JPH101796A

JPH101796A - 電解精製法および該電解精製法で用いるカソード位置調整装置

Info

Publication number: JPH101796A
Application number: JP8170534A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sasaki; 修佐々木; Koji Ando; 孝治安藤
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【目的】電解精製を行うにあたり、カソードの装入位
置のずれを検出し、その検出に基づいてカソードの位置
を自動的に調整することができる電解精製法を提供す
る。また、電解精製を行う際、カソードの装入位置のず
れを検出し、その検出に基づいてカソードの位置を自動
的に調整するカソード位置調整装置を提供する。【構成】複数のアノードとカソードを電解槽に交互に
配置して電解精製を行う際、カソード両面に流入する各
電流を測定し、各電流が等しくなるようにカソードの位
置をアノードに対して自動的に調整する。また、調整手
段を用いて、複数のカソードの各々を順次調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解精製法および該電
解精製法で用いるカソード位置調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅などの金属の従来の電解精製法におい
ては、一定間隔をおいて２つの並列して配置したブスバ
ー（電極）上に交互に並べられ、電解槽中浸せきした多
数のアノードとカソードに一定電流を並列に給電して行
う。ブスバーは、一定間隔で絶縁部が設けられており、
アノードとカソードは、ブスバーに載置されるとき、各
アノードの両端は、一方のブスバーの絶縁部と、他方の
ブスバーの非絶縁部（導電部）に載置され、そして、各
カソードの両端は、他方のブスバーの絶縁部と、一方の
ブスバーの非絶縁部に載置されるので、電流は、各アノ
ードから電解液を通って各カソードに流れる。これによ
り、銅などの金属の電解精製が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、並列した電極
（ブスバー）に電流を流すことから、アノードとブスバ
ーの導電部の接点、カソードと（具体的には、カソード
を支持するためのクロスビームと）ブスバーの導電部の
接点における抵抗のバラツキによって、特定のカソード
に電流が流れ過ぎることがある。この場合、電流の流入
が多いカソードの表面に粒、瘤などが生じ、外観評価の
低下、不純物混入などの品質上の問題が生じる。さら
に、カソードの位置が隣接する２枚のアノードの位置に
対して電気的に中間に位置しなければ、そのカソードの
両面への電流の流れが不均一となる。

【０００４】即ち、そのカソードの位置に隣接する２枚
のアノードの片方がカソードに電気的に近ければ、近い
方のアノードに対向するカソードの面に多くの電流が流
れ、粒、瘤が生じ、またショートの原因となる。

【０００５】また、電解精製における種板電解工程な
ど、１枚のカソードの両面の電着板を剥ぎ取る操業を行
う工程においては、両面の電着量が等しくなることが重
要である。

【０００６】このような理由から、カソードの装入位置
を正しく管理することが、操業管理上、重要である。し
かしながら、装入位置の調整作業は、作業者の熟練によ
ること以外に方法がなく、省力化上の大きな問題となっ
ていた。

【０００７】また、並列した電極に電流を流すことか
ら、特定のカソードに電流が流れすぎるとその流れ過ぎ
たカソードの表面に粒、瘤などが生じ、外見評価の低
下、不純物混入などの品質上の問題が生じる。

【０００８】特定のカソードに電流が流れ過ぎるのを防
止するためには、各カソードのクロスビームと電極の各
接点の接触状態を研磨等により良好に保つことが必要で
ある。カソードに流れる電流は、カソードと接点の間に
分流器を挿入することによって、または、電流が流れる
ことで生じる磁気量をガウスメータ等で測定することで
知ることできる。しかし、すべてのカソードのクロスビ
ームと接点の間に分流器を挿入することは費用と手間が
かかりすぎ、また操業上の障害となり、実用的でない。
また、ガウスメータは高価な上に、周囲の磁気の影響を
受け易いため誤差が大きく、精度的に非常に大きなバラ
ツキしか発見できないという欠点がある。このように、
カソードに流れる電流はカソードの両面の各々の電流値
を知ることが必要であるにもかかわらず、適当な電流測
定装置がないのが現状である。

【０００９】適当な電流測定装置が存在しないので、カ
ソードの両面に流入する電流を等しくするように、カソ
ードの位置調整を行うことは困難であり、さらに、カソ
ードの位置調節を自動的に行うことは全く考えられてい
なかった。

