JP2016033249A

JP2016033249A - 非鉄電解精錬用の電解槽上導電体

Info

Publication number: JP2016033249A
Application number: JP2014156948A
Authority: JP
Inventors: 秀明西原; Hideaki Nishihara
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: JP6183315B2

Abstract

【課題】銅やニッケルの電解精錬において使用する電解槽上導電体の電気抵抗を長期間に亘って小さく維持できる構造を提供する。【解決手段】隣接する２つの電解槽の一方の槽に等間隔に装入された複数のカソード４と、もう一方の槽に等間隔に装入された複数のアノード２とを電気的に接続する電解槽上導電体１０であって、これら複数のカソード４に電気的に接続すべく該２つの電解槽の隔壁１の上端部１ａに表面を水平にして延在する長尺の板状基部１１と、この板状基部１１において複数のカソード４が電気的に接続する一方の側部とは反対側の側部に等間隔に配設された、複数のアノード２との電気的接続用の複数の板状の電極接合部１２とからなり、これら複数の電極接合部１２の表面が板状基部１１の表面に対して一定の角度で傾斜している。【選択図】図１

Description

本発明は、銅やニッケル等の非鉄金属の電解精錬で使用される電解槽上導電体に関する。

銅やニッケル等の非鉄金属の精錬方法として、非鉄電解精錬法が広く知られている。非鉄電解精錬法は、電解液に浸漬させたアノード（陽極板）とカソード（陰極板）との間に通電して電解液に溶解している銅やＮｉなどの製錬対象金属（以降、目的金属と称する）をカソード表面上に電着させ、これにより高純度の目的金属を得るものである。非鉄電解精錬法は、電解液中の目的金属をアノードから供給する電解精製法と、電解液に目的金属を別途溶解させる電解採取法とに分類することができ、前者はアノードに精製前の目的金属からなる目的金属アノードを用い、後者はアノードに不溶性電極からなる不溶性アノードを用いる。

また、電着を終えた目的金属をカソードから剥ぎ取るパーマネントカソード法と、電着したカソードのまま製品とする種板電解法とがあり、前者は電着前のカソードにチタンやステンレス等のいわゆる母板を使用し、後者はパーマネントカソード法などで剥ぎ取った目的金属を矩形板状に加工したいわゆる種板を使用する。カソードに種板を使用する場合は、別の種板を裁断して得た吊手（リボンとも称する）を種板としてのカソードの上部にループ状に取り付け、電解槽の対向する両側壁上部に架け渡されたカソードビームに該吊手を通して吊り下げることで該矩形板状部分の下側大部分を電解槽内の電解液に浸漬させる。一方、カソードに母板を使用する場合やアノードの場合は、矩形板状の上側の両隅部にそれぞれ設けた水平方向に突出する支持部（耳部とも称する）を電解槽の対向する両側壁上部で支持することで該矩形板状部分の下側大部分を電解槽内の電解液に浸漬させる。

ところで、一度に数多くのアノード及びカソードに通電して効率よく電解精錬を行うため、特許文献１に示すように、一列に並べた複数の電解槽の各々に上記したような複数の不溶性アノード又は目的金属アノードと、複数の母板又は種板とを交互に且つ互いに平行となるように配置して同時に通電することが行われている。例えば、銅精錬では、一列に並べた複数の電解槽の各々に、並列接続された５０枚のアノードと、並列接続された４９枚のカソードとを交互に且つ互いに平行に浸漬させ、更に隣接する２つの電解槽間においてこれら複数のアノードと複数のカソードとを直列に接続している。

上記した複数のカソード及び複数のアノードの電気的接続を実現するため、ブスバーとも称される電解槽上導電体が用いられている。電解槽上導電体は、一般に電解槽を構成する壁部のうち互いに隣接する電解槽の間に位置する隔壁若しくは仕切り板の上端面に載置されており、その一端部から他端部にまで延在するように長尺の導電性部材で形成される。これにより、例えば特許文献２に示すように、その一方の側部に当該一方の側部側に位置する電解槽内に装入されている複数の第１電極板の支持部（例えばカソードのカソードビーム）を電気的に接続させると共に、もう一方の側部に当該もう一方の側部側に位置する電解槽内に装入されている、該第１電極板とは反対極の複数の第２電極板の支持部（例えば複数のアノードの支持部）を電気的に接続させることができる。

