JP2751900B2 - 金属電解採取方法 - Google Patents

金属電解採取方法

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JP2751900B2
JP2751900B2 JP7332750A JP33275095A JP2751900B2 JP 2751900 B2 JP2751900 B2 JP 2751900B2 JP 7332750 A JP7332750 A JP 7332750A JP 33275095 A JP33275095 A JP 33275095A JP 2751900 B2 JP2751900 B2 JP 2751900B2
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和幸 高石
義昭 井原
直行 土田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、陽極からガスを発
生する金属電解採取法において、ガスが不溶性アノード
ボックス外に逆拡散することなく完全に防止し得る金属
電解採取方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、たとえばニッケルを採取する
方法として、Niを主成分とするニッケルマット
を粉砕した後、塩化物溶液にリパルプして塩素ガスを吹
込み、ニッケルを含む金属を浸出し、その浸出液から
銅、コバルト、鉄などを化学的処理によって除去した
後、得られた塩化ニッケル水溶液から、不溶性アノード
を用いる電解法によってカソードのニッケル板上にニッ
ケルを電着採取する方法が行なわれている。
【0003】このような金属塩化物水溶液からの電解採
取方法においては、不溶性アノードにおいて塩素ガスが
発生するので、これを、不溶性アノードの周囲を囲むよ
うにして設けた不溶性アノードボックス内で捕集して電
解槽外へ排出する機構が必要となるものである。このよ
うな場合に用いられる不溶性アノードボックスとして
は、従来、たとえば、図3及び図4に示す構成のものが
知られている。
【0004】すなわち、図3に断面図として示すもの
は、特開昭51−77502号公報に開示されているも
のであって、この公報記載から、電解槽10中に、陰極
12(図示せず)を間に挾んで一定間隔に陽極11が設
けられている。しかして、この公報にいう不溶性アノー
ドボックスは、陽極11と、陽極11の金属塩化物保持
電解質13中へ浸漬された部分を覆う隔膜21と、陽極
11の上部を包むフード22とを備え、フード22に
は、電解槽10中の金属塩化物保持電解質13の液面よ
りも上部に、陽極11で発生する塩素などのガスと、陽
極11を包囲する封入電解質24を吸引排出する出口ダ
クト25が設けられていることがわかる。
【0005】又、図4に、切欠斜視図で示すものでは、
アノードボックス8は、上面にアノードボックス8の内
部に突出しないガス排出管9を設けて発生ガスなどをこ
のガス排出管9から排出し、アノードボックス8内の陽
極液は、アノードボックス8の底部を貫通して設けた排
液管10から排出するように構成されている。
【0006】さらに、ニッケルまたはコバルト電解採取
方法としては特開昭56−62980号公報に示される
ものが知られており、該公報ではアノードボックス内の
ガスと陽極液を排出管で排出することが開示されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示すものでは、陽極を包囲する封入電解液24の液面が
電解槽10の金属塩化物保持電解質13の液面より高く
なるため、陽極11で発生した塩素ガスなどが、いわゆ
るアノードボックスの外へ逆拡散することを完全には防
止できないという問題がある。又、このような構造のア
ノードボックスで出口ダクト25を電解槽10液面より
低い位置に設けることは、多数の出口ダクト25を電解
槽10壁を貫通して設けねばならず、実際の施工におい
てはほとんど不可能に近いという問題もあるものであ
る。
【0008】又、図4に示すものでは、排液管10の上
端開口の高さを適正に定めればアノードボックス内の陽
極液の液面を外の液面より低く保つことが可能である。
