JPS586994A - 電極の清浄法および装置 - 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、金属の電解採取法および電気精錬法において
使用する電極か呟比較的ゆるく付着する不純物の層を清
浄除去する方法および装置に関する。

多くの商業的に用いられている金属を電解的に回収また
は精錬する方法において、所望の金属の析出物が一般に
複数の陰極表面上に形成することに加えて、析出または
被膜も、一般に陽極表面上にも、形成する。これらの析
出物または被膜は金属または非金属の性質であることが
できる６非金属の析出または被膜は電解の効率にしばし
ば影響を及ぼし、それゆえ、電極表面から周期的に除去
しなくてはならない。金属の被膜または析出物は商業的
に回収できる量で価値ある金属を含有することがしばし
ばあり、そして価値ある金属を引き続いて回収できるよ
うに除去しなくてはならない。

２つの形の被膜または析出物に一般に直面し、それらの
例は亜鉛および鉛の回収法である。亜鉛の電解採取にお
いて、槽の電解液は少量の硫酸マンガンを含有する。電
解酸化の結果、二酸化マンガンの層が槽中に使用する鉛
板の陽極上にゆっくり付着する。この層が厚くなりすぎ
ると、それは陽極表面への付着を失ない、その上に゛泡
″を形成し、結局、単に落下する。これにより、電極表
面区域が露出し、その区域は非常に薄い二酸化７７１７
層を有するか、あるいはその層をまったくもたない。こ
れらの露出した区域は抵抗が着しく減少し、局在化した
高い電流密度を生じ、そのため槽内に過熱電極のそり、
または局在化した電極の溶融のような問題が生ずる。こ
れらの問題を避けるために、二酸化マンガン層が厚くな
り過ぎる前に、その層の少なくとも一部分を電極から除
去することが必要になる。鉛の電解精錬において、他の
場合が生ずる。この方法において、鉛は不純な鉛の陽極
表面から溶け、そして精製された鉛は陰極表面上に析出
する。この溶解により、陽極鉛表面へ、鉛スライムとし
て知られている、金属不純物層が付着する。従来のペッ
ツ法（Ｂｅｔｔｓ　Ｐｒｏ−”ｃｅｓｓ）（陽極の両面
にスライムが形成する）または新らしい二極法（電極の
陽極面上にのみスライム゛、Ｉ 層が形成する）のいずれを用いるかにかかわらず、この
方法が進行するにつれて、鉛が溶解するため、スライム
層はだんだん厚くなる。通常の実施において、析出サイ
クルの終りにおいて電極を槽から取り出してスライムを
除去し、価値ある金属を回収する。

こうし、て、それらの精確な性質を無視して、これらの
析出物の形成は電着法において固有であり、フントロー
ルしなくてはならないことは、明らかである。コントロ
ールは電極を析出サイクルの間周期的に取り出すか、あ
るいは析出サイクルの終了時に取り出し、それを清浄す
ることによって行われる。

清浄の時′限は電着法に従って変化するであろう。

こうして、亜鉛の電解採取法における陽極の清浄は通常
周期的に４〜６個の間隔で実施し、一方鉛精錬において
使用した電極の陽極表面からのスライムの除去は一般に
精製サイクルの終りに実施す入− 清浄作業のために、種々の方法が提案されてきた。伝統
的には、それは手によるこすり取りで実施されてきてい
る。手によるこすり取りは遅く、労力を要し、非効率的
であり、そして潜在的に危険であり、一方電極表面がし
ばしば損傷される。

表面の引っかきおよびみぞは槽の操業においてよく知ら
れた問題である。

電極から析出物または被膜の層を除去するための機械的
技術は、高圧の水スプレー正たは動力回転ブラシの使用
を包含する。ある場合において、これらの２つの技術も
組み合わすことができる。

