JPH06505305A - 金属回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属回収装置に関する。

本発明は、水性溶液から銅を電解採集する用途を有しており、図示目的のために その用途に説明されるが限定はしない。しかし、本発明は銀、あるいは他の金属 、あるいはガス物質のような他の用途に使用され得ることを理解されたい。

鉱石から金属を抽出する多くの方法は、鉱石中に小さいけれども有意義な割合の 金属を残す。他の方法は、低いグレードの鉱石に経済的に利用できない。処理さ れた鉱石から残っている金属を抽出するひとつの確立された方法、あるいは低い グレードの鉱石から金属を抽出するひとつの確立された方法は、リーチングｒｌ ｅａｃｈｉｎｇＪとして知られている。リーチングは抽出される金属が分解する 流体を鉱石中に通し、その流体を集め、そしてその金属をその流体から分離する 工程を含んでいる。鋼の抽出の場合において、典型的に使用される流体は硫化鋼 を製造するために銅と反応する稀硫酸である。

硫化鉄と自由鋼が形成される場合、銅は金属鉄、あるいは鋼にそれを晒すことに よって鉱物から流れる硫化鋼から除去される。

運悪くそのようにして製造された銅は有意義な不純物を含んでおり、酸はそのプ ロセス中に使い果たされてしまい、そのプロセスの経済性を低下させる。その代 わりに硫化銅溶液が電解セル中に通されても良く、これによって自由鋼および硫 酸の両方を回収する。しかし、従来の電解セルは採集動作から得られる低い濃度 の流体から金属を直接採集する用途に経済的に適用できず、その流体が電解され る前に濃度を高めることが必要になる。

本発明は上に述べた問題点を無くし、信頼性があって有効な金属抽出装置を提供 することに目的がある。本発明の他の目的および利点は、以下、明らかになる。

上に述へた目的および他の目的に鑑み、本発明はひとつの特徴において以下の手 段を含む金属回収セルにある。

細長い内周の回りに設けられた導電性表面を有する細長いハウジング、前記ハウ ジングに伸びる電極、 前記ハウジングに対する流体インレット、前記流体インレットから離れた前記ハ ウジングからの流体アウトレット、および、 前記電極および前記導電性表面に電気回路を接続するための電気端子。

好ましくは、細長いハウジングは端壁間に伸び、電極は前記ハウジング内に設け られて前記端壁間に伸びる。電極は電気陽極として利用され、導電性表面は陰極 として利用されることにより、ハウジング内で保持される液体の電解によって製 造される金属材料が導電性表面に堆積されることが好ましい。勿論、希望されれ ば電極が陰極として使用されても良く、そのときは金属材料はその上に堆積され る。希望されれば電極は流体中に渦巻きの流れを促進するために突起、あるいは リプのような表面処理を含むように形成されても良い。

適切にはハウジングは導電性材料から形成される細長い円筒状の部分を含み、そ の導電性表面はそれと一体であっても良い。陰極および特に導電性材料は、堆積 する金属と同じになるように選択される。例えば、鋼の電解採集において、円筒 状の部分は薄い壁の銅の形をとり、その内部で銅の厚い層が堆積し、円筒状の部 分が新たな銅のチューブによって置換される。これによって、チューブから堆積 された金属を剥がす難しいプロセスを実施する必要性が無くなる。それに代えて 、導電性材料がその表面特性において導電性材料の上に作られる金属の層がそれ から従来の方法において分離される程度に電解採集される金属と相違するように 選択されても良い。適切には分離された金属が導電性材料から分離した後に同じ 材料の層を継続して堆積するために「出発」チューブとして利用される薄い壁の チューブの形であっても良い。例えば、銅の電解採集において他のセルのために 大量の銅の出発チューブがステンレス鋼のチューブを使用する比較的少数のセル から製造されても良い。

流体インレットと流体アウトレットは、ハウジングの長さ方向の寸法に並列にな るようなハウジングに対するある方向に設けられる。しかし、流体インレットは ハウジングの第１の端部に隣接し、細長いハウジングの軸に実質的に垂直になり 、かつ／あるいはハウジングと電極との間に形成される環状の空洞に接するよう に配置され、それによって液体の環状の空洞を流れる螺旋状の流れが誘起される 。そのような螺旋状の流れは、電解採集された金属の堆積をも促進すると考えら れる。適切には流体アウトレットは流体インレットと類似した形状で、それから 離れて設けられ、液体の螺旋状の流れが更に高められる。

