(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型を用いた非鉄金属精錬の中間物であるアノードの鋳造における熔融したアノードの前記鋳型への鋳造時に、前記鋳型の鋳込み面に散布されて形成された前記鋳型の鋳込み面の離型剤層における離型剤の散布濃度の分布が、アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲Ｍの離型剤層における離型剤の散布濃度ＲＭと、前記アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲を除く範囲Ｎの離型剤層における離型剤の散布濃度ＲＮとの関係において、
ＲＭ＞ＲＮの離型剤層における離型剤の散布濃度の分布を有することを特徴とするアノードの鋳造方法。
【請求項２】
鋳型を用いた非鉄金属精錬の中間物であるアノードの鋳造における熔融したアノードの前記鋳型への鋳造時に、前記鋳型の鋳込み面に散布されて形成された前記鋳型の鋳込み面の離型剤層における離型剤の散布濃度の分布が、アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲Ｍの離型剤層における離型剤の散布濃度ＲＭと、前記アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲を除く範囲Ｎの離型剤層における離型剤の散布濃度ＲＮとの関係において、ＲＭ＞ＲＮの離型剤層における離型剤の散布濃度の分布を有し、
且つ前記散布濃度ＲＭが、０．０４０ｇ／ｃｍ３以上、０．１００ｇ／ｃｍ３未満であることを特徴とするアノードの鋳造方法。
【請求項３】
前記離型剤が、粘土であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアノードの鋳造方法。
【請求項４】
前記散布濃度ＲＭが０．０４０ｇ／ｃｍ３以上、０．１００ｇ／ｃｍ３未満、
且つ前記散布濃度ＲＮが０．０２０ｇ／ｃｍ３以上、０．０４０ｇ／ｃｍ３未満であることを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアノードの鋳造方法。
【請求項５】
前記散布濃度ＲＭとＲＮで散布される離型剤が、同じ種類の離型剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアノードの鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅精錬の中間産物であるアノードの製造技術に関する。より詳しくは、アノードの鋳造時にアノード頭部に発生する「亀裂」を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅精錬ではアノード製造工程において、精製炉で純度を９９．８％までに高めた精製粗銅を鋳造してアノードを製造する。得られたアノードは、次に電解工程に送られ、そのアノードと別途準備したカソードを、交互に電解槽に挿入して電解処理を施すことで純度を高め、純度９９．９９％の電気銅を製造している。
【０００３】
このアノード製造工程の品質問題として、アノードの膨れ、鋳バリ、額縁、亀裂等がある。中でも、アノード鋳造時にアノードの厚みに対して長さが２／３以上ある亀裂がアノード頭部（アノード上部と称す場合もある。）の厚み方向に発生すると、亀裂を起点として、電解工程での操業中にアノードの切れ込みが発生し、この亀裂の程度が大きいと電解槽にアノードが落ち込むといった重大な安全上の問題が発生することとなる。
従って、切れ込みの原因である亀裂の発生を抑制するために、アノード頭部を底部（アノード下部と称す場合もある。）に比べて厚くすることで頭部の強度を確保し、亀裂の発生を抑制している。
【０００４】
しかしながら、アノードの頭部と底部に厚み差をつけていることでアノードの膨れや鋳バリ、額縁といったものがアノード頭部に発生すると、同じものが底部に発生した場合と比較して、電解工程における極間距離をより短くしてしまう。この極間距離が短くなることで電解工程でのショートを誘発し、電流効率を低下させる一因となる。
従って、アノード頭部の亀裂の発生を抑制することで厚みの均一なアノードを製造することができ、電解工程の操業度向上に寄与するため、アノード頭部の亀裂発生を抑制する技術が、現在強く求められている。
【０００５】
