JP2019529703A - 吊り棒における改善 - Google Patents

Abstract

電解採取セルのための吊り棒であって、吊り棒が、バー部と、使用時に導電体に接触するように構成されている１つまたは複数の接触部と、を備えており、接触部が導電性材料から作製されており、腐食を最小にする目的でバー部と接触部との間に溶接封止部が形成されている、吊り棒。

Description

本発明は、吊り棒における改善に関する。詳細には、本発明は、電解室環境における腐食を低減するようにされている、吊り棒の改善、を対象とする。

電解採取（または電解精製）は、溶液に電流を流すことによって溶液から金属を回収する製錬工程である。電流からの電子によって、溶液中の解離した金属イオンが化学的に還元され、これにより、溶液中に位置する陰極上に固体金属が形成される。

従来の電解採取回路では、陰極は、溶液内に陰極を吊るす吊り棒に結合されている金属板または金属薄板の形で設けられる。吊り棒は電気接触部を含み、電気接触部は、電解採取セル（electrowinning cell）内の電気回路の一部を形成するために電解採取セルの縁部に沿って位置するバスバー（busbar）に接触した状態に置かれる。吊り棒の外面は、一般には導電性材料（銅など）から作製されている。吊り棒は、中実の銅のバー、中空の銅のバー、または銅めっきされた表面を有するバーとすることができる。これに代えて、吊り棒は、耐腐食性材料（ステンレス鋼またはチタンなど）に覆われた銅を備えていることができ、吊り棒の対向する端部において露出した銅が電気接触部を形成する。

しかしながら、電解室環境においては、電解採取セル内で酸ミストまたは電解液ミストが形成されて吊り棒に触れることに起因して、（耐腐食性材料に覆われている銅のバーの場合には）電気接触部と、電気接触部を吊り棒に結合している接合部の腐食（特に化学的腐食または電解腐食）が生じうる。この腐食の結果として、効率が低下するのみならず、陰極の耐用年数が減少する。さらに、ステンレス鋼の陰極板が中実の銅の吊り棒に結合されているときには、板と吊り棒との間の接合部に腐食が生じうる。場合によっては、この腐食によって、電解採取セル内で陰極板が吊り棒から分離することがある。

したがって、改善された耐腐食性を有する吊り棒を提供することが可能ならば有利であろう。

なお当然ながら、本明細書において従来技術の刊行物が参照されている場合、その参照は、豪州および任意の他の国においてその刊行物がこの技術分野における共通の一般的知識の一部を形成していることを認めるものではないことを理解されたい。

本発明は、上述した欠点の少なくとも１つを少なくとも部分的に克服しうる、または有用もしくは商業的な選択肢を提供しうる、吊り棒の改善を対象としている。

上記に鑑み、本発明は、その第１の態様においては、広義には、電解採取セルのための吊り棒であって、吊り棒が、バー部と、使用時に導電体に接触するように構成されている１つまたは複数の接触部と、を備えており、接触部が導電性材料から作製されており、腐食を最小にする目的でバー部と接触部との間に溶接封止部（welded seal）が形成されている、吊り棒、に属する。

本吊り棒は、電解採取セル内で使用される観点において説明されているが、用語「電解採取」は、その範囲内に電解精製工程も含みうることを理解されたい。

本吊り棒は、任意の適切な大きさ、形状、または構造でよい。しかしながら本吊り棒は、電解採取セルの対向する縁部の間に延在するような大きさであることが好ましい。

バー部は、任意の適切な大きさおよび形状でよい。例えば、バー部は、断面において任意の適切な形状を有していてよく、円形、正方形、長方形、楕円形、または任意の他の適切な形状でよい。同様に、バー部は、中実のバーまたは棒を備えていることができ、または管状でもよい。

本発明の好ましい実施形態においては、本吊り棒は、陰極に結合されるように構成することができる。特に、本吊り棒は、陰極板に結合されるように構成することができる。使用時、溶液から還元された金属が陰極板上に析出するように、陰極板が電解採取セル内の溶液中に位置することが考えられる。

陰極板は、吊り棒と一体に形成することができる、または吊り棒とは個別に形成して、吊り棒に固定される、または一時的に結合されるように構成することができる。

バー部は、任意の適切な材料から作製してよい。しかしながら、バー部は、導電性材料から作製されていることが好ましい。バー部は、１つまたは複数の接触部とは異なる導電性材料から作製されていることがより好ましい。

本発明の好ましい実施形態においては、バー部が作製されている材料は、比較的に耐腐食性の材料とすることができる。電解採取セル内では、溶液はしばしば酸性溶液であり、電解採取セルの上方に酸ミストが発生することがあり、これにより電解採取電解室内の環境が高い腐食性になることが理解されるであろう。したがってバー部は、比較的に耐腐食性の材料から作製されていることが好ましい。

任意の適切な耐腐食性材料を使用してよいが、本発明の好ましい実施形態においては、耐腐食性材料は、金属または金属合金である。チタン（またはその合金）など、任意の適切な金属を使用してよい。しかしながら本発明の好ましい実施形態においては、バー部は、ステンレス鋼から作製することができる。任意の適切なグレードのステンレス鋼を使用してよいが、本発明の特定の実施形態においては、３１６ステンレス鋼または二相ステンレス鋼を使用することができる。

１つまたは複数の接触部は、任意の適切な形態でよい。しかしながら、接触部は、電解採取セルの縁部に位置する導電体に接触するように構成されていることが好ましい。導電体は、任意の適切な形態でよいが、本発明の好ましい実施形態においては、導電体はバスバーとすることができる。

本発明の好ましい実施形態においては、バスバーは、電解採取セルの対向する縁部の少なくとも一部分に沿って設けることができる。本発明のこの実施形態においては、本吊り棒は、一対の接触部を備えていることができ、バー部の各端部に、または各端部に隣接して接触部が位置している。

前述したように、接触部は、導電性材料から作製されている。任意の適切な導電性材料を使用してよく、この導電性材料は、バー部が作製されている導電性材料と同じでよい。しかしながら、接触部は、バー部とは異なる導電性材料から作製されていることがより好ましい。接触部が作製されている材料は、バー部より高い導電率を有することが考えられる。

