(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理される陰極を支える支持部材と、電気分解工程中に母板の表面上に成長する金属析出物を少なくとも一部分離する部材と、該金属析出物の成長不規則部を作り出す成長影響手段を設けた陰極の母板と、前記分離した金属析出物を支持するための部材とを有する電気分解工程において前記陰極として用いる母板からの金属析出物分離装置において、前記金属析出物の成長不規則部を作り出す成長影響手段は、前記陰極の母板の縁端部上もしくは該縁端部の付近における、２つの壁で成された鋭角を有する溝であり、該溝は前記陰極の母板の表面において最大幅になるようにされており、前記成長影響手段は、前記成長不規則部に沿って前記金属析出物を切断して２つの部分にするために前記金属析出物を前記陰極の母板に対して傾ける時に、蝶番部材として用いられ、さらに、該装置は前記分離する部材と前記分離した金属析出物を把持する把持部材とが移動する案内部材を有し、該案内部材は、弧状をなし、該弧状の中心が前記金属析出物の２つの側面をつなぐ線と同軸をなすことを特徴とする金属析出物分離装置。
【請求項２】
請求項１に記載の金属析出物分離装置において、前記成長影響手段により生成される前記金属析出物の成長不規則部に沿って分離するための前記金属析出物を前記陰極の母板に対して傾ける傾斜角は、60度ないし150度の間であることを特徴とする金属析出物分離装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金属析出物分離装置において、前記成長影響手段により生成される前記金属析出物の成長不規則部に沿って分離するための前記金属析出物を前記陰極の母板に対して傾ける傾斜角は、実質的に90度であることを特徴とする金属析出物分離装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の金属析出物分離装置において、該装置は、前記成長影響手段により生成される前記金属析出物の成長不規則部に沿って分離するために、前記金属析出物を上下運動する把持部材を有することを特徴とする金属析出物分離装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の金属析出物分離装置において、該装置は、前記成長影響手段により生成される前記金属析出物の成長不規則部に沿って該金属析出物を切断して２つの別個の部分にするために、相反する方向に動く該金属析出物の複数の把持部材を有することを特徴とする金属析出物分離装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載の金属析出物分離装置において、該装置は、前記成長影響手段により生成される前記金属析出物の成長不規則部に沿って該金属析出物を切断して２つの別個の部分にするために、該金属析出物を分離切断ステーションへ送って該金属析出物を相反する方向に引っ張る複数の把持部材を有することを特徴とする金属析出物分離装置。
【請求項７】
請求項４に記載の金属析出物分離装置において、該装置は、上下運動を行う前に、前記陰極の母板を持ち上げて、少なくとも一部分離している前記金属析出物から離し、前記金属析出物の上下運動をより効果的にするハンガーバーを有することを特徴とする金属析出物分離装置。
【請求項８】
請求項４または７に記載の金属析出物分離装置において、該装置は、上下運動中に前記陰極の母板を持ち上げて、少なくとも一部分離している前記金属析出物から離し、前記金属析出物の上下運動をより効果的にするハンガーバーを有することを特徴とする金属析出物分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、金属電解精製もしくは金属電解採取などの電気分解工程における陰極として用いられる母板から金属析出物を分離するための装置に関するものである。
【０００２】
銅、亜鉛およびニッケルなどの多くの金属の精製は、生成すべき金属から有害な不純物を除去する電気分解工程を含んでいる。電気分解工程において生成される金属は電流によって陰極上に集められる。通常、電気分解工程は、硫酸を含有する電解液で満たされたタンク内で行なわれ、その中に導電性物質で作られた多数の板状陽極および陰極が浸漬されて交互に配される。陽極および陰極の頂部縁には、タンクの縁に陽極および陰極を懸垂し、これらを電力回路へ接続するためのラグもしくはバーが設けられている。生成される金属は、電解精製工程における可溶性陽極か、あるいはその前の処理段階で電解液に溶解されるかのいずれかの状態で、電気分解工程へ運ばれる。電解液に溶解された場合、用いられる陽極は電解採取工程においては不溶性である。
【０００３】