しかしながら、排出管10は、適正な排出量を確保する
ためと、垂直性を保つための強度との両面から管径をあ
る程度以上小さくできないために、アノードボックスの
厚さが大きくなり、ひいては、カソードとアノードとの
極間距離が大きくなり、電解そのものの効率性を高くで
きないという問題がある。
【0009】さらに、特開昭56−62980号公報に
紹介された発明は、アノードボックス内の陽極廃液を排
出する際に、排出管の先端部が電解液により封じられる
ことを防止するために、泡立剤を添加して泡層を形成す
るため電解液成分が変化する可能性があり、またアノー
ドボックスのろ布については一切考慮されていないため
アノードボックスの気相圧が低下したりエアーの混入が
発生したりする問題がある。
【0010】不溶性アノードボックスを用いる電解採取
法において、不溶性アノードボックス内で発生したガス
が不溶性アノードボックスの外へ逆拡散することを防止
することは、とくに、ガスが塩素のような場合には、作
業環境を良好に保つために重要である。又、不溶性アノ
ードボックス内で酸素が発生するような電解の場合に
は、アノード側で発生した酸素がカソード側へ漏洩する
ことによりカソードで水素が発生し、電着効率を低下さ
せることになるので、やはり陽極で発生するガスの逆拡
散防止は重要である。しかしながら、前述のように、逆
拡散を防止しつつ、かつ、効率的な電解を行なう適当な
方法がないという問題がある。
【0011】本発明は、ガスを発生する金属塩水溶液か
ら金属を電解採取する方法において、不溶性アノードボ
ックスから外へガスの逆拡散がおこることを完全に防止
するとともに、効率的な電解が可能な電解採取手段を提
供することを目的とするものである。
【0012】
【問題を解決するための手段】本発明者等は、前記問題
を解決し、前記目的を達成するために研究を重ね、特定
通水度のろ布で不溶性アノードを包み、特定形状の排出
管を設けた不溶性アノードボックスとし、これを使用し
て特定条件で電解することによって目的を達し得ること
を見出して本発明を完成するに至った。すなわち、本発
明は、金属板をカソードとし、不溶性アノードと、該不
溶性アノードの上部を包みガスを捕集するためのカバー
部と不溶性アノードの電解液中へ浸漬した部分を覆うろ
布とを具備する不溶性アノードボックスを用いて金属塩
水溶液電解液から金属を電解採取する方法において、前
記ろ布として通水度0.03〜0.1l/m/sec
(静水圧200mmHO時の値)のものを用いるとと
もに、前記不溶性アノードボックス内の気相圧を−5m
mHO以下、該不溶性アノードボックス内の陽極液の
液面を電解槽液面より5〜20mm低くするように陽極
液及びガスを前記カバー部に設けた排出管より吸引排出
しながら電解を行なう金属電解採取方法を特徴とするも
のである。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明者等は、図5に示すような
横型電解槽を用いて通水試験を行なうことによって、ろ
布の種類、陽極液と電解槽液との液面高差、不溶性アノ
ードボックス内の気相圧を変えて陽極液から電解液への
塩化ナトリウムの逆拡散を調査した。すなわち、図5に
示す横型電解槽において、塩化ビニル製の電解槽11中
に、不溶性アノードボックス1を立設したものであり、
不溶性アノードボックス1の外側にイオン交換水を供給
し、塩化ナトリウム水溶液をキャピラリー15からろ布
8を通して不溶性アノードボックス1内に供給した。イ
オン交換水溶液は、ろ布8を通して不溶性アノードボッ
クス1内に入り、排出管5を通して気体とともに吸引排
出されるほか一部は、電解槽11の排液部16からもオ
ーバーフローして排出される。なお、不溶性アノードボ
ックス1内には、下部から空気を供給することによっ
て、不溶性アノードボックス1内の気相部の条件を形成
した。なお、ろ布8としては、通水度2.0l/m
sec(静水圧200mmHO時の値)のテトロンろ
布(A)及び、通水度0.05l/m/sec(静水
圧200mmHO時の値)のテトロンろ布(B)とを
用いた。
【0014】試験結果を下記する表1に示すが、ろ布と
しては、通水度0.05l/m/secのテトロンろ
布(B) の方が電解槽液中への塩化ナトリウムの逆拡散が