接触部には任意の適切な材料を使用してよいが、接触部は金属または金属合金から作製されていることが好ましい。本発明の一実施形態においては、接触部は、銅（またはその合金）から作製することができる。

接触部は、任意の適切な大きさ、形状、または構造でよい。本発明の好ましい実施形態においては、接触部は、バー部の対向する端部に、または対向する端部に隣接して、位置することができる。具体的には、各接触部の第１の端部が、バー部のそれぞれの端部に、またはそれぞれの端部に隣接して、位置しており、接触部は、バー部の反対側の端部の方に延びている。

接触部は、それぞれ、バー部の長さの一部分のみに沿って延在していることができる。これに代えて、本発明のいくつかの実施形態においては、接触部は、吊り棒の対向する端部の間に延在する１本の細長い接触部材の対向する端部を形成している。本発明のこの実施形態においては、バー部が実質的に管状であり、細長い接触部材がこの管状のバー部の中に位置することが考えられる。細長い接触部材は、中実のバーまたは棒でよく、または管状でもよい。

本発明の代替実施形態においては、接触部をバー部の外面に取り付けることができる。本発明のこの実施形態においては、接触部は、任意の適切な技術（１つまたは複数の留め具または接着剤など、ただしこれらに限定されない）を使用してバー部の外面に取り付けられている板または円板などを備えていることができ、または、封止部を使用してバー部に結合することができる。

接触部を少なくとも部分的にバー部の中に格納することができるが、バー部の対向する端部において、または対向する端部に隣接して、接触部を露出させることが考えられる。このことは、吊り棒の対向する端部において、または対向する端部に隣接して、接触部が吊り棒の外面を形成することを意味する。このようにして、接触部を導電体（バスバーなど）に直接接触させることができる。

使用時、接触部は、吊り棒の対向する端部において吊り棒の少なくとも下側部分を備えていることが好ましい。このようにして、接触部を、電解採取セルの上縁部に位置する導電体に接触させることができる。

バー部は、接触部が露出することを可能にする１つまたは複数の切取り部分を自身に含むことができる。これに代えて、本発明の別の実施形態においては、接触部が、吊り棒の対向する端部を形成していることができ、バー部が接触部の間に延びている。本発明のこの実施形態においては、バー部は、吊り棒の対向する端部まで延在していない。

前述したように、バー部と接触部との間に溶接封止部が形成されている。溶接封止部は、任意の適切な材料から作製してよいが、封止部の目的は、封止部自体および吊り棒の残りの部分の両方の腐食を最小にすることであることを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態においては、封止部は、金属、金属合金、または金属もしくは金属合金の混合物、から作製することができる。本発明の特定の実施形態においては、封止部は、アルミニウム青銅から作製することができる。

溶接封止部は、任意の適切な溶接技術を使用して形成してよい。本発明の好ましい実施形態においては、溶接部は、ＭＩＧ溶接技術またはＴＩＧ溶接技術を使用して形成することができる。ＭＩＧ溶接技術またはＴＩＧ溶接技術は、アルゴンガスおよび／またはヘリウムガスの存在下で実行されることが好ましい。

封止部は、任意の適切な溶接棒を使用して形成してよい。しかしながら、封止部は、少なくとも６．０重量％のアルミニウムを含む溶接棒を使用して形成されていることが好ましい。溶接棒は、６．０重量％〜２０重量％のアルミニウムを含むことが好ましい。溶接棒は、７．０重量％のアルミニウム〜１５重量％のアルミニウムを含むことがより好ましい。溶接棒は、８．０重量％のアルミニウム〜１２重量％のアルミニウムを含むことがさらにより好ましい。溶接棒は、８．５重量％のアルミニウム〜１１重量％のアルミニウムを含むことが最も好ましい。

本発明の好ましい実施形態においては、溶接棒は、さらに銅を含むことができる。銅は、任意の適切な量において存在してよいが、本発明の好ましい実施形態においては、銅は、最大で９４重量％の量において溶接棒の中に存在することができる。溶接棒は、７５重量％の銅〜９４重量％の銅を含むことが好ましい。溶接棒は、８０重量％の銅〜９２重量％の銅を含むことがより好ましい。溶接棒は、８５重量％の銅〜９０重量％の銅を含むことがさらにより好ましい。溶接棒は、８７重量％の銅〜８９．５重量％の銅を含むことが最も好ましい。

溶接棒は、亜鉛、鉄、珪素、鉛、マンガンなど、またはこれらの任意の適切な組合せを含む（ただしこれらに限定されない）、少量の複数種類の他の元素を含むことができることを理解されたい。これらの元素は、不純物として存在させる、または溶接封止部にさらなる有利な特性（耐腐食性、機械的強度、延性など）をもたらす目的で存在させることができる。溶接棒におけるこれらの他の元素の総量は、約５重量％以下であることが考えられる。本発明の特定の実施形態においては、溶接棒に最大で２重量％の量において鉄を存在させることができる。溶接棒に０．５重量％〜１．５重量％の範囲内の量において鉄が存在することがより好ましい。

本発明の好ましい実施形態においては、溶接封止部を形成するために使用される溶接棒または溶接ワイヤは、アルミニウム青銅の溶接棒または溶接ワイヤを備えている。任意の適切なアルミニウム青銅の溶接棒を使用してよいが、本発明の好ましい実施形態においては、アルミニウム青銅の溶接棒は、アルミニウム青銅Ａ２の溶接棒（Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ Ｗｉｒｅ Ｗｏｒｋｓ社製の溶接棒など）を備えていることができる。

封止部は、バー部と接触部が隣接する、吊り棒上の位置に形成されていることが好ましい。不十分な密封、溶接部の気孔率、または封止部の腐食のいずれに起因するにせよ、バー部と接触部との間、吊り棒の内部に酸ミストまたは電解液ミストが入ることを防止するために十分である限り、封止部は、任意の適切な幅または厚さを有してよい。これに加えて、封止部は、腐食に対して、特にバー部と接触部との間の界面における封止部における異種金属に起因する特に電解腐食または化学的腐食に対して、耐性であることが考えられる。

