(57)【要約】      （修正有）【課題】低コスト、かつ容易に、使用により減肉、腐食した不良カソード板からのカソード板を製造する方法、及び該カソード板を製造する方法により得られたカソード板、並びに該カソード板を用いた金属電解精錬方法の提供。【解決手段】金属電解精錬に用いられるカソード板３１であって、使用により、前記カソード板３１の電解液に浸漬しない非浸漬部の少なくとも一部の厚みが、電解液に浸漬する浸漬部の厚みより薄くなっており、前記非浸漬部の横方向の少なくとも一端が、前記カソード板３１の材料で補修されているカソード板である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属電解精錬に用いられるカソード板であって、
使用により、前記カソード板の電解液に浸漬しない非浸漬部の少なくとも一部の厚みが、電解液に浸漬する浸漬部の厚みより薄くなっており、
前記非浸漬部の横方向の少なくとも一端が、前記カソード板の材料で補修されていることを特徴とするカソード板。
【請求項２】
非浸漬部の横方向の両端が、カソード板の材料で補修されている請求項１に記載のカソード板。
【請求項３】
請求項１から２のいずれかに記載のカソード板の製造方法であって、
前記カソード板の非浸漬部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
前記除去した部分に前記カソード板の材料を補填する補填工程と、
を含むことを特徴とするカソード板の製造方法。
【請求項４】
請求項１から２のいずれかに記載のカソード板を用いることを特徴とする金属電解精錬方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の電解による精錬に用いられるカソード板及び該カソード板の製造方法、並びに該カソード板を用いた金属電解精錬方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属を電解により精錬する方法として、陰極であるカソードとしてアルミニウム板（合金）を用い、陽極であるアノードとして硫酸に不溶な鉛板又は鉛−銀合金板を用いて、硫酸亜鉛を含む電解液から亜鉛をカソード上に析出させて、精錬する方法が知られている。
前記精錬方法では、カソードである電極の電解液面より上であって、暴露されている非浸漬部は、強酸の電解液のミスト等により、母材であるアルミニウムが腐食したり、減肉したりしてしまう（図１及び図２参照）。このように、腐食や減肉が生じると、カソード板の強度が低下するため、使用中に電解槽などへ落下したり、電着した金属を精錬する際にカソード板が破壊されてしまったりするなどの問題がある。特に、非浸漬部の液面の直上にある領域は、減肉、腐食が激しく、この問題が顕著となっている。
【０００３】
このように減肉、腐食した不良カソード板を再利用する方法としては、カソード板の上下を逆向きにし、減肉、腐食した非浸漬部を浸漬部となるようにして用いる方法が考えられる。
しかしながら、カソード板の上下を逆向きとした場合には、切断により短寸され、カソード板の面積が狭くなってしまうため、精錬される金属の量が少なくなってしまうという問題がある。また、金属を効率良く精錬するために電流密度を高くするなどの調整が行われているが、減肉、腐食したカソード板を用いると、電流密度の調整が困難となり、金属を効率良く精錬することができなくなってしまうという問題もある。
【０００４】
また、減肉、腐食したカソード板を再利用する方法としては、減肉、腐食した箇所の厚みを補う方法が考えられるが、具体的にはない。
金属電解精錬においては、通常、複数枚の電極が用いられており、それぞれの電極の厚みを補修するということは、作業効率が悪く、また、スクラップとしてリサイクル原料とすることのほうがコスト面でも好ましいと考えられており、場合によっては、板厚が１ｍｍ以下であったり、さらにはクラック（切れ目）が入ってしまった減肉、腐食した箇所の厚みを補うことは想定されていないのが現状である。
更に、減肉、腐食の程度は、電解槽における、それぞれのカソード板の用いられる位置によって異なるため、カソード板のどの程度の範囲の厚みを補えばよいかも不明である。
【０００５】
そのため、減肉、腐食したカソード板は、カソード板として再利用することができず、電解用としての使用を中止し、アルミニウムのリサイクル原料などに用いられているのが現状であり、カソード板が減肉、腐食してしまうと、新しい板に取り替えなければならず、莫大なコストがかかってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、長期間の使用が可能で金属製造コストを抑制することができる電極板として、非浸漬部に微細孔を備える陽極酸化被膜層と、前記微細孔に含浸したフッ素樹脂層とからなる耐食部を形成した電極板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案では、カソードの非浸漬部にフッ素樹脂層を敷設するためにアルマイト処理をし、フッ素樹脂層を敷設することでカソード板の減肉を抑制することができ、これによりカソードの使用寿命の延命を図り、新規カソードの購入を抑え、製造コストを抑制することができるとされている。
しかしながら、アルマイト処理、フッ素樹脂層は、高コストであるという問題がある。また、使用中に耐食部の一部が破損し、剥離した場合には、該部分のみを修復することが困難であり、修復を行う場合には、新規に敷設する以上に高コストとなるという問題がある。また、使用により減肉、腐食した非浸漬部は、アルマイト処理を行うと、更に減肉されてしまい、カソード板の強度が低下し、破損してしまうこともあるため、カソード板を再利用するためにこの提案を用いることはできないという問題がある。
【０００７】
