JP4055298B2 - Electrolyzer level adjustment device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅の電解精製プロセスなどに使用する電解槽の液面の高さを連続的に調整するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
銅の電解精製プロセスでは、製錬で得られた粗銅アノードを陽極に、純銅種板のカソードを陰極に用いて電解を行い、粗銅アノードから電解液中に溶解させた銅を純銅種板のカソードに電着させることにより、純度99.99%以上の電気銅を製造している。
【0003】
この銅の電解に用いる電解槽では、電解液を連続的に供給すると共に、その一部を排液して電解液の循環を行っている。しかし、電解槽内の電解液の液面を同一レベルに維持した状態で電解を続けると、カソードの液面付近で他の部分よりも電気銅が厚くなったり、電解液成分が液面付近で濃縮、析出され、結晶としてカソードに固着しやすくなるため、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。
【0004】
そのため、従来から、銅の電解精製プロセスにおいては、電気銅の外観品質の向上を目的として、電解液の液面レベルを定期的に上下させる連続液面調整を行っている。このような液面調整を行う装置としては、例えば図1及び図2に示すように、電解槽1の内部と堰板2の開口部2aで連通する排液ボックス3を設け、排液ボックス3内にそれぞれ異なる高さの排液口4a、4bを有する第1排液配管5及び第2排液配管6を備えたものが知られている。
【0005】
図1の液面調整装置では、第1排液配管5は排液口4aが上向きに開口したパイプ堰5aを備え、第2排液配管6は排液口4bが排液ボックス3の底面に開口していて、自動開閉弁7により開閉できるようになっている。一方、図2の液面調整装置では、第1排液配管5は同じパイプ堰5aを有するが、第2排液配管の一端に排液口4bを下向きに開口させた逆U字型パイプ8を用いている。この逆U字型パイプ8の他端側にはサイフォン9が配置され、電磁開閉弁10により開閉するようになっている。
【0006】
上記いずれの液面調整装置の場合にも、第2排液配管6の排液口4bは第1排液配管5のパイプ堰5aの排液口4aよりも充分低い位置に設置されている。そして、第2排液配管6を自動開閉弁7により閉じるか又はそのサイフォン9を電磁開閉弁10を開いて停止状態としたときは、電解液が排液ボックス3内に貯まってパイプ堰5aの上端まで液面が上昇し、その排液口4aからオーバーフローすることにより、電解槽1の液面がパイプ堰5aの上端の高さ(上限レベル)に維持される。
【0007】
これに対して、第2排液配管6の自動開閉弁7を開くか又はそのサインフォン9を電磁開閉弁10を閉じて作動状態にすれば、排液ボックス3内の電解液は排液口4bから第2排液配管6に流れ出るため、電解槽1内の電解液の液面は堰板2の開口部2aの下端の高さ(下限レベル)まで下降する。このように、自動開閉弁7の開閉又は電磁開閉弁10によるサイフォン9の作動と停止をシーケンサーを用いて行うことによって、自動操作で電解槽1内の電解液の液面レベルを定期的に上下させることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の液面調整装置において、図1の装置では、排液口4bが排液ボックス3の底面に開口しているため、配管中に溜まっているエアーが逆流して排液口4bから吹き出して、電解液が周囲に飛散して危険であるという欠点があった。また、図2の装置では、サイフォン9が作動してから実際に液面が下降を開始するまで相当の時間差があり、応答性が悪いという欠点があった。
【0009】
本発明は、このような従来の液面調整装置の欠点を解決し、排液配管に溜まったエアーの逆流による電解液の飛散がなく、作動の応答性に優れている、電解槽の液面調整装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する電解槽の液面調整装置は、電解槽の内部と堰板の開口部によって連通する排液ボックスと、排液ボックス内にそれぞれ開口した排液口に連通する第1排液配管及び第2排液配管とを備え、該第1排液配管は上記排液口が堰板の開口部下端よりも上方で上向きに開口したパイプ堰を有し、該第2排液配管は上記排液口が堰板の開口部下端よりも下方で下向きに開口した逆U字型パイプを有すると共に、該第2排液配管に自動開閉弁を設けたことを特徴とする。
【0011】