本発明のいくつかの実施形態においては、吊り棒の対向する端部の一方または両方に封止部を形成することもできる。このようにして、吊り棒の対向する端部の一方または両方にキャップ（cap）を形成するために封止部を使用することができる。

第２の態様においては、本発明は、広義には、電解採取陰極アセンブリであって、少なくとも部分的に導電性材料から作製されている吊り棒と、吊り棒に関連付けられている陰極部と、を備えており、陰極部がアルミニウム青銅の接合部によって吊り棒に結合されている、電解採取陰極アセンブリ、に属する。

本吊り棒は、任意の適切な大きさ、形状、または構造でよい。しかしながら本吊り棒は、電解採取セルの対向する縁部の間に延在するような大きさであることが好ましい。

本吊り棒は、任意の適切な導電性材料から作製してよい。しかしながら、本吊り棒は、導電性金属、金属合金、または金属もしくは金属合金の組合せ、から作製されていることが好ましい。金属または金属合金としては、銀、金、アルミニウム、タングステン、亜鉛、ニッケル、鋼、ステンレス鋼、白金、鉛、スズ、チタンなど、またはこれらの組合せ、が挙げられる。しかしながら、本吊り棒は、銅または銅合金から製造されていることが最も好ましい。

本吊り棒は、任意の適切な大きさおよび形状でよい。例えば、本吊り棒は、断面において任意の適切な形状を有していてよく、円形、正方形、長方形、楕円形、または任意の他の適切な形状でよい。同様に、本吊り棒は、中実のバーまたは棒を備えていることができ、または管状でもよい。

前述したように、本吊り棒は陰極部に関連付けられる。陰極部は、任意の適切な大きさ、形状、または構造でよいが、本発明の好ましい実施形態においては、陰極部は、板を備えている。使用時、溶液から還元された金属が陰極板上に析出するように、陰極板が電解採取セル内の溶液中に位置することが考えられる。

陰極板は、吊り棒と一体に形成してもよい。しかしながら、陰極板は、吊り棒とは個別に形成され、吊り棒に固定される、または一時的に結合されるように構成されていることがより好ましい。本発明のこの実施形態においては、陰極板が吊り棒とは異なる材料から作製されていることが考えられる。

陰極板は、任意の適切な材料から作製してよいが、陰極板は電解採取セル内の酸性電解質溶液中に配置されるため、陰極板が比較的に耐腐食性の材料から作製されることが考えられる。これに加えて、陰極板は、比較的化学的に不活性である材料から製造されていることが好ましい。本発明のいくつかの実施形態においては、陰極板は、チタンまたは類似する金属から作製することができる。しかしながら、陰極板はステンレス鋼から作製されていることがより好ましい。任意の適切なグレードのステンレス鋼を使用してよい。

前述したように、吊り棒と陰極との間に接合部が形成されている。接合部は、任意の適切な材料から作製してよいが、接合部の目的は、陰極板が吊り棒から分離することにつながりうる接合部の腐食を最小にすることであることを理解されたい。さらに接合部の腐食は、陰極アセンブリにおける導電率の低下につながることもあり、これにより、電解採取工程における陰極アセンブリの性能に悪影響を及ぼす。

これに加えて、接合部の腐食は、陰極アセンブリの機械的な損傷をもたらすことがある。使用時、著しい重量の金属（例えば２００ｋｇ以上）が陰極板上に電着することが考えられ、すなわち接合部の損傷または腐食によって接合部の機械的強度が低下し、これにより陰極板が吊り棒から分離することがある。したがって接合部は、陰極板および陰極板に析出する金属の重量を支持するために十分な機械的強度であることが考えられる。

接合部は、任意の適切な技術を使用して形成してよい。本発明の好ましい実施形態においては、接合部は、溶接技術（ＭＩＧ溶接技術またはＴＩＧ溶接技術など）を使用して形成することができる。ＭＩＧ溶接技術またはＴＩＧ溶接技術は、アルゴンガスおよび／またはヘリウムガスの存在下で実行されることが好ましい。しかしながら、溶接部は、他の金属溶融法（冷間金属溶射（cold-metal spraying）、ハイブリッド溶接、プラズマ溶射、３Ｄ溶射など、またはこれらの任意の適切な組合せなど、ただしこれらに限定されない）によって形成されうることが考えられる。

接合部は、吊り棒と陰極部が隣接する、陰極アセンブリ上の位置に形成されていることが好ましい。したがって、陰極部が吊り棒に隣接している、陰極部の幅全体にわたり、接合部が延在することが考えられる。不十分な密封、溶接部の気孔率、または封止部の腐食のいずれに起因するにせよ、酸ミストまたは電解液ミストが吊り棒と陰極部との間の結合部における腐食をもたらすことを防止するために接合部が十分である限り、接合部は任意の適切な幅または厚さを有してよい。これに加えて、接合部は、腐食に対して、特に吊り棒と陰極部との間の界面における接合部における異種金属に起因する特に電解腐食または化学的腐食に対して、耐性であることが考えられる。

接合部が溶接部を備えている本発明の実施形態においては、吊り棒と陰極部との間に任意の適切な溶接部を形成してよい。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、溶接部は、隅肉溶接部とすることができる。隅肉溶接部は、陰極板の片側または両側に陰極板の幅全体に沿って連続的に延びていることができ、または、陰極板の片側または両側に断続的な隅肉溶接部を設けることができる。断続的な隅肉溶接部とは、陰極板の片側または両側に、間隔のあいた複数の不連続な溶接部が設けられることを意味する。しかしながら、陰極板の両側に陰極板の幅全体にわたり連続的な隅肉溶接部を設けることが最も好ましい。

