配列、少なくとも一対の対向する端壁（1，2）（図中ではそれぞれの終端の２つの部材として示される）、側壁（3，4）、複数のフロアパネル（5）及び複数の中間横壁（6）とを備えている。フロアパネルと中間横壁はともに密閉され、中間横壁（6）は2つの隣接した容器との間に共通の壁を構成している。この配列は柱（25）で支持されており、容器の配列の一端の端壁（2）には、電解溶液を放出するためのオーバーフローボックス（26）が容器の数と同数形成されている。

図2に示したように、縁部（9，10，11，12）が中間壁（6）の両端で垂直に延在し、また、中間壁（６）の上部と下部でそれぞれ全体に亘って水平に延在している。各縁部（9，10，11，12）は中間壁（6）が二重のＴ字型の横断面となるように、それぞれの壁の長手方向対称面に対して対称形状とされている。

側壁（3，4）もまた縁部（9，10，11，12）を備えているが、側壁（3，4）がＣ字型の横断面となるように、壁の長手方向対称面の片側にのみ設けられている。

同様に、中間壁（6）と側壁（3，4）の双方には電解溶液を供給及び分配する通路（7，8）が設けられている。図１から図３に示す実施形態では、上述の壁（3，4，6）の下部と一端に位置する縁部（9，12）内の中心に一つのコンジットを備えている。これらの図に示すように、通路（7，8）は電解溶液供給源と接続する上部入口（14）と各容器へ電解液を排出する複数の穴（13）を備えている。

通路は、壁（3，4，6）の端部に位置する縁部（9）の中に主垂直部（7）と、壁（3，4，6）の下部に位置する縁部（１２）内の全域に亘って延在するシングルアーム（8）とを備えている。それぞれの通路（7，8）の入口（14）に隣接した端壁（1）に設けられた切り込み（15）は電解溶液供給源のマニフォルドと通路との接続が可能とされている。

端壁（1，2）を側壁（3，4）及び中間壁（6）とに接合するために、配列手段が設けられている。この配列手段は、互いに対応する溝（16）と突出部（17）によって構成されている。

更に、側壁（3，4）と中間壁（6）は端壁（1，2）とともに補助的な固定手段を備えている。この補助的な固定手段は、端壁（1，2）内に横方向に伸びる貫通穴（18）と貫通穴（18）と並ぶように側壁（3，4）及び中間壁（6）の端部に設けられた孔（19）とから構成され、貫通穴（18）と孔（19）には端壁（1，2）の外側から導入されるボルト（図示せず）が挿入され、上述の孔（１９）にナット（図示せず）あるいは同様のジャックコネクタタイプの部材によって締結される。

互いの端壁（1，2）を接合する固定手段（図示せず）が配置される。固定手段は、一般的に、端壁の底部に設けられ穴を備えた側面凹部として構成され、それぞれの凹部ボルトを備えた固定プレートが設置される。

フロアパネル（5）は側壁（3，4）及び中間壁（6）が嵌合される周囲段差（20）を備えている。この周囲段差（20）は、電解液をオーバーフローボックス（26）から排出されやすくなるように傾斜されている。

その一方で、図4及び図5に詳細に示されるように、柱（25）上にフロアパネル（5）を支持、固定及びレベリングする支持固定手段は、フロアパネル（5）の段差（20）上に設けられた凹部（21）から構成される。各凹部（21）は、次のフロアパネル（5）の同様の対応する凹部（21）と並んで面している。更に、各凹部（21）は柱（25）と組み込まれたU字型の接続ボルト（23）のアームが挿入される垂直な貫通スロット（22）と、柱（25）の上面に固定されたレベリングプレート（27）上のフロアパネル（5）を締結固定する調整ナット（24）を備えている。

図5は、電解液を供給及び分配する通路が壁の下部の両側の縁部（12）の外面に隣接して形成された一対の平行アームを備えた、本発明の第２の実施形態を表したものである。

Claims (30)

