JP6929320B2 - Electrolyzer and electrolysis method - Google Patents
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Description
本発明は、電解装置及び電解方法に関する。 The present invention relates to an electrolyzer and an electrolyzer.
従来の電解装置では、電解槽の長手方向の一端側の下部から電解液が供給され、他端側の上部から電解液が排液される下入れ上抜き方式と呼ばれる電解液の給排液が行われてきた。電解槽内の液組成及び添加剤濃度を均一に保つことは、例えば電気銅の品質及び電解成績を向上させるために重要な技術の一つであり、これまで色々な方法が検討されている。 In the conventional electrolyzer, the electrolyte is supplied from the lower part on one end side in the longitudinal direction of the electrolytic cell, and the electrolyte is discharged from the upper part on the other end side. Has been done. Keeping the liquid composition and additive concentration in the electrolytic cell uniform is one of the important techniques for improving the quality of electrolytic copper and the electrolytic performance, for example, and various methods have been studied so far.
例えば、特開2007−204779号公報(特許文献1)には、電解槽の長手方向の一端側から電解液の上層部及び下層部へ電解液を給液し、反対側の端部側の液面上層部から排液する方法が提案されている。特開2015−209550号公報(特許文献2)には、電解槽の長手方向の一端の上部から電解液が側面に向けて給液され、他端の下部から排液される方法が提案されている。また、全く別の方法として、特開2014−189851号公報(特許文献3)及び特許第5227404号公報(特許文献4)には、電解槽の底や電解槽脇から電解液を給液する方法が提案されている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-204779 (Patent Document 1), the electrolytic solution is supplied from one end side in the longitudinal direction of the electrolytic cell to the upper layer portion and the lower layer portion of the electrolytic solution, and the liquid on the opposite end side. A method of draining liquid from the upper layer has been proposed. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-209550 (Patent Document 2) proposes a method in which the electrolytic solution is supplied toward the side surface from the upper part of one end in the longitudinal direction of the electrolytic cell and drained from the lower part of the other end. There is. Further, as a completely different method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-189851 (Patent Document 3) and Japanese Patent No. 5227404 (Patent Document 4) provide a method of supplying an electrolytic solution from the bottom of the electrolytic cell or the side of the electrolytic cell. Has been proposed.
しかしながら、電解が進むと電解槽内に液の濃度差が生まれ、電解槽底へいくほど比重の重い液が溜まる。給液口から給液された液は、電解槽底の液より比重が軽いため、特許文献1及び2に記載されるような下入れ上抜き方式の電解液の給排液を行った場合には、給液位置より下方に電解液や添加剤が供給されないデッドスペースが生じる。電解槽内に添加剤が供給されない領域が生じると電着物の表面が荒れる場合や、電解液が供給されないことによって液中の銅濃度が部分的に上昇して不動態化が起こりやすくなる場合がある。 However, as the electrolysis progresses, a difference in the concentration of the liquid is generated in the electrolytic cell, and the liquid having a heavier specific gravity accumulates toward the bottom of the electrolytic cell. The liquid supplied from the liquid supply port has a lighter specific gravity than the liquid at the bottom of the electrolytic cell. There is a dead space below the liquid supply position where the electrolyte and additives are not supplied. If there is a region in the electrolytic cell where the additive is not supplied, the surface of the electrodeposited material may become rough, or the copper concentration in the liquid may partially increase due to the absence of the electrolyte, and passivation may easily occur. be.
特許文献3に記載された発明では、電解槽の下方且つカソードの側方から電解液を供給し、電解槽の上部の電解液排出口から電解液を排液することで、排液側の電解槽底部の銅濃度上昇を防ぐことはできる。しかしながら、給液側は、従来と同様に上方から供給されているため、給液側の電解槽下方には電解液が供給されないデッドスペースが生じ、電解槽内の混合状態を十分に改善できているとはいえない。 In the invention described in Patent Document 3, the electrolytic solution is supplied from below the electrolytic cell and from the side of the cathode, and the electrolytic solution is discharged from the electrolytic cell discharge port at the upper part of the electrolytic cell, whereby electrolysis on the drain side is performed. It is possible to prevent an increase in the copper concentration at the bottom of the tank. However, since the liquid supply side is supplied from above as in the conventional case, a dead space in which the electrolytic solution is not supplied is generated below the electrolytic cell on the liquid supply side, and the mixed state in the electrolytic cell can be sufficiently improved. It cannot be said that there is.
特許文献4に記載された発明では、電解槽の底及び電解槽脇から電解液を供給することにより、電解槽内の電解液の混合状態を改善することができる。しかしながら、特許文献4では、電解液を下方から上方へと強制的に対流させることにより、殿物の巻き上げなどによるカソードの汚染の問題が発生するおそれがある。 In the invention described in Patent Document 4, the mixed state of the electrolytic cell in the electrolytic cell can be improved by supplying the electrolytic cell from the bottom of the electrolytic cell and the side of the electrolytic cell. However, in Patent Document 4, by forcibly convection of the electrolytic solution from the lower side to the upper side, there is a possibility that the problem of cathode contamination due to the hoisting of the ridge and the like may occur.