少なくなっており、液面差は、陽極液に対して電解槽液
が低くなると逆拡散が増大することが認められた。結
局、実験番号No.3にみられるように、テトロンろ布
(B) を用いるとともに、カバー部気相圧を−5mmH
O以下、陽極液面が電解液面より5〜20mm程度低い
条件とすることによりもっとも塩化ナトリウムの逆拡散
を効率的に防止し得ることが認められた。
【0015】
【表1】
【0016】したがって、本発明方法においては、前記
条件を適正範囲とするものである。なお、ろ布の通水度
0.03〜0.1l/m/secの範囲としたのは、
この範囲内であれば、液面差(5〜20mm)、不溶性
アノードボックス内の気相圧(−5mmHO以下)を
前記範囲に保って、電解槽液が不溶性アノードボックス
内に入って陽極液として排出する量と、そのままオーバ
ーフローする量との比率を通水度0.05l/m/s
ecのろ布を用いた場合とあまり変らず制御できる実操
業上の範囲であるからである。
【0017】本発明不溶性アノードボックスを用いて本
発明金属電解採取方法を実施した場合、陽極からガスを
発生する金属電解採取であっても、前記諸条件の範囲内
において施行することによって不溶性アノードボックス
から電解槽液側にガスが逆拡散することを完全に防止す
ることができる。又、排出管が陽極液中にまでのびてお
らず、管径も細くし得るので、同様な目的に使用されて
いる従来の不溶性アノードボックスよりも厚さを小さく
することができ、アノードとカソードとの間の極間距離
を小さくし得て効率的な電解採取を行なうことができる
ものである。
【0018】次に、本発明を添付の図面に基づいて述べ
る。図1は、本発明の方法に使用する不溶性アノードボ
ックスの一実施例を示す切欠斜視図であり、図2は、図
1に示す本発明の方法を実施するための不溶性アノード
ボックスを装備した電解槽の一実施例を示す切欠斜視図
である。
【0019】図1に示すように、1は、不溶性アノード
ボックスであって、次のように構成されている。すなわ
ち、2は、不溶性アノードであって、たとえばチタニウ
ムのような材料で作られ、上部においてアノードビーム
3に連結されている。4は、カバー部であって、不溶性
アノード2の上部を包むように形成されている。5は、
排出管であって、カバー部4の上部から内部へカバー部
4の一方の角部に突設されており、その先端がガスと陽
極液とを同時に吸引できるように斜めに切落された形状
に形成され、陽極液中に浸漬しないようにされている。
6は、枠であって、カバー部4に連接され、不溶性アノ
ード2の周縁部を囲んで形成されている。7は、補強機
であって、不溶性アノード2の表面に、たとえば井桁状
に形成されて枠6に連設されている。8は、ろ布であっ
て、通水度0.03〜0.1l/m/sec(静水圧
200mmHO時の値)のたとえばテトロンろ布であ
って、不溶性アノード2、枠6、補強機7を外側から覆
う袋状をなし、上部は、たとえば、カバー部4の外側に
形成された溝部9に、ろ布8の外側からO−リング10
を嵌め込むことによって固定されている。
【0020】次に、本発明の方法を実施する不溶性アノ
ードボックスを装備した電解槽例を示す図2において、
11は、電解槽であり、12は、ブスバーであって、電
解槽11の長手方向の両側上部に沿って配設されてお
り、電源に連結されている。1は、不溶性アノードボッ
クスであり、図1と同様に構成されており、連結されて
いるアノードビーム3をブスバー12上に載置すること
によって保持され通電されるようになっている。13
は、カソードであって、ニッケルのような金属板で作ら
れ、連結されているカソードビーム14をブスバー12
上に載置することによって保持され、通電されるように
なっている。なお、5は、不溶性アノードボックス1に
設けられている排出管である。又、給液は、一箇所から
一括給液してもよいし、複数箇所に分割して行なっても
よい。
【0021】
【実施例】
実施例1 7枚のニッケルカソードと、図1のように構成された8
枚の不溶性アノードボックスとを、それぞれの中心間の
極間距離を55mmとして配設した図2のように構成さ
れた容積1.5mのパイロットプラント電解槽を使用
して、組成が、Ni:60g/l、Na:5g/l、S
:8g/l、Cl:70〜80g/l、pH:1.