接合部は、前述したように、アルミニウム青銅の接合部である。接合部が溶接によって形成される、本発明の実施形態においては、少なくとも６．０重量％のアルミニウムを含む溶接棒または溶接ワイヤを使用して接合部が形成されることが考えられる。溶接棒は、６．０重量％のアルミニウム〜２０重量％のアルミニウムを含むことが好ましい。溶接棒は、７．０重量％のアルミニウム〜１５重量％のアルミニウムを含むことがより好ましい。溶接棒は、８．０重量％のアルミニウム〜１２重量％のアルミニウムを含むことがさらにより好ましい。溶接棒は、８．５重量％のアルミニウム〜１１重量％のアルミニウムを含むことが最も好ましい。

本発明の好ましい実施形態においては、溶接棒は、さらに銅を含むことができる。銅は、任意の適切な量において存在してよいが、本発明の好ましい実施形態においては、銅は、最大で９４重量％の量において溶接棒の中に存在することができる。溶接棒は、７５重量％の銅〜９４重量％の銅を含むことが好ましい。溶接棒は、８０重量％の銅〜９２重量％の銅を含むことがより好ましい。溶接棒は、８５重量％の銅〜９０重量％の銅を含むことがさらにより好ましい。溶接棒は、８７重量％の銅〜８９．５重量％の銅を含むことが最も好ましい。

溶接棒は、亜鉛、鉄、珪素、鉛、マンガンなど、またはこれらの任意の適切な組合せを含む（ただしこれらに限定されない）、少量の複数種類の他の元素を含むことができることを理解されたい。これらの元素は、不純物として存在させる、または溶接接合部にさらなる有利な特性（耐腐食性、機械的強度、延性など）をもたらす目的で存在させることができる。溶接棒におけるこれらの他の元素の総量は、約５重量％以下であることが考えられる。本発明の特定の実施形態においては、溶接棒に最大で２重量％の量において鉄を存在させることができる。溶接棒に０．５重量％〜１．５重量％の範囲内の量において鉄が存在することがより好ましい。

接合部が溶接部を備えている、本発明の実施形態においては、溶接部を形成するために任意の適切な溶接棒または溶接ワイヤを使用することが考えられる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、溶接棒または溶接ワイヤは、アルミニウム青銅の溶接棒または溶接ワイヤを備えている。任意の適切なアルミニウム青銅の溶接棒を使用してよいが、本発明の好ましい実施形態においては、アルミニウム青銅の溶接棒は、アルミニウム青銅Ａ２の溶接棒（Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ Ｗｉｒｅ Ｗｏｒｋｓ社製の溶接棒など）を備えていることができる。

第３の態様においては、本発明は、広義には、電解採取セルのための吊り棒であって、吊り棒が少なくとも導電性材料から作製されており、吊り棒が、自身の上に位置する１つまたは複数の短絡フレーム接触部（shorting frame contact）を含み、腐食を最小にする目的で吊り棒と１つまたは複数の短絡フレーム接触部との間に溶接封止部が形成されている、吊り棒、に属する。

本吊り棒は、任意の適切な大きさ、形状、または構造でよい。しかしながら本吊り棒は、電解採取セルの対向する縁部の間に延在するような大きさであることが好ましい。

本吊り棒は、任意の適切な導電性材料から作製してよい。しかしながら、本吊り棒は、導電性金属、金属合金、または金属もしくは金属合金の組合せ、から作製されていることが好ましい。金属または金属合金としては、銀、金、アルミニウム、タングステン、亜鉛、ニッケル、鋼、白金、鉛、スズ、チタンなど、またはこれらの組合せ、が挙げられる。しかしながら、本吊り棒は、ステンレス鋼から製造されていることが最も好ましい。任意の適切なグレードのステンレス鋼を使用してよい。本発明のこの態様においては、本吊り棒は銅からは作製されない。

本吊り棒は、任意の適切な大きさおよび形状でよい。例えば、本吊り棒は、断面において任意の適切な形状を有していてよく、円形、正方形、長方形、楕円形、または任意の他の適切な形状でよい。同様に、本吊り棒は、中実のバーまたは棒を備えていることができ、または管状でもよい。

電解採取プラントにおいては、短絡フレームは、メンテナンスを実施する必要のある電解採取セルの周囲に電流が迂回することを可能にする装置であることを理解されたい。短絡フレームは、一般には、メンテナンスが必要である１つまたは複数の電解採取セルの両側において電解採取セル内の陰極アセンブリの上に配置される。

現在、短絡フレームの使用は、吊り棒が銅から作製されている電解採取セルに限定されており、短絡フレームは銅の吊り棒の上まで直接下げられ、この技術分野において受け入れられている通念として、ステンレス鋼の吊り棒を備えている陰極アセンブリでは、短絡フレームの使用は適切ではない。しかしながら、本出願人は、ステンレス鋼の吊り棒と組み合わせて短絡フレームを使用することのできる方法を見出した。

本発明の好ましい実施形態においては、短絡フレーム接触部は、導電性材料から作製することができる。任意の適切な導電性材料を使用してよく、この導電性材料は、吊り棒が作製されている導電性材料と同じでよい。しかしながら、短絡フレーム接触部は、バー部とは異なる導電性材料から作製されていることがより好ましい。接触部が作製されている材料は、吊り棒よりも高い導電率を有することが考えられる。

短絡フレーム接触部には任意の適切な材料を使用してよいが、短絡フレーム接触部は、金属または金属合金から作製されていることが好ましい。本発明の一実施形態においては、短絡フレーム接触部は、銅（または銅合金）から作製することができる。

短絡フレーム接触部は、任意の適切な大きさ、形状、または構造でよい。本発明の好ましい実施形態においては、短絡フレーム接触部は、吊り棒の対向する端部に、または対向する端部に隣接して、位置していることができる。具体的には、各短絡フレーム接触部の第１の端部が、吊り棒のそれぞれの端部に、またはそれぞれの端部に隣接して、位置しており、短絡フレーム接触部は、バー部の反対側の端部の方に位置していることができる。

短絡フレーム接触部は、それぞれ、吊り棒の長さの一部分のみに沿って延在していることが好ましい。これに代えて、本発明のいくつかの実施形態においては、短絡フレーム接触部は、吊り棒の対向する端部の間に延在している１本の細長い短絡フレーム接触部材の対向する端部を形成していることができる。本発明のこの実施形態においては、吊り棒が実質的に管状であり、細長い短絡フレーム接触部材が管状のバー部の中に位置することが考えられる。細長い短絡フレーム接触部材は、中実のバーまたは棒でよく、または管状でもよい。

