(57)【要約】  電解セルを作動させる方法であって：前記セル内の電解質中に散布要素を配置するステップであって、前記要素がその中に多数の表面細孔もしくは開口部を有するステップと；および前記要素が前記電解質中で多数の微細な散布ガスバブルを形成するように、散布ガスを前記要素へ供給するステップと、を含む方法。
2007503525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解セルを作動させる方法であって：
前記セル内の電解質中に散布要素を配置するステップであって、前記要素がその中に多数の表面細孔もしくは開口部を有するステップと；および
前記要素が前記電解質中で多数の微細な散布ガスバブルを形成するように、散布ガスを前記要素へ供給するステップと、を含む方法。
【請求項２】
散布ガスを供給する前記ステップが、前記散布ガスバブルの平均サイズが１ｍｍから３ｍｍの範囲内にあるように前記散布ガスの流量および圧力を選択するステップを含む、請求項１に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項３】
前記セルがアノード板およびカソード板を含み、そして前記要素が前記板の下方に配置される、請求項１または２のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項４】
前記要素が、微小孔性材料から製造される、または微小孔性材料を含むホースである、請求項１から３のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項５】
前記セル内に複数の前記ホースを配置するステップを含む、請求項４に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項６】
前記散布ガスの排気流量がホース１メートル当たりガス１から１０リットル／分の範囲内にあるように前記ホースへの前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、請求項５に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項７】
前記排気流量がホース１メートル当たりガス２から６リットル／分の範囲内にあるように前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、請求項６に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項８】
前記排気流量がホース１メートル当たりガス約３リットル／分であるように前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、請求項７に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項９】
前記ホース内の圧力が５０ｋＰａから１００ｋＰａの範囲内にある、請求項４から８のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１０】
前記ホース内の圧力がその側壁を越えた圧力低下の少なくとも５倍であるように前記ホースへの前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、請求項９に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１１】
前記ホースの表面での前記散布ガスの圧力が、前記ホースを取り囲む電解質の圧力より少なくとも１５ｋＰａ高いように調節される、請求項４から１０のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１２】
前記微小孔性材料が５０から５００ミクロンの範囲内にある表面孔径を有する、請求項４から１１のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１３】
前記微小孔性材料が１５０から３５０ミクロンの範囲内にある表面孔径を有する、請求項１２に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１４】
前記細孔の電流密度が２０から５０％の範囲内にある、請求項１２または１３に記載の
電解セルを作動させる方法。
【請求項１５】
前記微小孔性材料の平均多孔率が１５から５０％の範囲内にある、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１６】
前記セルからのミストを抑制するために前記電解質へ浮遊ボールおよび／または界面活性剤を添加するステップを含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１７】
それから発生したミストを収集するために前記セルの上方にフードを用意するステップを含む、請求項１６に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１８】
前記電解質が銅イオンを含有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１９】
前記散布ガスが空気である、請求項１から１８のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項２０】