特許文献１には、熱伝導率の違う異種の離型剤を使用してアノード周縁部の亀裂を抑制する方法が記載されているが、同一離型剤で濃度の濃淡を利用して亀裂の発生を抑制する技術、またアノード頭部の亀裂の発生を抑制する技術に関しては記載がなくアノード頭部の亀裂発生の抑制に適応することが出来なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８３５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような状況に鑑み、本発明は同一の離型剤を用いてアノード鋳造時に発生するアノード頭部の亀裂発生を抑制することができるアノードの鋳造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】
【０００８】
本発明の第１の発明は、鋳型を用いた非鉄金属精錬の中間物であるアノードの鋳造における熔融したアノードの鋳型への鋳造時に、鋳型の鋳込み面に散布されて形成された前記鋳型の鋳込み面の離型剤層における離型剤の散布濃度の分布が、アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲Ｍの離型剤層における離型剤の散布濃度ＲＭと、前記アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲を除く範囲Ｎの離型剤層における離型剤の散布濃度ＲＮとの関係において、ＲＭ＞ＲＮの離型剤層における離型剤の散布濃度の分布を有することを特徴とするアノードの鋳造方法である。
【０００９】
本発明の第２の発明は、鋳型を用いた非鉄金属精錬の中間物であるアノードの鋳造における熔融したアノードの鋳型への鋳造時に、鋳型の鋳込み面に散布されて形成された前記鋳型の鋳込み面の離型剤層における離型剤の散布濃度の分布が、アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲Ｍの離型剤層における離型剤の散布濃度ＲＭと、前記アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲を除く範囲Ｎの離型剤層における離型剤の散布濃度ＲＮとの関係において、ＲＭ＞ＲＮの離型剤層における離型剤の散布濃度の分布を有し、且つ前記散布濃度ＲＭが、０．０４０ｇ／ｃｍ３以上、０．１００ｇ／ｃｍ３未満であることを特徴とするアノードの鋳造方法である。
【００１０】
本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における離型剤が、粘土であることを特徴とするアノードの鋳造方法である。
【００１１】
本発明の第４の発明は、第１〜第３の発明における散布濃度ＲＭが０．０４０ｇ／ｃｍ３以上、０．１００ｇ／ｃｍ３未満、且つ散布濃度ＲＮが０．０２０ｇ／ｃｍ３以上、０．０４０ｇ／ｃｍ３未満であり、さらに第５の発明は、第１〜第４の発明におけるその散布濃度ＲＭとＲＮで散布される離型剤が、同じ種類の離型剤であることを特徴とするアノードの鋳造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアノード鋳造方法によれば、アノード表面の膨れや形状の曲りを抑えつつ、アノード頭部に亀裂の発生がない良質なアノードを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】アノード鋳造におけるアノード鋳型及び得られるアノードを示す図で、（ａ）はアノード鋳造時にアノード鋳型における離型剤の散布位置を示す概略図で、（ｂ）はアノードの説明図である。
【図２】実施例における亀裂の評価基準を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、アノード鋳造時に使用する離型剤の散布濃度の分布を、アノード鋳型の鋳込み面の位置により濃淡をつけることを特徴とするアノード製造方法である。
発明者らは、アノード頭部に亀裂が発生する原因は、アノード耳根元上とアノード耳根元横の鋳造時の冷却速度差に起因する熱収縮歪が発生させる応力であることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１５】
図１は、アノード鋳造におけるアノード鋳型及び得られるアノードを示す図で、（ａ）はアノード鋳造時にアノード鋳型における離型剤の散布位置を示す概略図で、（ｂ）はアノードの説明図である。
図１に示すようにアノード鋳造では、アノード１０の細長くなっているアノード耳部１２を良好に形成するために、アノード鋳型１の鋳型耳部２に十分に熔銅を流し込むことが必要で、そのため、熔銅はアノード耳部１２に近いアノード頭部１３から流し込まれる。
【００１６】