本発明の代替実施形態においては、短絡フレーム接触部は、吊り棒の外面に取り付けることができる。本発明のこの実施形態においては、短絡フレーム接触部は、任意の適切な技術（１つまたは複数の留め具または接着剤など、ただしこれらに限定されない）を使用して吊り棒の外面に取り付けられている板または円板などを備えていることができる、または、溶接封止部を使用して吊り棒に結合することができる。

短絡フレーム接触部を少なくとも部分的に吊り棒の中に格納することができるが、吊り棒の対向する端部において、または対向する端部に隣接して、短絡フレーム接触部を露出させることが考えられる。このことは、吊り棒の対向する端部において、または対向する端部に隣接して、短絡フレーム接触部が吊り棒の外面を形成することを意味する。このようにして、短絡フレーム接触部を短絡フレームに直接接触させることができる。本吊り棒は、短絡フレーム接触部が露出することを可能にする１つまたは複数の切取り部分を自身に含むことができる。

使用時、短絡フレーム接触部は、吊り棒の対向する端部において吊り棒の少なくとも上側部分を備えていることが好ましい。このようにして、短絡フレーム接触部を、電解採取セル内の陰極アセンブリの上に配置される短絡フレームに接触させることができる。短絡フレーム接触部は、吊り棒の上側部分の任意の適切な長さに沿って延在してよい。

本発明の別の実施形態においては、短絡フレーム接触部は、吊り棒の上側部分に位置していることができ、かつ吊り棒の端部の上に延在していることができる。本発明のいくつかの実施形態においては、本吊り棒は、吊り棒の下側部分における接触部と、吊り棒の上側部分における（およびオプションとして吊り棒の端部における）短絡フレーム接触部とを備えていることができる。

前述したように、吊り棒と短絡フレーム接触部との間に溶接封止部が形成されている。封止部は、任意の適切な材料から作製してよいが、封止部の目的は、封止部自体および吊り棒の両方ならびに短絡フレーム接触部の腐食を最小にすることであることを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態においては、封止部は、金属、金属合金、または金属もしくは金属合金の混合物から作製することができる。本発明の特定の実施形態においては、封止部は、アルミニウム青銅から作製することができる。

溶接封止部は、任意の適切な溶接技術を使用して形成してよい。本発明の好ましい実施形態においては、溶接部は、ＭＩＧ溶接技術またはＴＩＧ溶接技術を使用して形成することができる。ＭＩＧ溶接技術またはＴＩＧ溶接技術は、アルゴンガスおよび／またはヘリウムガスの存在下で実行されることが好ましい。

溶接封止部は、任意の適切な溶接棒を使用して形成してよい。しかしながら、封止部は、少なくとも６．０重量％のアルミニウムを含む溶接棒を使用して形成されていることが好ましい。溶接棒は、６．０重量％のアルミニウム〜２０重量％のアルミニウムを含むことが好ましい。溶接棒は、７．０重量％のアルミニウム〜１５重量％のアルミニウムを含むことがより好ましい。溶接棒は、８．０重量％のアルミニウム〜１２重量％のアルミニウムを含むことがさらにより好ましい。溶接棒は、８．５重量％のアルミニウム〜１１重量％のアルミニウムを含むことが最も好ましい。

本発明の好ましい実施形態においては、溶接棒は、さらに銅を含むことができる。銅は、任意の適切な量において存在してよいが、本発明の好ましい実施形態においては、銅は、最大で９４重量％の量において溶接棒の中に存在することができる。溶接棒は、７５重量％の銅〜９４重量％の銅を含むことが好ましい。溶接棒は、８０重量％の銅〜９２重量％の銅を含むことがより好ましい。溶接棒は、８５重量％の銅〜９０重量％の銅を含むことがさらにより好ましい。溶接棒は、８７重量％の銅〜８９．５重量％の銅を含むことが最も好ましい。

溶接棒は、亜鉛、鉄、珪素、鉛、マンガンなど、またはこれらの任意の適切な組合せを含む（ただしこれらに限定されない）、少量の複数種類の他の元素を含むことができることを理解されたい。これらの元素は、不純物として存在させる、または溶接封止部にさらなる有利な特性（耐腐食性、機械的強度、延性など）をもたらす目的で存在させることができる。溶接棒におけるこれらの他の元素の総量は、約５重量％以下であることが考えられる。本発明の特定の実施形態においては、溶接棒に最大で２重量％の量において鉄を存在させることができる。溶接棒に０．５重量％〜１．５重量％の範囲内の量において鉄が存在することがより好ましい。

封止部が溶接部を備えている、本発明の実施形態においては、溶接部を形成するために任意の適切な溶接棒または溶接ワイヤを使用することが考えられる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、溶接棒および溶接ワイヤは、アルミニウム青銅の溶接棒または溶接ワイヤを備えている。任意の適切なアルミニウム青銅の溶接棒を使用してよいが、本発明の好ましい実施形態においては、アルミニウム青銅の溶接棒は、アルミニウム青銅Ａ２の溶接棒（Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ Ｗｉｒｅ Ｗｏｒｋｓ社製の溶接棒など）を備えていることができる。

封止部は、吊り棒と短絡フレーム接触部とが隣接する位置に形成されることが好ましい。不十分な密封、溶接部の気孔率、または封止部の腐食のいずれに起因するにせよ、酸ミストまたは電解液ミストが封止部に浸透することを防止するために封止部が十分である限り、封止部は任意の適切な幅または厚さを有してよい。これに加えて、封止部は、腐食に対して、特に吊り棒と短絡フレーム接触部との間の界面における封止部における異種金属に起因する特に電解腐食に対して、耐性であることが考えられる。

本発明のいくつかの実施形態においては、本吊り棒は、１つまたは複数の接触部をさらに備えていることができる。１つまたは複数の接触部は、任意の適切な形態でよい。しかしながら、接触部は、電解採取セルの縁部に位置する導電体に接触するように構成されていることが好ましい。導電体は、任意の適切な形態でよいが、本発明の好ましい実施形態においては、導電体はバスバーとすることができる。

