JP2013108135A

JP2013108135A - 電解槽用の堰

Info

Publication number: JP2013108135A
Application number: JP2011254220A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Kashu; 裕久加集; Kimitoshi Shiratori; 公敏白鳥; Norihisa Toki; 典久土岐; Kazunari Kamei; 一成亀井
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: JP5522151B2

Abstract

【課題】堰板受けの底に固形物が堆積しにくい電解槽用の堰を提供する。
【解決手段】電解槽Ｅの電解液排出部に設けられる堰１であって、電解槽Ｅ内の電解液が流出する開口部１１が形成された堰板１０と、電解槽Ｅ内の電解液が流出する開口部２３が形成され堰板１０が挿入される箱形の堰板受け２０とを備え、堰板受け２０にはその内部に流入した固形物を排出する排出口２４が形成されている。堰板受け２０に流入した固形物が排出口２４から排出され、堰板受け２０の底に堆積しにくい。固形物が堰板受け２０の底に堆積したとしても、その堆積物を排出口２４から排出できるので、堆積物の除去が容易である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解槽用の堰に関する。さらに詳しくは、電解槽内の電解液の液面高さを調整するための電解槽用の堰に関する。

例えば、銅の電解精製においては、電解液を満たした電解槽に粗銅アノードと純銅カソードを挿入し、アノードとカソードとの間に通電して、カソード上に銅を析出させる。均一かつ高品質な電着を得るために、電解液は電解液循環系内を循環しており、電解槽から排出された電解液は浄液工程で不純物が除去され、再度電解槽に供給される。

ここで、電解槽内の電解液の液面高さを同一レベルに維持した状態で電解を続けると、電解液の液面近傍において、電気銅が他の部分よりも厚くなったり、電解液成分が液面付近で濃縮、析出され、結晶として電気銅に固着したりと、得られる電気銅の外観品質が悪化するという問題がある。
そのため、従来から、電解液の液面高さを定期的に上下動させ、過剰な電着や結晶の固着を防止し、得られる電気銅の外観品質を向上させることが行われていた（例えば、特許文献１）。

電解液の液面高さを調整する装置として、図７および図８に示すような堰が知られている。
図７および図８に示すように、電解槽Ｅの電解液排出部には、その側壁の上縁に凹部が形成されており、その凹部に排液ボックスＢが嵌め込まれている。排液ボックスＢは電解槽Ｅの内側（図７における右側）は壁面がなく開放されており、電解槽Ｅの外側（図７における左側）に突出して設けられている。排液ボックスＢには、電解槽Ｅの内側寄りに堰101が設けられており、電解槽Ｅの内部と排液ボックスＢはこの堰101により仕切られている。また、排液ボックスＢの底面には、電解槽Ｅの外側に排液配管Ｐが接続されている。

堰101は堰板110と、堰板受け120とから構成されている。堰板110は、板状の部材であり、その中央付近に下縁がＶ字形の開口部111が形成されている。また、堰板受け120は、堰板110が上部から挿入される箱型の部材であり、電解槽Ｅ側および排液ボックスＢ側の側壁に、それぞれ中央上方寄りに開口部123が形成されている。なお、開口部123の下方は閉塞されている。

図９（ａ）に示すように、電解槽Ｅ内の電解液は、堰板110の開口部111および堰板受け120の開口部123を通って排液ボックスＢに流出し、排液配管Ｐから排出される。そのため、堰板110の開口部111の高さ位置によって電解槽Ｅ内の電解液の液面高さが決まる。そこで、図９（ｂ）に示すように、堰板110を堰板受け120に対して上方に持ちあげて開口部111の高さ位置を高くすることにより、電解液の液面高さを高くすることができる。このように、堰板110の高さ位置を段階的に調整することで、電解液の液面高さを調整することができる。

しかるに、上記堰板101を長期間使用すると、電解液中の浮遊物や析出物などの固形物が堰板受け120の底に堆積してくる。そうすると、その堆積物の上に堰板110が挿入されることになり、堆積物の厚さの分だけ堰板110が持ち上がり電解液の液面高さが高くなる。そのため、電解液の液面高さの調整精度が悪くなるという問題がある。
また、堰板受け120の底の堆積物を除去することにより液面高さの調整精度が回復するが、堰板受け120の内部は幅が狭いため、堆積物の除去が困難であるという問題がある。