上記課題を鑑み、本開示は、殿物の巻き上げを抑制しながら電解槽内に給液される電解液の混合状態を改善することが可能な電解装置及び電解方法を提供する。 In view of the above problems, the present disclosure provides an electrolyzer and an electrolysis method capable of improving the mixed state of the electrolytic solution supplied into the electrolytic cell while suppressing the hoisting of the ridge.
本発明の実施の形態に係る電解装置は一実施態様において、電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を電解液中に浸漬し、電解液を循環しながら電解処理する電解装置であって、電解槽の長手方向に延びる第1の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の給液口を有する給液配管と、給液配管を内部に収容するように第1の側壁に沿って延び、複数の給液口から供給される電解液を貯留し、該電解液を上部からオーバーフローさせて電解槽内へ供給する樋部と、第1の側壁と対向する第2の側壁に沿って延び、樋部よりも下方に配置され、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備え、該排液口から電解槽内の電解液を排液する排液配管とを備える電解装置である。 In one embodiment, the electrolytic device according to the embodiment of the present invention circulates the electrolytic cell by immersing the electrodes arranged at intervals along the longitudinal direction of the electrolytic cell accommodating the electrolytic cell in the electrolytic cell. A liquid supply pipe that extends along a first side wall extending in the longitudinal direction of the electrolytic cell and has a plurality of liquid supply ports arranged at intervals from each other, and a liquid supply pipe. A gutter that extends along the first side wall so as to house the electrolyte, stores the electrolytes supplied from the plurality of liquid supply ports, overflows the electrolytes from the upper part, and supplies the electrolytes into the electrolytic cell. It has a plurality of drainage ports extending along the second side wall facing the first side wall, arranged below the gutter portion, and arranged at intervals from each other, and from the drainage port into the electrolytic cell. It is an electrolytic device provided with a drainage pipe for draining the electrolytic solution.
本発明の実施の形態に係る電解方法は一実施態様において、電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を電解液中に浸漬し、電解液を循環しながら電解処理する電解方法であって、電解槽の長手方向に延びる第1の側壁に沿って延び、電解槽内に電解液を供給する複数の給液口を備える給液配管に電解液を供給し、給液配管を内部に収容するように第1の側壁に沿って延びる樋部内に給液配管から供給された電解液を収容し、収容した電解液を樋部の上部からオーバーフローさせて電解槽内へ供給し、第1の側壁と対向する第2の側壁に沿って延び、樋部よりも下方に配置され、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備える排液配管から電解槽内の電解液を排液することを含む電解方法である。 In one embodiment of the electrolytic method according to the embodiment of the present invention, electrodes arranged at intervals along the longitudinal direction of an electrolytic cell accommodating the electrolytic cell are immersed in the electrolytic solution, and the electrolytic solution is circulated. This is an electrolytic method for performing electrolytic treatment while performing electrolytic treatment, in which the electrolytic solution is supplied to a liquid supply pipe provided with a plurality of liquid supply ports extending along a first side wall extending in the longitudinal direction of the electrolytic cell and supplying the electrolytic solution into the electrolytic cell. The electrolytic solution supplied from the liquid supply pipe is housed in a gutter extending along the first side wall so as to supply and house the liquid supply pipe inside, and the stored electrolyte solution overflows from the upper part of the gutter. A drainage pipe that supplies into the electrolytic cell, extends along the second side wall facing the first side wall, is arranged below the gutter, and has a plurality of drainage ports arranged at intervals from each other. It is an electrolytic method including draining the electrolytic solution in the electrolytic cell.
本開示によれば、殿物の巻き上げを抑制しながら電解槽内に給液される電解液の混合状態を改善することが可能な電解装置及び電解方法が提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an electrolyzer and an electrolyzing method capable of improving the mixed state of the electrolytic solution supplied into the electrolytic cell while suppressing the hoisting of the tongue.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る電解装置及び電解方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の構造、配置及び手順等を下記のものに特定するものではない。 Hereinafter, the electrolysis apparatus and the electrolysis method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the structure, arrangement, procedure, etc. of each component. Is not specified as the following.