本発明の好ましい実施形態においては、バスバーは、電解採取セルの対向する縁部の少なくとも一部分に沿って設けることができる。本発明のこの実施形態においては、本吊り棒は、一対の接触部を備えていることができ、バー部の各端部に、または各端部に隣接して接触部が位置している。

接触部は、導電性材料から作製されていることが好ましい。任意の適切な導電性材料を使用してよく、この導電性材料は、バー部が作製されている導電性材料と同じでよい。しかしながら、バー部とは異なる導電性材料から接触部を作製されていることがより好ましい。接触部が作製されている材料は、バー部より高い導電率を有することが考えられる。

接触部には任意の適切な材料を使用してよいが、接触部は金属または金属合金から作製されていることが好ましい。本発明の一実施形態においては、接触部は、銅（またはその合金）から作製することができる。

接触部は、任意の適切な大きさ、形状、または構造でよい。本発明の好ましい実施形態においては、接触部は、バー部の対向する端部に、または対向する端部に隣接して、位置することができる。具体的には、各接触部の第１の端部が、バー部のそれぞれの端部に、またはそれぞれの端部に隣接して、位置しており、接触部は、バー部の反対側の端部の方に延びている。

接触部は、それぞれ、バー部の長さの一部分のみに沿って延在していることができる。これに代えて、本発明のいくつかの実施形態においては、接触部は、吊り棒の対向する端部の間に延在する１本の細長い接触部材の対向する端部を形成している。本発明のこの実施形態においては、バー部が実質的に管状であり、細長い接触部材がこの管状のバー部の中に位置することが考えられる。細長い接触部材は、中実のバーまたは棒でよく、または管状でもよい。

本発明の代替実施形態においては、接触部をバー部の外面に取り付けることができる。本発明のこの実施形態においては、接触部は、任意の適切な技術（１つまたは複数の留め具または接着剤など、ただしこれらに限定されない）を使用してバー部の外面に取り付けられている板または円板などを備えていることができる、または、封止部を使用してバー部に結合することができる。

接触部を少なくとも部分的にバー部の中に格納することができるが、バー部の対向する端部において、または対向する端部に隣接して、接触部を露出させることが考えられる。このことは、吊り棒の対向する端部において、または対向する端部に隣接して、接触部が吊り棒の外面を形成することを意味する。このようにして、接触部を導電体（バスバーなど）に直接接触させることができる。

使用時、接触部は、吊り棒の対向する端部において吊り棒の少なくとも下側部分を備えていることが好ましい。このようにして、接触部を、電解採取セルの上縁部に位置する導電体に接触させることができる。

バー部は、接触部が露出することを可能にする１つまたは複数の切取り部分を自身に含むことができる。これに代えて、本発明の別の実施形態においては、接触部が、吊り棒の対向する端部を形成していることができ、バー部が接触部の間に延びている。本発明のこの実施形態においては、バー部は、吊り棒の対向する端部まで延在していない。

接触部および短絡フレーム接触部は、同じ部材の一部を形成していることができる。しかしながら、接触部および短絡フレーム接触部は、その部材とは個別に形成されていることがより好ましい。接触部および短絡フレーム接触部は、接触部と短絡フレーム接触部が互いに接触しないように互いから隔てられて吊り棒上に位置していることがより好ましい。

本明細書に記載されている任意の特徴を、本明細書に記載されている別の特徴の任意の１つまたは複数と、本発明の範囲内で、任意の組合せにおいて組み合わせることができる。

本明細書の中での従来技術の参照は、その従来技術が共通の一般的な知識の一部を形成していることを認める、または示唆するものではなく、かつそのように解釈すべきではない。

（実施例）
本発明の特定の実施例においては、腐食試験用に試験片を作製した。試験片は、９９．９重量％の純粋な銅片に、表２に示した組成を有するＡ２アルミニウム青銅の溶接棒を使用してアルゴン雰囲気中でＭＩＧ溶接された、下の表１に示した化学組成を有する、ある長さの管状の３１６ステンレス鋼を備えていた。

電解採取電解室において見られる腐食環境をシミュレートするため、試験片を硫酸電解液の中に６日間にわたり置いた。試験期間の終了時、試験片を電解液から取り出した。アルミニウム青銅の溶接部の腐食が発生していないことが観察され、試験片は最初の状態から実質的に変化しなかった。

本発明の好ましい特徴、実施形態、および変形形態は、当業者が本発明を実行するための十分な情報を提供する以下の「発明を実施するための形態」から認識することができる。「発明を実施するための形態」は、先行する「発明の概要」の範囲をいかようにも制限するようにはみなされないものとする。「発明を実施するための形態」では、以下の複数の図面を参照する。

本発明の実施形態に係る、電解採取セルのための吊り棒を示している。 本発明の実施形態に係る、電解採取セルのための吊り棒を示している。 本発明の実施形態に係る電解採取陰極アセンブリの細部を示している。 本発明の実施形態に係る、電解採取セルのための吊り棒を示している。 本発明の実施形態に係る、電解採取セルのための吊り棒を示している。

図１には、本発明の実施形態に係る、電解採取セルのための吊り棒１０を示してある。吊り棒１０は、電解採取セル（図示していない）の対向する側面の間に延びるバー部１１を備えている。陰極板１２がバー部１１に結合されており、かつバー部１１によって支持されている。使用時、バー部１１は電解採取セル（図示していない）の上に位置し、その一方で、溶液中の金属イオンが陰極板１２上に析出するように、陰極板１２がセル内の溶液中に吊るされる。

電解採取セル内の溶液は、一般には強酸性であり、酸の蒸気が発生し、これにより電解室内には厳しい環境が形成される。図１に示した本発明の実施形態においては、この厳しい環境内でバー部１１の腐食を最小にする、または排除する目的で、バー部１１はステンレス鋼から作製されている。

バー部１１には、その端部に接触部１３が設けられている（バー部の反対側の端部には第２の接触部が設けられている）。接触部１３は、バー部１１の導電率より高い導電率を有する材料から作製されている。本発明のこの実施形態においては、接触部１３は銅から作製されている。