ブラシの剛毛として、鋼線、または天然もしくは合成の
繊維の剛毛が用いられる。これらの技術は、手によるこ
すり取りよりも改良されているが、完全にはほど遠い。

ブラシを調整して、析出した物質の実質的にすべてまた
は正確に正しい量を除去し、同時に、電極表面の損傷を
避けることは外わめて困難である。ブラシは急速に摩耗
し、しばしば取り替えなくてはならない。層が、たとえ
ば、鉛スライムの場合のように、なおぬれているとき、
ブラシは詰まりやすい。詰まったブラシ自体は、その時
他の清浄問題を生ずる。水噴射を使用するとき、したた
り落ちた水は処理して、はがれた層の物質を水から除去
しなくてはならない。なぜなら、これらの物質は廃棄す
るためには価値があり過ぎるか、あるいは有意の毒性お
よび／または汚染の危険を構成するからである。また、
この処理は比較的大量の水から比較的少量の物質の回収
に適用されることに、注意すべきである。電極のブラッ
シング機は、たとえば、米国特許第２，２２０．９８２
号（１９４０年１１月１２日発行、Ｐ・５−Ｔｏｎｅｙ
）、同第３，５０１，７９５号（１９７０年３月２４日
発行、Ｐ−Ｍ−Ｊ　ａｓｂｅｒＢ）および英国特許第１
．４４９，５４５号（１９７６年９月１５日、Ｂ　Ｉ　
ＣＣＬｔｄ、）に記載されている。

これらの比較的ゆるく付着する析出物または層は、複数
の半径方向に突出する柔軟なフィンガーを取付けた、動
力駆動回転部材の使用により効率よく除去できることを
、われわれは発見した。同様な型の装置は、米国特許第
２．５１２，８４３号（１９５０年６月２７日、Ｅ−Ｊ
−Ａｌｂｉｇｈｔ）および同第２，２３５，６１９号（
１９４１年３月１８日、Ｅ−Ｅ−Ｍｃｍａｈａｎ　ｅｔ
ａｌ）において食用飼鳥類からの羽の除去に提案された
。

こうして、第１の態様において、本発明によれば、複数
の半径方向に突出する柔軟なフィンガーを取イ」けて有
する回転部材から成り、そして回転部材の回転軸が電極
の表面に対して実質的に平行である清浄手段の少なくと
も１つと、電極表面を接触させることを特徴とする、金
属の電着に使用する電極の少なくとも１つの表面から除
去可能な不純物の付着層の少なくとも一部分を除去する
方法、が提供される。

第２の態様において、本発明によれば、複数の半径方向
に突出する柔軟なフィン〃−を取付けて有する少なくと
も１つの回転可能な部材と、 回転可能な部材をその軸のまわりに適当な速度で回転さ
せる手段と、 回転可能な部材を電極表面から所望の実質的に一定の距
離に維持する手段と、 電極表面を回転可能な部材にｒ！Ａして横切らせ、これ
によって付着する不純物を電極表面から除去する手段と
、 からなることを特徴とする電極表面へ付着する除去可能
な不純物の層の少なくとも一部分を除去する装置、が提
供される。

好ましくは、半径方向に延びるフィンガーは弾性材料、
たとえば、天然もしくは合成のゴムまたはゴム様材料か
ら作られる。

本発明は、実施される電解法の結果、電極上へ析出した
金属の層を電極から除去する方法または装置に、その範
囲が及ぼす、またはそれらに関しない。回収又は精錬さ
れる金属の大量の析出はそれらを電極から除去するため
の手段を必要とする。

この方法を実施するために本発明の装置を使用するとき
、いくつかの変数が存在する。回転可能な部材を回転さ
せるための手段は、いかなる適当な装置であることもで
きる。電動機による直接の駆動は、最も実際的である。