流体インレットは第２の金属抽出セルの流体アウトレットに接続されても良く、 それによって流体は両方のセルを介して直列に通過し、流体からの金属の抽出を 高める。抽出バッテリーが直列に接続された複数のセルによって形成されても良 く、金属抽出が、ある持続時間にわたっである量の流体から生じ、それによって 希望する金属の全初期濃度の有意義な割合が抽出される。

抽出プロセスがガス状の副産物を発生する場合、ガス分離装置がセルの間に設け られ、上流のセルで発生したガスが密度差の技術、あるいは、それに類似した技 術によって下流のセルに入る前に液体から除去される。それに代えて、あるいは 、それに加えてセルの上方端部は換気用の開口を有しても良く、それによって発 生したガスは下流のセルに液体が入る前にセルから換気される。ガス分離効果は 液体アウトレットの上にガス分離室を設けることによって高められる。適切には 希望するレベルの有効性のために分離室は環状空洞の外径と略同じ直径であるべ きであり、その直径の１／２に等しい最小の高さを有する。

セルは希望する限度内において、流体速度と陰極電流密度を含むセルの動作条件 を調整することによって、特殊な形で金属を電解採取するように適応させられ、 電解採取された少なくとも幾らかの金属は、陰極に堆積される代わりにセルを通 って液体流により運ばれ、ハウジングの円筒状の部分から離れた便宜的な収集点 において採取されても良い。セルは金属採集手段を有しても良く、それによって 少なくとも幾らかの電解採取された金属が電解採集プロセスに対する妨害を最小 にして粒子としてセルから抽出される。それに加えて、あるいは代わりに粒子収 集手段は、直列に接続されたセルの間に設けられても良く、ガス分離手段と一体 に形成されても良い。粒子収集手段は分離するために重量効果、あるいは遠心分 離効果を利用する分離手段を含んでも良く、かつ、収集室、あるいはホッパーを 含んでも良い。後者は外部弁手段によって外部収集領域に選択的に接続でき、ま た、収集室はセル、あるいは収集室から他の弁手段によって選択的に分離され、 それによって粒材料が開放した他の弁手段を介して閉じた外部弁手段を有する収 集室へ落下させ、それから他の弁手段を閉じるとともに外部弁手段を開くことに よって抽出される。

他の実施例において、収集手段はセル、あるいは分離室の下の収集位置とセルあ るいは分離室から離れた放出位置との間で移動可能な収集室を含む。適切には複 数の収集室か設けられ、回転マガジンの周りに配置され、後者が回転して収集室 か収集位置と放出位置の間で移動させられる。

他の観点において、本発明は以下の工程を含む金属を電解採取する方法にある。

内周に配置された導電性表面を有する細長いハウジングと、前記ハウジング内に 設けられた細長い電極と、前記ハウジングに対する流体インレットと前記流体イ ンレットから離れた前記ハウジングからの流体アウトレット、前記電極および前 記導電性回路に電気回路を接続するための一対の電気終端を含む金属抽出装置を 設ける工程、 前記導電性表面および前記電極の間に電流源を接続する工程、および、前記流体 インレットおよび前記流体アウトレットの間の前記ハウジングを介して金属の分 解塩を含む流体を通す工程。

この方法は、電解採取プロセスに波山プロセスを加えても良く、その流体は電解 採取される金属を含む鉱石微粒子を含むことにより、金属粒子を分解するプロセ スが波山と電解採取の別々のステップを必要とする代わりに電解採取プロセスと 同時に実施される。例えば、鉱石から銅を電解採取するときに細かく粉砕された 鉱石がセル、あるいは複数のセルを通る硫酸の稀釈溶液に入れられる。銅は酸中 て分解し、溶液から電解採取され、チューブ壁状に堆積し、その間硫酸は再生さ れる。鉱石の残りは分解されず、かつ、沈澱、濾過、あるいは遠心効果によって 液体から分離される。