かかる構成により多数のカソード及び多数のアノードに対して一度に効率よく通電を行うことが可能になる。この通電により複数のカソードの表面上に所定の厚さまで目的金属を電着させた後、電解槽内の電解液からカソードを引き上げて電着した目的金属を回収し、再度電着前のカソードを電解槽に浸漬させて通電することが繰り返される。たとえば電気ニッケルを種板電解法で作製する場合は、電解液に浸漬されたアノードと種板のカソードとの間に通電して電解精錬を行った後、電着されたカソードを電解液から引き上げ、カソードビームを抜き取って吊手の付いたまま製品として出荷し、新たな種板のカソードをカソードビームに吊り下げて電解液内に浸漬させ、電解液を介して該カソードとアノードとの間で通電する工程が繰り返される。

特許第３９２５９８３号実開昭６０−０００３６９号公報

上記したように、隣接する電解槽内にそれぞれ装入されている互いに反対の極の電極板間の直列接続と、各電解槽内の同じ極の電極板同士の並列接続とが一枚の電解槽上導電部で行われるため、前述したアノードの支持部やカソードビームと電解槽上導電部との電気的接続部の接続状態が電解精錬の効率に大きく影響する。また、電解槽上導電体自体の電気抵抗も同様に電解精錬の効率に影響する。しかしながら、電解槽では上記したように電解液に対してカソードの引き上げと装入とが繰り返されるので、電解槽の隔壁上端面には電解液が飛び散りやすく、そのため、上記した電解槽上導電体の電気的接続部に電気抵抗の大きな酸化物、硫酸塩、塩化物などの皮膜が形成されて電解精錬の効率が低下することがあった。

更に、皮膜の形成は均一に進むとは限らないので、皮膜が形成された電気的接続部では電流が減少するのに対して、皮膜が形成されていない電気的接続部では電流が増加し、カソードとアノードとの間に流れる電流にばらつきが生ずることがあった。その結果、局部的な電流集中が起こって電着物が樹枝状の形態になり、短絡が発生して電流効率が著しく低下することがあった。また、局部的に電流が増加することによって過度に発熱する部位が生じ、これにより電解槽上導電体が熱で変形することがあった。電解槽上導電体が変形すると、その交換作業が必要になって生産効率が低下することになる。

上記したような皮膜形成に起因する問題を防ぐため、特許文献２に示すように電解槽上導電体に液体を流す方法が提案されている。この方法によれば、皮膜の大きな成長は抑制できるものの、電解液等が電解槽上導電体の表面全体に広がるので、かえって全体的な電気抵抗が増大するおそれがある。また、電気的接続部は一般に電解槽の最も高い位置にあるので、その部分を適度に湿潤させるべく液体を供給するのは困難であった。

そこで、研磨を行ったり酸性溶液を用いて洗浄することにより電気的接続部に形成した皮膜を取り除くことが行われている。しかし、これらの方法は、長期間に亘って効果を持続させるのは困難であるため、たとえばカソードを電解液から引き上げる毎に洗浄や研磨を行う必要があった。このように頻繁に洗浄や研磨を行うのは生産性に悪影響を及ぼすうえ、電解槽上導電体の減肉が進みやすく、電解槽上導電体自体の電気抵抗が増加することがあった。本発明は上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、銅やニッケルの電解精錬において使用する電解槽上導電体の電気抵抗を長期間に亘って小さく維持できる構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電解槽上導電体は、隣接する２つの電解槽の一方の槽に等間隔に装入された複数の第１電極板と、もう一方の槽に等間隔に装入された、前記複数の第１電極板とは反対極の複数の第２電極板とを電気的に接続する電解槽上導電体であって、前記複数の第１電極板に電気的に接続すべく前記２つの電解槽の隔壁の上端部に表面を水平にして延在する長尺の板状基部と、前記板状基部において前記複数の第１電極板が電気的に接続する一方の側部とは反対側の側部に等間隔に配設された、前記複数の第２電極板との電気的接続用の複数の板状の電極接合部とからなり、前記複数の電極接合部の表面が前記板状基部の表面に対して一定の角度で傾斜していることを特徴としている。