前記セル内の電解質からその上に銅を析出させるために複数のカソードを含む電解セルを作動させる方法であって、前記方法がカソードの下方で散布エアバブルを放出させるステップを含み、前記エアバブルの大多数が１ｍｍから３ｍｍのサイズ範囲内にあることを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記セル内の電解質からその上に銅を析出させるために複数のカソードを含む電解セルを作動させる方法であって、前記方法が前記カソードの下方に複数の微小孔性ホースを配置するステップと、微細な散布ガスバブルのゾーンが生成されるように前記ホースへ散布ガスを供給するステップと、および前記カソードの付近のいずれかの消耗した電解質が擾乱されるように前記カソードの付近の電解質中で微細な散布ガスバブルが発生するのを可能にするステップと、を含む方法。
【請求項２２】
前記カソードが相互に平行関係で配置されている板であり、そして前記ホースが前記板の平面に対して概して垂直である方向に伸びる、請求項２１に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項２３】
電解セルを散布するための装置であって、前記装置がそれに散布ガスが送達される入口マニホールドと、複数のホースと、および前記ホースの各々の少なくとも一方の端部を前記マニホールドへ接続するための手段とを含み、前記ホースが、使用時に、セル内の電解質中で複数の微細なバブルを形成できるように散布ガスがその中を通過することを可能にする微小孔性材料から製造されること、または微小孔性材料を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２４】
電解セルを散布するための装置であって、前記装置がそれに散布ガスが送達される入口マニホールドと、複数の散布ガス排気要素と、およ前記要素各々の少なくとも一方の端部を前記マニホールドへ接続するための手段とを含み、前記要素が、使用時に、セル内の電解質中で複数の微細なバブルを形成できるように散布ガスがその中を通過することを可能にする微小孔性材料から製造されること、または微小孔性材料を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２５】
前記散布ガス排気要素が、ゴムから製造された柔軟性ホースを備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記ホースが表面細孔を有し、それらの平均サイズが５０から５００ミクロンの範囲内にある、請求項２３または２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記ホースが表面細孔を有し、それらの平均サイズが１５０から３５０ミクロンの範囲内にある、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記ホース上の細孔の表面密度が２０から５０％の範囲内にある、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記ホースの多孔率が１５から５０％の範囲内にある、請求項２３から２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
銅を電解採取するための電解セルであって、前記セルが：
前記セル内に交互に配置された複数のアノード板およびカソード板と；
前記セル内で銅イオンを含有する電解質と；
前記カソード板の下方に配置された散布ガスマニホールドと；
前記マニホールドへ散布ガスを供給するための散布ガス供給手段と、を含み、および
このとき前記マニホールドが、使用時に、電解質中で複数の微細なバブルを形成できるように散布ガスがそれを通過することを可能にする微小孔性材料を含む電解セル。
【請求項３１】
前記電解質が、ニッケルイオン、コバルトイオン、亜鉛イオン、またはマンガンイオンを含有する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解セルのガス散布に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解セルテクノロジーでは、銅などの材料の電解採取の生産性がセル内の電極が作動する電流密度と比例していることは知られている。しかし通常は、電極の付近で形成される傾向がある消耗した電解質境界層を除去するという問題があるために、生産性を上昇させるためにセルの電流密度を単純に増加させるのは実際的ではない。銅の電解採取においては、カソードの付近の消耗した電解質境界層の除去は特有の問題である。この問題に対応するために、それが電極の付近で蓄積される消耗した電解質に取って代わるように、新鮮な電解質を循環させるための循環システムの用意を含む様々な技術が提案されてきた。さらにまた、電極の付近で形成する傾向がある消耗した電解質境界層を破壊する目的で電極の付近で乱流を引き起こすために散布ガスを使用することも知られている。
【０００３】