したがって、低コスト、かつ容易に、使用により減肉、腐食した不良カソード板からのカソード板を製造する方法は、未だ提供されておらず、その速やかな提供が強く求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２８０８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、低コスト、かつ容易に、使用により減肉、腐食した不良カソード板からのカソード板を製造する方法、及び該カソード板を製造する方法により得られたカソード板、並びに該カソード板を用いた金属電解精錬方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  金属電解精錬に用いられるカソード板であって、
使用により、前記カソード板の電解液に浸漬しない非浸漬部の少なくとも一部の厚みが、電解液に浸漬する浸漬部の厚みより薄くなっており、
前記非浸漬部の横方向の少なくとも一端が、前記カソード板の材料で補修されていることを特徴とするカソード板である。
＜２＞  非浸漬部の横方向の両端が、カソード板の材料で補修されている前記＜１＞に記載のカソード板である。
＜３＞  前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のカソード板の製造方法であって、
前記カソード板の非浸漬部の少なくとも一部を除去する除去工程と、
前記除去した部分に前記カソード板の材料を補填する補填工程と、
を含むことを特徴とするカソード板の製造方法である。
＜４＞  前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のカソード板を用いることを特徴とする金属電解精錬方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、従来の諸問題を解決することができ、低コスト、かつ容易に、使用により減肉、腐食した不良カソード板からのカソード板を製造する方法、及び該カソード板を製造する方法により得られたカソード板、並びに該カソード板を用いた金属電解精錬方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、使用により、腐食、減肉したカソード板の正面の模式図である。
【図２】図２は、使用により、腐食、減肉したカソード板の側面の写真である。
【図３】図３は、金属電解精錬前のカソード板の正面模式図である。
【図４】図４は、金属電解精錬前のカソード板の側面模式図である。
【図５】図５は、金属電解精錬に用いた後のカソード板の正面模式図である。
【図６】図６は、補填工程後の補修箇所のカソード板の正面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（カソード板及びカソード板の製造方法）
本発明のカソード板は、金属電解精錬に用いられるカソード板である。前記カソード板は、主に通電端子を備えたビームと金属を析出させるカソード板との構成でできている。前記カソード板の全長は、１，０００ｍｍ〜１，５００ｍｍ程度であり、全幅は、１，０００ｍｍ〜２，０００ｍｍ程度である。本発明では、これらの寸法長さの影響は受けない。
前記カソード板は、使用により、前記カソード板の電解液に浸漬しない非浸漬部の少なくとも一部の厚みが、電解液に浸漬する浸漬部の厚みより薄くなっており、前記非浸漬部の横方向の少なくとも一端が、前記カソード板の材料で補修されている。
前記補修とは、薄くなった前記カソード板の厚みを、少なくとも薄くなった後の厚みよりも厚いカソード板の材料を用いて置換することをいう。
【００１４】
前記カソード板は、本発明のカソード板の製造方法により好適に製造することができる。
以下、本発明のカソード板の製造方法の説明と併せて、前記カソード板を説明する。
【００１５】
＜カソード板の製造方法＞
本発明のカソード板の製造方法は、除去工程と、補填工程とを少なくとも含み、必要に応じて更にその他の工程を含んでなる。
前記除去工程と、前記補填工程とを行うことにより、前記カソード板の非浸漬部の補修を行うことができる。
【００１６】
＜＜除去工程＞＞
前記除去工程は、前記カソード板の非浸漬部の減肉された部分の少なくとも一部を除去する工程である。
ここで、前記非浸漬部とは、前記カソード板の前記電解液の液面の上部の範囲をいう。
前記カソード板は、使用により、電解液に浸漬しない非浸漬部の厚みが、電解液に浸漬する浸漬部の厚みより薄くなっており、前記除去工程では、この薄くなった部分の少なくとも一部を除去する。前記除去は、市販の金属カッター、プレス、溶断機などで可能である。
前記カソード板の厚みとしては、例えば、６ｍｍなどが挙げられる。
【００１７】
前記カソード板は、前記横方向の両端に縁部絶縁部材に取り付けられる側縁部を有する。
前記縁部絶縁部材を用いることにより、前記カソード板に電着した金属がカソード板の縁部を囲むようにして一体化することを防止し、電着した金属を剥離し易くすることができる。
前記側縁部の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記電解液の液面部近傍の形状がＲ形状である形状が挙げられる。
【００１８】
前記カソード板の材質としては、一般的に電解に用いられる材質を適宜選択することができ、例えば、アルミニウム、アルミニウムの合金などが挙げられる。これらの中でも、アルミニウムの合金が好ましく、特に、溶接などが可能な点で、１０００系合金がより好ましい。
【００１９】
前記カソード板は、金属電解精錬に使用したものであり、使用により、非浸漬部の少なくとも一部の厚みが、電解液に浸漬する浸漬部の厚みより薄くなっている。
【００２０】