使用時、接触部１３が電解採取セル（図示していない）の縁部に配置され、縁部に沿って電気バスバー（図示していない）が延びている。電流が吊り棒および陰極板１２を通って溶液内を流れるように、バスバー（図示していない）に接触するように接触部１３が配置され、これにより、溶液内の金属イオンが還元されて陰極板１２上に金属が電着するための好ましい条件が形成される。

接触部１３は、バー部１１に溶接されている銅板である。しかしながら、従来技術の吊り棒においては、溶接部の気孔率、または（溶接部に使用される材料と吊り棒に使用される材料の異なるガルバニック電位による）電解腐食に起因して、溶接部に著しい腐食が生じる。これらの状況においては、溶接部の腐食は、接触部とバー部との間の電気的接続が低下することに起因して陰極の性能の減少（すなわち陰極板上の金属の析出が減少する）につながる。これに加えて、腐食によって、吊り棒の構造的な完全性が低下することがあり、接触部がバー部から分離する可能性がある。

図１に示した本発明の実施形態においては、接触部１３とバー部１１との間に封止部１４が形成されている。封止部１４は、接触部１３とバー部１１との間の境界全体（吊り棒１０の端部１５上を含む）の周辺に延びる溶接部である。

図１においては、バー部１１は３１６グレードのステンレス鋼から形成されており、その一方で、接触部１３は、９９．６重量％の純粋な銅から形成されている。封止部１４は、約８８重量％の銅と、９重量％のアルミニウムと、１重量％の鉄とを含むＡ２アルミニウム青銅の溶接棒を使用して、アルゴン雰囲気中でＴＩＧ溶接によって形成されている。

図２には、本発明の実施形態に係る吊り棒１０の端部１５の詳細図を示してある。この図においては、銅の接触部と、銅の接触部１３とステンレス鋼のバー部１１との間に形成されている溶接封止部１４とを明瞭に見ることができる。さらに、封止部１４が吊り棒１０の端部１５の上に延在していることを見ることができる。

図３は、本発明の実施形態に係る電解採取陰極アセンブリ１７の細部を示している。陰極アセンブリ１７は、吊り棒１８と、吊り棒１８から延びている陰極板１９とを備えている。

本発明のこの実施形態においては、吊り棒１８は銅（特に、９９．９重量％の純粋な銅）から形成されており、その一方で、陰極板１９はステンレス鋼（特に、３１６グレードのステンレス鋼）から形成されている。

図３には示していないが、陰極アセンブリ１７が使用される電解採取セル（図示していない）の縁部に位置するバスバー（図示していない）に吊り棒１８が接触することができるように、吊り棒１８の端部は、陰極板１９の側面２０を超えて延びている。使用時、吊り棒１８は電解採取セル（図示していない）の上方から吊るされ、その一方で、陰極板１９は、陰極板１９上に金属を電着させることができるように、少なくとも一部分がセル内の電解質溶液に浸される。

陰極板１９は、陰極板１９の両面の幅全体に沿って延びている連続的な隅肉溶接部２１を介して、吊り棒１８に結合されている。図３に示したように、隅肉溶接部２１は、陰極板１９の縁部２０が吊り棒１８に隣接する部分に沿ってさらに延びている。隅肉溶接部２１は、約８８重量％の銅と、９重量％のアルミニウムと、１重量％の鉄とを含むＡ２アルミニウム青銅の溶接棒を使用して、アルゴン雰囲気中でＴＩＧ溶接によって形成されている。

隅肉溶接部２１は、陰極板１９と吊り棒１８との間の封止部を提供することによって、陰極アセンブリ１７における腐食（特に、陰極アセンブリ１７において使用されている異なる材料に起因する電解腐食）を低減する、または排除する。これに加えて、隅肉溶接部２１は、陰極アセンブリ１７に構造強度をもたらす。陰極板１９上に２００ｋｇの金属が電着することも珍しくなく、すなわち隅肉溶接部２１は、破損したり割れたりして陰極板１９が吊り棒１８から分離することなく陰極板１９および析出した金属の重量を支持するための十分な強度でなければならない。

図４には、本発明の実施形態に係る、電解採取セルのための吊り棒２２を示してある。吊り棒２２はバー部２３を含み、バー部２３にはその対向する端部に接触部（図では隠れている）が設けられており、接触部は、使用時には吊り棒２２の下面である。

バー部２３の上面２４には短絡フレーム接触部２５が設けられており、短絡フレーム接触部２５はバー部２３の対向する端部に、または対向する端部に隣接して、設けられている。使用時、メンテナンスが実行される電解採取セルの両側において電解採取セル内の各陰極アセンブリの上に短絡フレーム（図示していない）が配置される。短絡フレームを使用することによって、電気回路内のすべてのセルを運転停止する必要なしに、メンテナンスされる電解採取セルが隔離される。

短絡フレーム接触部２５は銅（特に、９９．９重量％の純粋な銅）から作製されており、その一方で、バー部２３はステンレス鋼（特に、３１６グレードのステンレス鋼または二相ステンレス鋼）から形成されている。

短絡フレーム接触部２５は、バー部２３に溶接されている銅板である。本発明のアルミニウム青銅の溶接部がなければ、化学的腐食または電解腐食（溶接部に使用される材料と吊り棒に使用される材料の異なるガルバニック電位による）に起因して、短絡フレーム接触部２５とバー部２３との間の界面に著しい腐食が生じうることが考えられる。この状況においては、腐食は、短絡フレーム接触部とバー部との間の電気的接続が低下することに起因して陰極の性能の減少につながることが考えられる。これに加えて、腐食によって、吊り棒の構造的な完全性が低下することがあり、短絡フレーム接触部がバー部から分離する可能性がある。

図４に示した本発明の実施形態においては、短絡フレーム接触部２５とバー部２３との間に封止部２６が形成されている。封止部２６は、短絡フレーム接触部２５とバー部２３との間の境界全体の周辺に延びる溶接部である。