特開２００１−０１４０３６号公報

本発明は上記事情に鑑み、堰板受けの底に固形物が堆積しにくい電解槽用の堰を提供することを目的とする。

第１発明の電解槽用の堰は、電解槽の電解液排出部に設けられる堰であって、前記電解槽内の電解液が流出する開口部が形成された堰板と、前記電解槽内の電解液が流出する開口部が形成され、前記堰板が挿入される箱形の堰板受けと、を備え、前記堰板受けには、その内部に流入した固形物を排出する排出口が形成されていることを特徴とする。
第２発明の電解槽用の堰は、第１発明において、前記排出口は、前記堰板受けの側壁に形成されていることを特徴とする。
第３発明の電解槽用の堰は、第１発明において、前記排出口は、前記堰板受けの底に形成されていることを特徴とする。
第４発明の電解槽用の堰は、第１発明において、前記排出口は、前記堰板受けの角に形成されていることを特徴とする。
第５発明の電解槽用の堰は、第２または第３発明において、前記排出口は、横長のスリット状に形成されていることを特徴とする。
第６発明の電解槽用の堰は、第２または第３発明において、前記排出口は、円形に形成されていることを特徴とする。

第１発明によれば、堰板受けに排出口が形成されているので、堰板受けに流入した固形物がその排出口から排出され、堰板受けの底に堆積しにくい。また、固形物が堰板受けの底に堆積したとしても、その堆積物を排出口から排出できるので、堆積物の除去が容易である。
第２発明によれば、排出口は堰板受けの側壁に形成されているので、堰板を堰板受けから抜き差しするだけで、排出口から堆積物を排出でき、堆積物の除去が容易である。
第３発明によれば、排出口は堰板受けの底に形成されているので、堰板受けに流入した固形物が堰板受けの底に堆積しにくい。
第４発明によれば、排出口は固形物が滞留しやすい堰板受けの角に形成されているので、堰板受けに流入した固形物が堰板受けの底に堆積しにくい。
第５発明によれば、排出口は横長のスリット状に形成されているので、板状に固化した堆積物を排出口から排出でき、堆積物の除去が容易である。
第６発明によれば、排出口は円形に形成されているので、ホールソーやドリルなどで容易に形成できる。

（ａ）は電解槽の全体像の説明図、（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る堰の側面視断面図である。（ａ）は図１（ｂ）におけるIIa-IIa線矢視図、（ｂ）は図１（ｂ）におけるIIb-IIb線矢視断面図、（ｃ）は図１（ｂ）におけるIIc-IIc線矢視図である。同堰の（ａ）堰板を挿入した状態、（ｂ）堰板を持ち上げた状態の説明図である。本発明の第２実施形態に係る堰の正面図である。本発明の第３実施形態に係る堰の正面図である。他の実施形態に係る堰の正面図である。従来の堰の側面視断面図である。（ａ）は図７におけるVIIIa-VIIIa線矢視図、（ｂ）は図７におけるVIIIb-VIIIb線矢視断面図、（ｃ）は図７におけるVIIIc-VIIIc線矢視図である。従来の堰の（ａ）堰板を挿入した状態、（ｂ）堰板を持ち上げた状態の説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１（ａ）に示すように、本発明に係る堰は、銅、金、ニッケル、コバルト、鉛、亜鉛などの電解精製または電解採取に用いられる電解槽Ｅの電解液排出部に設けられるものである。ここで、電解液排出部とは、電解精製や電解採取に使用された後の電解液を電解槽Ｅから排出する部分を意味する。なお、電解液は電解液循環系内を循環しており、電解液排出部から排出された電解液は浄液工程で不純物が除去され、再度電解槽に供給される。

