JP5977129B2 - 電解採取用アノード - Google Patents

Description

本発明は、電解採取用アノードに関し、特に、亜鉛や銅などの非鉄金属の電解採取に使用するアノードに関する。

従来、亜鉛や銅などの非鉄金属を電解採取する方法として、硫酸に不溶な鉛板または鉛−銀合金板をアノードに使用して、硫酸亜鉛や硫酸銅などの非鉄金属の硫酸塩を含む電解液から亜鉛や銅などの非鉄金属をカソード上に析出または付着させる方法が知られている。

しかし、このような非鉄金属の電解採取方法では、アノードから電解液中に少量の鉛イオンが移行して、その一部がカソード上に析出または付着して電着亜鉛や電着銅などに混入する。このような電着亜鉛中に混入する鉛の量を低減させるために、アノードとして鉛を含まないＤＳＥ（寸法安定電極）やＭＳＡ（登録商標）（Ｍｏｒｉｍｉｔｓｕ Ｓｍａｒｔ Ａｎｏｄｅ）を使用して、高純度亜鉛を電解採取する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一般に、非鉄金属の電解採取では、電解槽内においてアノードとカソードを交互に配置して対向させ、アノードとカソードの間に通電して、目的とする非鉄金属をカソードの表面に析出させて採取している。このような電解採取では、電解槽内のアノードとカソードの間隔が狭く、カソードの表面に析出された非鉄金属により、その間隔がさらに狭くなるので、電解槽内で絶えず振動しているアノードとカソードが接触して、これらの間のショートが発生し易く、また、電解槽内のアノード間でカソードを出し入れするときにカソードがアノードに接触して、アノードの表面に傷が付き易い。

このような問題を解消するため、アノード板の表面にスペーサを固着することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−４６２７４号公報（段落番号００２０） 特開２００７−１２６７０４号公報（段落番号０００６）

電解採取用アノードとしてＤＳＥ（寸法安定電極）やＭＳＡ（登録商標）を使用する場合、鉛や鉛−銀合金板などからなるアノードと比べて、操業電圧を下げる効果があるが、アノードの表面のコーティングの損傷により、操業電圧が上昇してしまうので、小さな傷も許されず、また、機械的衝撃により破損し易い。

そのため、電解採取用アノードとしてＤＳＥ（寸法安定電極）やＭＳＡ（登録商標）を使用する場合に、特許文献２のスペーサをアノードの表面に固着しても、電解槽内のアノード間でカソードを出し入れするときにカソードがアノードに接触して、アノードの表面に傷が付くおそれがある。

したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、電解採取の際のアノード板とカソード板の接触を防止して、アノード板の表面に傷が付くのを防止するとともに、アノード板とカソード板の間のショートを防止することができる、電解採取用アノードを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、互いに対向する一対の主面と、これらの主面に対して略垂直方向に延びて互いに対向する上面および底面と、主面に対して略垂直方向に延びて互いに対向する一対の側面とを有する略矩形の平板状の電解採取用のアノード板と、このアノード板の上面に沿って延びてアノード板を支持する支持部材とを備えた電解採取用アノードにおいて、支持部材が延びる方向に対して略垂直方向に帯状に延びる少なくとも一つの保護部材をアノード板および支持部材に取り付けることにより、電解採取の際のアノード板とカソード板の接触を防止して、アノード板の表面に傷が付くのを防止するとともに、アノード板とカソード板の間のショートを防止することができる、電解採取用アノードを提供することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明による電解採取用アノードは、互いに対向する一対の主面と、これらの主面に対して略垂直方向に延びて互いに対向する上面および底面と、主面に対して略垂直方向に延びて互いに対向する一対の側面とを有する略矩形の平板状の電解採取用のアノード板と、このアノード板の上面に沿って延びてアノード板を支持する支持部材と、この支持部材が延びる方向に対して略垂直方向に帯状に延びてアノード板および支持部材に取り付けられた少なくとも一つの保護部材とを備えたことを特徴とする。

この電解採取用アノードにおいて、少なくとも一つの保護部材が一対の保護部材であるのが好ましく、各々の保護部材がアノード板の側面に近接して配置されているのが好ましく、各々の保護部材がアノード板の側面から所定の間隔で離間しているのが好ましい。また、保護部材が延びる方向に対して略垂直に切断した保護部材の断面の形状が略三角形であるのが好ましく、アノード板に取り付けられた保護部材の部分の幅がアノード板の主面から遠ざかるに従って漸減しているのが好ましい。また、少なくとも一つの保護部材または一対の保護部材がそれぞれ単一の環状部材であるのが好ましく、保護部材にアノード板と支持部材が着脱可能に嵌合しているのが好ましい。さらに、保護部材が１より小さい比重の材質からなるのが好ましく、ポリプロピレンからなるのが好ましい。