(電解装置)
本発明の実施の形態に係る電解装置は、図1に示すように、電解液を収容するための直方体状の電解槽1を備える。電解槽1のサイズとしては、例えば、電解槽1の長さ(長手方向Xの内径)が5200〜5900mm、幅(短手方向Yの内径)が1095〜1110mm、深さが1275〜1510mmとなるように形成することができる。
(Electrolyzer)
As shown in FIG. 1, the electrolyzer according to the embodiment of the present invention includes a rectangular parallelepiped
電解槽1は、長手方向Xに平行な方向に延びる第1の側壁11と、第1の側壁11に対向する第2の側壁12と、長手方向Xの一端において第1の側壁11及び第2の側壁12に垂直に延びる第3の側壁13と、長手方向Xの他端において第1の側壁11及び第2の側壁12に垂直に延び、第3の側壁13に対向する第4の側壁14とを有する。
The
電解槽1の第1の側壁11の上方には、電解槽1内に収容される電解液の液面もしくは液面近傍となる高さにおいて電解槽1の長手方向Xに沿って延びる給液配管2が配置されている。給液配管2は、電解槽1の第3の側壁13の上方に配置された給液部20に接続されている。給液部20は、図1(a)及び図1(b)に示す電解槽1の他に、電解槽1以外の他の電解槽に対しても電解液を給液することが可能な給液主管と、供給主管から給液配管2へ電解液を分岐させる分岐配管とを備えることができるが、この例に制限されないことは勿論である。
Above the
給液配管2は、電解液の供給流量を20〜100L/分となるように電解槽1内へ供給することが好ましい。電解液の供給流量が20L/分未満では添加剤が電解槽1内に行き渡る前に分解してしまい、電着した金属の平滑性が損なわれる場合や、不動態化を起こす場合がある。電解液の供給流量は電解効率の面から高い方が好ましいが、電解液の供給流量が100L/分を超えると、電解槽1内の殿物が巻き上げられてカソード板表面へ付着する場合がある。
The
本実施形態に係る電解装置では、供給流量を20〜100L/分とすることで、殿物の巻き上げを抑制しながら電解槽1内に給液される電解液の混合状態をより改善することができ、より効率の高い電解精製を実施することができる。なお、電解液の供給流量は、30〜90L/分とすることが好ましく、30〜70L/分とすることがより好ましく、50〜70L/分とすることが更に好ましい。
In the electrolytic device according to the present embodiment, by setting the supply flow rate to 20 to 100 L / min, it is possible to further improve the mixed state of the electrolytic solution supplied into the
給液配管2の上部には、長手方向Xに沿って複数の給液口21a、21b・・・21xが好ましくは等間隔に設けられている。複数の給液口21a、21b・・・21xの数は特に限定されない。図2に示すように、樋部4は、電解槽1の第1の側壁11の上方に配置され、給液配管2を内部に収容し、第1の側壁11の長手方向に沿って延びている。
A plurality of
樋部4は、給液配管2の複数の給液口21a、21b・・・21xから供給される電解液を貯留するために凹形状を有している。樋部4は、図1に示すように、第1の側壁11上に固定され、第1の側壁11の長手方向に沿って延びる第1の壁部42と、第1の壁部42と一定間隔を空けて対向する第2の壁部43と、第1の壁部42と第2の壁部43とを支える複数の梁部44と、図1からは見えない底面を備えることができる。
The gutter portion 4 has a concave shape for storing the electrolytic solution supplied from the plurality of
梁部44は、第1の壁部42と第2の壁部42との間に一定間隔を空けて第1の壁部42と第2の壁部43とを支えることができる程度の間隔を有して複数個配置されていればよく、梁部44の個数は特に限定されない。第1の壁部42と第2の壁部43との間の間隔は、電解槽1内に挿入される電極とぶつからない程度の間隔を有していれば特に限定されない。樋部4は、電解液に対して耐食性を有する材料、例えばステンレス鋼(SUS)、塩化ビニル、繊維強化プラスチック(FRP)等で形成されることができる。
The beam portion 44 has a certain distance between the first wall portion 42 and the second wall portion 42 so as to support the first wall portion 42 and the
樋部4の上方には、複数の開口部41a、41b、41xが形成されている。電解液が給液配管2の複数の給液口21a、21b・・・21xから供給されて樋部4の内部に一時貯留される。樋部4の内部に貯留された電解液の一部は、開口部41a、41b、41xからオーバーフローして、電解槽1内へと流れる。
A plurality of
このように、給液配管2から給液された電解液が、樋部4の内部で一旦、貯留されてから電解槽1内へと供給されることによって、細長い給液配管2内で生じる差圧が樋部4内で均一化されるため、電解液を電解槽1全体に渡って偏りなく供給することができる。また、樋部4内において一端電解液が貯留されることにより、電解液及び添加剤の成分を電解槽1の長手方向に沿って均一化することができるため、電解槽内に給液される電解液の混合状態を総全体に渡り改善することが可能となる。また、電解液がオーバーフローによって電解槽1内へ供給されることにより、樋部4内から樋部4外へ電解液を抜き出して排出するためのポンプ等の動力が不要となり、装置の簡素化が図れる。