本発明によれば、銅やニッケル等の非鉄金属の電解精錬において、アノードとカソードとの間の電気抵抗を長期間に亘って小さく維持することが可能になる。

本発明の第１の実施形態の電解槽上導電体を示す斜視図である。図１の電解槽上導電体が３角法で示されている。図１の電解槽上導電体の作製方法が工程ごと３角法で示されている。図１の電解槽上導電体の代替例が３角法で示されている。本発明の第２の実施形態の電解槽上導電体が３角法で示されている。図５の電解槽上導電体の作製方法が工程ごと３角法で示されている。比較例１の電解槽上導電体の作製方法が工程ごと３角法で示されている。比較例２の電解槽上導電体の作製方法が工程ごと３角法で示されている。

先ず、本発明の第１の実施形態の電解槽上導電体について図１及び図２を参照しながら詳細に説明する。この図１及び図２に示す本発明の第１の実施形態の電解槽上導電体１０は、隣接する２つの電解槽の間に設けられた隔壁１の上端面１ａに載置されており、該上端面１ａのほぼ一端部から他端部にまで至るように延在する長尺の板状基部１１と、その一方の側部に等間隔に配設された板状の複数の電極接合部１２とからなる。

これら２つの電解槽の各々には複数のアノード２及び複数のカソード４が交互に且つ平行に装入されており、上記複数の電極接合部１２には、一方の電解槽内の複数のアノード２がそれらの支持部３を介してそれぞれ接合している。各電極接合部１２に各アノード２を接合させる方法には限定はなく、例えば図１に示すように支持部３の先端に板状片３ａを設け、この板状片３ａと電極接合部１２とを重ね合わせてボルト、ナット等で結合する方法を挙げることができる。そして、上記板状基部１１において複数の電極接合部１２が設けられている側部とは反対側の側部に、後述するようにもう一方の電解槽内の複数のカソード４がカソードビーム５を介して係合している。

長尺の板状基部１１は、その裏面を隔壁１の上端面１ａに当接させた状態で載置されており、よって板状基部１１の表面は水平になって上を向いている。そのため、この板状基部１１の表面には電解液などの異物が溜りやすく、その場所で化学反応や蒸発が生じて皮膜を形成する。一旦形成された皮膜は洗浄しても容易に除去できず、電気抵抗となって消費電力を増加させる。そこで、上記した複数の電極接合部１２の表面は、板状基部１１の表面に対して一定の角度で傾斜している。これにより、板状基部１１の表面に電解液がかかっても複数の電極接合部１２には洗浄液が留まりにくくなるのでこの部分での皮膜形成が抑制される。

複数の電極接合部１２の表面が板状基部１１の表面に対して傾斜する角度は４５〜１３５゜の範囲内で揃っているのが好ましく、８０〜１００゜の範囲内で揃っているのがより好ましく、９０°で揃っているのが最も好ましい。４５〜１３５゜の範囲内で揃っていれば、電極接合部１２に電解液などが飛び散った場合でも自重で速やかに流れ落ちるので、皮膜が形成されにくくなる。特に、８０〜１００゜の範囲内で揃っていれば電極接合部１２とアノード２の支持部３との接続状態を目視で確認しやすくなるうえ、電極接合部１２の表側と裏側に上方から容易にアクセスすることができるので、前述したようにボルトとナットで電極接合部１２にアノード２の支持部３が固定されている場合であっても、両手に工具を持って容易に着脱することができる。

本発明の一具体例の電解槽上導電体１０は、板状基部１１において上記した複数の電極接合部１２が形成された側部とは反対側の側部の表面に、複数の電極接合部１２に対して千鳥状になるように、複数の溝部１３が設けられている。これら複数の溝部１３は、板状基部１１の縁部から該板状基部１１の幅方向に途中まで延在しており、複数のカソード４のカソードビーム５の先端部がそれぞれ部分的に嵌るようになっている。これにより、板状基部１１の表面上へのカソードビーム５の位置決めが確実になる。また、カソードビーム５に円柱形の部材を使用しても、カソードビーム５の転がりを防止できるのでカソード２とアノード４とが短絡する問題を防ぐことができる。

各溝部１３の形状はカソードビーム５の形状に応じて曲面状又は平面状にするのが好ましく、例えばカソードビーム５が円柱形状を有している場合は、各溝部１３の延在方向に垂直な面での断面形状を略Ｖ字型にするのが好ましく、カソードビーム５が四角柱などの角柱からなる場合、各溝部１３の延在方向に垂直な面での断面形状を略Ｕ字型にするのが好ましい。これによりカソードビーム５と溝部１３との接触を常にカソードビーム５の延在方向から見て２箇所で当接させることができるので、電気抵抗を長期間に亘って低く保つことができる。すなわち、当接させる２箇所のうちの片方の接点が接触不良になったとしても、もう片方の接点により電気的接触を保つことができる。