複数の電極を同時にまたは順次に取り扱うための装置に
複数の回転可能な部材を使用するとき、間接的駆動手段
または直接手段と間接手段との組み合わせを使用できる
。

回転可能な部材の数は、清浄すべき表面の数によって本
質的に決定される。電極の一方の側のみを清浄するとき
、単一の回転可能な部材で十分である。両側を清浄する
ためには、２つの回転可能な部材が必要である。複数の
回転可能な部材を適当な配向に組み立てて、複数の電極
を同時にまたは順次に受は入れるようにすることは、比
較的簡単である。又複数の回転可能な部材を電極のいず
れかの側または両側に使用して、複数の部材が清浄しよ
うとする電極のすべての表面をおおうようにするこ）も
できる。

回転速度は、ある数の他の因子に関係する。これらは回
転可能な部材上のフィンガーの柔軟性、回転可能な部材
と電極との間のギャップ、除去すべき析出物の量および
その析化物の品質である。

所望量の層の除去に影響を及ぼすこれらの変数の値の組
は、簡単な実験により決定できる。フィンガーが柔軟で
あり過ぎるとき、除去は不十分であるかあるいはまった
（除去は起こらない。フィンガーが剛性であり過ぎると
、それらは過度に摩耗し、また、電極表面への損傷が起
こりうる。同様に、所定のフィンが一材料のために、゛
理想的な″ギャップが存在する。このギャップは回転可
能な部材の軸から電極表面に対して測定することかでき
、そして要求する程度の除去を得るため必要なたわみを
フィンガーに与える。回転速度は除去される層へのフィ
ンガーの衝撃の強さに多少影響を及ぼし、こうして除去
される量および層へ突き当るフィンガーの先端の摩耗速
度に影響を及ぼす。

回転可能を部材を、電極表面から所望の実質的に一定の
距離に、維持するための手段を設ける。

回転可能な部材と電極との間のギャップの調節は、普通
の手段を用いていくつかの方法で行うことができる。所
定のフィン〃−の長さについて、ギャップはほぼ一定に
保持すべきであるが、フィンガ　　　　　　　　　　　
　□（Ｌｌ−は電極表面上へ衝突するとき多少的がるの
で、調整のある寛容度が存在する。商業的に使用されて
いる電極は、テーパー、たとえばｌＴ１１の距離にわた
って５〜８ｍｌ！ｌのテーパーを有することがあるが、
これを補うための調整は不必要であることがわかった。

それ以上の関連する因子は、基礎の電極金属に最も近い
層の部分がこの層のより遠い部分よりも、かたいか、あ
るいはより密に付着しているということである。このよ
うな場合の例は、亜鉛の電解採取に使用する鉛合金陽極
上の二酸化マンガン層である。この層の品質自体の変化
は、除去される層の量にかなりのフントロール効果を及
ぼす。　こうして、複雑な自動調整技術を用いることが
できるが、実際には、これは不必要であることがわかっ
た。実施すべきすべては、第１に所望レベルの除去を達
成すべきギャップを手で設定し、第２にギャップをその
後周期的に再調整して、フィンガーの摩耗を適応させる
ことである。

これらの調整の両者は、手によりあるいはよく知られた
機械的装置により実施できる。用いる設定は、オペレー
ターによる清浄された表面の検査に基づく。

半径方向に延びる柔軟なフィンガーは、回転可能な部材
へ直接取付けることができる。あるいは、柔軟なフィン
が−は、それらの各々が金属シャンクから延びる柔軟な
先端を形成するように、部材の表面からある短かい距離
で突出する金属シャンクに取付けるかあるいはその上に
部分的に適合させることができる。金属シャンク自体も
柔軟材料、たとえば、ばねから作ることかで外る。重要
な基準は、フィンが−が、全体として、所望め柔軟特性
をもつということである。また、金属シャンクを使用す
る場合、柔軟な先端が摩耗してしまった時、金属シャン
クが突出し、電極に突き当ることがあるほど、金属シャ
ンクは長くないことが好ましい。好ましくは、フィンガ
ーは回転可能な部材へ直接取付け、そして天然もしくは
合成のゴなまたはゴム様材料から作られる。