【００１０】一方、本出願人は、カソードの両面に流入
する各電流を正確に測定する電流測定装置を開発するこ
とができ、先願の特願平７−１６５０７号で提案してい
る。

【００１１】したがって、本発明の第１の目的は、電解
精製を行うにあたり、前記開発した電流測定装置を用い
て、複数のカソードのそれぞれのアノードに面した２つ
の面に流れる電流値を測定し、カソードの装入位置のず
れを検出し、その検出に基づいてカソードの位置を自動
的に調整して電解精製を行う電解精製法を提供すること
にある。

【００１２】また、本発明の第２の目的は、電解精製を
行う際、前記開発した電流測定装置を用いて、複数のカ
ソードのそれぞれのアノードに面した２つの面に流れる
電流値を測定し、カソードの装入位置のずれを検出し、
その検出に基づいてカソードの位置を自動的に調整する
カソード位置調整装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の第１の目的を達成
するために、本発明は、複数のアノードとカソードを電
解槽に交互に配置して電解精製を行う電解精製法におい
て、カソードの両面に流入する各電流を測定し、各電流
が等しくなるようにカソードをアノードに対して移動し
て調整することを特徴とする電解精製法を採用するもの
である。

【００１４】前述の第２の目的を達成するために、本発
明は、複数のアノードとカソードを電解槽に交互に配置
して電解精製を行う電解精製法で用いるカソード位置調
整装置において、カソードの両面に流入する各電流を測
定する電流測定手段と、該電流測定手段で得られた各電
流を等しくするようにカソードをアノードに対して移動
するカソード移動手段とを有することを特徴とするカソ
ード位置調整装置を採用するものである。

【００１５】

【実施例】次に、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。なお、本発明は、前述のように、先願の特願平
７−１６５０７号で提案した電流測定装置を用いている
ので、本発明を容易に理解できるように、この電流測定
装置の説明を本明細書に組み入れて説明することにす
る。

【００１６】最初に、電流測定装置について図２〜４を
参照して説明する。本発明の電解精製法で用いるアノー
ド、カソードおよび電位差（または電流）測定装置（以
下単に測定装置という場合もある）の配置を図２に示
し、測定装置の端子の構造を図３に示し、測定装置の主
な電気回路ブロックを図４に示す。

【００１７】図２は本発明の電解精製法で用いる主要部
品であるアノード、カソードおよび測定装置の配置を示
す概略斜視図である。図２において、符号１０は、アノ
ードを示し、１２はカソードを示し、アノード１０およ
びカソード１２は、電解槽（図示せず）内に交互に複数
個配列されている。１４は、カソード１２を支持するク
ロスビームを示す。１６は、測定装置を概略的に示し、
この測定装置１６は図３、図４を参照して詳細に後述す
る。１８は、ブスバー２４（点線で示す）とアノードま
たはカソードの接点を示す。即ち、２本のブスバー２４
に対してアノード１０と、カソード１２を支持するクロ
スビーム１４が載置され交互に接点が配置されている。
なお、２２は分流器である。このような構成は、測定装
置を除いて、従来と同様であるので、さらに詳しい説明
は省略する。

【００１８】次に、図３を参照すると、測定装置１６の
端子部分の詳細が示されている。測定装置１６は、絶縁
性の例えばＰＶＣ製の支持板１６ａを有し、支持板１６
ａの中央には、カソード１２（図２参照）と接触するた
めの、具体的には、カソード１２を支持するクロスビー
ム１４と接触するための接点１６が設けられている。こ
の接点１６ｂからはカソード電位を電気回路に導くため
のリード線１６ｉが接続されている。なお、この実施例
では、カソードに対する測定装置のプローブの電位差を
測定するために、接点１６ｂが設けられている。測定装
置１６の接点１６ｂは、カソードを支持するクロスビー
ム１４に接触するようになっている。また支持板１６ａ
の接点１６ｂから等距離の支持板１６ａの両端には、垂
直方向に配列されたプローブが支持されている。これら
のプローブは左右対象であるので、各構成部分は図面上
同一の符号で示し、その一方だけを以下に説明する。ま
た、各プローブは、以下に説明するように、それぞれ２
本の参照電極を構成している。