（第１実施形態）
図１（ｂ）および図２に示すように、電解槽Ｅの電解液排出部には、その側壁の上縁に凹部が形成されており、その凹部に排液ボックスＢが嵌め込まれている。排液ボックスＢは電解槽Ｅの内側（図１（ｂ）における右側）は壁面がなく開放されており、電解槽Ｅの外側（図１（ｂ）における左側）に突出して設けられている。排液ボックスＢの内部には、電解槽Ｅの内側寄りに本発明の第１実施形態に係る堰１が設けられており、電解槽Ｅの内側と排液ボックスＢはこの堰１により仕切られている。また、排液ボックスＢの底面には、電解槽Ｅの外側に排液配管Ｐが接続されている。

堰１は堰板１０と、堰板受け２０とから構成されている。堰板１０は、板状の部材であり、その中央付近に下縁がＶ字形の五角形の開口部１１が形成されている（図２（ｂ）、（ｃ）参照）。また、堰板受け２０は、堰板１０が上部から挿入される箱型の部材であり、電解槽Ｅ側および排液ボックスＢ側の側壁２１、２２に、それぞれ左右中央上方寄りに矩形の開口部２３が形成されている（図２（ｂ）、（ｃ）参照）。

また、堰板受け２０には、電解槽Ｅ側の側壁２１に、開口部２３の下方に横長のスリット状の排出口２４が形成されている（図２（ｃ）参照）。この排出口２４は、その下縁が堰板受け２０内部の底面と段差が生じないように、同じ高さに形成されている。なお、堰板受け２０の排液ボックスＢ側の側壁２２には、排出口が形成されておらず、開口部２３以外の部分は閉塞されている（図２（ｂ）参照）。

図３（ａ）に示すように、電解槽Ｅ内の電解液は、堰板１０の開口部１１および堰板受け２０の開口部２３を通って排液ボックスＢに流出し、排液配管Ｐから排出される。そのため、堰板１０の開口部１１の高さ位置によって電解槽Ｅ内の電解液の液面高さが決まる。なお、開口部１１はその下縁がＶ字形に形成されているので、電解槽Ｅに供給される電解液の流量が少ない場合には、開口部１１に対して電解液の液面が下がり開口部１１から排出される電解液の幅が狭くなり、電解槽Ｅに供給される電解液の流量が多い場合には、開口部１１に対して電解液の液面が上がり開口部１１から排出される電解液の幅が広くなる。そのため、開口部１１から排出される電解液の幅から、電解槽Ｅに供給、排出される電解液の流量を確認できる。

図３（ｂ）に示すように、堰板１０を堰板受け２０（２２）に対して上方に持ちあげて開口部１１の高さ位置を高くすることにより、電解槽Ｅ内の電解液の液面高さを高くすることができる。ここで、堰板１０にはピン挿入穴が形成されており、そのピン挿入穴にピン２５を挿入すると、堰板１０の表面からピン２５の先端を突出させることができるようになっている。そのため、堰板１０を堰板受け２０に対して上方に持ち上げてピン２５をピン挿入穴に挿入すれば、そのピン２５が堰板受け２０の上縁に係止し、堰板１０を堰板受け２０に対して上方に持ちあげた状態で維持できる。堰板１０には、ピン挿入穴が１ヶ所または高さ違いに複数箇所形成されている。そのため、堰板１０は、ピン２５が挿入されていない状態、およびピン２５が挿入されている状態、さらにはピン２５が挿入される高さによって、段階的に高さ位置が調整できる。そして、堰板１０の高さ位置を段階的に調整することで、電解槽Ｅ内の電解液の液面高さを段階的に調整することができる。

以上のように、堰板受け２０には側壁２１に排出口２４が形成されているため、堰板受け２０の内部と電解槽Ｅとが排出口２４を介して連通している。そのため、電解液中の浮遊物や析出物などの固形物が堰板受け２０の内部に流入しても、その固形物を排出口２４から電解槽Ｅに排出することができる。そのため、固形物が堰板受け２０の底に堆積しにくい。