上記した本発明の第１の実施形態の電解槽上導電体は、例えば図３（ａ）〜（ｃ）に示す方法で作製することができる。すなわち、先ず図３（ａ）の部材５０Ａに示すように、例えば厚み１０〜２０ｍｍ程度の板材をプレス加工して一方の側部に複数の突出部５１が櫛歯状に形成された長尺の板状部材を用意する。なお、図３（ａ）に示すような片側のみが櫛歯状に形成された長尺の板状部材に代えて、図４に示すような両側に同じ幅及びピッチの複数の突出部１５１、１５２が櫛歯状で且つ千鳥状に形成された長尺の板状部材１５０を用いてもよい。これにより、板材からより多くの電解槽上導電体を切り出すことができる。また、板材の材質は、炭素製、銅製または銅合金製であることが望ましい。これら材料は、安価で導電性があり、薬液に対する耐食性の点で優れているからである。

次に、図３（ｂ）の部材５０Ｂに示すように、各突出部５１の略中央部分にネジ孔５１ａを穿孔する。次に、図３（ｃ）の部材５０Ｃに示すように、各突出部５１をその根元部分で一定の傾斜角で屈曲させると共に、部材５０Ｃにおいて複数の突出部５１が櫛歯状に形成された側部とは反対側の側部に、これら突出部５１に対して千鳥状になるように、幅方向に延在する複数の溝部５２を形成する。これにより電解槽上導電体が完成する。

次に、本発明の第２の実施形態の電解槽上導電体について説明する。この本発明の他の具体例の電解槽上導電体は、図１に示す複数の電極接合部１２に代えて、複数の矩形の導電性板状片を屈曲させたアノード固定金具を板状基部の一方の側部に等間隔に設けたものか、若しくは図１に示すように板状基部１１の表面に複数の溝部１３を設けることに代えて、複数の溝部が等間隔に形成された長尺の導電性部材からなるカソードビーム受金具を板状基部のもう一方の側部に設けたものか、又はこれらアノード固定金具及びカソードビーム受金具を両方とも設けたものである。なお、図５には、本発明の第２の実施形態の電解槽上導電体の一具体例として、板状部材２１にアノード固定金具２２、及び溝部２３ａを備えたカソードビーム受金具２３の両方が設けられた電解槽上導電体２０が示されている。

このように、本発明の第２の実施形態の電解槽上導電体は、電極板との電気的接続部において、厚みが減少した場合に各接続部毎に容易に交換できるので、カソードやアノードとの電気的接触を極めて長期間に亘って良好に保つことができる。すなわち、前述したように、電解槽内の電解液はカソードの引き上げと装入が繰り返されるので、電解槽の槽壁上には電解液などが飛び散りやすくなっている。この飛び散った電解液によって生じた酸化物や硫酸塩等からなる付着物を除去するため、酸性溶液を用いて洗浄したり研磨したりすることが行われる。

その結果、電解槽上導電体の厚みは表面側から徐々に減少していく。しかも、その減少速度は電解槽上導電体の全体に亘って一様に進むとは限らず、局所的に減肉が進行してその部分だけ電気抵抗が増大することがある。特に、電極板との電気的接続部では良好な接触状態を保つために念入りに付着物を除去するため、厚みの減少が速い。この場合、厚みが減少した箇所に肉盛り溶接を行って厚みを増加させれば、局所的な電気抵抗を減少させることができる。しかしながら、肉盛り作業の間は電解精錬の操業が中断するので生産性に悪影響を及ぼす。

これに対して、上記した本発明の第２の実施形態の電解槽上導電体であれば、減肉の進んだアノード固定金具２２やカソードビーム受金具２３のみを交換するだけで生産性を低下させることなく局所的な電気抵抗の増大を防ぐことができる。図５に示す本発明の第２の実施形態の電解槽上導電体２０は、例えば図６（ａ）〜（ｅ）に示す方法で作製することができる。すなわち、先ず図６（ａ）の部材６０Ａに示すように、例えば炭素製、銅製または銅合金製の厚み１０〜２０ｍｍ程度の板材をプレス加工して一方の側部に複数の突出部６１が櫛歯状に形成された長尺の板状部材を用意する。なお、図６（ａ）に示すような片側のみに櫛歯が形成された長尺の板状部材に代えて、両側に同じ幅及びピッチの複数の突出部が櫛歯状で且つ千鳥状に形成された長尺の板状部材を用いてもよい。これにより、板材からより多くの電解槽上導電体を切り出すことができる。