本発明がもっと簡単に理解され、実用的にされるために本発明の実施例を示す添 付した図面が参照される。

図１は、本発明による電解採取セルの断面側面図である。

図２は、図１に示された電解採取セルの断面平面図である。

図３は、本発明の他の実施例の断面側面図である。

図４は、本発明による分離装置の断面側面図である。

図１および２に示された電解セルｌＯは、金属チューブ１２を含むハウジング組 立体１１を含み、その外周に対して上方端部キャップ１３および下方端部キャッ プ１４がシーリングリング１５によってシールされている。ハウジング組立体１ １は、端部キャップ１３および１４において形成されたフランジ１７にクランプ された貫通ボルト１６によって一緒に保持されている。

シーリンググランド２０は端部キャップ１３および１４において中心に形成され 、円筒状電極２１がそれを通っている。希望されればひとつだけのシーリンググ ランドが設けられても良く、電極２１が端部キャップから内方へ突出するチュー ブ状のリセス内に、あるいは、ボスの周りに他の端部において終端させられても 良く、チューブ状電極２１はボスあるいはリセスにシーリング手段によってシー ルされるか、あるいは電極２１を通る流体の損失を最小にするようにブロックさ れる。液体アウトレット２２が上方端部キャップ１３に形成さ札液体インレット ２３が下方端部キャップ１４に形成されている。アウトレット２２とインレット ２３はハウジング組立体１１の軸に垂直で、ハウジング組立体１１と電極２１の 間に形成された環状空洞２４に接した軸と一線になっている。下方端部キャップ １４にインレット２３を位置させることによって誘導される液体の上方の流れは 上方端部キャップ１３に形成されたガス換器３２に向かって電極２１の上に堆積 するガスを取り除く傾向があり、そのガス流は液体の流れを高めて外部のポンプ の要件を減らすために泡のポンプとして動作する。勿論、希望されればインレッ ト２３は上方端部キャップ１３に形成されても良く、アウトレット２２は下方の 液体の流れを誘導するために下方端部キャップ１４に形成されても良い。

インレット２２とチューブ１２の下方端部の間の領域において、下方端部キャッ プ１４の内径はチューブ１２の内径に密接して整合するように形成され、その結 果、比較的平滑な円筒状表面が入って来る液体の螺旋の流れを高めるために設け られる。同じプロセスの直径の整合が上方端部キャップ１３と環状空洞２４の平 滑な螺旋状の流れを更に高めるために、チューブ１２に適用される。

端部キャップ１３と１４のそれぞれは、フランジアダプター２５、ある長さのパ イプ２６、パイプキャップ２７、圧縮フィッティング３０およびある長さの小さ な直径のバイブ３１を含むポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）　、プラスチックバイブ フィッティングの組立体から形成され、これらの要素は一体に溶接されるか、あ るいはにかオ）でくっつけられる。勿論、希望されれば端部キャップはプラスチ ックモールドプロセスによって一体に形成されても良い。希望されればガス換器 ３２はガスが上方端部キャップ１３に収集されたときに開き、ガスか換気された 後に閉じるフロート弁、あるいはそれらの同等のものを有しても良い。

硫酸と硫化銅を含む液体から電解銅を採取することが要求されれば、銅チューブ が金属チューブ＋２として利用され、チューブ状の電極２１が表面被覆の貴金属 酸化物を有するチタニウム（寸法的に安定な陽極として知られる）、あるいは鉛 アンチモン合金のような動作条件下において酸に溶けず、かつ、特性が変化しな い他の材料から形成されても良い。その代わりに金属チューブ１２は、沈着材料 が容易に除去されるステンレス鋼のような不活性材料から形成されても良い。

使用において、直流電力源チューブ状電極２１に接合される正の端子を存するセ ルＩＯに接続され、それは陽極となり、金属チューブ１２に接合される負の端子 を有するセルｌＯに接続され、それは陰極となり、ハウジング１２の組立および 分解および特に取外しと取替えを容易にするため、クリップオンコネクターが使 用されることが好ましい。電極２１とチューブ１２の間を通る電流はチューブ１ ２の上に銅を堆積し、そのプロセスによって溶液から放出される酸素はガス換器 ３２を経て大気へ換気される。銅の希望した厚さがチューブ１２の内側に形成さ れると、精錬された銅として販売のために、あるいは電気ブスバーとして使用の ために除去され、新しいチューブと取り替えられる。

