JPS6317914B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は適当な硫酸塩電解液から銅、ニツケル
およびコバルトのような金属を電解採取するのに
適した改良された設計の電解槽（cell）に関す
る。

電解採取することによりニツケルおよび銅のよ
うな金属を取得することは周知であり、ある時間
の間商業的規模で実施されている。このような電
解採取には塩化物電解液を使用することが出来る
が、それらの使用は陽極で塩素の放出を伴い、塩
素に適当に対処するには精巧な電解槽設計を必要
とする。塩化物電解採取用のそのような電解槽設
計の例は、米国特許第3959111号明細書に記載さ
れている。さらに、取得すべき金属は前の硫酸浸
出操作の結果として硫酸塩溶液の形で容易に入手
されるのがしばしばである。したがつて、硫酸塩
電解液を用いる電解採取が最も広く実施されてい
る。

硫酸塩溶液を電解する場合、陽極反応は酸素発
生であり、電解液PHは電解採取が進行するにつれ
て低下する。この酸生成に対処するために、電解
槽空間を陽極液室および陰極液室に分割するため
に陽極と陰極間に透過性膜または隔膜が挿入され
る。さらに、電解液は陰極液から陽極液への流れ
を維持するように電解槽へ供給されそこから取り
出される。隔膜と電解液流の組合せはPH変化を陽
極液領域に局限する働きをする。

陽極と陰極間に隔膜を配置することは、普通各
陰極を布膜を支持する剛性フレームからなる「陰
極ボツクス」内に収納することにより行われる。
フレームは電解液流のために陽極に向つてふくら
み出る傾向を阻止するために膜を緊張させて維持
する重要な機能を果す。陰極ボツクスは広く使用
されているにもかかわらず、それらは幾つかの固
有の欠点を有し、その中で次のものが重要な欠点
である。

ボツクスはそれ自身製造方法および陰極の挿
入および取出しによりもたらされる布膜への損
傷から生じる限られた寿命にかんがみて全工程
でかなり高価な品目を表わす。

電着物厚さを斟酌しかつ膜引裂きの危険を最
小限にするため、ボツクスは比較的広々とつく
られ、これは電解槽全体をかさばつたものに
し、そのためある一定のタンクハウス面積で収
容出来る電解槽の数が制限される。

前述したかさばりは電極間でより大きな電解
液抵抗をもたらすので工程効率に悪影響を及ぼ
す。

電解槽の電解液は幾つかの陰極液部分と共通
（common）の陽極液部分に分解される。局部
的な陰極液条件、特にPHは良好な電着を達成す
ることにとつて臨界的であるから、これらの条
件を監視し調節すことが必要であり、これは
各々個個の制御を必要とする複数の異なる隔室
の存在により複雑にされる。

これらの欠点の幾つかは、陰極の代りに陽極を
包囲することにより克服することが出来た。陽極
は厚さが成長しないので、ボツクスをより細くす
ることによりかさばりを減少させることが出来
る。さらに、各電着サイクルに対して陽極を挿入
し取出す必要がないので、ボツクスの布膜に対す
る損傷は最小限にされ、その有効寿命は増大され
る。最も重要なことは、セルは幾つかの陽極液室
および共通の陰極液室に分割されるので、陰極液
組成およびPHの監視および制御が大いに簡単化さ
れる。塩化物電解採取に関して陽極ボツクスの使
用は、前述の米国特許に開示されており、この場
合ボツクスは塩素捕集系の重要な部分である。さ
らに、より通常の塩化物を含まない電解採取に関
して、クロムを電解採取するための陽極ボツクス
を含む電解槽がM.J.UDYの「クロム」という論
文の56頁（Reinhold Publishing Corp，NY，
1956）に記載されている。しかしながら、陰極ボ
ツクスを使用することに対して陽極ボツクスを使
用することの独持な利点にもかゝわらず、簡単な
構造体が成功裡に製造されていないために通常の
隔膜ボツクス構造は不便で高価な特徴を保持して
いる。

したがつて、本発明の目的は、通常の隔膜ボツ
クスの代りにより簡単でかつより経済的な隔膜装
置を用いた電解採取電解槽を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、電極の挿入および取出し
に際しての隔膜の損傷の危険を最小限にしたその
ような電解槽を提供することである。