本発明によれば、電解採取の際のアノード板とカソード板の接触を防止して、アノード板の表面に傷が付くのを防止するとともに、アノード板とカソード板の間のショートを防止することができる、電解採取用アノードを提供することができる。

本発明による電解採取用アノードの実施の形態の平面図である。 図１Ａの電解採取用アノードの実施の形態のＩＢ−ＩＢ線断面図である。 図１Ａの電解採取用アノードの実施の形態のＩＣ−ＩＣ線断面図である。 図１Ａの電解採取用アノードの実施の形態のＩＤ−ＩＤ線断面図である。 図１Ａ〜図１Ｄの電解採取用アノードの実施の形態を使用して電解採取を行う際の電解槽内のアノードとカソードの配置を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明による電解採取用アノードの実施の形態について詳細に説明する。

図１Ａ〜図１Ｃに示すように、本実施の形態の電解採取用アノード１０は、アノード板（シート部）１２と、このアノード板１２を支持する支持部材（ビーム部）１４と、アノード板１２および支持部材１４に取り付けられた一対の保護部材（スペーサ）１６とを備えている。この電解採取用アノード１０を用いて非鉄金属の電解採取を行う際には、図２に示すように、電解槽２２内に複数のアノード１０と（アノード板１２と略同じ大きさのカソード板２０が支持部材２２に支持された）カソード１８とを交互に配置して対向させ、アノード板１２とカソード板２０の間に通電して、目的とする非鉄金属をカソード板２０の表面に析出させて採取するようになっている。なお、図２において、参照符号２６は電解液の液面を示している。

アノード板１２は、互いに対向する一対の主面１２ａと、これらの主面１２ａに対して略垂直方向に延びて互いに対向する上面および底面１２ｂと、主面１２ａに対して略垂直方向に延びて互いに対向する一対の側面１２ｃとを有する略矩形の平板状のアノード板であり、このアノード板１２として、Ｐｂ板、Ｐｂ−Ａｇ合金板、ＤＳＥ電極（寸法安定電極）板、ＭＳＡ（Ｍｏｒｉｍｉｔｓｕ Ｓｍａｒｔ Ａｎｏｄｅ）（登録商標）板などの非鉄金属の電解採取に使用可能なアノード板を使用することができる。

支持部材１４は、アノード板１２の上端側に配置され、アノード板１２の上面に沿ってアノード板１２の全幅にわたって延び、アノード板１２に直接または（図示しないロッドなどの）他の部材を介して取り付けられて、アノード板１２を支持する部材である。なお、本実施の形態の支持部材１４は、アノード板１２の上端部（上面および両主面１２ａの上部）を取り囲むように配置され、アノード板１２の上端部に嵌合して固定されている。

保護部材１６は、電解採取の際に電解槽内のアノード１０間でカソード１８を出し入れするときに、アノード板１２とカソード板２０の接触を防止して、アノード板１２の表面に傷が付くのを防止するとともに、アノード板１２とカソード板２０の間のショートを防止するための一対の帯状部材（好ましくはそれぞれ単一の帯状部材）であり、支持部材１４が延びる方向に対して略垂直方向に帯状に延びてアノード板１２と支持部材１４に取り付けられる部材である。すなわち、保護部材１６は、それぞれ上端側に支持部材１４が配置されたアノード板１２の周囲（アノード板１２の両主面１２ａ、支持部材１４の両主面１４ａ、アノード板１２の底面１２ｂおよび支持部材１４の上面１４ｂ）に沿った帯状部分（アノード板１２の側面１２ｃから所定の間隔で離間してその側面１２ｃに近接するとともにその側面１２ｃに沿って延びる帯状部分）において環状に延びて、（上端部に支持部材１４が嵌合した）アノード板１２に着脱可能に嵌合している。なお、保護部材１６を単一の部材で形成することにより、保護部材１６がアノード板１２から外れ難くすることができるとともに、アノード板１２が支持部材１４に取り付けられた部分が機械的衝撃により破損し易い場合でも、クレーンなどにより支持部材１４を把持して支持部材１４が延びる方向と垂直方向に移動させる際に、アノード板１２が支持部材１４に取り付けられた部分に加わる応力が保護部材１６によって低減されて、アノード板１２が支持部材１４から外れたり、落下するのを防止することができる。