従って、熔銅が流し込まれるアノード頭部１３の温度は高くなり、アノード耳根元横１４Ｓとアノード耳根元上１４Ｕは、共にアノード本体１１の周辺であるが、アノード耳根元横１４Ｓの温度はアノード耳根元上１４Ｕの温度よりも低くなる。さらに、アノード耳根元横１４Ｓはアノード耳根元上１４Ｕよりも冷却速度が速い。
【００１７】
そこで、本発明ではアノードの鋳造の際に、アノード鋳型１の耳根元横（範囲Ｍ）に耳根元上（範囲Ｎ）に散布される離型剤の濃度より濃度の濃い離型剤を散布することで、鋳造後のアノード冷却時のアノード耳根元上１４Ｕとアノード耳根元横１４Ｓの冷却速度差を少なくし、均一な冷却を得られるようにして欠陥の発生を防止するものである。
【００１８】
具体的には非鉄金属精錬の中間物であるアノードをアノード鋳型を用いた鋳造において、鋳造時にアノード鋳型の鋳込み面１ａに散布して使用する離型剤の散布濃度の分布を、耳根元横、即ちアノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲Ｍの散布濃度ＲＭを、耳根元上、即ち前記アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲を除く範囲Ｎ（ＡＴＡＲＡＢＡＬで囲まれた領域で、範囲Ｍを除く範囲）の散布濃度ＲＮより大きく、即ちＲＭ＞ＲＮの関係を満足するように離型剤を散布したアノード鋳型にアノードを鋳造するものである。なお、「ＡＴＡＲＡＢＡＬで囲まれた領域」とは、鋳込み面１ａにおける鋳型耳部２を除いた範囲で、アノード本体１１に相当する範囲である。
【００１９】
さらに、耳根元上（範囲Ｎ）はアノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の０〜１０％、且つアノード耳部を除く、アノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜４０％の範囲Ｎ１であることが好ましい。
また通常使用されている鋳型サイズの大小にかかわらず、図１（ａ）に示すように鋳型の耳根元横２００ｍｍ×１００ｍｍの範囲Ｍ１の離型剤の散布濃度ＲＭ１を、それ以外の範囲の離型剤の散布濃度より高く散布する。
【００２０】
使用する離型剤は、耳根元横（範囲Ｍ）に散布する離型剤と耳根元上（範囲Ｎ）に散布する離型剤とは同じ種類の離型剤を用いる。この離型剤が異なると、離型剤が鋳型に散布された後、離型剤が混じってしまった部分で著しく発泡することがあり、アノードの膨れなどの原因になってしまう。従って、使用する離型剤は同じ種類のものを使用する。望ましくは、主成分を同一とするもので、より望ましくは同一成分からなる離型剤を用いる。
【００２１】
離型剤の材質は、アノードを鋳型から剥ぎ取る際に、アノードを鋳型からスムーズに剥ぎ取ることが出来、且つ、安価な、粘土を使用することが好ましい。
【００２２】
鋳型に散布する離型剤の散布濃度は、耳根元横（範囲Ｍ）における離型剤の散布濃度ＲＭは０．０４０ｇ／ｃｍ３以上、０．１００ｇ／ｃｍ３未満、それ以外の範囲である耳根元上（範囲Ｎ）の離型剤の散布濃度ＲＮは０．０２０ｇ／ｃｍ３以上０．０４０ｇ／ｃｍ３未満で、ＲＭ＞ＲＮの関係を満足することが好ましい。
この耳根元横（範囲Ｍ）における離型剤の散布濃度ＲＭが０．１００ｇ／ｃｍ３以上となると、断熱層となる粘土層の厚みが増してアノードが冷え難くなるため、アノードを剥ぎ取る際に、アノードが曲ってしまう、などのトラブルを生じる可能性が増加する。
一方、耳根元横（範囲Ｍ）における離型剤濃度ＲＭが、０．０４０ｇ／ｃｍ３未満の場合、前記範囲以外の部分の離型剤濃度と差が小さくなるため、本発明による効果が得られにくくなる。
【００２３】
耳根元横（範囲Ｍ）以外、即ち耳根元上（範囲Ｎ）における離型剤の散布濃度ＲＮは、０．０２０ｇ／ｃｍ３未満となると、離型剤の層が薄くなるためアノードが鋳型に焼付き易くなる。一方、耳根元横（範囲Ｍ）における離型剤の散布濃度ＲＭが、０．０４０ｇ／ｃｍ３以上の場合、耳根元横（範囲）以外の部分の離型剤濃度と差が小さくなるため、本発明による効果が得られにくくなる。
さらに好ましくは、耳根元横（範囲Ｍ）における離型剤の散布濃度ＲＭは０．０４５ｇ／ｃｍ３以上、０．０９６ｇ／ｃｍ３未満、耳根元上（範囲Ｎ）の部分の離型剤の散布濃度ＲＮは０．０２５ｇ／ｃｍ３以上、０．０３０ｇ／ｃｍ３未満とする。
【００２４】