本発明によれば、電解液に不溶性の複数の陽極
および電解液に不溶性でかつ陽極間に挿入された
複数の陰極を包含する硫酸塩電解液から金属を電
解採取するための改良された電解槽において、
各々が操作中に電解質に浸されている陽極の少く
とも一部分を包囲するように配置されているスリ
ーブ型の多孔質膜を含む、複数の軟弱な鞘、鞘と
その各陽極の表面の間に挿入され、その間に空間
を維持し、それによつて陽極液室を画成する隔離
部材、電解液を陽極液室間の槽容積へ供給し陽極
液室内から電解液を取出し、それによつて操作
中、電解液の流れを陽極液室中に鞘を通して維持
する部材、および、各々が操作中に水中に浸漬さ
れてない各陽極の部分を包囲し、その各々が電解
液が操作中に維持される水準より僅かに下方に位
置する穴を有し、それによつて電解液と酸素を前
記穴を通して陽極液室から抽出することができる
複数のフード部材とを包含することを特徴とする
改良された電解槽が提供される。

「軟弱な鞘（flaccid sheath）」とは、種々の
公知の隔膜材料でつくつた継ぎ目のあるまたは継
ぎ目のないスリーブを意味する。隔膜が剛性フレ
ームにより緊張させて支持される電極ボツクスに
対して、本発明の鞘は隔離要素の使用を除いて、
流体流動ストレス下で外方にふくらんだりまたは
内方につぶれることがない。本発明の電解槽にお
いて鞘を使用することは、鞘内に収納されるのは
陰極ではなく陽極であるという事実によつて可能
になる。その結果、陰極から陽極への流体流は鞘
を隣接陰極へ向けてむくらませるよりは陽極に向
けてつぶすようにする。このような内方へつぶれ
る傾向は鞘とその各陽極間に適当なスペーサを配
置するという簡単な手段により容易に克服され
る。

問題のスペーサは種々の材料の任意の材料でつ
くることが出来、唯一の必要条件は、操作条件下
で低導電度、安定および電解液に不活性であるこ
とである。したがつて、種々のプラスチツク重合
体はもちろん天然および合成ゴムがスペーサ要素
に使用することが出来る。スペーサ要素の形状は
もちろん陽極自身の形状に依存するであろう。最
も普通には、陽極はたとえば鉛合金のシート状で
あり、そのような場合、スペーサは陽極シートの
表面に隣接する有孔シート状部材であることが便
宜的である。好ましくは、スペーサ部材は平らで
あるより波状である。ある鞘内で、隔離部材は一
般にＵ型断面形状を有する一体構造からなること
が出来、操作に際してＵのアームは陽極表面と鞘
の間に配置され、一方Ｕのとい（trough）は陽
極の下端部を鞘の底部から分離する。隔離要素の
多孔性は、たとえば有孔シート材料からまたは網
状材料から構成することにより確保することが出
来る。

一般に、陽極の浸漬部分だけでなく、その全体
を包囲し得るような長さの鞘を設けるのが必須で
はないが好ましい。したがつて、鞘は陽極および
鞘をその中に挿入後頂部を閉じることが出来また
は陽極の頂部で少なくとも折り重ねることが出来
る。このようにして、鞘は放出される酸素および
それと共に運ばれる酸ミストを陽極上に垂直に空
間へ案内する。その点に配置されかつ低圧源に連
結されたフードは酸素および酸ミストを効果的に
除去する。鞘を陽極全体を包囲するようにつくる
場合、もちろん陽極に連結された電気クロスバー
を通すためのおよび陽極液を鞘の外へ出すための
装置を設けなければならない。

陽極を全体的に取り巻く鞘を用いる代りに、使
用する鞘は一端が閉じられ、その開口部が陽極フ
ードの端縁にシールされたスリーブ状であること
が出来る。このようにして陽極の浸漬した部分の
実質的すべては鞘により取り巻かれ、陽極液に近
いおよびその上にある陽極の部分はフード内に収
納される。このような配置では、フードの下部の
浸漬した部分にある出口を、陽極液室から陽極液
およびガスの両方を取り出すために使用すること
が出来る。

陰極から陽極への必要な電解液流を達成する好
ましい方法は、電解槽ハウジングの対向側に互い
に配置された電解液フイーダおよびオーバーフロ
ーといの使用を包含する。フイーダは陰極液室と
連通し、オーバーフローといは各鞘またはそのフ
ードの適当な開口部を介して鞘の内部に連通す
る。

陽極は操作中しばしば取り出したり取り換えた
りする必要がなく、このことはそれ自身陰極隔膜
より陽極隔膜の寿命を長くすることを可能にす
る。いずれにしても、陰極と異つて陽極は実質的
に一定の厚さのまゝであるから、陽極の取り出し
により隔膜が損傷を受ける危険はほとんどない。
さらに、摩耗または損傷の際に鞘を取り換えるこ
とは損傷した陽極ボツクスの修理または取り換え
より費用が安い。