前記カソード板の除去する範囲としては、前記カソード板の非浸漬部の一端であってもよいし、両端であってもよいが、前記カソード板全体の見かけ強度を上げることができる点で、両端が好ましい。
なお、前記カソード板の中心部は、除去しなくてもよい。
前記カソード板の横方向における除去範囲としては、前記カソード板が薄くなることにより生じたクラック（通常、５０ｍｍ程度）の全てを含む範囲を除去してもよいし、クラックの端部（カソード板の中心側）を残した範囲を除去してもよい。
前記カソード板の鉛直方向における除去範囲としては、前記側縁部の損耗に応じて適宜選択することができるが、前記側縁部の上端よりも上であることが好ましい。
前記除去の形状は、四角形、三角形などでもよいが、施工上、四角形が溶接代も長くとれて補修後の強度が向上されてよい。
【００２１】
＜＜補填工程＞＞
前記補填工程は、前記除去した部分に前記カソード板の材料を補填する工程である。
前記除去した部分にカソード板を補填する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶接、接着、リベット止め、などが挙げられる。
【００２２】
前記補填するカソード板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、同質の材料を用いるのが好ましい。例えば、スクラップとなった前記カソード板を用いることができる。
【００２３】
前記溶接の方法としては、特に制限はなく、通常のアーク溶接方法を適宜選択することができる。
【００２４】
前記カソード板の非浸漬部の補修としては、横方向の少なくとも一端が補修されていれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非浸漬部の横方向の両端が、カソード板の材料で補修されていることが好ましい。
溶接後は、表面仕上げとして、バリ取り、研磨などを行ってもよい。安全などの対策となる。
【００２５】
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２６】
（金属電解精錬方法）
本発明のカソード板は、通常の金属精錬工程における電解槽にて使用できる。電解槽には、所望の金属を含む電解液と、アノード板、カソード板とが配置され、各電極に通電されることで金属をカソード板に電解析出させる。例えば、亜鉛電解であれば、電解液に硫酸と亜鉛とマンガン等を含む電解液を用いて、アノード板に鉛銀アノード、カソード板にはアルミ等であり、前記本発明の補修されたカソード板を用いる。
電解の条件等は、従来の技術と同一であってよい。本発明のカソード板のための特別な条件はないため、従来のカソード板と、本発明のカソード板とを同一電槽にて混在したまま使用しても、電解の製造条件、金属の品質への影響は全くなかった。本発明のカソード板は、従来のカソード板と同様に保管、管理、扱いが可能あり、新たな管理変更、設備の追加が不要であることがわかっている。
本発明の金属電解精錬方法におけるカソード板としては、本発明のカソード板を少なくとも１枚以上用いていればよい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００２８】
（実施例１）
＜電極板の調製＞
金属電解精錬に用いる前のカソード板の模式図を、図３、及び図４に示す。
前記電極板３３は、アルミニウム合金で作成されており、前記電極板は、鉛直方向の長さが１，５００ｍｍ以下、横方向の長さが１，０００ｍｍ以下、厚みが６ｍｍである。前記電極板は、横方向の両端に側縁部３５を有している。
なお、図３中、３２はヘッドバーを示し、３４はブスバーとの接点を示す。
【００２９】
前記カソード板の金属電解精錬後の模式図を図５に示す。図５に示すように電極板３３には、クラックが生じていた。また、電極板の電解液の液面より上の部分の厚みは、電解液の液面より下の部分の厚みよりも薄くなっていた。
【００３０】
＜除去工程＞
前記金属電解精錬に用いたカソード板の電極板３３におけるクラックを含む部分５１を金属カッターにより除去した。前記除去した範囲は、前記電極板の上方の両端であり、電極板の上から５０ｍｍ、横方向の端部から１５ｍｍとした。
【００３１】
＜補填工程＞
前記除去工程で除去した箇所に、電極板と同じ材質のアルミニウム合金を溶接により補修した。
図６に補填後のカソード板の正面模式図を示す。
以上により、電解精錬により、減肉等した箇所を補修したカソード板１を製造した。
【００３２】
このようにして得られたカソード板１を亜鉛電解工程にて用いた。従来の電極との混在であるため、電解条件等は、一切は変更しないまま行った。通電、引き上げ、亜鉛の回収とも従来のカソードと同様の工程条件にて可能であった。得られた亜鉛の品質も９９．９９％であり問題なかった。
【００３３】
前記実施例１の結果から、本発明のカソード板は、低コスト、かつ容易に、使用により減肉、腐食したカソード板を再利用（カソード板を製作）できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のカソード板は、低コストで製造でき、低コスト、かつ容易に、使用により減肉、腐食したカソード板を再利用することができるので、金属電解精錬方法に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００３５】
１      腐食、減肉した箇所
３１      カソード板
３２      ヘッドバー
３３      電極板
３４      ブスバーとの接点
３５      側縁部
５１      除去範囲
１０１      補修された箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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