As described above, the difference generated in the elongated
樋部4の開口部41a、41b、・・・41xの高さが電解液の液面に対して高すぎると、樋部4からオーバーフローした電解液が電解液の液面と衝突して気泡が発生し、電解に影響を及ぼす場合がある。一方、樋部4の開口部41a、41b、・・・41xの高さが電解液の液面よりも低いと、電解槽1内の電解液が樋部4側へと流れ込み、給液が円滑に進まない場合がある。樋部4の開口部41a、41b、・・・41xの高さは、電解液の液面から400mm以内の高さ、より好ましくは200mm以内の高さ、さらに好ましくは50mm以内の高さに配置されることが好ましい。
If the height of the
電解槽1の深さ方向に沿った樋部4の幅は、給液配管2の管径や電解槽1の装置規模に応じて適宜変更することができる。図1の例では、深さ方向に沿った樋部4の幅は50〜100mmとする例が示されているが、樋部4に供給された電解液の圧の偏りをより均一化するために、樋部4の深さ方向に沿った樋部4の幅を100mmよりも大きくしてもよい。
The width of the gutter portion 4 along the depth direction of the
図2に示すように、給液配管2の下方には、第1の側壁11上に固定され、給液部20から給液された電解液を電解槽1の長手方向に沿って上流側から下流側へと供給する補助配管5が設けられている。補助配管5は、電解槽1の長手方向中央部に配置された供給部51、52を介して給液配管2の長手方向中央部に接続されている。給液部20から給液された電解液は、補助配管5の供給部51、52を介して給液配管2内に流入するようになっている。
As shown in FIG. 2, below the
給液配管2へ供給される電解液は、給液部20に近い電解槽1の第3の側壁13側にある排液口31a側から多く流出し、第4の側壁14側にある排液口31xへ進むほど電解液が十分に流出しない場合がある。図2に示すように、補助配管5を介して給液配管2の長手方向中央部からも電解液が供給されることにより、給液配管2の長手方向中央部にも十分に電解液が供給されることとなるため、電解槽1全体に渡ってより均一に電解液を供給することができる。
A large amount of the electrolytic solution supplied to the
更に、最も電解液の供給量が少なくなる給液口21xが設けられた給液配管2の長手方向下流側の先端部には、第1の側壁11上において補助配管5の更に下方に固定され、第1の側壁11の長手方向に延び、先端部が給液配管2の先端部に接続された補助配管6が配置される。補助配管6の先端部には供給部61が設けられており、供給部61を介して給液部20から供給された電解液が補助配管6の先端部に供給される。これにより、補助配管6を介して給液配管2の長手方向先端部からも電解液が供給されることとなるため、電解槽1全体に渡ってより均一に電解液を供給することができる。
Further, at the tip of the
電解槽1の第4の側壁14側上方には、電解槽1内の電解液を電解槽1外へ排出するための排液部30及び排液部30に接続された排液ボックス32が設けられている。排液ボックス32には、図3に示すように、複数の排液配管3a、3b、3cがそれぞれ接続されている。排液配管3a、3b、3cは、図2に示すように、給液配管2よりも下方に配置され、第2の側壁12上に固定されて第2の側壁12に沿って延び、互いに間隔を空けて電解槽1の長手方向に沿って配置された複数の排液口31a〜31xを備える。
Above the
図2の例では、電解槽1の上流側、即ち、給液部20に近い側の電解槽1内の電解液を排液可能な排液口31a、31b、31cを備える排液配管3aと、電解槽1の中央付近の電解液を排液可能な排液口31d、31e、31fを備える排液配管3bと、電解槽1の排液ボックス32に近い側の電解液を排液可能な排液口31g、31xを備える排液配管3cの3本の配管が上下に離間してそれぞれ配置される。しかしながら、排液配管3a、3b、3cの配置は図2の配置に限定されないことは勿論である。
In the example of FIG. 2, the
例えば、配管の長さが一番長い排液配管3aを、電解槽1の底部に最も近い位置に配置し、配管の長さが最も短い排液配管3cを、3つの排液配管3a、3b、3cの中で最も上部となるように配置することも可能であることは勿論である。
For example, the
排液配管3a、3b、3cは、それぞれ排液ボックス32に接続された一端側とは反対側の先端部に排液口31a〜31xがそれぞれ設けられている。図2に示すように排液配管3a、3b、3cの先端部に選択的に排液口31a〜31xが設けられることによって、一本の排液配管の全体に渡って排液口を均一に設ける場合に比べて、排液口31a〜31xが形成される領域の電解槽1の長手方向に沿った長さをそれぞれ短くすることができるため、圧力損失を小さくでき、排液口31a〜31xが配置された各領域の電解液をより効率的に排液しやすくなる。これにより、電解槽1の長手方向の排液ムラが生じにくくなる。
The
なお、排液配管3a、3b、3cのそれぞれ最も先端部にある例えば排液口31a、31d、31gは排液ボックス32から最も遠い位置にあるため、排液配管3a、3b、3c内を流れる電解液の抵抗や圧力損失等により、十分に排液されない場合がある。図2に示すように、排液配管3a、3b、3cの排液口31a〜31xの先端部、即ち、排液口31cと排液口31d、排液口31fと排液口31gとが互いに上下に重なるように配置されることによって、排液配管3a、3b、3cの先端部においても十分に排液が行われるように構成することができる。これにより、電解槽1の長手方向の排液ムラを生じにくくすることができる。
Since the