また、アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の１０〜３０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜１０％の範囲（範囲Ｍ）、並びに、アノード耳部を除くアノード上端からアノード全長の０〜１０％、且つアノード耳部を除くアノード両端からそれぞれアノード全幅の０〜４０％の範囲（範囲Ｎ１）、を除く範囲、における離型剤の散布濃度は、範囲Ｍにおける散布濃度ＲＭより低く、範囲Ｎ１の散布濃度ＲＮ１より高い散布濃度とする。
【００２５】
次に、離型剤の散布ノズルは、ノズルの噴射する方向とアノード鋳型面がなす角が３０〜４５°であり、且つノズルの噴射方向はアノード底部に向いていることが望ましい。上記方向とする理由は、塗布された離型剤がアノード鋳型面の上部に溜まることを防ぐためである。
【００２６】
また、離型剤の散布ノズル取り付け高さは、アノード鋳型面から３００〜４００ｍｍであることが望ましい。この取り付け高さとすることで、離型剤を散布した範囲において、得られる離型剤層厚みのバラつきを抑えることができる。
その鋳型面からの距離が３００ｍｍ未満の場合では、アノード鋳型からの輻射熱によりノズルに詰まりが生じる可能性がある。また、鋳型面からの距離が４００ｍｍを超えた場合は、アノード鋳型面での離型剤の濃度のバラツキが大きくなる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。
本発明のアノードの鋳造方法を使用してアノードを鋳造し、図２に示す基準でアノード頭部に生じた亀裂を評価した。その各実施例の評価結果を表１に示す。
【実施例１】
【００２８】
離型剤の粘土を水に分散させた粘土水を用い、耳根元横（範囲Ｍ）への離型剤の散布濃度ＲＭを、その耳根元横を除く範囲（耳根元上：範囲Ｎ）への離型剤の散布濃度ＲＮの２倍とした場合で、具体的には、耳根本横に散布した離型剤の散布濃度ＲＭを０．０５０ｇ／ｃｍ３、耳根元横以外（耳根元上：範囲Ｎ）に散布した離型剤の散布濃度ＲＮを０．０２８ｇ／ｃｍ３として、離型剤層をアノード鋳型の鋳込み面に設け、１００枚のアノードを鋳造した（なお単位面積あたりの離型剤の散布量は０．０５ｇ／ｃｍ２）。
【実施例２】
【００２９】
耳根元横（範囲Ｍ）への離型剤の散布濃度ＲＭを、耳根元横を除く範囲（耳根元上：範囲Ｎ）への離型剤の散布濃度ＲＮの３倍とした場合(それぞれの散布濃度は±０．２倍の濃度ムラがある。)で、 具体的には、耳根元横に散布した離型剤の散布濃度ＲＭは、０．０９０ｇ／ｃｍ３、耳根元横以外（耳根元上：範囲Ｎ）に散布した離型剤の散布濃度ＲＮは、０．０２８ｇ／ｃｍ３として、離型剤層をアノード鋳型面に設け、１００枚のアノードを鋳造した（なお単位面積あたりの離型剤の散布量は０．０９ｇ／ｃｍ２）。
【００３０】
（比較例１）
離型剤濃度を０．０２５〜０．０３０ｇ／ｃｍ３として鋳型全面に散布し、離型剤の濃度差をつけなかったことを除き、実施例１と同様にして行った。
【００３１】
（比較例２）
離型剤濃度を０．０２５〜０．０３０ｇ／ｃｍ３として鋳型全面に散布し、離型剤の濃度差をつけなかったことを除き、実施例２と同様にして行った。
【００３２】
（従来例）
アノード鋳型中央部に粘土水を離型剤の散布濃度０．０９０ｇ／ｃｍ３で、アノード鋳型周辺部に硫酸バリウムを０．２００ｇ／ｃｍ３で散布したことを除き、実施例１と同様にして行った。
【００３３】
【表１】
0006481887.tif 000002
【００３４】
表１より、本発明の離型剤散布方法を用いることで、亀裂の発生が抑制されていることがわかる。特に、切れ込みの主な原因となる、長さが厚み方向の１／３以上の亀裂（図２中Ａ, Ｂ評価の亀裂）の発生を抑制することが可能であることがわかる。
また、従来例では、亀裂の発生を抑制することができているものの、アノードに膨れ、並びに、曲りが発生していた。
【符号の説明】
【００３５】
１    アノード鋳型
１ａ  鋳込み面（太破線内）
２    鋳型耳部
１０    アノード
１１    アノード本体
１２    アノード耳部
１３    アノード頭部
１４Ｓ  アノード耳根元横
１４Ｕ  アノード耳根元上
ＡＴ  アノード上端（２点鎖線）
ＡＢ  アノード下端（２点鎖線）
ＡＲ  アノード右端（２点鎖線）
ＡＬ  アノード左端（２点鎖線）
Ｍ    耳根元横の範囲（破線内）
Ｍ１  耳根元横の範囲（斜線部）
Ｎ    耳根元上の範囲（ＡＴＡＲＡＢＡＬで囲まれた領域で、範囲Ｍを除く範囲）
Ｎ１  耳根元上（１点鎖線内）
ＲＭ  範囲Ｍへの離型剤の散布濃度
ＲＭ１  範囲Ｍ１への離型剤の散布濃度
ＲＮ  範囲Ｎへの離型剤の散布濃度
ＲＮ１  範囲Ｎ１への離型剤の散布濃度
【図１】
0006481887.tif 000003
【図２】
0006481887.tif 000004