次に、図６（ｂ）の部材６０Ｂに示すように、各突出部６１の略中央部分にネジ孔６１ａを穿孔すると共に、板状部材において複数の突出部６１が櫛歯状に形成された側部とは反対側の側部にもネジ孔６１ｂを穿孔する。次に、図６（ｃ）に示すように、各突出部６１に接合させる複数のアノード固定金具６２を作製する。これら複数のアノード固定金具６２は、各々突出部６１と略同じ幅を有する好適には図６（ａ）の部材６０Ａと同材質の導電性矩形板の一端部を所定の角度に屈曲することで作製できる。なお、図６（ｃ）では９０°に屈曲した場合が示されている。

次に、図６（ｄ）に示すように、図６（ａ）の部材６０Ａよりも幅の狭い好適には該部材６０Ａと同材質の長尺の導電性板状部材を用意し、図６（ｂ）の部材６０Ｂに取り付けた時に突出部６１に対して千鳥状になるように、幅方向に端から端まで延在する複数の溝部６３ａを形成してカソードビーム受金具６３とする。そして、図６（ｅ）に示すように、これらアノード固定金具６２及びカソードビーム受金具６３を部材６０Ｂに取り付けることで電解槽上導電体２０が完成する。

以上、説明したように、本発明の電解槽上導電体によれば、飛び散った電解液が電極接続部において皮膜を形成するのを防ぐことができるので良好な電気的接触状態を長期間に亘って維持することができる。その結果、電気抵抗を長期間に亘って小さく維持できるので、極めて効率よく目的金属である銅やニッケルをカソードに電着させることが可能になる。

[実施例１]
図１及び図２に示すような電解槽上導電体１０を用いてニッケルの電解精錬を行った。この電解槽上導電体１０は、図３（ａ）〜（ｃ）に示す作製方法に従って作製した。具体的には先ず厚み１２ｍｍの銅板から図３（ａ）の部材５０Ａのように一方の側部に複数の突出部５１が櫛歯状に形成された長尺部材を切り出した。次に、図３（ｂ）の部材５０Ｂのように各突出部５１の略中央部にネジ孔５１ａを穿孔し、図３（ｃ）の部材５０Ｃのように各突出部５１をその根元から９０°折り曲げると共に、該複数の突出部５１が形成されている側部とは反対側の側部の表面に、該複数の突出部５１に対して千鳥状となるように長尺部材の幅方向に延在する複数の溝部５２を設けた。各溝部５２は、その延在方向に垂直な面での断面形状が略Ｖ字状となるようにした。

このようにして得た電解槽上導電体１０を隣接する電解槽の間の隔壁の上端面に載置し、５２枚のカソードおよび５３枚のアノードと接続した。カソードの上部にはループ状の吊手を２箇所設け、それらの内側に表面が銅製の丸棒からなるカソードビームを通した。カソードビームは電解槽内の電解液の液面より上に位置しており、その一端部を電解槽上導電体の溝に嵌め、他端部は電解槽上導電体には接触させずに隔壁の上端面に載置した。アノードの上部には水平方向に延在する角棒を設け、それらの一方の先端部に矩形銅板を設けた。これらは電解槽内の電解液の液面より上に位置している。矩形銅板は電解槽上導電体の電極接合部と水平方向に対向した状態で当接させ、これら両者に設けたネジ孔にボルトを挿通して固定した。

上記にて作製した電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.６９Ｖ、表面温度が７３.８℃であった。このように、電槽電圧も低く、電解槽上導電体の表面温度も低かった。

[実施例２]
図５に示すような電解槽上導電体２０を用いてニッケルの電解精錬を行った。この電解槽上導電体２０は、図６（ａ）〜（ｅ）に示す作製方法に従って作製した。具体的には先ず厚み１２ｍｍの銅板から図６（ａ）の部材６０Ａのように一方の側部に複数の突出部６１が櫛歯状に形成された長尺の板状部材を切り出した。次に、図６（ｂ）の部材６０Ｂに示すように各突出部６１の略中央部分にネジ孔６１ａを穿孔すると共に、複数の突出部６１が櫛歯状に形成された側部とは反対側の側部にもネジ孔６１ｂを穿孔した。次に、図６（ｃ）に示すような９０°に屈曲した銅製の複数のアノード固定金具６２と、図６（ｄ）に示すような断面略Ｖ字形状の溝部６３ａを備えた銅製のカソードビーム受金具６３とを作製した。そして、これらを図６（ｅ）に示すように板状の部材６０Ｂに取り付けた。