電気分解工程に用いられる陰極を、所望の生成すべき金属から作ることができるが、その場合、析出物は元の陰極板から分離する必要がない。しかし通常は、電解槽に浸漬される陰極、すなわち母板は、生成すべき金属以外の何らかの金属で作られる。そのような母板の材料を例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、もしくはチタニウムにすることができる。その場合、生成される金属は、析出物として母板の表面に集まる。この析出物は母板から一定の間隔で除去される。
【０００４】
電流によって、電気分解工程において生成された金属は析出物として母板のすべての導電面上に堆積する。すなわち、母板が完全に導電性である場合、生成すべき金属は、母板の電解液に浸漬されたすべての部分を均一な析出物で被覆する。母板の表面から、生成すべき金属の析出物の除去を容易にするために、母板の細長い縁端部の全面にわたって堆積する析出物から生成される金属に対して影響を及ぼす必要がある。すなわち母板の上記縁端部を非導電性にする必要がある。
【０００５】
母板の縁端部を非導電性にするための最もよく知られた方法は、上記縁端部をプラスチックなどの何らかの絶縁材料で作った縁端部帯板で被覆することである。一般的には、これらの絶縁帯板は、溝形の断面を有するプラスチック形状物であり、母板の縁端部上へ押し付けられる。この板は、変形することにより生じる圧力、もしくは母板を貫いて挿入されたリベット、もしくはそれらの組み合わせのうちのいずれかによって所定の位置に留まる。析出物が分離によって母板から除去されると、ハンガーバーが据え付けられている縁端部の反対側の縁端部上に配置されている縁端部帯板は、もしその帯板全体を保護していない場合は、損傷を受ける可能性がある。したがって、ハンガーバーが設置されている縁端部の反対側の縁端部上のプラスチック製縁端部帯板の代わりに、ワックスを非導電材料として用いて、２つの別個の析出物を生成するようにするか、もしくはそれらの析出物が母板の底部の周囲に均一に成長して単独の析出物を生成することができるようにしている。ワックスに伴う問題は、それを母板から、かつ析出物を分離する以前に析出物から洗い落し、次に分離後に母板上に再塗布する必要があることと、ワックスによっては洗浄後も析出物内に残り、生成金属の汚染の原因になることである。単独の析出物に伴う問題は、母板から析出物を分離するときに析出物の取り扱いがかなり面倒になることと、単体析出物が最終使用で用いるにはあまり適さないことである。
【０００６】
本発明は従来技術の欠点を解消し、ハンガーバーが設置されている縁端部の反対側の母板の縁端部上もしくはその縁端部の近傍における析出物の成長に対して少なくとも部分的に影響を与えることによって、電気分解工程において生成される金属析出物を母板から分離する新規の実行可能な装置を達成することを目的とする。本発明の本質的に新規な特徴は添付の特許請求の範囲から明らかである。
【０００７】
本発明によれば、本発明の装置において処理される陰極は板状母板と、母板の一方の縁端部上に設置したハンガーバーとを有している。陰極の母板には、ハンガーバーが設置されている縁端部の反対側の縁端部、もしくはその端部の近傍上に金属析出物の成長を部分的に妨げる手段が設けられている。成長に影響を及ぼす手段は有利には、例えば母板の縁端部、もしくはその縁端部の付近にある溝であり、または母板が金属電解精製工程もしくは金属電解採取工程における個々の陽極よりも長く作られており、その付加された区域における析出速度を減速し、金属析出物の成長がそれによって遅くなる。金属析出物の成長が少なくとも一部影響を受ける区域を用いて、金属析出物が、金属析出物の除去工程中に、もしくは金属析出物の除去工程後に２つの別個の部分に分割される。
【０００８】
本発明の成長影響手段は、母板の表面上に金属析出物が実質的に均一に成長することを少なくとも部分的に妨げて、金属析出物を曲げたときに、金属析出物が成長影響手段の位置で割れて２つの部分になるようにしている。一実施例において、金属析出物の成長の変化は、成長影響手段として用いられる溝が金属析出物内の結晶粒組織が変わるように、かつ金属析出物のその部分の曲げ特性が変わるように形作られることに基づいている。成長影響手段は例えば、くさび形溝で、その壁は互いに対して鋭角であり、溝が母板の板状部分の表面において最大幅になるようにしている。溝を、例えば母板に切削加工することによって作ることができる。溝をまた金属形状物を母板へ取り付けることによって作り、金属形状物が溝の壁の一方を成し、母板自体が他方を成すようにすることができる。
【０００９】
他の実施例において、溝を母板に作り、この溝には導電性が低い材料を充填する。この溝を狭くして、充填した材料が効果を生じている区域全体にわたって金属析出物が成長できるようにしているが、金属析出物は充填材料の表面上は成長できないようにしている。したがって、金属析出物は充填材の表面全体にわたって母板の表面におけるよりもゆっくり成長し、金属析出物はより薄くなり、それによって、その金属析出物が分離工程中に曲がり易くなる。