散布ガスを大規模の工業用セル内で使用しなければならない場合は、散布ガスは、通常はそれから散布ガスのバブルが発生できる出口開口部を備える一連の剛性チューブもしくはパイプの形状で導入される。適正な散布バブルが生成されることを保証するために、これらのパイプには、マニホールドへ散布ガスを適切な圧力および流量で供給するための送達用マニホールドが結合されている。従来型配列には問題がある。第１は、散布装置を据え付けるための資本経費である。第２に、散布チューブがＰＶＣまたは他のプラスチック材料から製造されることが多く、これらは破損することがある。第３は、出口開口部が閉塞することがあり、出口開口部が典型的には特定の電極板もしくはその一部で明確に方向付けられるために、散布ガスの不均質な分布という問題を引き起こすことがある。しかしこれまでに提案されてきた散布システムに関わる主要な問題は、それらがセルのタンクハウス内における酸性ミストの生成という問題を悪化させる点にある。酸性ミストは、腐食問題を引き起こし、タンクハウス労働者にとって職業上の健康および安全性に関わる重篤な問題である。短所は、上記の短所のために通常は散布を商業的規模で日常的に使用することはできないことにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、先行技術における問題の一部を少なくとも部分的に克服する新規の散布装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、電解セルを作動させる方法であって：
前記セル内の電解質中に散布要素を配置するステップであって、前記要素がその中に多数の表面細孔もしくは開口部を有するステップと；および
前記要素が前記電解質中で多数の微細な散布ガスバブルを形成するように、散布ガスを前記要素へ供給するステップと、を含む方法が提供される。
【０００６】
本発明は、セル内の電解質からその上に銅を析出させるために複数のカソードを含む電解セルを作動させる方法であって、前記方法がカソードの下方で散布エアバブルを放出するステップを含み、前記エアバブルの大多数が１ｍｍから３ｍｍのサイズ範囲内にあることを特徴とする方法も提供する。
【０００７】
本発明は、セル内の電解質からその上に銅を析出させるために複数のカソードを含む電
解セルを作動させる方法であって、前記方法が前記カソードの下方に複数の微小孔性ホースを配置するステップと、微細な散布ガスバブルのゾーンが生成されるように前記ホースへ散布ガスを供給するステップと、および前記カソードの付近のいずれかの消耗した電解質が擾乱されるように前記カソードの付近の電解質中で微細な散布ガスバブルが発生するのを可能にするステップと、を含む方法もさらに提供する。
【０００８】
本発明は、電解セルを散布するための装置であって、前記装置がそれに散布ガスが送達される入口マニホールドと、複数のホースと、および前記ホースの各々の少なくとも１つの端部を前記マニホールドへ接続するための手段とを含み、前記ホースが、使用時に、セル内の電解質中で複数の微細なバブルを形成できるように散布ガスがその中を通過することを可能にする微小孔性材料から製造されること、または微小孔性材料を含んでいることを特徴とする装置もさらに提供する。
【０００９】
本発明は、電解セルを散布するための装置であって、前記装置はそれに散布ガスが送達される入口マニホールドと、複数の散布ガス排気要素と、および前記要素各々の少なくとも１つの端部を前記マニホールドへ接続するための手段とを含み、前記要素が、使用時に、セル内の電解質中で複数の微細なバブルを形成できるように散布ガスがその中を通過することを可能にする微小孔性材料から製造されること、または微小孔性材料を含んでいることを特徴とする装置もさらに提供する。
【００１０】
本発明は、銅を電解採取するための電解セルであって、前記セルが：
前記セル内に交互に配置された複数のアノード板およびカソード板と；
前記セル内で銅イオンを含有する電解質と；
前記カソード板の下方に配置された散布ガスマニホールドと；
前記マニホールドへ散布ガスを供給するための散布ガス供給手段と、を含み、および
このとき前記マニホールドが、使用時に、電解質中で複数の微細なバブルを形成できるように散布ガスがそれを通過するのを可能にする微小孔性材料を含んでいる電解セルもさらに提供する。
【００１１】
本発明の方法および装置では、散布ガスのバブルの大多数が直径１ｍｍから３ｍｍの範囲内にある。このサイズのバブルが、以前に提案されていたバブルのサイズよりはるかに小さいことは理解されるであろう。バブルの小さなサイズは、多数の有意な長所をもたらす。第１に、小さなバブルは、新鮮な電解質がカソードと接触するのを可能にするためにカソードの表面付近の消耗した電解質を除去する際に有効である。第２に、バブルの小さなサイズは酸性ミストの生成を最小限に抑える傾向がある。これとは対照的に、より大きなバブルサイズを備える散布システムは、酸性ミストの問題を重大に悪化させる傾向を示す。これは、酸性ミストを抑制するための手段が講じられる状況においてさえ当てはまる。例えば、酸性ミストを抑制するための１つの技術は、電解質の表面上に浮遊する層を形成するために中空プラスチックボールを使用する方法である。典型的には、これらのボールは１０ｍｍから１５ｍｍの範囲内にあるが、直径が約５ｍｍであるもっと小さなボールも使用される。ミストを減少させるために電解質の表面で表面張力を変化させるために界面活性剤を使用することも知られている。そのような界面活性剤の１つは、３Ｍ社から供給されるＦＣ  １１００である。
【００１２】
本発明の方法および装置では、酸性ミストを抑制するためにボールおよび界面活性剤の層もまた使用できる。
【００１３】