また、本発明の電解槽の液面調整装置においては、前記パイプ堰の上端部に、その排液口の高さを段階的に変えることのできる回転式キャップを取り付け、電解槽内の電解液の上限レベルを制御することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の液面調整装置の具体例を図3及び図4に示す。電解槽11の側壁には排液ボックス13が設置してあり、電解槽11の内部と排液ボックス13とは堰板12の開口部12aで連通している。尚、電解液は電解槽11に連続的に供給され、且つ電解槽11から堰板12の開口部12aを通して排液ボックス13に連続的に排出される。
【0013】
この排液ボックス13には、第1排液配管15及び第2排液配管16がそれぞれ排液口14a及び14bを通して連通している。即ち、第1排液配管15は排液ボックス13内にパイプ堰15aを有し、その上端の排液口14aは堰板12の開口部12aの下端よりも上方で、上向きに開口している。また、第2排液配管16は、一端が排液ボックス13内で下向きに開口した排液口14bをなす逆U字型パイプ18を備え、その排液口14bは堰板12の開口部12aの下端よりも下方に位置している。
【0014】
更に、第2排液配管16には自動開閉弁17が設けてあり、これをシーケンサー等の制御手段により開閉することによって、電解槽11の液面レベルをパイプ堰15aの上端の排液口14aの高さ(上限レベル)と、堰板12の開口部12aの下端の高さ(下限レベル)との間で、一定の時間間隔で自動的に調整することができる。
【0015】
即ち、第2排液配管16を自動開閉弁17により閉じた状態では、堰板12の開口部12aから流出した電解液が排液ボックス13内に溜まり、パイプ堰15aの上端まで液面が上昇すると排液口14aからオーバーフローして、電解槽11内の電解液の液面が上限レベルに維持される。第2排液配管16の自動開閉弁17を開くと、排液ボックス3内に溜まった電解液は排液口14bから逆U字型パイプ18を通って第2排液配管16に流れ出し、電解槽11内の電解液の液面を下限レベルまで下降させることができる。
【0016】
上記したように全て自動で液面レベルを調整した場合、電解槽の液面の高さは上記の上限レベルと下限レベルの間の同じ範囲内で上下する。このとき、電解液の液面付近のフリー硫酸濃度の高い部分により、特に上限レベルの液面付近において、カソードの吊り手部分を切断する等の不具合が発生することがある。こののような場合には、液面の上限レベルのみを更に定期的に変化させることが好ましい。
【0017】
液面の上限レベルを変化させる手段としては、パイプ堰の上端部に、その排液口の高さを段階的に変えることのできる回転式キャップを設ける方法が、最も簡単で且つ有効である。例えば、図5に示すように、パイプ堰15aの上端部外周面に突出ピン19を固定し、そのパイプ堰15aの上端部外周に回転式キャップ20を嵌め込む。この回転式キャップ20の下端縁部には、突出ピン19と係合できる深さの異なる切込み20a、20b、20cが設けてある。
【0018】
この回転式キャップ20を回転させ、その切込み20a、20b、20cのいずれかに突出ピン19を係合させることにより、液面の上限レベルを容易に変更することができる。即ち、突出ピン19に係合させる回転式キャップ20の切込み20a、20b、20cが浅いほど、回転式キャップ20の上端が元のパイプ堰15aの上端の排液口14aより高くなり、この上端が新たな排液口14cとなって、液面の上限レベルを規制する。
【0019】
尚、回転式キャップの回転は自動化も可能であるが、液面の上限レベルの調整は頻繁に行う必要がないので、ある程度長い時間間隔ごとに手動で回転させれば十分である。
【0020】
【実施例】
図3及び図4に示す本発明の液面調整装置を用いて、電解槽11内の電解液の液面レベルを調整しながら銅の電解精製操業を実施した。尚、パイプ堰15aの上端部には、図5に示す3段階の深さの切込み20a、20b、20cを有する回転式キャップ20を挿着し、更に液面の上限レベルを調整した。
【0021】
即ち、容量4.8m3の電解液を入れた電解槽11にアノード27枚とカソード26枚を装入し、電解液として銅濃度50g/lの硫酸銅溶液を15〜20リットル/分の流量で連続的に供給しながら、シーケンス制御により第2排液配管16の自動開閉弁17を開閉することにより、連続的に電解槽11の液面レベルの調整を行った。また、パイプ堰15aの上端部に挿着した回転式キャップ20は、3日毎に3段階の深さの切込み20a、20b、20cを順に突出ピン19に手動で係合させた。
【0022】
このようにして、約150kgのカソードが得られるまで10〜11日連続的に通電を行ったところ、電解槽11内の液面は上限レベル(回転式キャップ20の上端)と下限レベル(堰板12の開口部12aの下端)の間で自動的に連続して調整でき、問題なく銅電解精製を行うことができた。