希望されればアレイ状のセル１０が作られても良く、かつ、液体が直列の複数の セルを通してポンプされ、液体の鋼の量が前進的に減少させられる。勿論、アレ イ状のセルの間の直列かつ並列の希望する形状の流れが形成され、それによって セルにおける流れの状態か最適にさせられる。同じようにセルに対する電源か所 望の直列、並列あるいは直並列の形で構成され、それによってセル電流と電圧を 利用可能な電源に整合させる。

図３に示される電解セル４０は、形状において図１および図２に示されるものに 類似しているが、上方端部キャップ４１においてチューブ４２の内径の半分より 大なる垂直ギャップか液体アラ１−レット４３とガス換器４４の間に残され、チ ューブ４２を介して立ちトがる流体に含まれるガスは、後者がセル４０から取り 出される前に液体から分離されても良い。下方端部キトツブ４５もまた、液体イ ンレット４６の底部と下方端部キャップ４５のベース４７の間でデユープ４２の 内径の半分より大きな垂直ギャップを有するように形成される。陽極５０は液体 イン１ノッ１−４６の上で終端するが、円筒状の形状はベース４７に取り付けら れた導電性でない陽極マウント５１によって液体インレット４６を超えて下方ま で続いており、インレットの流れのパターンは目立つ程には妨害されない。これ らの特徴は、セル４０の底部に落ちる金属粒子の穏やかな形成によりインＩ／　 ツ）−４６を介した液体の流れを阻害しないか、あるいは陽極５０とチューブ４ ２の間の電気的ショートを作らないようにすることを保証する。

下方端部ギャップ４５とチューブ４２の下方端部の間の円周状の接合は、少なく ともインレット４６の頂部を超えてチューブ４２の内径の半分にわｔ：って設け られ、インレットの近くの撹乱された流れの状態におけるチューブ４２の端部の 腐蝕か最小にさせられる。上方端部キャップ４１とチューブ４２の上方端の間の 円周状の接合は、同じように形状を与えられ、螺旋状の出口の流れの平滑さが高 められ、かつ、チューブ４２の上方端の腐蝕が最小にさせられる。

図４に示された分離装置１６０は、セルｌＯに形成された金属粒子を除去するた めに利用されるが、陰極の上には堆積されず、この目的のために垂直バッフル６ ２によってふたつの部分に分けられ、頂部において閉じられた垂直のチューブ状 の分離室６１を含み、後者はアウトレットバイブロ４からインレットバイブロ３ を分離する。希望されればフロート弁を含んでも良いガス換器６５は、分離室６ １の上方部に形成されている。その下方端において分離室６１は円錐状に内側に 向かってテーパーを有しており、上方弁６６において終端し、その下方面がチュ ーブ状収集室６７に取り付けられている。後者は下方弁７０によってその下方端 部において終端させられている。