図４においては、封止部１４は、約８８重量％の銅と、９重量％のアルミニウムと、１重量％の鉄とを含むＡ２アルミニウム青銅の溶接棒を使用して、アルゴン雰囲気中でＴＩＧ溶接によって形成されている。

図４に示した本発明の実施形態においては、接触部（隠れている）は、短絡フレーム接触部２５とは反対側の吊り棒２２の面に位置している。本発明のこの実施形態においては、接触部（隠れている）と短絡フレーム接触部２５は、中空のバー部２３の中を延びている同じ銅棒の一部分を備えていない。そうではなく、短絡フレーム接触部２５は、接触部（隠れている）とは個別に形成されている銅板を備えており、この銅板は、接触部から少なくともバー部２３の壁の厚さだけ距離が維持されている。

図５には、本発明の実施形態に係る、電解採取セルのための吊り棒２２を示してある。吊り棒２２は、ステンレス鋼（特に、３１６グレードのステンレス鋼）から作製されたバー部２３と、銅（特に、９９．９重量％の純粋な銅）から作製されており使用においてバー部２３の下面に溶接されている接触部２７と、を備えていることにおいて、図４に示した吊り棒２２に似ている。使用時、接触部２７は、電解採取セルの縁部に沿って延びているバスバー（図示していない）の形における導電体に接触する。

吊り棒２２は、バー部２３の上面２４に位置している短絡フレーム接触部２５をさらに含む。短絡フレーム接触部２５は、銅（特に、９９．９重量％の純粋な銅）から作製されており、使用時、隣接する電解採取セルを電気的に分離する目的で、短絡フレーム接触部２５の上に短絡フレーム（図示していない）が配置される。

図４に示した吊り棒２２とは異なり、図５の短絡フレーム接触部２５はＬ字状部材であり、この部材は、バー部２２の上面２４の一部分に沿って延在する第１のセクション２５Ａと、少なくともバー部２２の端部２８の少なくとも一部分を覆うために延在する、第１の部分２５Ａに直角に位置する第２のセクション２５Ｂとを含む。

図５には示していないが、接触部２７および短絡フレーム接触部２５がバー部２２に隣接する位置に設けられている封止部を使用して、接触部２７と短絡フレーム接触部２５の両方がバー部２２に結合されている。この封止部は、約８８重量％の銅と、９重量％のアルミニウムと、１重量％の鉄とを含むＡ２アルミニウム青銅の溶接棒を使用して、アルゴン雰囲気中でＴＩＧ溶接によって形成されている。

本明細書およびクレーム（存在時）において、語「備えている」およびその活用形（「備える」、「備えた」を含む）は、記載された整数それぞれを含むが、１つまたは複数のさらなる整数が含まれることを除外するものではない。

本明細書全体を通じて「一実施形態」または「実施形態」の参照は、その実施形態に関連して記載されている特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通じてさまざまな箇所に現れる表現「一実施形態においては」または「実施形態においては」は、必ずしもすべてが同じ実施形態を参照しているとは限らない。さらには、特定の特徴、構造、または特性を、１つまたは複数の組合せにおいて任意の適切な方法で組み合わせることができる。

ここまで本発明について、法律に準拠し、程度の差はあるが構造上または方法上の特徴に特有な専門用語で説明してきた。本明細書に記載されている手段は、本発明を実施するための好ましい形態を含むため、本発明は、図示または記載されている特定の特徴に制限されないことを理解されたい。したがって本発明は、当業者によって適切に解釈される、添付のクレーム（存在時）の厳密な範囲内での本発明の任意の形態または修正形態において、特許請求されるものである。

Claims (17)

1. 電解採取セルのための吊り棒であって、前記吊り棒が、バー部と、使用時に導電体に接触するように構成されている１つまたは複数の接触部と、を備えており、前記接触部が導電性材料から作製されており、腐食を最小にする目的で前記バー部と前記接触部との間に溶接封止部が形成されている、吊り棒。
2. 前記溶接封止部がアルミニウム青銅の溶接部である、請求項１に記載の吊り棒。
3. 前記溶接部が、アルミニウム青銅の溶接棒または溶接ワイヤを使用して形成されている、請求項２に記載の吊り棒。
4. 前記バー部がステンレス鋼から作製されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の吊り棒。
5. 前記接触部が銅から作製されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の吊り棒。
6. 電解採取陰極アセンブリであって、少なくとも部分的に導電性材料から作製されている吊り棒と、前記吊り棒に関連付けられている陰極部と、を備えており、前記陰極部がアルミニウム青銅の接合部によって前記吊り棒に結合されている、電解採取陰極アセンブリ。
7. 前記接合部が隅肉溶接部を備えている、請求項６に記載の電解採取陰極アセンブリ。
8. 前記隅肉溶接部が、アルミニウム青銅の溶接棒または溶接ワイヤを使用して形成されている、請求項７に記載の電解採取陰極アセンブリ。
9. 前記導電性材料が銅である、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の電解採取陰極アセンブリ。
10. 前記陰極部が陰極板を備えている、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の電解採取陰極アセンブリ。
11. 電解採取セルのための吊り棒であって、前記吊り棒が少なくとも導電性材料から作製されており、前記吊り棒が、自身の上に位置する１つまたは複数の短絡フレーム接触部を含み、腐食を最小にする目的で前記吊り棒と前記１つまたは複数の短絡フレーム接触部との間に溶接封止部が形成されている、吊り棒。
12. 前記溶接封止部がアルミニウム青銅の溶接部である、請求項１１に記載の吊り棒。
13. 前記溶接部が、アルミニウム青銅の溶接棒または溶接ワイヤを使用して形成されている、請求項１２に記載の吊り棒。
14. 前記吊り棒がステンレス鋼から作製されている、請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の吊り棒。
15. 前記短絡フレーム接触部が銅から作製されている、請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の吊り棒。
16. 使用時、前記短絡フレーム接触部が、前記吊り棒の上面に位置している、請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の吊り棒。
17. 使用時、前記短絡フレーム接触部が、前記吊り棒の端部の少なくとも一部分を覆うために延在している、請求項１６に記載の吊り棒。