また、固形物が堰板受け２０の底に堆積したとしても、その堆積物を排出口２４から電解槽Ｅに排出できる。ここで、排出口２４は堰板受け２０の側壁２１に形成されているので、堰板１０を堰板受け２０から抜き差しするだけで、排出口２４から堆積物を排出できる。また、排出口２４は横長のスリット状に形成されているので、板状に固化した堆積物でも排出口２４から排出できる。このように、堆積物の除去が容易にできる。なお、堰板１０の抜き差しは、電解槽Ｅ内の電解液の液面高さを上下動させるために、定期的に行われる操作であるので、作業員が特に意識することなく、堆積物の除去が行われる。

以上のように、堰板受け２０の底に固形物が堆積しにくいので、堆積物の上に堰板１０が挿入されて堰板１０が持ち上がることを抑制でき、電解液の液面高さの調整精度の悪化を防止できる。そのため、例えば、銅の電解精製において、電解槽Ｅ内の電解液の液面高さを精度よく調整でき、得られる電気銅の外観品質を向上させることができる。

なお、排出口２４の幅寸法や高さ寸法は任意に設定できるが、固形物が堆積しにくく、堆積物の除去が容易にできるような寸法に設定することが好ましい。

また、本実施形態では、電解槽Ｅ側の側壁２１に排出口２４が形成されているため、堰板受け２０の内部に流入した固形物は排出口２４から電解槽Ｅに排出される。一般に、電解槽Ｅには沈殿物を回収し除去する装置が取り付けられているため、排出口２４から電解槽Ｅに排出された固形物は、その装置により回収され除去される。そのため、排出された固形物を処理する装置を別途設ける必要がない。

また、電解槽Ｅ側の側壁２１に代えて、排液ボックスＢ側の側壁２２に排出口２４を形成してもよい。この場合、堰板受け２０の内部に流入した固形物は排出口２４から排液ボックスＢに排出される。排液ボックスＢ内は電解液の流れが速いため、堰板１０を抜き差ししても、それにより電解液が飛散することが少なく、安全である。また、一般に、作業員は電解槽Ｅの外側から堰板１０の抜き差しを行うので、排出口２４から固形物が排出されているか否かが確認しやすい。

（第２実施形態）
図４に示すように、本発明の第２実施形態に係る堰２は、第１実施形態に係る堰１におけるスリット状の排出口２４を、円形の排出口２４に代えたものである。排出口２４は、電解槽Ｅ側の側壁２１の下側の角に、２ヶ所形成されている。このような円形の排出口２４はホールソーやドリルなどで容易に形成できる。その余の構成は第１実施形態に係る堰１と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。なお、排出口２４は、排液ボックスＢ側の側壁２２に形成してもよい。

このように排出口２４を円形に形成しても、堰板受け２０の内部に流入した固形物を排出口２４から電解槽Ｅに排出することができるため、固形物が堰板受け２０の底に堆積しにくい。また、固形物が堰板受け２０の底に堆積したとしても、その堆積物を排出口２４から電解槽Ｅに排出できる。

（第３実施形態）
図５に示すように、本発明の第３実施形態に係る堰３は、第２実施形態に係る堰２における円形の排出口２４を、電解槽Ｅ側の側壁２１の左右中央に１ヶ所形成したものである。その余の構成は第２実施形態に係る堰２と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。なお、排出口２４は、排液ボックスＢ側の側壁２２に形成してもよい。

このように排出口２４は、その位置や数を任意に設定できる。ただし、固形物が堆積しにくく、堆積物の除去が容易にできるように設定することが好ましい。

（その他の実施形態）
図６に示すように、矩形の排出口２４を、側壁２１の下側の角に２ヶ所形成してもよい。一般に、堰板受け２０の内部に流入した固形物は、堰板受け２０の内部の角に滞留しやすい。そのため、その角に排出口２４を形成することにより、固形物が排出されやすくなり、堰板受け２０の底に堆積しにくくなる。なお、排出口２４は、排液ボックスＢ側の側壁２２に形成してもよい。

また、上記実施形態では堰板受け２０の側壁２１、２２に排出口２４を形成したが、堰板受け２０の底に排出口２４を形成してもよい。この場合、堰板受け２０を電解槽Ｅ側、または排液ボックスＢ側に突出して固定し、堰板受け２０の底が電解槽Ｅまたは排液ボックスＢに開放されるようにする必要がある。
堰板受け２０の底に排出口２４を形成すれば、堰板受けに流入した固形物がより堆積しにくくなる。