保護部材１６が延びる方向に対して略垂直に切断した保護部材１６の断面（横断面）の形状は、少なくとも（図２に示す）電解液の液面２６より下側部分（電解液に浸かる部分）では、図１Ｃに示すように、略三角形であり、アノード板１２に取り付けられた保護部材１６の部分の幅がアノード板１２の主面から遠ざかるに従って漸減（内周面から最外周に向かって漸減）するようになっている。そのため、電解採取の際に電解槽内のアノード１０間でカソード１８を出し入れするときに、カソード板２０に接触（または接近）する保護部材１６の面積を極力小さくして、電解採取の際に保護部材１６に対向するカソード板２０の部分で電着金属の厚さが薄くなり過ぎるのを防止して、電着金属の剥ぎ取りが困難になる（自動剥ぎ取り機が使用できなくなる）のを防止することができる。また、保護部材１６の最大幅（内周面側の幅）が狭ければ、電解採取の際の電着金属への影響が殆どなく、電気抵抗の上昇も殆どない。なお、保護部材１６が延びる方向に対して略垂直に切断した保護部材１６の断面（横断面）の形状は、電解液の液面２６より上側部分では、図１Ｄに示すように、略矩形でもよいし、他の形状でもよいが、アノード板１２が支持部材１４に取り付けられた部分に加わる応力を低減するために、厚く且つ強度を高めることができる形状であるのが好ましい。

保護部材１６は、電解採取に影響し難く、カソード１８が接触して衝撃が与えられても破損し難く、水に浮かぶ（比重が１より小さい）材質、例えば、（比重０．９０〜０．９２ｇ／ｃｍ^３）ポリプロピレンからなるのが好ましい。このように水に浮かぶ材質からなる保護部材１６は、仮に破損した場合でも、電解液中に浮くので、回収するのが容易である。このようなポリプロピレンからなる保護部材１６は、例えば、ポリプロピレン板を（内部にアノード板１２と支持部材１４に対応する形状の貫通孔を形成するように）くり抜いて環状に延びる帯状部材とすることによって容易に形成することができる。

なお、本実施の形態の電解採取用アノードを亜鉛の電解採取に使用した場合に、保護部材１６に対向するカソード板２０上の電着亜鉛にその跡が確認された（カソード板２０上の厚さ２．５〜３．０ｍｍの電着亜鉛に対して、保護部材１６に対向するカソード板２０の部分では電着亜鉛の厚さが１．０〜１．５ｍｍ程度であった）が、電着亜鉛の剥ぎ取りに問題がないことが確認された。また、本実施の形態の電解採取用アノードの保護部材１６に代えて、略矩形の断面形状の保護部材を使用して、同様の亜鉛の電解採取を行ったところ、保護部材に対向するカソード板の部分では、電着亜鉛が薄くなり過ぎて、電着亜鉛の剥ぎ取りに問題が生じた。

１０ アノード
１２ アノード板
１２ａ 主面
１２ｂ 底面
１２ｃ 側面
１４ 支持部材
１４ａ 主面
１４ｂ 上面
１６ 保護部材
１８ カソード
２０ カソード板
２２ 支持部材
２４ 電解槽
２６ 電解液の液面

Claims (10)

1. 互いに対向する一対の主面と、これらの主面に対して略垂直方向に延びて互いに対向する上面および底面と、前記主面に対して略垂直方向に延びて互いに対向する一対の側面とを有する略矩形の平板状の電解採取用のアノード板と、このアノード板の上面に沿って延びてアノード板を支持する支持部材と、この支持部材とアノード板の両主面および底面に沿った帯状部分において環状に延びてアノード板に取り付けられた少なくとも一つの保護部材とを備え、この保護部材が、アノード板の両主面において、支持部材が延びる方向に対して略垂直方向に延びていることを特徴とする、電解採取用アノード。
2. 前記少なくとも一つの保護部材が二つの保護部材であることを特徴とする、請求項１に記載の電解採取用アノード。
3. 前記二つの保護部材の各々が前記アノード板の側面に近接して配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の電解採取用アノード。
4. 前記二つの保護部材の各々が前記アノード板の側面から離間していることを特徴とする、請求項２または３に記載の電解採取用アノード。
5. 前記保護部材が延びる方向に対して略垂直に切断した前記保護部材の断面の形状が略三角形であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の電解採取用アノード。
6. 前記アノード板に取り付けられた前記保護部材の部分の幅が前記アノード板の主面から遠ざかるに従って漸減していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の電解採取用アノード。
7. 前記少なくとも一つの保護部材または前記二つの保護部材の各々の保護部材が単一の部材であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の電解採取用アノード。
8. 前記保護部材に前記アノード板と前記支持部材が着脱可能に嵌合していることを特徴とする、請求項７に記載の電解採取用アノード。
9. 前記保護部材が１より小さい比重の材質からなることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の電解採取用アノード。
10. 前記保護部材がポリプロピレンからなることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の電解採取用アノード。

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