電極に関する回転可能な部材の配向は、大きい範囲で選
択される。電極は一般に異なる大きさであるが、実質的
に正方形または長方形である。回転可能な部材は、一般
に電極の面に対して実質的に平行に整列させる。平行な
整列は、後述するように、回転可能な部材の回転軸が水
平または垂直のいず″れかに配置されるようなものであ
る。

電極表面から析出物を除去するためには、回転可能な部
材と電極は互いに対して相対的に動かさなくてはならな
い。回転可能な部材または電極を他方に関して動かすこ
とができ、あるいは両者を動かす′ことができるであろ
う。電極が回転部材を横ぎるようにさせることが好まし
い。

２つの回転可能な部材を使用して電極の両方の表面を同
時に清浄するとき、フィンガーにより電極へ及ぼされる
力は手でバランスさせる。一方の側のみを清浄するとき
、トラバース機構は、電極対回転可能な部材のギャップ
が所望値に維持されるようなものであることが必要であ
る。たとえば、トラバース機構は１またはそれ以上の静
止、自由回転または被動のローラーまたはディスクを含
むことができ、それらのローラーまたはディスクは電極
の清浄される側に対して反対の側に配置される。このよ
うなローラーまたはディスクは、ギャップを所望値に維
持しかつ及ぼされる力をバランスさせるために必要な手
段を提供する。このようなローラーまたはディスクの軸
は、好ましくは回転可能な部材の軸に対して平行に配置
する。

フィン〃−および電極表面の動きの相対、方向の何らか
の考慮も、適当である。回転可能な部材の軸が電極の面
に対して実質的に平行である場合、フィンが−が電極表
面と同し方向に動くか、あるいは電極表面と反対方向に
動くように、電極は回転部材を通過することができる９
２両方の方式力呵能であるが、清浄された表面が除去さ
れた物質で汚染されないようにするためには、フィンガ
ーは電極表面と反対方向に移動することが好ましい。

電極の大きさおよび電極の一方の側または両側のどちら
を清浄するかに依存して、電極の一方の側または両側に
配置された１またはそれ以上の回転可能な部材を使用で
きる。電極は、それ各々を回転可能な部材を通り過ぎる
ように下降させて清浄し、次いでその電極を上昇させて
部材との接触から分離することによって、清浄できる。

この場合、回転可能な部材は好ましくは水平に配置する
。

あるいは、軸は垂直に配置することができ、そして各電
極を回転可能な部材を過ぎるように垂直位置において水
平方向に動かす。これは電極の下降および上昇を排除す
る。この別の配置は多数の電極の清浄、大きい電極の清
浄、および連続的な清浄にとくに適する。

装置、ことに回転可能な部材を適当なカバーでおおって
、不純物が電極から除去されているとき、不純物を含有
するようにする。

添付図面を参照しながら、木登！を説明する。

第１図において、回転可能な部材、この場合シリング−
１の一部分は１０で示されており、そして矢印１２の方
向に回転することが示されている。

電極の一部分は１４で示されており、これは矢印１６で
示すようにフィンガーと同じ方向に動く。

複数の半径方向に突出する柔軟性かつ弾力性のフィンｔ
ｆ−１８が、シリンダ一部材１０へ適当な技術によって
取付けられている。

層２０へのフィンが−１８の作用は、電極とシリンダ一
部材との相対運動を無視することによりて、最もよく理
解される。初め、図示するように、フィン〃−１８は効
果的にシリンダー表面がら半径方向に直立している。フ
ィンが−が層２０上へ突き当たるとき、フィンガーは２
２に示すように曲がりかつ屈曲し、２４に示すように掘
り進み、不純物を２６で示すようにフィンガーの前へ盛
り上げる。フィンガーがさらに動くと、この盛り上がり
は破壊し、清浄された表面２８が残る。この時点におい
て、フィンが−は一般にまだ３０に示すように多少的が
っている。フィンが−は層から離れるとすぐに、３２で
示すよう半径方向の形状を再びとる。ここで動きを考え
ると、電極が動くにつれて、層２０の新らしい区域がフ
ィンガー１８にさらされ、こうして電極の全体は漸進的
に清浄されることが、理解されるであろう。回転可能な
部材が逆転するとき、同じ清浄が達成されることがわか
る。