排液配管3a、3b、3cの管径は、給液配管2及び補助配管5、6の管径よりも大きくなるように構成されることが好ましい。給液配管2及び補助配管5、6の管径は同一であっても異なっていても構わない。排液配管3a、3b、3c側の管径を給液配管2の管径よりも大きくすることによって、排液ボックス32から電解液のヘッド圧差を利用して電解液を電解槽1外へ排出させる際に、排液配管3a、3b、3cの圧力損失の影響をより小さくすることができる。これにより、より円滑に給液配管2内に吸い上げられた電解液を電解槽1の外へ排出しやすくできる。
The pipe diameters of the
排液配管3a、3b、3cの管径は、給液配管2及び補助配管5、6の管径よりも1.5倍以上、より好ましくは2倍以上、更に好ましくは4倍以上大きくすることができる。
The pipe diameters of the
排液配管3a、3b、3cの高さは、底部に近づけすぎると電解槽1の底部の殿物などを巻き込んで排液口31a〜31xの詰まり或いは不具合等を生じさせる場合がある。排液口31a〜31xは、例えば、電解槽1内に収容される電極の下端部を起点に、上方に100mm、下方に300mmの範囲に配置されることが好ましく、より好ましくは上方に100mm、下方に100mmの範囲に配置される。
If the heights of the
給液配管2が備える給液口21a、21a、21c・・・21xの開口面積よりも排液配管3a、3b、3cが備える排液口31a、31b・・・31xの開口面積が大きくなるように形成されていることが好ましい。排液口31a、31b・・・31xの開口面積を大きくとることによって、排液配管3a、3b、3c内の電解液を電解槽1外へ排出させる際の圧力損失の影響をより小さくすることができる。
The opening area of the
以下に限定されるものではないが、排液口31a〜31xの各開口面積を給液口21a〜21xの各開口面積に対して1〜400倍、より典型的には100〜200倍大きくすることができる。これにより、排液口31a〜31xから電解槽1内の電解液を効率よく排液することができる。給液口21a〜21x及び排液口31a〜31xの形状、穴径(スリット径)及び間隔は、電解槽1の大きさ等に応じて適宜調整することができる。
Although not limited to the following, each opening area of the
図2に示すように、電解槽1の第4の側壁14側には、電解液を電解槽1外へ排液する排液部30が配置されている。排液部30には排液ボックス32が接続されている。
As shown in FIG. 2, a
図4に示すように、排液部30には、電解槽1内の電解液を排出するための排出口300が設けられている。図5に示すように、排出口300の下方には、電解液を電解槽1外へ排出するために排出口300に接続された排出配管301が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
排液ボックス32は、図5に示す電解液の液面LSよりも下方となる底面32aを備える。底面32aには、図4に示すように、排液配管3a、3b、3cの出口3A、3B、3Cがそれぞれ接続されている。電解槽1から排液配管3a、3b、3c内に排液された電解液は、電解液の液面LSと排液ボックス32内の電解液の液面lsの高さの差Hにより汲み上げされる。
The
排液部30と排液配管3a、3b、3cとの間に排液ボックス32が配置されることにより、ポンプ等の動力を使用せず、且つ電解槽1の底部に沈積する殿物の巻き込みを抑制しながら、電解槽1の下方から電解液を電解槽1の外部へ抜き出すことができる。
By arranging the
排液ボックス32の電解液と接する側の側壁32bの上端部の高さは、電解槽1内の電解液の液面LSに対して数mm〜数十mm上方となるように配置されている。排液ボックス32は、電解槽1内に収容された電解液と接する側の側壁32bに、電解槽1内の電解液中の異物を排液ボックス32へ送るための切り欠き部33を備えることが好ましい。この切り欠き部33は、図4に示すように、電解槽1の上方側から下方側に向かってその開口幅AWが小さくなるような形状を有している。切り欠き部33の形状としては、V字形状、U字形状、台形形状等の種々の形状を取り得るが、具体的な形状は特に限定されない。
The height of the upper end of the
電解槽1内には、電解を行うにつれて電解液の液面LSにゴミ等の異物が溜まる場合がある。この異物が電解槽1内に留まると、電解に悪影響を与える恐れがある。本発明の実施の形態に係る電解装置によれば、電解槽1の電解液の液面LS付近にたまるゴミなどの異物を含む電解液を切り欠き部33からオーバーフローさせて排出することができるため、電解槽1内の電解液の液面LS付近のゴミの滞留を抑制することができる。
Foreign matter such as dust may accumulate in the
図4及び図5に示すように、排液ボックス32と排液部30との間には、排液ボックス32から排液部30へと流れる電解液を堰き止めるように配置された調整板35が配置されている。調整板35が配置されることにより、排液配管3(3a、3b、3c)を介して排液ボックス32内に回収された電解液が、調整板35の上端からオーバーフローして排液部30へと流れる。
As shown in FIGS. 4 and 5, an adjusting
例えば、大きさの異なる調整板35を配置することにより、調整板35の排液ボックス32の底面32aからの高さhを変更することが可能である。調整板35の高さhを変更することにより、電解槽1内の電解液の液面LSと排液ボックス32内の電解液の液面lsとの高さの差Hを調整することができる。これにより、電解槽1内の電解液の液面LSとの電解液の液面lsとの高さの差Hによるヘッド圧差を調整して、どのような給液量であっても電解槽1内の電解液の液面LSの高さを一定に保つことができる。
For example, by arranging the adjusting