より大きなバブルサイズを使用する散布システムでは、より大きなバブルが電解質の表面に達すると、電解質が露出した領域を残して層内のボールに取って代わる乱流の領域が局在する可能性があることが見いだされている。これらの電解質が露出した領域は、実質
的に酸性ミストの原因となることがある。本発明の方法および装置では、微細なバブルはセル内により均質に分布する傾向があり、ボールを使用した場合に電解質が露出した領域を生成しない傾向がある。
【００１４】
本発明の方法および装置のまた別の長所は、微小孔性ホースが破損および／または損耗した場合に、それらを容易に取り替えることができることにある。これは、セルから散布マニホールドを取り外したり、電解質送達用マニホールドなどの他のセル下部構造を取り外したりせずに実施できよう。
【００１５】
微小孔性ホースの使用は、知られている散布マニホールドより安価かつより容易に作製できる散布システムを生じさせる。
【００１６】
微小孔性ホースを使用するさらにまた別の長所は、微細なバブルがセルの底部で相当に幅広い領域にわたって生成されることにあり、これによって散布ガスのための排気開口部をカソード板と正確に整列させる必要が回避される。知られている散布システムでは、確実に散布システムガスを排気するための細孔をカソード板と正確に整列することが極めて困難である。
【００１７】
以下では、本発明を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、ポンプ１０によって新鮮な電解質源８から新鮮な電解質が供給されるマニホールドシステム６を有する電解セル４を含んでいる銅電解採取装置２を略図で示している。マニホールドシステム６内の出口の閉塞を回避できるように、約０．５ｍｍより大きい粒径の粒子状物質を濾過するためにポンプ１０の後にフィルタ１１が用意されてよい。フィルタ１１は、マニホールドシステム６に接続されている電解質供給ライン１５内に配置されている。散布ガス圧縮装置１２は、セル４内の電解質中にガスバブルを導入できるように散布システム１３へ散布ガスを規定流量で送達するために配列されている。散布ガスは、好ましくは空気である。使用済み電解質は、再処理などのために使用済み電解質収集装置１４内に収集される。
【００１９】
散布エア発生装置１２は、知られているタイプであってよく、このために詳細に記載する必要はない。これは６２０〜６９０ｋＰａの範囲内の圧力を有する空気を生成する空気圧縮装置を備えていてよいが、この圧力は流量調節弁（図示していない）によって減少させられるので、空気流量はマニホールドシステム６へ供給される前に流量計および厚センサを用いて固定できよう。マニホールドシステム６内での結晶化生長を減少させるために、圧縮装置１２からの圧縮空気は加湿器７によって加湿させられる。通常は、加湿器７は水蒸気で飽和するように空気を加湿する。空気中の水蒸気の量は、通常は圧力および温度に左右される。加湿器は、散布システム１３に接続されている散布ガス供給ライン１７内に配置されている。
【００２０】
セル４は、図２に部分形の略図で示した。セル４は、電解質を含有するタンク１６を含んでいる（図示していない）。新鮮な電解質をセルに送達するためのマニホールドシステム６は、明確に例示するために図２から削除されている。タンク１６は、セルの全長に沿って交互に配置されている複数のアノード２０およびカソード２２を含んでいる。アノードおよびカソードは、通常は電極懸垂バー２３によって支持されている。好ましくは、カソードは平坦なカソード板２４の形状にある。典型的には、カソード板２４は厚さ約３ｍｍおよび面積約１平方メートルのステンレススチール板から製造される。カソード板の間隔は、典型的には約１００ｍｍである。
【００２１】
図３は、本発明の散布システム１３を略図でより詳細に示している。散布システム１３は、散布ガス供給ライン１７へ接続されている散布ガスマニホールド１９を含んでいる。マニホールド１９は、２本の長手方向に伸びるライン２６および２８ならびに横に伸びるライン３０および３２を含んでいる。このシステム１３は、図３に示したように、ライン２６および２８に平行であり、横ライン３０および３２に接続された端部を有する複数の微小孔性ホース３４を含んでいる。この配列は、空気が相当に一様な速度でそれを通って透過するように空気がそれらの両端からホース３４の内部に進入するのを可能にするように、散布ガスが圧力下でマニホールド１９へ供給されるような配列である。典型的には、本装置は上記に規定した電極板配列にとって適切である８本のホース３４を含んでいる。１つのプロトタイプ装置では、ホース３４はセルの底部からおよそ１５０ｍｍおよび新鮮な電解質をセルへ供給する配分マニホールド６より約１００ｍｍ低い高さに配置された。カソード板２４の下端は、通常はセル４の底部から少なくとも２５０ｍｍ上方に位置しており、そしてホース３４はカソード板の下端とセルの底部との間のほぼ中央に位置するのが好ましい。カソード板を除去して取り替えている間のホースへの不注意による破損を防止するために、ホース３４とカソード板２４の下端との間に保護グリッド（図示していない）を含めることが可能であろう。
【００２２】