使用において、ガスの泡と金属の粒子を運ぶ液体は、インレットバイブロ３を介 してセルｌＯの液体アウトレット２２から分離装置６０へ入っても良い。分離室 ６１の容量はセルｌＯの容量の多数倍にさせられ、液体は比較的長い対流時間Ｆ ＩＧＵＲＥ　２ ＦＩＧＵＲＥ　３ ＦＩＧＵＲＥ　４ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成５年８月１３日ｌ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．細長い内周の周りに配置された導電性表面を有する細長いハウジング、前記 ハウジングに伸びる電極、 前記ハウジングに対する流体インレット、前記流体インレットから離れた前記ハ ウジングからの流体アウトレット、および、 前記電極と前記導電性表面に電気回路を接続するための電気終端、を含む金属抽 出セル。
2. ２．前記電極が電気陽極として利用され、前記導電性表面が陰極として利用され る請求項１記載の金属抽出セル。
3. ３．前記ハウジングが前記電極を支持する端部キャップに取外しできるように接 続される請求項１、あるいは請求項２記載の金属抽出セル。
4. ４．前記細長いハウジングが導電性材料から形成された細長い円筒状の部分を含 む請求項１から３のいずれかひとつに記載された金属抽出セル。
5. ５．前記導電性材料が堆積される金属と同じ材料として選択される請求項１より ４のいずれかひとつに記載された金属抽出セル。
6. ６．前記導電性材料がその表面特性において電解採取される金属と相違するよう に選択される請求項１より４のいずれかひとつに記載された金属抽出セル。
7. ７．前記流体インレットが前記ハウジングの第１の端部に隣接して設けられ、前 記細長いハウジングの軸に実質的に垂直で、前記ハウジングと前記電極の間に形 成された環状空洞に接している請求項１より６のいずれかひとつに記載された金 属抽出セル。
8. ８．前記細長いハウジングが一対の端壁の間に伸び、前記電極が前記端壁間に伸 びる請求項１より７のいずれかひとつに記載された金属抽出セル。
9. ９．前記流体アウトレットは前記第１の端部から離れた前記ハウジングの第２の 端部に隣接して配置され、前記細長いハウジングの軸に実質的に垂直であり、前 記ハウジングと前記電極の間に形成された環状空洞に接している請求項１より８ のいずれかひとつに記載された金属抽出セル。
10. １０．前記流体インレットは前記ハウジングの第１の端部に隣接して配置され、 前記流体アウトレットは前記第１の端部から離れて前記ハウジングの第２の端部 に隣接して配置され、流体インレットおよび流体アウトレットは前記細長いハウ ジングの軸に実質的に垂直であり前記ハウジングと前記電極の間に形成された環 状空洞に接して一線化させられており、前記流体インレットを介して内側方向の 流れと前記流体アウトレットを介して外側方向の流れは前記環状空洞の内部にお ける流れの循環方向と同じ方向に対応する請求項１より９のいずれかひとつに記 載された金属抽出セル。
11. １１．前記導電性材料が前記細長いハウジングを横切って最大の距離の少なくと も半分だけ前記細長いハウジングに沿って前記流体インレットから分離されてい る請求項１より１０のいずれかひとつに記載された金属抽出セル。
12. １２．前記ハウジングの上方端において形成されたガス分離室と、前記ガス分離 室の上方端に形成されたガス換器を含み、前記室は前記細長いハウジングを横切 って最大距離の少なくとも半分の距離だけ上方に伸びている請求項１より１１の いずれかひとつに記載された金属抽出セル。
13. １３．前記電極は、前記導電性表面の中に十分に収容され、前記電極と共通面で 形成された非導電性延長部材が前記流体インレットと前記流体アウトレットを超 えて伸びる請求項１より１２のいずれかひとつに記載された金属抽出セル。
14. １４．前記セルが直列に動作的に接続されているセル請求項１より１３のいずれ かひとつに記載された複数の金属抽出セルを含む金属抽出装置。
15. １５．請求項１２に記載され、隣接するセルの間に設けられたガス分離装置を含 む金属抽出装置。
16. １６．請求項１４あるいは１５に記載され、隣接するセルの間に設けられた金属 粒子収集手段を含む金属抽出装置。
17. １７．前記ガス分離装置と前記粒子収集手段が組み合わせられたガス／粒子分離 手段に一体化されている請求項１６に記載された金属抽出装置。
18. １８．前記粒子収集手段が分離室のベースに形成された収集室を含み、前記収集 室は収集弁手段によってそれから選択的に分離される請求項１６に記載の金属抽 出装置。
19. １９．前記収集室が外部弁手段によって前記ハウジングの外部の収集領域から選 択的に分離される請求項１８に記載の金属抽出装置。
20. ２０．内周の周りに設けられた導電性表面を有する細長いハウジングと、前記ハ ウジング内に設けられた細長い電極と、前記ハウジングに対する流体インレット と、前記流体インレットから離れた前記ハウジングからの流体アウトレットと、 前記電極および前記導電性回路に電気回路を接続するための一対の電気終端を含 む金属抽出装置を準備し、 前記導電性表面と前記電極の間で電流源を接続し、前記流体インレットと前記流 体アウトレットとの間で前記ハウジングを介して金属の分解塩を含む流体を通す 、 それぞれの段階を含む金属を電解採集する方法。