こうしてフィン〃−の適当な位置決めは、電極表面全体
を清浄するために必要であることが分る。

フィンが−をシリンダーまたはドラムへ、第１図におい
て考えるように、取付ける場合、この位置決めは、第２
図に示すように、フィン〃−をらせん状または互い違い
に配置することによって、容易に行うことができる。

いくつかの面において、第１図または第２図に示す型の
シリンダーまたはドラムは、好ましい形のフィンが−を
使用する場合、欠点をもつ。第４図に見ることができる
ように、フィン〃−１８は一体弾性成形物である。それ
はわずかに大きいヘッド４０と、取付は表面４４中に形
成された孔よりも、７好ましくは、わずかに大きい環状
みぞ４２とを有する。この大きさの差により、密なはめ
合いが形成され、かつ孔の大きさの小さな変動があり　
　　　　　　　　　　、１．１なとき、それは吸収され
る。フィンガーは、それを孔の中に適当な方向にそう人
し、そしてそれをみぞ４２が表面４４上に座すまで引っ
ばることによって、簡単に取付けられる。

現在の商用電極は、長さが１ｍを多少起える回転可能な
部材を必要とすることがある。シリンダーを使用する場
合、フィン〃−をシリンダーの中央部分に取付けること
が困難となる。なぜなら、ドラムの端からの距離および
ドラム支持１体が生ずる困難のため、孔へ容易には到達
できなＣ１からである。これらの問題を排除する別の構
造は、第３図に示されている。この型の回転可能な部材
において、フィンガーのすべては中央軸５２からの半径
方向の延長部５０を通して接近容易に取付けられている
。この型の部材は明らかにより少ない数のフィンガーを
使用するが、４列は、適当に互い違いに配置すると、十
分であることがわかった。

明らかに、４列よりも少ない数または多い数の列を、回
転可能な部材の全体のバランスに注意するかぎり、使用
できるであろう。

清浄された電極表面は、３４に示すように除去可能な不
純物の薄い残留層を含むことがあることが、理解される
。たとえば、亜鉛電解採取法からの鉛合金電極を清浄す
るとき、二酸化マンガンの均一な薄い層を電極上に残す
ことが望ましい。しかしながら、電解鉛精錬からの電極
からのスライムを清浄するとき、スライムをで軽るだけ
多くを除去することが望ましい。必要に応じて、残留す
るスライムの少量は制限された量の水の吹付けにより除
去できる。

次の実施例により、本発明を説明する。

実施例　１ 第１図に示すような、１対のシリンダ一部材を有する装
置を用いて、亜鉛電解採取からの鉛合金陽極を処理して
、二酸化マレガン層の大部分を陽極から除去した。この
層は、電解槽中のほぼ６週間の使用期間にわたって、ゆ
っくり付着した。電解槽内に配置する前に、陽極はほぼ
１ｍ２であり、厚さは上部の１６ｍｍから下部の１０ｍ
ｍへのテーパーを有していた。シリンダーの各々は直径
７６２ＬＩＩｆｆ＋の鋼製ドラムであり、電動機により
ほぼ５００ｒｐｍで回転していた。各々長さ８９ｍｍ、
直径２５ｍｍのゴムフィンが−の５１０本が、各ドラム
に互い違いの取付けられていた。シリンダーの紬は７７
０ｍｍの間隔で配置されており、こうしてフィンガーの
端の間の空間は８ｍｍであった。シリンダーは水平に整
列させ、そして電極の各々を空間を通して垂直に下降さ
せ、引き続いて上昇させた。抜き出すと、はぼ２■の厚
さの二酸化マンガンの均一な層が電極の両表面上に残っ
た。