ホースは、好ましくは再生ゴムおよび／または多孔性壁構造を有するように加工された耐酸化性材料などの柔軟性材料から製造される。外径は約１０ｍｍ、および内径は約６ｍｍであってよい。このタイプの材料は、一般家庭用および商業用両方の潅注システムにおいて使用されており、このため容易に入手できて安価である。このホースはその表面上に５０から５００ミクロンの範囲内、およびより好ましくは１５０から３５０ミクロンの範囲内にある孔径を有する。細孔の平均表面密度は２０から５０％の範囲内にある。ホースの平均多孔率は、典型的には１５から５０％の範囲内にある。
【００２３】
本発明の方法および装置において必要とされる微細な散布ガスバブルを発生させるためには、他の微小孔性ホース構造を使用することも可能であろう。例えば、多孔性材料の剛性チューブを利用できる。そのようなチューブの１つは、高密度ポリエチレンの焼結プラスチック粒子から製造される。このタイプの市販製品は、Ｐｏｒｅｘ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手できる。焼結チューブの孔径は、典型的には９０ミクロンから１４０ミクロンの範囲内にあり、そしてこのチューブの材料の多孔率は４０％から５０％の範囲内にある。
【００２４】
さらにまた理論的には、焼結金属から製造された微小孔性チューブを使用することも可能であろう。しかし焼結金属チューブの使用に関しては、腐食のため、および／またはそれらの電導性のために潜在的問題が生じるであろう。したがって、本発明の方法および装置においては、Ｆｉｓｋａｒｓ社によって製造されるホースのような、農業用に頻回に使用されるタイプの微小孔性ホースの使用が好ましい。
【００２５】
マニホールド１９は、図４に示したように、円筒形断面のＰＶＣパイプなどのいずれか適切な材料から製造されてよい。好ましくは、マニホールドは次の寸法を有する：直径５０ｍｍ、長さ約６メートルおよび仕切り約１．２ｍ。
【００２６】
散布ガスの圧力および流量は、電解質の深さならびに電極板のサイズおよび数を含む多数の要素に左右される。６０枚のカソード板２２および６１枚のアノード板２０を有するプロトタイプのセルでは、空気は約１００〜２００リットル／分の流量および約５０から１００ｋＰａの圧力で供給され、圧力は圧縮装置内での初期圧から減少させられる。これは、ホース３４の表面から発生する散布ガスバブルの実質的生成を発生させることが見いだされた。散布バブルの平均サイズは、それらがホース３４の表面から離れるときに直径が１ｍｍから３ｍｍの範囲にあると推定された。しかし一部のより小さなバブルが生じる
ことがあり、ホース３４の表面を離れた後には、一部のバブルはより大きなバブルへ融合し、それらの一部は径が約３ｍｍより大きくなることがある。新鮮な電極を供給するマニホールド６の下方のホース３４の位置は、電極板に向かう散布ガスバブルによる新鮮な電解質の輸送を引き起こす作用を及ぼす。その結果として、セル内の混合もしくは擾乱は、カソード板２２上に形成される傾向がある減少した銅イオン濃度境界層の破壊を引き起こすので、したがって新鮮な電解質がカソード板へ供給される。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、８本のホースが、上述したように新鮮な電解質がカソード板２２へ供給されることを引き起こす作用を有する微細な散布エアバブルの概して均質なゾーンを発生させることが認識されるであろう。このため、ホース３４をカソード板と整列させるのが不要であることが認識されるであろう。散布ガスのためのより少数のより大きな出口を有していた知られている散布システムでは、それらの開口部をカソード板の位置と正確に整列させるのが重要かつ困難であったために、これは据え付け工程を極めて単純化する。
【００２８】
本発明の技術は、１平方メートル当たり少なくとも２８０アンペアの電流密度でのセルの作動を可能にする。しかし本発明の散布装置および方法を用いると、その単純かつ安価な構造にもかかわらず、より高い電流密度を達成できるであろうと考えられる。
【００２９】
上述したように、マニホールドへ供給される空気の圧力は、５０ｋＰａから１００ｋＰａの範囲内にある。この圧力範囲は、散布ガスバブルを生成するために適正な圧力を提供できるように、およびバブルの分布がセル全体にわたり概して均質であるのを保証できるように選択される。ホース壁を越えた圧力低下は、ホース内に流入する空気によって惹起される摩擦圧力損失より実質的に小さいことが好ましい。したがって、ホース３４の壁を越えた圧力低下はホース内の内部圧力の少なくとも５分の１であることが適切である。典型的には、ホース壁を越えた圧力低下は約５ｋＰａ〜１０ｋＰａである。ホースの壁を越えた圧力低下は内部摩擦損失より有意に大きいので、これはホースの全長に沿ってより均質な圧力分布を維持する傾向を示す。さらにまた、ホースの表面での圧力は、電解質先端を乗り越えるため、そして散布ガスバブルの確実な生成を保証するために少なくとも約１５ｋＰａであるのが好ましい。
【００３０】
本発明の散布システムでは、濃縮された場所で電解質を通って有意な量の空気が気泡化されるのを引き起こすであろうホース３４における破裂またはマニホールド１９における破損を検出するためにシステムを監視する能力を有するのが望ましい。これは、セル内の微細な散布エアガスバブルの相当に均質な生成を台無しにするであろう。これはさらに、酸性ミスト生成に重大な原因となるであろう電解質の表面上での擾乱も引き起こすであろう。本発明の方法および装置では、そのような破裂について監視するのは相当に簡単な問題である。これは、マニホールド１９内の圧力を監視するステップによって実施できる。圧力を監視するステップが実質的な圧力損失を示した場合は、これはホース３４の１本以上またはマニホールド１９における破裂もしくは漏れを表示している。監視システムは、警報を発する、および／またはマニホールドへの散布エアの供給を停止もしくは減少させることを引き起こすことができる。