更に、排液ボックス32には、排液配管3a、3b、3cの出口3A、3B、3Cが接続された底面32aを複数の領域に分割するための分割壁37が排液ボックス32に設けられていることが好ましい。分割壁37を配置せずとも各出口3A、3B、3Cからそれぞれ排出される電解液の量を把握することは可能であるが、排液ボックス32に分割壁37が配置されることにより、各出口3A、3B、3Cからそれぞれ排出される電解液の量を目視により把握しやすくできる。
Further, the
電解装置は、図1〜図5に不図示の電解液の環流機構が設けられている。環流機構は、電解槽1の排液部30から排出された電解液にニカワやチオ尿素等の添加剤を追加するとともに、必要な成分調整と温度調整を行い、調整後の電解液を給液配管2から電解槽1内へと環流する。電解装置には不図示の給電機構が設けられている。給電機構は、電解槽1内の長手方向に沿って交互に配置されるアノード板とカソード板とを含む電極の間に直流電流を印加する電源装置と配線とを備えている。
The electrolytic apparatus is provided with a circulation mechanism of an electrolytic solution (not shown) shown in FIGS. 1 to 5. The recirculation mechanism adds additives such as nikawa and thiourea to the electrolytic solution discharged from the
アノード板及びカソード板の構成は特に限定されない。アノード板は電解精製もしくは電解採取を行う際の陽極となり、粗金属製の板材で構成される。カソード板は電解精製もしくは電解採取を行う際の陰極となり、導電性に優れた板状の金属で構成される。 The configuration of the anode plate and the cathode plate is not particularly limited. The anode plate serves as an anode for electrolytic refining or electrowinning, and is composed of a crude metal plate material. The cathode plate serves as a cathode for electrorefining or electrowinning, and is composed of a plate-shaped metal having excellent conductivity.
電解槽1内の電解液の混合状態を改善するために種々の検討が行われてきたが、電解槽1内の長手方向の一端側から長手方向の他端側へと電解液を流す従来の下入れ上抜き方式の電解装置では電解液供給方向上流側と下流側で電解液中の銅などの金属イオン濃度及び添加物の濃度に偏りが生じるとともに、電解が進むにつれて電解槽1の上部から底部へいくほど金属イオン濃度が高くなる傾向にあった。
Various studies have been conducted to improve the mixed state of the electrolytic cell in the
本発明の実施の形態に係る電解装置によれば、電解槽1の幅(Y)方向、即ち、電解槽1の第1の側壁11側から第2の側壁12側へと電解液を供給するように構成するとともに、給液配管2の給液口21a、21b・・・23xの設置位置を、排液配管3a、3b、3cの排液口31a、31b・・・31xよりも相対的に上方となるように構成した、いわゆる、「横入れ上入れ下抜き方式」を採用する。その結果、電解槽1の底部の銅イオン濃度などの金属イオン濃度の上昇を効果的に抑制できるとともに、電解液中に含まれる種々の添加剤の濃度分布を電解槽1内全体でより均一化することができる。
According to the electrolyzer according to the embodiment of the present invention, the electrolytic solution is supplied from the width (Y) direction of the
さらに、電解槽1において上方から下方へと電解液を流すことにより、殿物の巻き上げの恐れも少なくなる。そのため、電解液の供給流量を大きくしても殿物の巻き上げを抑制しながら電解液の混合状態を改善することができ、電着物の電着効率も従来に比べて改善させることができる。さらに、電着物の表面性状に影響を及ぼすニカワなどの添加物を電解槽全体にわたって均一に行き渡らせることができるため、電解槽1全体において品質の揃った電着物が得られる。
Further, by flowing the electrolytic solution from the upper side to the lower side in the
(電解方法)
本発明の実施の形態に係る電解装置を用いて電解液を電気分解することにより、複数のカソード板に銅などの金属を電着させることができる。以下においては、本発明の実施の形態に係る電解装置を用いて電気分解する例として粗銅を精錬する場合について説明する。
(Electrolysis method)
By electrolyzing the electrolytic solution using the electrolytic device according to the embodiment of the present invention, a metal such as copper can be electrodeposited on a plurality of cathode plates. In the following, a case of refining blister copper will be described as an example of electrolysis using the electrolytic device according to the embodiment of the present invention.