【００１９】プローブは導電性の例えばステンレス製の
中空パイプ１６ｃとその下端に取付けられた絶縁性の例
えばエポキシ樹脂先端部１６ｄを有する。導電性の例え
ば銅製の線１６ｅと１６ｆが、これらの間隔が一定であ
るようにエポキシ樹脂内に埋め込まれており、そしてエ
ポキシ樹脂の下端は斜めに形成されている。したがっ
て、これらの導線１６ｅと１６ｆは、前述した２本の参
照電極を構成し、また導線間の距離は前述した間隔ｄを
表す。これらの導線１６ｅと１６ｆからそれぞれシール
ド線１６ｇと１６ｈがエポキシ樹脂の中空パイプ１６ｄ
とステンレス製の中空パイプ１６ｃの内側を通して上方
に導かれており、参照電極で得られた電位を電気回路に
伝達するようになっている。なお、図面中の数字は、寸
法を表す（単位：ｍｍ）。また、符号ａ〜ｅは、電位測
定箇所を示す。

【００２０】次に、図４を参照すると、各電位測定箇所
から得られた電位を処理する電気回路プロックが示され
ている。一方の２本の参照電極で測定された電位、即
ち、箇所ａで測定された電位、箇所ｂで測定された電
位、他方の２本の参照電極で測定された電位、即ち、箇
所ｄで測定された電位、箇所ｅで測定された電位は、そ
れぞれ、差動増幅器ＯＰ１〜４の一方の端子に入力さ
れ、箇所ｃで測定されたカソード電位は、差動増幅器Ｏ
Ｐ１〜４の一方の端子に入力されている。このため、各
差動増幅器ＯＰ１〜４は、カソード電位に対する各測定
箇所で測定された電位の差（電位差）を出力する。差動
増幅器ＯＰ１とＯＰ２の出力は差動増幅器ＯＰ５の入力
端子に入力される。このため、差動増幅器ＯＰ５の出力
として、一方のプローブで測定される２本の参照電極間
の電位差が得られる。同様に、差動増幅器ＯＰ６の出力
として、他方のプローブで測定される２本の参照電極間
の電位差が得られる。差動増幅器ＯＰ５の出力と差動増
幅器ＯＰ６の出力は差動増幅器ＯＰ７の入力端子に入力
されているので、差動増幅器ＯＰ７の出力として、どち
らのプローブで測定された電位差が大きいか、即ち、電
流値が大きいかが判別できる。なお、この差動増幅器Ｏ
Ｐ７の出力は、カソードの位置調整を行うサーボ機構
（後述するが、図示せず）を動作させる入力として用い
られてもよい。

【００２１】次に、図１を参照して本発明の電解精製法
で用いるカソード位置調整装置を説明する。図１は、電
解槽に対して配置されたカソード位置調整装置の片側の
部分を示す斜視図である。本発明のカソード位置調節装
置は、ほぼ左右対称であるので、図１では反対側を省略
して示している。

【００２２】符号１は走行装置の片側を示す。走行装置
１の本体は、下部ビーム１ｄと、この下部ビーム１ｄと
下部ビーム１から間隔をおいて直立する２つの脚部１ｅ
と上部ビーム１ｆから形成された四角型のフレームを含
み、電解槽の両側に配置された一対の四角型フレームは
上部クロスビーム１ｇによって互いに連結されて、全体
で箱型フレームを構成している。

【００２３】下部ビーム１ｄはその両端に車輪１ａを回
転可能に支持しており、車輪１ａは電解槽の両側に沿っ
て設けられた三角レール１ｂの上に載置されている。そ
して車輪１ｄの少なくとも一方がモータ１ｃによって回
転駆動され、それによって走行装置１はレール１ｂ上を
電解槽に沿って走行できる。

【００２４】符号２は昇降フレームを示し、この昇降フ
レーム２が走行装置１の両側の四角型フレームの２つの
脚部１ｅの内側に設けられたガイド溝に沿って昇降でき
るようにガイド溝に係合するガイド突起２ｄがその両縁
部の端部に設けられいる。昇降フレーム２はその端部の
ほぼ中央に昇降ボールナット２ｂを固定しており、また
垂直方向のボールネジ２ａがボールナット２ｂを通り下
部ビーム１ｄと上部ビーム１ｆの間に回転可能に配置さ
れており、昇降駆動モータ２ｃがボールネジ２ａの上端
部に回転力を伝達することによってボールネジ２ａを回
転するように上部ビーム１ｆの上面に取付られている。
したがって、昇降駆動モータ２ｃの動作により、昇降フ
レーム２は、ボールネジ２ａ、ボールナット２ｂを介し
て昇降させられる。