【００３１】
上述したように、マニホールド１９への散布ガスの流量は、典型的には、セル内に８本のホース３４を有する例示した配列にとって適切な約１００から２００リットル／分である。空気の流量は、散布ガスの排気流量がホースの長さ１メートル当たり１から１０Ｌ／分の範囲内にあるような流量であるのが好ましい。より好ましくは、その範囲はホース１メートル当たり２から６Ｌ／分、および最も好ましくはホース１メートル当たり約３Ｌ／分である。
【００３２】
図４は、ホース３４の両端がマニホールドライン３０もしくは３２に接続されている１つの方法を例示している。この配列では、ホース３４の両端の各々は、図示したように、散布エアがライン３２の内部からホース３４の内部へ流動するのを可能にする、それを通るボア４２を有するステンレススチール製もしくはプラスチック製コネクタ４０上に取り付けられている。ライン３２は、その中にコネクタ４０のネジ切り差込口４４を取り付けることのできる穴を備えて形成されている。コネクタ４０は、図示したように、ホース３４の内部に受け入れられているその反対側にあご付き差込口４６を含んでいる。ホースの接続をより確実なものにするために必要であれば、ホースクランプ（図示していない）を使用してもよい。
【００３３】
セルは、散布ガスがセルの上部を離れるにつれて形成される傾向があるミストを抑制できるように電解質の表面上に浮遊する浮遊プラスチックボールなどの層を含んでいてよい。酸性ミストの生成をいっそう抑制するためには、さらに電解質に界面活性剤を添加してもよい。適合する界面活性剤は、３Ｍ社から供給されるＦＣ  １１００である。さらに、セルは生成されたミストを排出するためにフードおよび排出システム（図示していない）を含んでいてよい。ミストは、汚染物質の生成を最小限に抑えるために大気へ放出する前に集塵器内で処理することができよう。
【００３４】
当業者には、小さなサイズの散布エアガスバブルの使用が、以前の提案に比して多数の重大な長所を生じさせることが認識されるであろう。これらの長所は、まず最初にタンクハウスが経済的かつ危険性の低い方法で散布システムを使用することを可能にするであろうと考えられる。本発明の装置は、ホースが本質的に柔軟性であるために頑丈である。ホースは、さらにまた容易に取り替えることができる。同様に、それらの本質的に多孔性の性質のためにホースの表面上にはそこから散布ガスが発生する多数の細孔が存在するため、散布ガスのための出口開口部の閉塞に関連する問題は実質的に排除される。
【００３５】
散布エアをセルへ断続的に供給してもまだ有効であることが考えられる。これは、消耗した銅電解質境界層が確立されるには時間を要するからであり、空気圧縮装置を断続的に作動させることによってエネルギー節約を達成できよう。上記で言及した散布エアの流量は、圧縮装置が作動している時点に該当する流量である。
【００３６】
本発明の原理は、ニッケル、コバルト、亜鉛またはマンガンを電解採取するための電界セルなどの他のタイプの電界セルに適用できると考えられる。
【００３７】
当業者には、本発明の精神および範囲から逸脱せずに多くの変形が明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】銅電解採取装置の略図を示している。
【図２】電解セルの部分透視図を示している。
【図３】本発明の散布装置の略平面図を示している。
【図４】散布装置におけるマニホールドを通した断面図を示している。
【図１】
2007503525.tif 000003
【図２】
2007503525.tif 000004
【図３】
2007503525.tif 000005
【図４】
2007503525.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月22日(2005.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル内の電解質からその上に配置するために複数のカソードを含む電解セルを作動させる方法であって、前記方法が前記カソードの下に複数の柔軟性微小孔性ゴムホースを配置するステップであって、前記ホースが１５０から３５０ミクロンの範囲内にある表面孔径を有するステップと、微細な散布ガスバブルのゾーンが生成されるように前記ホースへ散布ガスを供給するステップと、および前記カソードの付近のいずれかの消耗した電解質が乱されるようにカソードの付近の電解質中で微細な散布ガスバブルが発生するのを可能にするステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記細孔の電流密度が２０から５０％の範囲内にある、請求項１に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項３】
前記微小孔性材料の平均多孔率が１５から５０％の範囲内にある、請求項１または２に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項４】