このようにして得た電解槽上導電体２０を、隣接する電解槽の間の隔壁の上端面に載置した。以降は実施例１と同様にして５２枚のカソードおよび５３枚のアノードと接続し、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.７７Ｖ、表面温度が８３.３℃であった。電槽電圧も低く、電解槽上導電体の表面温度も低かった。

[実施例３]
実施例１で使用した電解槽上導電体を用いて、電着ニッケルの厚みが約１０ｍｍとなる度に回収する作業を繰り返して半年間に亘って電解精錬を行った。半年間使用した電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、期間内の平均値は、電槽電圧が３.８５Ｖ、表面温度が１０９.１℃であった。

実施例１よりも電槽電圧が高く、電解槽上導電体の表面温度も高くなっていることが分かったので、電解槽上導電体を洗浄し、減肉を認めた箇所には肉盛り溶接をし、形状を整えた。肉盛り溶接して形状を整えた電解槽上導電体を用いて、再度約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、期間内の平均値は、電槽電圧が３.６９Ｖ、表面温度が７３.５℃であった。電槽電圧も低く、電解槽上導電体の表面温度も低くなった。

[実施例４]
実施例２で使用した電解槽上導電体を用いて、電着ニッケルの厚みが約１０ｍｍとなる度に回収する作業を繰り返して半年間に亘って電解精錬を行った。半年間使用した電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、期間内の平均値は、電槽電圧が３.８７Ｖ、表面温度が１１７.４℃であった。

実施例２よりも電槽電圧が高く、電解槽上導電体の表面温度も高くなっていることが分かったので、電解槽上導電体を洗浄し、カソードビーム受金具とアノード固定金具とを新品に交換した。カソードビーム受金具とアノード固定金具とを新品に交換した電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度で電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、期間内の平均値は、電槽電圧が３.７７Ｖ、表面温度が８３.０℃であった。このように電槽電圧も低く、電解槽上導電体の表面温度も低くなった。

[実施例５]
実施例１と同じ電解槽上導電体を用いて、電着ニッケルの厚みが約１０ｍｍとなる度に回収する作業を繰り返して半年間に亘って電解精錬を行った。半年後、電解槽上導電体を洗浄し、減肉を認めた箇所には肉盛り溶接し形状を整えた。溝部は＃２０の砥石を用いて粗く形成した。

この電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.７９Ｖ、表面温度が９１.１℃であった。電槽電圧も低く、電解槽上導電体の表面温度も低くなった。実施例３よりも高い理由として、カソードビームと電解槽上導電体の接触面積が少なく電気抵抗が大きいことが考えられる。

[比較例１]
櫛歯状の板状部材を屈曲させるのではなく、図７（ａ）〜（ｃ）の作製方法に示すように、長尺の矩形板状の部材７０Ａの一方の側部に複数のネジ孔７１ａを穿孔して部材７０Ｂを得た後、これら複数のネジ孔７１ａを穿孔した側とは反対側に複数の溝部７２を千鳥状に形成すると共に部材７０Ｂを長手方向に沿って９０°屈曲させることで部材７０Ｃを作製した点のみが実施例１と異なる電解槽上導電体を用い、図７（ｄ）のようにアノードの支持部３とカソードビーム５を接続させて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.６２Ｖ、表面温度が６５.７℃であった。電槽電圧も低く、電解槽上導電体の表面温度も低かった。

次に、電着ニッケルの厚みが約１０ｍｍとなる度に回収する作業を繰り返して半年間に亘って電解精錬を行った。半年間使用した電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.９０Ｖ、表面温度が１２７.４℃であった。

半年前よりも電槽電圧が高く、電解槽上導電体の表面温度も高くなっていることが分かった。この電解槽上導電体は減肉が大きく、特に屈曲部と溝との間の減肉が大きかった。洗浄し、減肉を認めた箇所には１日かけて肉盛り溶接し形状を整えることを試みたが、電解槽上導電体の状態が悪く、半年前と全く同じ形状に回復することはできなかった。全体に減肉が多かった原因として、電解液などが屈曲部に溜まって洗い流しにくく、腐食しやすいことが挙げられる。