【0023】
また、従来のサイフォン式の連続液面調整装置では、サイフォンの作動信号の発信から液面が変動し始めるまで2〜5分の時間差が存在したが、本発明の装置ではこの時間差を解消することができた。更に、第2排液配管16中に溜まったエアーが吹き出した場合でも、逆U字型パイプ18の下向きの排液口14bから排液ボックス13の底に向かってエアーが吹き出すため、電解液が周囲に飛散する危険が無くなった。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、銅の電解精製プロセスなどに用いる電解槽内の電解液の液面レベルを自動的に調整することができ、しかもその作動の応答性に優れると同時に、配管内に溜まったエアーの逆流による電解液の飛散をなくすことができる。従って、電解槽の液面管理が容易であると共に、銅の電解精製において、厚みが均一で外観品質に優れた電気銅を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の自動開閉弁式液面調整装置を示す概略の断面図である。
【図2】従来のサイフォン弁式液面調整装置を示す概略の断面図である。
【図3】本発明による液面調整装置の具体例を示す概略の一部切欠斜視図である。
【図4】本発明による液面調整装置の具体例を示す概略の断面図である。
【図5】本発明の液面調整装置に用いる回転式キャップを示す概略の斜視図である。
【符号の説明】
1、11 電解槽
2、12 堰板
2a、12a 堰板の開口部
3、13 排液ボックス
4a、4b、14a、14b、14c 排液口
5、15 第1排液配管
6、16 第2排液配管
7、17 自動開閉弁
8、18 逆U字型パイプ
9 サイフォン
10 電磁開閉弁
19 突出ピン
20 回転式キャップ
20a、20b、20c 切込み[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for continuously adjusting the liquid level of an electrolytic cell used in a copper electrolytic purification process or the like.
[0002]
[Prior art]
In the copper electrolytic purification process, electrolysis was performed using the crude copper anode obtained by smelting as the anode and the cathode of the pure copper seed plate as the cathode, and the copper dissolved in the electrolyte from the crude copper anode was used as the cathode of the pure copper seed plate. Electrodeposition with a purity of 99.99% or more is produced by electrodeposition.
[0003]
In the electrolytic cell used for the electrolysis of copper, the electrolytic solution is continuously supplied and a part of the electrolytic solution is drained to circulate the electrolytic solution. However, if the electrolysis is continued with the electrolyte level in the electrolytic cell maintained at the same level, the electrolytic copper becomes thicker than other parts near the cathode level, and the electrolyte components are near the level. There is a problem that the appearance quality of the obtained electrolytic copper is deteriorated because it is concentrated and deposited and is easily fixed as a crystal to the cathode.