前記ホースが再生ゴムから製造される、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記散布ガスを供給するステップが、前記散布ガスバブルの平均サイズが１ｍｍから３ｍｍの範囲内にあるように前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、先行請求項のいずれかに記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項６】
前記散布ガスの排気流量がホース１メートル当たりガス１から１０リットルの範囲内にあるように前記ホースへの前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、請求項５に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項７】
前記排気流量がホース１メートル当たりガス２から６リットル／分の範囲内にあるように前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、請求項６に記載の電解セルを作動させ
る方法。
【請求項８】
前記排気流量がホース１メートル当たりガス約３リットル／分であるように前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、請求項７に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項９】
前記ホース内の圧力が５０ｋＰａから１００ｋＰａの範囲内にある、請求項５から８のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１０】
前記ホース内の圧力がその側壁を越えた圧力低下の少なくとも５倍であるように前記散布ガスの圧力を調節するステップを含む、請求項９に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１１】
前記ホースの表面での前記散布ガスの圧力が、前記ホースを取り囲む電解質の圧力より少なくとも１５ｋＰａより上であるように調節される、請求項５から１０のいずれか一項に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１２】
前記セルからのミストを抑制するために前記電解質へ浮遊ボールおよび／または界面活性剤を添加するステップを含む、先行請求項のいずれかに記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１３】
それから発生したミストを収集するために前記セルの上方にフードを提供するステップを含む、請求項１２に記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１４】
前記散布ガスが空気である、先行請求項のいずれかに記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１５】
カソードが相互に平行関係で配置されている板であり、そして前記ホースが前記板の平面に対して概して垂直である方向に伸びる、先行請求項のいずれかに記載の電解セルを作動させる方法。
【請求項１６】
銅を電解採取するために電解セルを散布するための装置であって、前記装置はそれに散布ガスが送達される入口マニホールドと、複数の散布ガス排気要素と、およびマニホールドへの前記要素各々の少なくとも１つの端部を前記マニホールドへ接続するための手段とを含み、前記ホースが、使用時に、セル内の電解質中で複数の微細なバブルを形成できるように散布ガスがその中を通過することを可能にする、１５０から３５０ミクロンの範囲内の孔径を有する柔軟性微小孔性ゴムから製造されることを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記ホースが再生ゴムから製造される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ホース上の細孔の表面密度が２０から５０％の範囲内にある、請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記ホースの多孔率が１５から５０％の範囲内にある、請求項１６、１７または１８のいずれか一項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
散布ガスを大規模の工業用セル内で使用しなければならない場合は、散布ガスは、通常
はそれから散布ガスのバブルが発生できる出口開口部を備える一連の剛性チューブもしくはパイプの形状で導入される。適正な散布バブルが生成されることを保証するために、これらのパイプには、マニホールドへ散布ガスを適切な圧力および流量で供給するための送達用マニホールドが結合されている。従来型配列には問題がある。第１は、散布装置を据え付けるための資本経費である。第２に、散布チューブがＰＶＣまたは他のプラスチック材料から製造されることが多く、これらは破損することがある。第３は、出口開口部が閉塞することがあり、出口開口部が典型的には特定の電極板もしくはその一部で明確に方向付けられるために、散布ガスの不均質な分布という問題を引き起こすことがある。しかしこれまでに提案されてきた散布システムに関わる主要な問題は、それらがセルのタンクハウス内における酸性ミストの生成という問題を悪化させる点にある。酸性ミストは、腐食問題を引き起こし、タンクハウス労働者にとって職業上の健康および安全性に関わる重篤な問題である。