まず、例えば純度が99mass%程度の粗銅の板材をアノード板とし、純度が99.99mass%程度の銅の板材又はステンレス板をカソード板として、複数のアノード板と複数のカソード板とを交互に板厚方向に間隔を空けて、電極板の下端が電解槽1の底面から所定の間隔が空くように且つ電極板の側面が樋部4と接触しないように電解槽1内に配置する。
First, for example, a blister copper plate having a purity of about 99 mass% is used as an anode plate, a copper plate or a stainless steel plate having a purity of about 99.99 mass% is used as a cathode plate, and a plurality of anode plates and a plurality of cathode plates are alternately arranged. The electrode plates are arranged in the
給液部20内に配置された給液主管に接続された給液配管2が備える複数の給液口21a、21b・・・23xから硫酸銅及び硫酸の混合水溶液にニカワやチオ尿素などの添加剤を添加した電解液を供給する。更に、補助配管5及び補助配管6から給液配管2の長手方向中央部及び先端部に電解液を供給する。給液配管2及び補助配管5、6により供給された電解液は樋部4内に貯留される。そして、樋部4内に貯留された電解液を樋部4の上部の開口部41a、41b・・・41xからオーバーフローさせて電解槽1内へ供給する。一方、排液ボックス32及び排液部30に接続された排液配管3a、3b、3cの複数の排液口31a、31b・・・31xから電解槽1内の電解液を排液し、不図示の環流機構によって、電解液を循環させる。
Addition of nikawa, thiourea, etc. to a mixed aqueous solution of copper sulfate and sulfuric acid from a plurality of
給電機構を用いてアノード板とカソード板との間に直流電流を印加し、アノード板の銅を電解液中にイオンとして溶出させてカソード板へ電着させる。電解液は上述のようにして電解槽1の第1の側壁11にある樋部4の上方から電解液を電解槽1内へ供給し、第1の側壁11と対向する電解槽1の第2の側壁12の下方で電解液を排液配管3a、3b、3c内へ排液させるようにして液流を発生させる。
A direct current is applied between the anode plate and the cathode plate using a power feeding mechanism, and the copper of the anode plate is eluted as ions in the electrolytic solution and electrodeposited on the cathode plate. As described above, the electrolytic solution is supplied into the
排液配管3a、3b、3c内へ排液された電解液は、排液ボックス32により汲み上げられて、排液部30を介して排液される。電解槽1内の電解液の上層に浮遊するゴミなどの異物は、排液ボックス32が備える切り欠き部33から越流により排液ボックス32内へ収容され、電解槽1の外部へ排出される。
The electrolytic solution drained into the
本発明の実施の形態に係る電解方法によれば、電解槽1の短手方向Yの一端から短手方向Yの他端側へ、且つ上方から下方へ向けて電解槽1の長手方向Xに沿った複数箇所から電解液を流すことにより、電解槽1の長手方向Xの一端側から他端側へと電解液を流す従来の方式と比べて、電解槽1内の電解液の混合状態をより良好にすることができる。
According to the electrolysis method according to the embodiment of the present invention, from one end of the short direction Y of the
特に、本発明の実施の形態に係る電解方法によれば、電解槽1下部の銅イオンなどの金属イオン濃度の上昇を抑制し、金属イオンを液中により均一に分散できるため、高い電流密度又は不純物濃度の高い材料をアノード板に用いて電解精製を実施した場合の不動態化現象をより効率的に抑制することが可能となる。
In particular, according to the electrolysis method according to the embodiment of the present invention, an increase in the concentration of metal ions such as copper ions in the lower part of the
(その他の実施の形態)
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the present invention has been described in accordance with the above embodiments, the statements and drawings that form part of this disclosure should not be understood to limit the invention. This disclosure will reveal to those skilled in the art various alternative embodiments and operational techniques.
給液配管2及び排液配管3a、3b、3cがそれぞれ備える給液口21a、21b・・・23x及び排液口31a、31b・・・31xの位置は、電解槽1内に浸漬されるアノード板及びカソード板が配置される位置との関係で調整することができる。例えば、給液配管2に設けられた複数の給液口21a、21b・・・23x及び排液配管3a、3b、3cに設けられた複数の排液口31a、31b・・・31xを、それぞれアノード板とカソード板との間に設けられた隙間に面するように設け、電解液をアノード板とカソード板との空間に供給するように構成することができる。このようにしてアノード板及びカソード板の表面に液流を発生させることにより、高い電流密度又は不純物濃度の高い材料をアノード板に用いて電解精製を実施した場合の不動態化現象をより効率的に抑制することが可能となる。
The positions of the
電解槽1内に収容されるアノード板とカソード板との間の空間には、給液口21a、21b・・・23x及び排液口31a、31b・・・31xがそれぞれ1箇所ずつ配置されるだけでなく、アノード板とカソード板との間の空間の広さに対応して給液口21a、21b・・・23x及び排液口31a、31b・・・31xが空間内に複数配置されるようにしてもよい。また、電解液、特に添加剤の混合状態が悪化しやすい電解槽1の長手方向中央側から排液側の給液口21a、21b・・・23x及び排液口31a、31b・・・31xの個数を電解槽1の長手方向中央側から給液側の個数よりも多くするようにしてもよい。
In the space between the anode plate and the cathode plate housed in the
給液配管2及び排液配管3a、3b、3cがそれぞれ備える給液口21a、21b・・・23x及び排液口31a、31b・・・31xの各開口面積は、基本的には長手方向Xに沿ってそれぞれ等しい大きさとなる例を示しているが、電解槽1の長手方向X上流側と下流側で異なる開口面積を有していてもよい。給液配管2及び排液配管3a、3b、3cは複数の配管又は一の配管が長手方向に沿って枝状に分岐した配管を用いることができる。排液配管3a、3b、3cは複数本でなく1本で構成することも可能である。また、給液配管2を複数からなる配管で構成してもよいことは勿論である。
The opening areas of the
このように、本発明は上記の開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によって表されるものであり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲において変形し具体化し得る。 As described above, the present invention is represented by the matters specifying the invention within the scope of claims reasonable from the above disclosure, and at the implementation stage, it can be modified and embodied without departing from the gist thereof.