[0004]
Therefore, conventionally, in the electrolytic refining process of copper, continuous liquid level adjustment is performed by periodically raising and lowering the liquid level of the electrolytic solution for the purpose of improving the appearance quality of electrolytic copper. As an apparatus for performing such liquid level adjustment, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, a
[0005]
In the liquid level adjusting device of FIG. 1, the
[0006]
In any of the above liquid level adjustment devices, the
[0007]
On the other hand, if the automatic opening /
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional liquid level adjusting device described above, in the apparatus shown in FIG. 1, since the
[0009]
The present invention solves the drawbacks of such a conventional liquid level adjustment device, there is no scattering of the electrolytic solution due to the backflow of air accumulated in the drainage pipe, and the liquid level of the electrolytic cell is excellent in response of operation. An object is to provide an adjusting device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the electrolytic tank liquid level adjusting device provided by the present invention includes a drainage box that communicates with the inside of the electrolytic tank and the opening of the weir plate, and a drainage port that opens into the drainage box. A first drainage pipe and a second drainage pipe communicating with the first drainage pipe, the first drainage pipe having a pipe weir with the drainage port opened upward above the lower end of the opening of the weir plate, The second drainage pipe has an inverted U-shaped pipe in which the drainage port is opened downward below the lower end of the opening of the dam plate, and an automatic opening / closing valve is provided in the second drainage pipe. Features.
[0011]
Moreover, in the electrolytic cell liquid level adjusting device of the present invention, a rotary cap capable of changing the height of the drainage port in stages is attached to the upper end of the pipe weir, and the electrolytic solution in the electrolytic cell is attached. The upper limit level can be controlled.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Specific examples of the liquid level adjusting device of the present invention are shown in FIGS. A
[0013]
The
[0014]
Further, the
[0015]
That is, when the
[0016]
When the liquid level is automatically adjusted as described above, the liquid level of the electrolytic cell rises and falls within the same range between the upper limit level and the lower limit level. At this time, the portion having a high free sulfuric acid concentration near the liquid surface of the electrolytic solution may cause a problem such as cutting the suspension part of the cathode, particularly near the liquid surface at the upper limit level. In such a case, it is preferable to periodically change only the upper limit level of the liquid level.
[0017]
As a means for changing the upper limit level of the liquid level, the simplest and most effective method is to provide a rotary cap that can change the height of the drainage port at the upper end of the pipe weir. For example, as shown in FIG. 5, the protruding
[0018]
The upper limit level of the liquid level can be easily changed by rotating the
[0019]
Although the rotation of the rotary cap can be automated, it is not necessary to frequently adjust the upper limit level of the liquid level, so it is sufficient to manually rotate it at a certain long time interval.
[0020]
【Example】
Using the liquid level adjusting device of the present invention shown in FIGS. 3 and 4, the copper electrolytic purification operation was carried out while adjusting the liquid level of the electrolytic solution in the
[0021]
That is, 27 anodes and 26 cathodes were placed in an
[0022]
Thus, when electricity was continuously applied for 10 to 11 days until a cathode of about 150 kg was obtained, the liquid level in the
[0023]
Further, in the conventional siphon type continuous liquid level adjusting device, there is a time difference of 2 to 5 minutes from the transmission of the siphon operation signal until the liquid level starts to fluctuate. However, the device of the present invention eliminates this time difference. I was able to. Furthermore, even when the air accumulated in the
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to automatically adjust the liquid level of the electrolytic solution in the electrolytic cell used for the copper electrolytic purification process, etc. It is possible to eliminate scattering of the electrolyte due to the backflow of air. Therefore, it is easy to manage the liquid level of the electrolytic cell, and it is possible to obtain electrolytic copper having a uniform thickness and excellent appearance quality in electrolytic refining of copper.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional automatic opening / closing valve type liquid level adjustment device.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a conventional siphon valve type liquid level adjustment device.
FIG. 3 is a schematic partially cutaway perspective view showing a specific example of the liquid level adjusting device according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a specific example of a liquid level adjusting device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a rotary cap used in the liquid level adjustment device of the present invention.
[Explanation of symbols]
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