【００１０】
成長影響手段により母板上で金属析出物の成長不規則部が生じ、不規則部が、電解精製工程もしくは電解採取工程において母板上に生成された金属析出物が分離装置によって母板から除去される場合、蝶番部材として有利に用いられる。蝶番を付ける場合、陰極の母板に対する金属析出物の傾斜角は有利には60度から150度の間、望ましくは実質的に90度である。たとえば、金属析出物は成長影響手段を軸にして、母板の表面から母板に対して実質的に直角の位置まで蝶番を付ける。成長影響手段上で金属析出物を上下運動させることによって金属析出物に蝶番を付けることもできる。
【００１１】
本発明の好ましい実施例において、陰極の両側から金属析出物は同時に処理される。しかし、それらの金属析出物を別個に処理することもできる。処理される陰極は実質的に垂直な位置に支持される。処理される陰極の両側の金属析出物は先ずハンガーバーが設置されている縁端部から部分的に分離し始める。次に、これらの部分的に分離された金属析出物を、部分的に分離された金属析出物が装置の支持部材もしくは把持部材に接触するまで傾斜させる。この支持位置で金属析出物は装置の少なくとも一つの把持部材で把持され、これらの把持部材を金属析出物を傾斜させるのに用いて、金属析出物が有利に最終的に実質的に水平位置にくるようにしている。金属析出物を傾斜させて実質的に水平位置にすると、金属析出物は陰極の母板と少なくとも一部は接触している。この傾斜段階中は母板の成長影響手段を蝶番部材として用いて、金属析出物を、この成長影響手段によって成長が影響を受ける区域の回りに傾斜させるようにする。
【００１２】
本発明の一実施例においては、１つの金属析出物から２つの別個の部分を生成するために、把持部材の付いた実質的に水平な金属析出物を分離位置へ移動し、成長が影響を受ける区域の両端部を把持部材によって反対方向へ引くことによって、成長が影響を受ける区域に沿って金属析出物を切断する。分離が完了すると、把持部材は金属析出物を解放し、把持部材は新規な陰極の金属析出物の処理のために戻される。金属析出物を２つの別個の部分に分離することは、金属析出物を分離位置まで傾斜し、分離切断ステーションで把持部材が金属析出物を解放した後に切断が行なわれるように、実行することもできる。このように、切断は金属析出物の両端部を反対方向へ引くことにより、もしくは他の何らかの分離手段により行なわれる。
【００１３】
本発明の一実施例においては、金属析出物の傾斜段階において把持部材を上下に動かし、成長影響手段を蝶番部材として用いることによって、金属析出物は母板から完全に分離される。この上下運動中に金属析出物が成長影響手段の周囲の母板から完全に分離される。
【００１４】
本発明の分離装置において、処理される陰極は実質的に垂直位置で支持され、陰極は、金属析出物が除去される全期間中は実質的に位置を維持する。金属析出物を傾斜させて実質的に水平の位置にする把持部材は案内部材に従って移動する。フレーム部材に据え付けられたこの案内部材は装置のフレーム部材へ旋回可能に連結される。一実施例において、最終的に金属析出物を母板から分離する分離用部材は有利には把持部材の案内部材と同一のフレーム部材上に据え付けられる。案内部材および分離用部材は、それらがそれぞれ自身の異なるフレーム部材を有するように据え付けることもできる。案内部材を有利には弧形に曲げて、その弧の中心が金属析出物の２つの側面をつなぐ線と同軸になるようにして、金属析出物を、その成長が影響を受ける区域の回りに傾斜させるようにしている。実質的に金属析出物の位置において、分離装置は、把持部材を反対方向へ移動させ、金属析出物を、その成長が影響を受ける区域に沿って切断せしめて、２つの別個の部分を生成する。
【００１５】
さらに一実施例において、陰極の母板を上下運動の前に、もしくはその最中に少なくとも一部分離された金属析出物から持ち上げて離すことができる。母板の持ち上げが金属析出物の上下運動をより効果的にする。そのような場合、母板を金属析出物の剥離中はハンガーバーによって支持することが望ましい。
【００１６】
本発明の装置の動作に関しては、動作のさまざまな段階で動かされる部材の所望の動きが、空気圧式、液圧式、もしくは電気式で動作する調整装置によって生成される。
【００１７】
次に添付の図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
【００１８】
図１および図２によれば、本発明の装置において処理される陰極を２つの別個の装置２および３の間に配置して、陰極の両側５および６から金属析出物４を実質的に同時に処理することができるようにしている。金属析出物４は分離部材（図示しない）によって陰極から、母板７のハンガーバー８が据え付けられている母板の縁端部から始まって、先ず一部が分離される。この分離力によって金属析出物４を、点線で示す支持位置へ傾斜させる。この支持位置において金属析出物４は、空気圧式シリンダ10によって動くことができる支持部材９により支持される。支持位置において把持部材11は、金属析出物４の実質的に平行する縁端部12および13の両方を把持し、それらの縁端部は母板７から少なくとも一部が剥離されている。