英国特許出願第２１８２２５９号は、ポリ塩化ビニル、セラミックもしくはガラスから製造された疎水性微小孔性チューブの使用を提案しており、前記微小孔性材料は１から１００ミクロンの範囲内にある微細孔を有する。微小孔性チューブは、銅を電解採取するための商業的生産において使用されていないと思われない。
したがって、散布の欠点は、銅の電解採取のための商業的規模では日常的に使用されないことにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によると、セル内の電解質からその上に配置するために複数のカソードを含む電解セルを作動させる方法であって、前記方法が前記カソードの下に複数の柔軟性微小孔性ゴムホースを配置するステップであって、前記ホースが１５０から３５０ミクロンの範囲内にある表面孔径を有するステップと、微細な散布ガスバブルのゾーンが生成されるように前記ホースへ散布ガスを供給するステップと、および前記カソードの付近のいずれかの消耗した電解質が乱されるようにカソードの付近の電解質中で微細な散布ガスバブルが発生するのを可能にするステップと、を含む方法が提供される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、銅を電解採取するために電解セルを散布するための装置であって、前記装置がそれに散布ガスが送達される入口マニホールドと、複数のホースと、およびホースの各々の少なくとも１つの端部を前記マニホールドへ接続するための手段とを含み、前記ホースが、使用時に、セル内の電解質中で複数の微細なバブルを形成できるように、散布ガスがその中を通過することを可能にする１５０から３５０ミクロンの範囲内にある孔径を有
する柔軟性の微小孔性ゴムから製造されることを特徴とする装置もさらに提供する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の方法および装置おいて商業的に利用できる微小孔性ゴムホースを利用することが可能であることが見いだされている。これらのホースは容易に入手でき、安価で、そして使用するのに便宜的である。それらは、再生ゴムから構成され、家庭用および商業用潅注システムにおいて頻回に使用されるタイプのホースである。そのようなホースの使用は下記を含む実質的な長所を提供する：
（ｉ）それらは容易に入手できる；
（ｉｉ）それらは高価ではない；
（ｉｉｉ）それらは頑丈である；
（ｉｖ）それらは据え付けや取り替えが容易である；および
（ｖ）それらの孔径は、微細な散布ガスバブルを生成できるが、過剰な作動圧を必要としないような孔径である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の方法および装置では、散布ガスのバブルの大多数が直径１ｍｍから３ｍｍの範囲内にある。バブルの小さなサイズは、多数の有意な長所をもたらす。第１に、小さなバブルは、新鮮な電解質がカソードと接触するのを可能にするためにカソードの表面の付近の消耗した電解質を除去する際に有効である。第２に、バブルの小さなサイズは酸性ミストの生成を最小限に抑える傾向がある。これとは対照的に、より大きなバブルサイズを備える散布システムは、酸性ミストの問題を重大に悪化させる傾向を示す。これは、酸性ミストを抑制するための手段が講じられる状況においてさえ当てはまる。例えば、酸性ミストを抑制するための１つの技術は、電解質の表面上に浮遊する層を形成するために中空プラスチックボールを使用する方法である。典型的には、これらのボールは１０ｍｍから１５ｍｍの範囲内にあるが、直径が約５ｍｍであるいくらか小さなボールも使用される。ミストを減少させるために電解質の表面で表面張力を修飾するために界面活性剤を使用することも知られている。そのような界面活性剤の１つは、３Ｍ社から供給されるＦＣ  １１００である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
微小孔性ホースを使用するさらにまた別の長所は、微細なバブルがセルの底部で相当に幅広い領域にわたって生成されることにあり、これはカソード板を備える散布ガスのために排気開口部を正確に整列させる必要を回避する。個別の排気孔を含む知られている散布システムでは、散布システムガスを排気するための細孔がカソード板と正確に整列していることを保証することが極めて困難である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
ホースは、多孔性壁構造を有するように加工されている再生ゴムから構成されている。外径は、約１０ｍｍおよび内径は約６ｍｍであってよい。このタイプのホースは、一般の家庭用および商業用両方の潅注システムにおいて使用されており、このため容易に入手できて安価である。このホースはその表面上に５０から５００ミクロンの範囲内にある孔径を有する。適切なホースはＦｉｓｋａｒｓ社によって製造されている。細孔の平均表面密度は２０から５０％の範囲内にある。ホースの平均多孔率は、典型的には１５から５０％の範囲内にある。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2007503525.tif 000007
2007503525.tif 000008
2007503525.tif 000009