肉盛り溶接し形状を整えた電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.８８Ｖ、表面温度が１１９.６℃であった。電槽電圧は低下したが高く、電解槽上導電体の表面温度も依然として高いことが分かった。

[比較例２]
複数の突出部が櫛歯状に形成された板状部材を屈曲させるのではなく、図８（ａ）〜（ｃ）の作製方法に示すように複数の突出部８１が櫛歯状に形成された長尺の板状の部材８０Ａの各突出部８１にネジ孔８１ａを穿孔して部材８０Ｂを得た後、これら複数のネジ孔８１ａを穿孔した側とは反対側に複数の溝部８２を千鳥状に形成して得た部材８０Ｃを平坦なまま使用し、各突出部８１に矩形銅板を介さずにアノードの支持部をボルトで接合させた点のみが実施例１と異なる電解槽上導電体を図８（ｄ）のように用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.７９Ｖ、表面温度が９１.２℃であった。

次に、電着ニッケルの厚みが約１０ｍｍとなる度に回収する作業を繰り返して半年間に亘って電解精錬を行った。半年間使用した電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.９５Ｖ、表面温度が１４８.４℃であった。

半年前よりも電槽電圧が高く、電解槽上導電体の表面温度も高くなっていることが分かった。その原因として、電解槽上導電体とアノードとの電気的接合部に入った電解液などが流れ落ちにくく、電気抵抗が大きくなったことが挙げられる。そこで、半日かけてアノードを取り外し、アノードおよび電解槽上導電体の電気的接合部を洗浄し研磨した。

洗浄し研磨したアノードおよび電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度でニッケルの電解精錬を行った。電解精錬を始めてからカソード表面に厚み約１０ｍｍのニッケルが電着するまでの間、電槽電圧と電解槽上導電体の表面温度を測定した。その結果、測定期間内の平均値は、電槽電圧が３.７９Ｖ、表面温度が９１.２℃であった。電槽電圧も低く、電解槽上導電体の表面温度も低くなった。

[参考例１]
実施例１と同じ電解槽上導電体を用いて、電着ニッケルの厚みが約１０ｍｍとなる度に回収する作業を繰り返して半年間に亘ってニッケルの電解精錬を行った。半年後、電解槽上導電体を洗浄し、減肉を認めた箇所には肉盛り溶接し形状を整えたが、溝は彫り直さなかった。肉盛り溶接した電解槽上導電体を用いて、約３００Ａ／ｍ^２の電流密度で通電を開始したが、５２枚のカソードのうち３枚に流れる電流が極端に小さかった。電流が小さかった原因として、カソードビームと電解槽上導電体の接触面積が少ないことが挙げられる。

[参考例２]
電解液をスポイトで採取して、水平な銅板に滴下した。電解液の滴を乗せた銅板を徐々に傾けていったところ、水平面に対する銅板の傾きは４５°の時点で、銅板の上を電解液の滴が流れ落ちた。銅板を熱湯で洗浄し、水平面に対して４５°傾けて置いた。半日後に銅板を確認すると、光沢のある銅色であった。この銅板に電解液を滴下し、水平面に対して４０°傾けて置いた。半日後に銅板を確認すると、滴のあった箇所に青緑色の結晶が生じていた。なお、上記した実施例１〜５及び比較例１〜２の測定結果を下記表１に記載する。

上記した実施例１〜５及び比較例１〜２の測定結果から、実施例１〜５では、新品の電解槽上導電体及び補修後の電解槽上導電体のいずれも電槽電圧が３.８０Ｖ以下であり、使用半年後における電槽電圧も３.９０Ｖ以下と小さく、電解槽上導電体の表面温度も低いことから、安定した通電を継続することができることが分かる。

これに対して、比較例１では、新品の電解槽上導電体の電槽電圧が３.８０Ｖ以下であり、使用半年後における電槽電圧も３.９０Ｖ以下に収まっているが、補修が難しく、補修後の電槽電圧が３.８０Ｖを超えた。このことから、比較例１の電解槽上導電体は、安定した通電を継続するのが難しいことが分かる。また、比較例２では、新品の電解槽上導電体及び補修後の電解槽上導電体のいずれも電槽電圧が３.８０Ｖ以下であるが、使用半年後における電槽電圧が３.９０Ｖを超えた。比較例２のような電極接合部に傾きのない構造であっても、電極接合部を洗浄する等の対策を採れば電気抵抗を低く維持できることが分かる。しかし、アノードの着脱に手間取り、時間も多くかかって設備稼働率が低下するので好ましくない。