1. 他の同等物と接合可能及び密閉可能なプレハブパネルから組み立てられ、特に金属電気採取用及び電気精錬用の、金属電解処理で使用される電解溶液用に並列に配置された容器のモジュール式配列であって、
   前記容器のモジュール式配列は、少なくとも一対の対向する端壁（1，2）と、側壁（3，4）と、複数のフロアパネル（5）と、複数の中間横壁（6）とを備え、
   前記中間横壁（6）は2つの隣接した容器の間の共通壁となるものであり、
   少なくとも中間壁（6）はそれぞれ電解溶液の保護された供給及び分配の前記壁に組み込まれた通路（7，8）を有し、
   前記壁は、縁部（9，10，11，12）で定義されたいずれか一方の端部及び上部及び下部に対する中央において壁の幅が狭められており、
   前記縁部の少なくとも一つはその中に通路を備えることを特徴とする。
2. 前記中間壁（6）と同様に、前記側壁（3，4）は、電解溶液の保護された供給及び分配のためにそれぞれ組み込まれた前記通路と、前記縁部（9，10，11，12）とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
3. 前記中間壁（6）が二重のＴ字型横断面であることを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
4. 前記側壁（3，4）がＣ字型横断面であることを特徴とする請求項2に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
5. 前記壁（3，4，6）の両端が前記縁部（9，10）によって定義されてい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並列に配置された容器のモジュール式配列。
6. 前記通路は、前記壁の端部の一つを定義する前記縁部（9，10）の中に、垂直に延在する垂直主部（7）を有す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並列に配置された容器のモジュール式配列。
7. 前記通路は、前記壁の前記上部を定義する前記縁部（11）の中に、水平に延在する水平主部（7）を有す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並列に配置された容器のモジュール式配列。
8. 前記通路は、残りの前記縁部の少なくとも一つの中に延在する一つ以上の延長部（8）を有することを特徴とする請求項6または7に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
9. 前記縁部（9，10，11，12）の少なくとも一つの中の通路（7，8）は、更に、一つ以上の分岐またはアームを有することを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
10. 前記壁の両端で前記縁部（9，10，11，12）の外面に隣接して2本の前記平行アームが形成されていることを特徴とする請求項9に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
11. 前記通路(7，8)は、電解溶液の供給源及び未抽出の電解液の前記容器への少なくとも一つの出口穴と接続された上部入口（14）を有することを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
12. 前記通路（7，8）は前記容器への電解液の複数の出口穴（13）を有することを特徴とする請求項7から10のいずれか一項に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
13. 複数の前記出口穴は、隣り合う電極の間の空間に面する穴を少なくとも一つ有するように、配置されていることを特徴としている請求項１２に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
14. 前記通路（7，8）の上部入口（14）は、前記上部入口（14）に隣接する前記端壁に設けられた貫通穴または切り込み（15）を介して、前記電解溶液の前記供給源の配管と接続されてい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並列に配置された容器のモジュール式配列。
15. 前記通路（7，8）は前記壁の材料の中に埋め込まれたチューブによって定義されることを特徴とする請求項1の請求項に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
16. 前記通路（7，8）は前記壁の中に成型されたコンジットによって定義されることを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
17. 前記側壁（3，4）、前記中間壁（6）と前記端壁（1，2）は、前記端壁（1，2）に対する前記側壁（3，4）と前記中間壁（6）との配列手段(16，17)を有することを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
18. 前記端壁（1，2）に設けられた溝(16)、前記側壁（3，4）及び前記中間壁（6）に設けられた突出部(17)、によって前記配列手段は構成され、前記溝と前記突出部とが互いに対応するように構成されていることを特徴とする請求項17に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
19. 前記側壁（3，4）、前記中間壁（6）及び前記端壁（1，2）が、前記端壁（1，2）に対する前記側壁（3，4）及び前記中間壁（6）の固定手段(18, 19)を有することを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
20. 前記固定手段は、前記端壁（1，2）内の横方向に延びる貫通穴（18）と、前記側壁（3，4）の端で前記貫通穴（18）と一致する孔（19）とを有し、
    前記孔は、ナットに締結されるボルトや前記孔（19）に挿入される同様のジャックコネクタタイプの部材、が挿入されることを特徴とする請求項19に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
21. 前記端壁（1，2）は互いの固定手段を有していることを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
22. 互いを固定する前記端壁の前記固定手段は、それぞれの凹部にボルトを備えた固定プレートを設置する、前記底部に設けられ孔を備えた側方凹部であることを特徴とする請求項21に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
23. 前記フロアパネル（5）は、前記側壁と前記中間壁とが嵌合される手段(20)と、前記フロアパネル（5）を柱またはその他同様の前記フロア上への支持部材上に支持、固定及びレベリングする支持固定手段（21，22）を有することを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
24. 前記側壁（3，4）と前記中間壁（6）が嵌合される手段は、周囲段差（20）であることを特徴とする請求項23に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
25. 前記フロアパネル（5）の支持固定手段は前記フロアパネル（5）の周囲段差（20）中の凹部（21）であり、
    それぞれの凹部（21）は次のフロアパネル（5）の中で相当する同様の凹部（21）に面するよう配列され、
    それぞれの凹部（21）は、前記柱（25）に組み込まれたU字型の接続ボルト（23）の前記アームと前記柱（25）へ前記フロアパネル（5）を締結固定するナット（24）とが嵌合される垂直の貫通スロット（22）と、前記柱（25）の上面に固定されたレベリングプレート（27）とを有することを特徴とする請求項23に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
26. 前記容器のモジュール式配列の一端の端壁（2）の中に、モジュール式配列の容器と同数の前記電解溶液を排出するオーバーフローボックス（26）が成型されていることを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
27. 前記周囲段差（20）が、前記オーバーフローボックス（26）への前記電解溶液の排出を促進させるために傾斜されていることを特徴とする請求項24及び27に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
28. 前記壁（1，2，3，4，6）と前記フロアパネル（5）は、耐腐食性の熱可塑性組成物と耐熱性の樹脂から作られていることを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
29. 前記壁（1，2，3，4，6）の縁の中の前記壁（1，2，3，4，6）の接合部分にエラストマーシールが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。
30. 前記シールは前記壁（1，2，3，4，6）の接合部分あるいは交差部分、フロアパネルとの接合部分あるいは交差部分、互いのフロアパネルの接合部分あるいは交差部分に設けられ、
    前記シールは、前記接合部分あるいは交差部分の表面の材料と適合する熱可塑性あるいは耐熱性のグループからなる材料で形成されていることを特徴とする請求項28または29に記載の並列に配置された容器のモジュール式配列。

Images