1…電解槽
2…給液配管
3(3a、3b、3c)…排液配管
4…樋部
5…補助配管
6…補助配管
11…第1の側壁
12…第2の側壁
13…第3の側壁
14…第4の側壁
20…給液部
21a〜21x…給液口
30…排液部
31a〜31x…排液口
32…排液ボックス
32…壁部
32a…底面
32b…側壁
33…切り欠き部
35…調整板
37…分割壁
41a〜41x…開口部
42…第1の壁部
43…第2の壁部
44…梁部
51、52、61…供給部
300…排出口
301…排出配管
1 ...
Claims (9)
前記電解槽の長手方向に延びる第1の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の給液口を有する給液配管と、
前記給液配管を内部に収容するように前記第1の側壁に沿って延び、前記複数の給液口から供給される電解液を貯留し、該電解液をオーバーフローさせて前記電解槽内へ供給する樋部と、
前記第1の側壁と対向する第2の側壁に沿って延び、前記樋部よりも下方に配置され、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備え、該排液口から前記電解槽内の電解液を排液する排液配管と
を備えることを特徴とする電解装置。 An electrolytic device in which electrodes arranged at intervals along the longitudinal direction of an electrolytic cell accommodating an electrolytic solution are immersed in the electrolytic solution and electrolyzed while circulating the electrolytic solution.
A liquid supply pipe extending along a first side wall extending in the longitudinal direction of the electrolytic cell and having a plurality of liquid supply ports arranged at intervals from each other.
It extends along the first side wall so as to accommodate the liquid supply pipe, stores the electrolytic solution supplied from the plurality of liquid supply ports, overflows the electrolytic solution, and supplies the electrolytic solution into the electrolytic cell. Hibe and
A plurality of drainage ports extending along a second side wall facing the first side wall, arranged below the gutter portion, and arranged at intervals from each other are provided, and the electrolysis is performed from the drainage port. An electrolytic device characterized by being provided with a drainage pipe for draining the electrolytic solution in the tank.
前記排液ボックスと前記排液部との間に配置され、前記排液ボックス内の電解液の液面の高さと前記電解槽内の電解液の液面の高さの差を調整する調整板を更に備えることを特徴とする請求項5又は6に記載の電解装置。 A drainage unit for discharging the electrolytic solution in the drainage box to the outside of the electrolytic cell is provided.
An adjusting plate that is arranged between the drainage box and the drainage portion and adjusts the difference between the height of the electrolyte level in the drainage box and the height of the electrolyte level in the electrolytic cell. The electrolyzer according to claim 5 or 6, further comprising.
前記電解槽の長手方向に延びる第1の側壁に沿って延び、前記電解槽内に電解液を供給する複数の給液口を備える給液配管に電解液を供給し、
前記給液配管を内部に収容し、前記第1の側壁に沿って延びる樋部内に前記給液配管から供給された電解液を貯留し、貯留した電解液を前記樋部の上部からオーバーフローさせて前記電解槽内へ供給し、
前記第1の側壁と対向する第2の側壁に沿って延び、前記樋部よりも下方に配置され、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備える排液配管から前記電解槽内の電解液を排液すること
を含む電解方法。 This is an electrolytic method in which electrodes arranged at intervals along the longitudinal direction of an electrolytic cell containing an electrolytic solution are immersed in the electrolytic solution, and the electrolytic solution is circulated for electrolytic treatment.
The electrolytic solution is supplied to a liquid supply pipe provided with a plurality of liquid supply ports extending along a first side wall extending in the longitudinal direction of the electrolytic cell and supplying the electrolytic cell into the electrolytic cell.
The liquid supply pipe is housed inside, the electrolytic solution supplied from the liquid supply pipe is stored in a gutter extending along the first side wall, and the stored electrolytic solution is overflowed from the upper part of the gutter. Supply into the electrolytic cell
Inside the electrolytic cell from a drainage pipe having a plurality of drainage ports extending along a second side wall facing the first side wall, arranged below the gutter portion, and arranged at intervals from each other. An electrolysis method that involves draining the electrolyte.
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