参考例１によれば、肉盛り後に溝を掘り直さない場合、槽単位の電解精錬は可能であるものの、個々のカソードに流れる電流量にばらつきが生じることが分かった。このばらつきは、カソードビームの形状と、電解槽上導電体の電極接続部の形状に依存すると考えられる。丸棒形のカソードビームを、特許文献２のような凸形の電解槽上導電体と組み合わせた場合にも、同様のばらつきは生じる可能性がある。

参考例２によれば、水平面に対して銅板を４５゜に傾けると、電解液などの付着物が速やかに流れ落ちることが確認できた。傾きが４５°より小さいと、電解液などの付着物が除去されず結晶などが生じて電気抵抗の増加要因となることが分かった。なお、銅板を逆向きに傾けた場合も、同様の現象が生じると考えられるので、傾きは１３５°までとするのがよい。

２アノード
３アノードの支持部
４カソード
５カソードビーム
１０、２０電解槽上導電体
１１、２１板状基部
１２電極接合部
１３溝部
２２アノード固定金具
２３カソードビーム受金具
２３ａ溝部
５０Ａ切り出し後で穿孔前の導電体用部材
５０Ｂ穿孔後で屈曲及び溝部形成前の導電体用部材
５０Ｃ屈曲及び溝部形成後で電極接続前の導電体用部材
６０Ａ切り出し後で穿孔前の導電体用部材
６０Ｂ穿孔後で両金具取り付け前の導電体用部材
７０Ａ切り出し後で穿孔前の導電体用部材
７０Ｂ穿孔後で屈曲及び溝部形成前の導電体用部材
７０Ｃ屈曲及び溝部形成後で電極接続前の導電体用部材
８０Ａ切り出し後で穿孔前の導電体用部材
８０Ｂ穿孔後で溝部形成前の導電体用部材
８０Ｃ溝部形成後で電極接続前の導電体用部材

Claims

隣接する２つの電解槽の一方の槽に等間隔に装入された複数の第１電極板と、もう一方の槽に等間隔に装入された、前記複数の第１電極板とは反対極の複数の第２電極板とを電気的に接続する電解槽上導電体であって、前記複数の第１電極板に電気的に接続すべく前記２つの電解槽の隔壁の上端部に表面を水平にして延在する長尺の板状基部と、前記板状基部において前記複数の第１電極板が電気的に接続する一方の側部とは反対側の側部に等間隔に配設された、前記複数の第２電極板との電気的接続用の複数の板状の電極接合部とからなり、前記複数の電極接合部の表面が前記板状基部の表面に対して一定の角度で傾斜していることを特徴とする電解槽上導電体。
前記板状基部及び前記複数の電極接合部からなる電解槽上導電体が、一方の側部を櫛歯状に加工した１枚の長尺導電性板状部材の該櫛歯部分を屈曲させて形成したものか、あるいは１枚の略矩形形状の長尺導電性板状部材の一方の側部に複数の屈曲部材を等間隔に接合させたものからなることを特徴とする、請求項１に記載の電解槽上導電体。
前記一定の角度が４５〜１３５°の範囲内にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電解槽上導電体。
前記板状基部及び前記複数の電極接合部が、炭素製、銅製又は銅合金製であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電解槽上導電体。
前記複数の電極接合部が設けられている前記板状基部の一方の側部とは反対側の側部の表面に、前記複数の電極接合部に接合する電極とは反対の極の複数の電極がそれぞれ係合する複数の係合溝が該板状基部の表面に等間隔に刻設されているか、あるいは複数の係合溝が等間隔に刻設された長尺の板状部材が接合されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の電解槽上導電体。
前記係合溝の延在方向に垂直な面での断面形状が略Ｕ字状又は略Ｖ字状であることを特徴とする、請求項５に記載の電解槽上導電体。
電解槽上導電体と、アノードおよびカソードとの接点点数が２点であることを特徴とする請求項５に記載の非鉄電解精錬方法。
請求項１〜７のいずれかに記載の電解槽上導電体を隣接する２つの電解槽の間の隔壁の上端部に載置し、表面が銅製の棒体に接続し、通電してニッケルを得ることを特徴とする非鉄電解精錬方法。