本発明を好ましい実施態様に説明する。

第１図を参照するに、一体化された銅クロス
（cross）バー１２で形成された直方形シート状の
電極１０が示される。隔離要素１３はプラスチツ
ク網の波状板からなり、その中心部で折り重ねら
れ、陽極の下端部を取り巻いている。隔離要素の
幅、すなわち第１図で見てその水平方向の寸法は
陽極１０の垂直端の両方を通過して延びるような
寸法である。スペーサは陽極液を通過させるため
に穴が開いており、プラスチツク重合体たとえば
ポリ塩化ビニルから形成される。

陽極、クロスバーおよびスペーサを包囲するの
は一端が開口したりスリーブ状の鞘１４である。
陽極およびスペーサは開口端から鞘に挿入され、
その一端は次にクロスバーの頂部に折り重ねら
れ、クロスバーの一部のみが開口部１５を貫通し
て露出される。鞘はその垂直端縁の一つに穴１６
を有し、この穴の垂直位置は、使用の際陰極液水
準が穴の上になるような位置である。穴１６には
ニツプルが設けられ、ニツプルにより穴１６は電
解槽のオーバーフローといと連通する配管１１に
連結される。

第２図を参照するに、同じ鞘に入れられた陽極
の断面が示され、同一の数字は両図面のある成分
を表わすために使用される。線１８は電解液が維
持される水準を示し、すでに述べたように、この
水準は第１図の穴１６よりわずかに高い。その結
果、陽極液は鞘の内部から穴１６を通つて穴１６
が連通している陽極液とい（図示せず）に流れ、
そのといからオーバーフローする。

第２図は、陽極の非浸漬部分をおゝいかつ電解
液表面のわずか下に延びているフード１７が示さ
れる。操作に際して、陽極で放出された酸素は鞘
により上へ案内され、鞘がそれ自身の上に重ねら
れた曲りくねつた通路を通過せしめられ、運ばれ
た酸ミストと共にフード１７の内部へ出る。こゝ
から、ガスおよびミストは吸引装置（図示せず）
により便宜的に取り出すことが出来る。

第３ａおよび３ｂ図は本発明による陽極アセン
ブリーの別の形態を示す。これは第１図および２
図のアセンブリーと多くの点で同じであり、クロ
スバー１２が設けられかつスペーサアセンブリー
１３が接している陽極１０を包含する。しかしな
がら、この場合鞘１４′は陽極全体ではなくその
浸漬した部分のほとんどのみを包囲する。鞘の上
端または口はフード１７′にシールされる。フー
ドの側壁は電解液水準１８の下で終つており、電
解液およびガスの両方が陽極液室から出る開口部
２０が設けられる。これはフード空間からガスを
取り出すための別の吸引装置の必要をなくする。

本発明は好ましい実施態様を参照にして詳述さ
れたが、そのような実施態様に種々の付加および
修正を行うことが出来ることは理解されるであろ
う。たとえば、シートの代りに棒状陽極を使用す
る場合、鞘およびスペーサはもちろん適当な形状
たとえば管状であることが必要であろう。さら
に、単一隔離要素が記載されたが、ある鞘内の隔
離装置は２個またはそれ以上の成分部材を包含す
ることができる。隔離板に対する特に有効な構造
は十字形穴のあいたプラスチツク帯状体の格子状
構造を包含することが出来る。このような修正お
よび変化は特許請求の範囲により定義される本発
明の範囲内に入る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様における鞘に入れた
陽極の斜視図、第２図は第１図の鞘入り陽極を陽
極液に部分浸漬した場合の第１図の−線に沿
つて取つた上記陽極の断面図、第３ａおよび３ｂ
図は、各々本発明の他の実施態様における鞘入り
陽極の断面図および部分端面図である。 １０……電極、１１……配管、１２……クロス
バー、１３……隔離要素、１４……鞘、１５……
開口、１６……穴、１７……フード、２０……開
口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電解液に不溶性の複数の陽極および電解液に
   不溶性でかつ陽極間に挿入された複数の陰極を包
   含する硫酸塩電解液から金属を電解採取するため
   の改良された電解槽において、各々が操作中に電
   解質に浸されている陽極の少くとも一部分を包囲
   するように配置されているスリーブ型の多孔質膜
   を含む、複数の軟弱な鞘、各々の鞘とその各陽極
   の表面の間に挿入され、その間に空間を維持し、
   それによつて陽極液室を画成する隔離部材、電解
   液を陽極液室間の槽容積へ供給し陽極液室内から
   電解液を取出し、それによつて操作中、電解液の
   流れを陽極液室中に鞘を通して維持する部材、お
   よび、各々が操作中に水中に浸漬されてない各陽
   極の部分を包囲し、その各々が電解液が操作中に
   維持される水準より僅かに下方に位置する穴を有
   し、それによつて電解液と酸素を前記穴を通して
   陽極液室から抽出することができる複数のフード
   部材とを包含することを特徴とする改良された電
   解槽。