実施例　２ 実施例１と同様な装置を用いるが、シリンダーの直径は
２（Ｌ３ｍｍであり、フィンが−は長さ８９ｆｆＩＩ１
１の同じフィンが−であり、そしてギャップを１０ｍｍ
に調整し、ペッツ法（Ｂｅｔｔｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ）を
用いる鉛精錬槽からの電極を清浄した。３２ｍｍの厚さ
の電極は各側に９．５開の厚さのスライム層を有した。

７１８ｒｐｍで回転するシリンダ一部材の間のギャップ
を通して、各電極を垂直につり下げて水平方向に通過さ
せた。スライム層は電極から効果的にかつ実質的に除去
された。

実施例　３ 本発明に従う装置を用い、二極法を用いる鉛精錬からの
電極を清浄した。この場合、陽極面上に残るスライムを
除去するために、電極の一方の側のみを清浄することが
必要であった。装置は、実施例２の装置に使用した部材
の１つに類似する１つのシリンダ一部材から成っていた
。シリンダー　　　　　　　　　　　　　　・勺ロー 軸を垂直にかつ清浄すべき電極面に対して平行に配置し
た。ディスクローラーとシリンダ一部材上のフィンガー
との間に８ＩｌｌＩＩｌのギャップが存在するように、
４本の自由に回転するディスクローラーをシリンダ一部
材に向けて配置することによって、反作用力を電極の他
方の側へ加えた。シリンダ一部材の長さは、電極の陽極
面からスライムを清浄するために十分であった。厚さ２
５ＩＩＩＩＩ＋の電極は、厚さ９．５ｍｍのスライム層
を有した。各電極を垂直につり下げてギャップに水平方
向に通過させた。

シリンダ一部材は、７００　ｒｐｍで回転した。スライ
ム層は電極から効果的にかつ実質的に除去された。電極
の陰極側の鉛析出物を起こりうるスライムの汚染から保
護するために、小さい体積の水のスプレーを用いて存在
するかもしれないゆるいスライムを除去した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、フィンガーの動作法を概略的に示す。 第２図は、回転可能な部材の１つの形を示す。 第３図は、回転可能な部材の別の形を示す。 第４図は、フィンガーの１つの取付は法を示す。 １０　　シリンダーの一部分 １２　　回転方向 １４　　電極の一部分 １６　　動く方向 １８　　フィン〃− ２０層 ２２　　フィンガーの曲がりおよび屈曲２４　　掘る ２６　　　盛り上がり ２８　　清浄された表面 ３〇−多少の曲がり ３２　　半径方向の形状 ４０　　ヘッド ４２　　環状みぞ ４４　　取付は表面 ５０　　半径方向の延長部 ５２　　中実軸 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の半径方向に突出する柔軟なフィンが−を取付
   けて有する回転部材から成り、そして回転部材の回転軸
   が電極の表面に対して実質的に平行である清浄手段の少
   なくとも１つと、電極表面を接触させることを特徴とす
   る、金属の電着に使用する電極の少なくとも１つの表面
   から除去可能な不純物の付着層の少なくとも一部分を除
   去する方法。 ２、　複数の半径方向に突出する柔軟なフィンガーを取
   付けて有する少なくとも１つの回転可能な部材と、 回転可能な部材をその細めまわりに適当な速度で回転さ
   せる手段と、 回転可能な部材を電極表面から所望の実質的に一定の距
   離に維持する手段と、 電極表面を回転可能な部材に関して横切らせ、これによ
   って付着する不純物を電極表面から除去する手段と、　
   　　　　゛・ からなることを特徴とする電極表面へ付着する除去可能
   な不純物の層の少なくとも一部分を除去する装置。