【００２５】符号３はカソード１２を支持しているクロ
スビーム１４をスライドする（電解槽に沿うように移動
させる）スライドバーを示す。スライドバー３は、その
下部が下降位置において、クロスビームの両側のいずれ
の側にも係合するような二股形状であり、上部にはスラ
イドボールナット３ｂが固定されている。スライドボー
ルナット３ｂを通る水平方向のスライドボールネジ３ａ
は、昇降フレーム２の下面に間隔をおいて固定された２
つのスライドボールネジ軸受３ｃの間に回転可能に支持
されており、スライドボールネジ３ａは、スライドボー
ルネジ３ａの端部に回転力を伝達するように配置された
スライド駆動モータ３ｄの動作によって回転する。した
がって、スライド駆動モータ３ｄの動作により、スライ
ドバー３はスライドボールネジ３ａ、スライドボールナ
ット３ｂを介してスライド（移動）させられる。

【００２６】図２〜図４に関連して説明した２つの参照
電極を持つ測定装置１６が昇降フレームの下面に取付け
られている。また、走行装置１の走行中、カソード１２
またはクロスビーム１４の位置を検出するセンサ（例え
ば、近接スイッチ）（図示せず）が走行装置に配置され
ており、このセンサによりカソードに対するスライドバ
ー３や測定装置１６の位置決めがなされる。即ち、この
近接スイッチでカソード１２やクロスビーム１４を検出
したとき、その後昇降フレームを下降させた場合、測定
装置１６の２つの参照電極がカソードの両面に位置し、
またスライドバー３の二股の脚がクロスビームの両側に
位置するように、走行装置１を停止させるものである。

【００２７】前述のようにスライドバー３および測定装
置１６は昇降フレーム２に対して設けられているので、
昇降フレーム２の昇降に応じて昇降することになる。ス
ライドバー３および測定装置１６の上昇位置では、これ
らはクロスビーム１２やアノードより上方の離れた位置
（退避位置）にあり、したがって、走行装置１が走行す
る際、障害物とはならない。一方、スライドバー３およ
び測定装置１６の下降位置では、前述のように近接スイ
ッチを用いてカソード１２やクロスビーム１４に対して
適切に位置決めされた場合には、図１に示すように、ス
ライドバー３はクロスビーム１４をいずれの方向にもス
ライドさせることができる位置（動作位置）にあり、即
ち、スライドバー３の二股の脚がクロスビームの両側に
位置し、測定装置１６はカソードの両面の各電流を測定
できる位置（動作位置）にあり、即ち、測定装置１６の
２つの参照電極がカソードの両面に位置する。

【００２８】次に、前述のように構成された本発明のカ
ソード位置調整装置の動作を説明する。図２に示すよう
に、電解槽内に交互に配置されたアノードとカソードの
間に電力を供給する。当初カソード位置調整装置は電解
槽の端部に配置されている。また、カソード位置調整装
置のスライドバー３と測定装置１６は上方の退避位置に
ある。さらにまたスライドバー３は所定の水平方向の初
期位置にある。

【００２９】前述の状態で、駆動モータ１ｃを動作さ
せ、走行装置１を１枚目のカソード位置にもたらす。こ
の際、近接スイッチがカソード１２またはクロスビーム
１４を検出し、駆動モータ１ｃを停止させることにより
位置決めされる。

【００３０】次に、昇降駆動モータ２ｃを動作させ、昇
降フレームを降下させ、スライドバー３および測定装置
１６を動作位置にもたらす。次いで、測定装置１６によ
りカソードの両面に流入する各電流値を測定する。そし
て、測定した各電流値が等しくなるように、例えばサー
ボ機構（図示せず）を介してスライド駆動モータ３ｄを
動作させて、クロスビーム１４およびカソード１２をス
ライドさせる。カソードの両面に流れる電流が等しくな
ると、スライド駆動モータ３ｄを停止させる。

【００３１】この測定および調整動作は、走行装置に設
けられた一対のスライドバー３および一対の測定装置の
各々を用いて独立して行う。１枚目のカソードに対する
調整が終了すると、昇降フレーム２を上昇させ、またス
ライドバー３を初期位置に戻す。次に、２枚目以降のカ
ソード位置を調整するために、前述の動作を繰り返す。

【００３２】なお、昇降フレームおよびスライドバーの
駆動はエンコーダ付きのモータを使用して正確な位置決
めを行うことが好ましい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、電解
槽内のカソードの両面に流れる電流を容易に測定するこ
とができ、またカソードの両面に流れる電流を等しくす
るようにカソードを移動させることができる電解精製法
が得られる。