つぎに、実施例について説明する。
まず、図１に示す第１実施形態に係る堰１（実施例１）を設けた電解槽と、図７に示す従来の堰101（比較例）を設けた電解槽とに、電解液を流量12L/分で供給しながら240時間電解精製を行った。
その後、堰板受けの内部に堆積した固形物の量を測定すると、実施例１は比較例に対して約25%少なかった。これより、本発明に係る堰は、従来の堰に比べて堰板受けに固形物が堆積しにくい構造であることが確認された。

つぎに、本発明に係る堰（実施例２〜６）と、図７に示す従来の堰101（比較例）の堰板受けに固形物を所定量堆積させた後、堰板を10回抜き差しした。ここで、実施例２は図１に示す第１実施形態に係る堰１であって排出口２４の幅寸法を155mm、高さ寸法を120mmとしたものであり、実施例３は図１に示す第１実施形態に係る堰１であって排出口２４の幅寸法を155mm、高さ寸法を56mmとしたものであり、実施例４は図４に示す第２実施形態に係る堰２であって排出口２４の直径を56mmとしたものであり、実施例５は図４に示す第２実施形態に係る堰２であって排出口２４の直径を25mmとしたものであり、実施例６は図５に示す第３実施形態に係る堰３であって排出口２４の直径を56mmとしたものである。
その後、堰板受けに残留する固形物の量を測定し、堆積させた固形物の量に対する堰板受けから排出された固形物の量の割合を求めると、表１に示す結果となった。

表１に示すように、堆積させた固形物の量に対する堰板受けから排出された固形物の量の割合は、比較例が20%であるのに対し、実施例２〜６は98〜25%であった。これより、本発明に係る堰は、従来の堰に比べて堰板受けから固形物が排出されやすい構造であることが確認された。また、実施例２では98%の固形物が排出され、特に固形物の排出性能が高いことが分かった。

つぎに、本発明に係る堰（実施例４〜６）と、図７に示す従来の堰101（比較例）の堰板受けに固形物21gを堆積させた後、堰板受けの上方からホースで水洗し、固形物の除去にかかる時間を測定した。水洗は、内径20mmのホースを用いて流量0.3L/秒で行った。
その結果、表２に示す結果が得られた。

表２に示すように、固形物の除去に要した水洗時間は、比較例が5.6秒であるのに対し、実施例４〜５は3.6〜5.2秒であった。これより、本発明に係る堰は、従来の堰に比べて固形物の水洗除去も容易であることが確認された。

つぎに、図７に示す従来の堰101の堰板受けに固形物を堆積させ、その固形物の量と、それにより持ち上がった堰板の高さの関係を測定した。
その結果、表３に示す結果が得られた。

表３に示すように、堰板受けに堆積した固形物の量が多くなるに従い、堰板が持ち上がることが確認された。これより、本発明に係る堰は、堰板受けに固形物が堆積しにくく、堆積した固形物を排出できる構造であるので、堆積物の上に堰板が挿入されて堰板が持ち上がることを抑制でき、電解液の液面高さの調整精度の悪化を防止できることが確認された。

１、２、３堰
１０堰板
１１開口部
２０堰板受け
２１、２２側壁
２３開口部
２４排出口
２５ピン

Claims

電解槽の電解液排出部に設けられる堰であって、
前記電解槽内の電解液が流出する開口部が形成された堰板と、
前記電解槽内の電解液が流出する開口部が形成され、前記堰板が挿入される箱形の堰板受けと、を備え、
前記堰板受けには、その内部に流入した固形物を排出する排出口が形成されている
ことを特徴とする電解槽用の堰。
前記排出口は、前記堰板受けの側壁に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の電解槽用の堰。
前記排出口は、前記堰板受けの底に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の電解槽用の堰。
前記排出口は、前記堰板受けの角に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の電解槽用の堰。
前記排出口は、横長のスリット状に形成されている
ことを特徴とする請求項２または３記載の電解槽用の堰。
前記排出口は、円形に形成されている
ことを特徴とする請求項２または３記載の電解槽用の堰。