15、溶解Clはなし、比重1.13、温度55℃の
ような電解液を給液速度0.25m/h、槽電圧3.
05V、槽電流2.5KA、陰極電流密度223A/m
、陽極液の液面を電解槽液面より20mm低くし、不
溶性アノードボックス内の気相圧を−5〜−10mmH
Oに制御するという条件でガスと陽極液を排出しつつ
電解処理を行なった。
【0022】その結果は、電流効率は94.5%であ
り、液面差は20mmに保持され、不溶性アノードボッ
クス内の気相圧は−5〜−10mmHOに制御されて
おり、排出管から排出された陽極液は、0.20m
h、pH1.32、温度60℃、Ni53g/l、溶解
Cl<1mg/lであった。さらに、電解槽全体をビ
ニールシートで覆い、換気ファンで吸引して雰囲気中の
Clを検知管により測定したが、Clは検知されな
かった。
【0023】実施例2 38枚のニッケルカソードと、39枚の図1と同様に構
成した本発明不溶性アノードボックスを極間距離55m
mに装備した容積7mの実操業規模の電解槽を使用し
て、実施例1と同様な電解液を1.4m/hで給液
し、槽電圧3.10V、槽電圧14KAとした以外は、
実施例1と同様条件で電解処理を行なった。
【0024】その結果は、電流効率は94.5%であ
り、液面差は20mmに保持され、不溶性アノードボッ
クス内の気相圧は−5〜−10mmHOに制御されて
おり、排出管から排出された陽極液は1.12m
h、pH1.34、温度60℃、Ni53g/l、溶解
Cl<1mg/lであった。なお、実施例1と同様に
して逆拡散Clを測定したがClは検出されなかっ
た。
【0025】
【発明の効果】本発明は、特定通気度のろ布を使用し、
特定の排出管を設けた不溶性アノードボックスであり、
これを装備した電解槽において特定条件で電解処理をす
るものであるから、陽極からガスを発生する金属電解採
取であっても、ガスが不溶性アノードボックス外に逆拡
散することを完全に防止し得、又、アノードとカソード
との極間距離を小さくし得て、効率的な電解採取を行な
い得るものであって、顕著な効果が認められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法に使用する不溶性アノードボック
スの一実施例を示す切欠斜視図である。
【図2】図1に示す本発明の方法を実施するアノードボ
ックスを装備した電解槽の一実施例を示す切欠斜視図で
ある。
【図3】従来の不溶性アノードボックス例を示す断面図
である。
【図4】従来の不溶性アノードボックスの別の例を示す
切欠斜視図である。
【図5】本発明の諸条件決定に用いた電解槽の切欠斜視
図である。
【符号の説明】
1 不溶性アノードボックス 2 不溶性アノード 4 カバー部 5 排出管 8 ろ布 11 電解槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25C 7/06 301 C25C 1/08 C25C 7/02 305

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板をカソードとし、不溶性アノード
    と、該不溶性アノードの上部を包みガスを捕集するため
    のカバー部と不溶性アノードの電解液中へ浸漬した部分
    を覆うろ布とを具備する不溶性アノードボックスを用い
    て金属塩水溶液電解液から金属を電解採取する方法にお
    いて、前記ろ布として通水度0.03〜0.1l/m
    /sec(静水圧200mmHO時の値)のものを用
    いるとともに、前記不溶性アノードボックス内の気相圧
    を−5mmHO以下、該不溶性アノードボックス内の
    陽極液の液面を電解槽液面より5〜20mm低くするよ
    うに陽極液及びガスを前記カバー部に設けた排出管より
    吸引排出しながら電解を行なうことを特徴とする金属電
    解採取方法。
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