【００３４】また、電解槽内のカソードの両面に流れる
電流を等しくするようにカソードを移動させることがで
きるカソード位置調整装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、電解槽に対して配置されたカソード位
置調整装置の片側の部分を示す斜視図である。

【図２】図２は、本発明の電解精製法で用いる主要部品
であるアノード、カソードおよび測定装置の配置を示す
概略斜視図である。

【図３】図３は、電流測定装置の端子部分を拡大した示
す断面図である。

【図４】図４は、電気回路ブロックを含めた電流測定装
置全体を示す図である。

【符号の説明】

１０アノード１２カソード１４クロスバー１６電流測定装置１８接点２２分流器２４ブスバー１走行装置２昇降フレーム３スライドバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアノードとカソードを電解槽に交
互に配置して電解精製を行う電解精製法において、カソ
ードの両面に流入する各電流を測定し、各電流が等しく
なるようにカソードをアノードに対して移動して調整す
ることを特徴とする電解精製法。
【請求項２】複数のアノードとカソードを電解槽に交
互に配置して電解精製を行う電解精製法で用いるカソー
ド位置調整装置において、カソードの両面に流入する各
電流を測定する電流測定手段と、該電流測定手段で得ら
れた各電流を等しくするようにカソードをアノードに対
して移動するカソード移動手段とを有することを特徴と
するカソード位置調整装置。
【請求項３】請求項２記載のカソード位置調整装置に
おいて、カソードを移動可能な下方の動作位置とカソー
ドから離れた上方の退避位置との間で前記カソード移動
手段を昇降させる昇降手段をさらに有することを特徴と
するカソード位置調整装置。
【請求項４】請求項３記載のカソード位置調整装置に
おいて、前記昇降手段は前記電流測定手段がカソードの
両面に流入する各電流を測定する測定可能な下方の動作
位置とカソードから離れた上方の退避位置との間で前記
電流測定手段を昇降させることを特徴とするカソード位
置調整装置。
【請求項５】請求項３記載のカソード位置調整装置に
おいて、前記昇降手段を電解槽に沿って走行させて前記
カソード移動手段を複数のカソードの任意の１つに対し
て位置決めさせる走行手段をさらに有することを特徴と
するカソード位置調整装置。
【請求項６】複数のアノードとカソードを電解槽に交
互に配置して電解精製を行う電解精製法で用いるカソー
ド位置調整装置において、複数のアノードとカソードを
横切って走行するように電解槽を跨ぐように配置された
走行手段と、該走行手段の両側の部分の間に昇降可能に
支持された昇降フレームと、前記昇降フレームに対して
前記電解槽に沿った方向に移動可能なように前記昇降フ
レームに支持されかつカソードの端部の各々に係合可能
な一対のカソード移動手段と、前記昇降フレームに対し
て支持されかつカソードの両面の各電流を測定可能な一
対の電流測定手段と、一対のカソード移動手段の各々を
一対の電流測定手段の各々から得られる各電流値を等し
くするように独立して移動させるカソード移動制御手段
と、を有することを特徴とするカソード位置調整装置。
【請求項７】請求項６記載のカソード位置調整装置に
おいて、前記走行手段の片側の各々は、電解槽の側に沿
って配置されたレールと、該レール上に載置されてモー
タ駆動される車輪と、該車輪を支持する走行装置本体の
片側部分と、を含み、前記昇降フレームは、走行装置本
体の昇降ガイドに沿ってモータ駆動によって上下方向に
案内されるように構成されており、前記カソード移動手
段は前記昇降フレームの下側に配置され、モータ駆動に
よって前記電解槽の側に沿って移動させられかつ前記カ
ソードを支持するクロスビームの両側のいずれの側にも
係合可能な二股形状のスライドバーを含み、前記電流測
定手段は前記昇降フレームの下側に固定されて、前記カ
ソードの両面の電流値を測定するように一定間隔で配置
された２本の参照電極を含む、ことを特徴とするカソー
ド位置調整装置。
【請求項８】請求項６記載のカソード位置調整装置に
おいて、カソードまたはクロスビームを検出して前記カ
ソード移動手段がカソードを支持するクロスビームに係
合可能な位置で前記走行手段を停止させるためのカソー
ド検出センサをさらに有することを特徴とするカソード
位置調整装置。
【請求項９】請求項８記載のカソード位置調整装置に
おいて、前記カソード検出センサは前記カソードまたは
前記クロスビームを検出する近接スイッチであることを
特徴とするカソード位置調整装置。