【００１９】
金属析出物４が把持部材11により把持されると、支持部材９が支持位置から休止位置へ移動する。金属析出物４はその後、把持部材11により支持され、それらの把持部材11は案内部材14上に可動に設置されている。金属析出物４を陰極１からさらに分離するために、金属析出物４のみならず把持部材11も案内部材14に従って液圧式シリンダ21によって移動させる。案内部材14をフレーム部材15上に配置して、案内部材14の移動中は金属析出物４を同時に、陰極の成長に影響を与える手段16の回りに傾斜させるようにしている。案内部材14をフレーム部材15上に設置するときに、把持部材11と陰極の成長影響手段16との間の距離が、支持部材９により作られている支持位置から金属析出物４の実質的に水平位置17までの間、実質的に一定不変に保たれるようにする。
【００２０】
金属析出物４を実質的に水平な位置17まで把持部材11および成長影響手段16によって傾斜させた後、金属析出物４を分離部材18によって実質的に水平に移動させて、金属析出物４を陰極１から完全に分離して自由にするようにしている。分離部材18をフレーム部材15上に設置している。フレーム部材15を装置の主フレーム19へ旋回可能20に据え付けて、分離部材18の分離作業中は金属析出物４を把持部材11によって支持するようにしている。陰極１からの金属析出物４の分離後、把持部材11は開口し、金属析出物４は次の処理へ送られる。把持部材11は案内部材14によって、分離すべき新たな金属析出物を受け取るために元へ戻される。
【００２１】
図１および図２の実施例において、把持部材11を、把持部材11が上下運動をするように作動させることもできる。この運動中、金属析出物４には成長影響手段16を軸にして蝶番が付けられ、金属析出物４は成長妨害手段16の場所で切断されて２つの部分になる。その後、把持部材11は実質的に水平な位置17に傾斜され、金属析出物４は分離されて次の処理へ送られる。
【００２２】
図３によれば、ハンガーバー22は母板21の板状部分23へ取り付ける。互いに鋭角を成す壁を有する溝24を、そのハンガーバー22が取り付けられている縁端部の反対側の母板21の縁端部25に作っている。その溝24が金属析出物（図示しない）の成長に影響を及ぼし、金属析出物を傾斜させるときに、蝶番として用いられる結晶粒組織を生む。
【００２３】
図４において、母板31の板状部32には道具33を設けており、道具33は母板31のハンガーバー35が取り付けられている縁端部とは反対側の母板31の板状部32の縁端部34へ取り付けられている。道具33は、その各表面が母板31の板状部32の表面と実質的に一致している。道具33には、互いに鋭角を成す壁を有しかつ成長影響部材として用いられる溝がある。
【００２４】
図５の実施例は図４の実施例と同じであるが、道具33が１つの部品で作られているのに対して、図５の道具37は２つの部品で作られている。
【００２５】
図６の実施例において、母板41の板状部42には、その母板31のハンガーバー45が取り付けられている縁端部とは反対側の母板41の板状部42の縁端部44の付近に成長影響手段43を設けている。成長影響手段43を母板41の板状部42の表面へ取り付けて、成長影響手段43の一方の壁が母板41の板状部42の表面と鋭角を成すようにしている。
【００２６】
図７によれば、母板51の板状部52には、非導電材54を充填した溝53を設けている。溝53は成長影響手段であり、溝53全体にわたって金属析出物を成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好ましい実施例の概略側面図である。
【図２】  図１の実施例の方向Ａ−Ａから見た概略部分側面図である。
【図３】  本発明の装置において用いられる陰極の実施例の概略側面図である。
【図４】  本発明の装置において用いられる陰極の他の実施例の側面概略図である。
【図５】  本発明の装置において用いられる陰極のもう一つの実施例の側面概略図である。
【図６】  本発明の装置において用いられる陰極のさらに他の実施例の側面概略図である。
【図７】  本発明の装置において用いられる陰極のまたさらに他の実施例の側面概略図である。
【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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【図７】
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