(57)【要約】本発明は、電気分解工程で製造される陰極の品質改善方法に関するものである。カソードサイクル実行中に電解セルから吊り上げた陰極の表面を撮影し、陰極の物理的な性質を、画像解析に基づく装置によって、リアルタイムに調査可能とする。陰極の表面の品質を基礎として、電気分解条件をモニタし制御することが可能であり、これによって陰極の品質を改善する。本方法はとりわけ、銅の電解精製に適している。【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極の品質改善方法において、成長サイクル実行中に電解セルから吊り上げた陰極の表面を撮影し、得られた画像を解析し、画像解析ソフトウェアによって分類し、予め作成した分類基準と比較することにより良質の陰極を得るよう電気分解工程を調節することを特徴とする陰極の品質改善方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、画像解析およびデータ分類の技術を使用して陰極の表面の画像情報を処理することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、陰極の表面品質の様々なタイプに応じて、個々の分類基準を作成することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、陰極の表面品質とその結晶構造とには相関があることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記撮影にデジタルビデオカメラを使用することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記撮影にアナログビデオカメラを使用することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記撮影にデジタルカメラを使用することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記撮影にデジタルビデオカメラを使用することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記電気分解は銅の電気分解であることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
本方法は、電気分解工程で製造される陰極の品質改善に関するものである。カソードサイクル実行中に電解セルから吊り上げた陰極の表面を写真撮影し、陰極の物理的な性質を、画像解析に基づく装置によってリアルタイムに調査可能とする。陰極の表面品質を基礎として電気分解条件をモニタし制御することにより、陰極の品質を改善可能とする。この方法はとりわけ、銅の電解製錬に適している。
【０００２】
金属の電解処理では、所望の金属は、電極すなわち陰極の表面に析出する。電解処理は、電解セルにおける電流によって行なわれ、電解セルでは、導電性のある材料で作られた、複数のプレート状陽極および複数のプレート状陰極が一組になっていて、これらは液体すなわち電解液中に互い違いに浸されている。所望の金属は、電解処理では陰極に析出し、陽極としては、析出する金属と同じ金属で作られた溶融性のものが用いられるか、あるいは、非溶融性のものが用いられる。溶融性の陽極は、例えば銅の析出に用いられ、非溶融性の陽極は、例えばニッケルまたは亜鉛の析出に用いられる。
【０００３】
銅の電解製錬では、純粋でないいわゆる陽極銅が電流によって溶解する。溶解した銅は、極めて純粋な、いわゆる陰極銅として陰極プレート上に分解される。硫酸ベースの硫酸銅溶液が電解液として用いられる。電解工程の最初には、銅製の開始シート、あるいは、耐酸鋼またはチタニウム製のいわゆる永久陰極が陰極プレートの役割を果たす。１つ以上の整流器が電気分解における電源として用いられる。電気分解用の電流密度は、代表的には250〜320 A/m2であり、電流は直流（DC）である。電気分解は個別の電解セルごとに行なわれ、セル中の陽極−陰極ペアの数は電解設備ごとに変化させてよいが、代表的には30〜60ペアとする。電解セルの数は電解設備ごとに異なる。複数の陽極は典型的には14〜21日で溶解し、カソードサイクルは７〜10日である。
【０００４】
電気分解プラントの生産能力は、電気分解で用いられる電流のアンペア数と、電解セルの数と、時間および電流効率とに左右される。電流効率は、電気分解プラントの電解セルが（電流によって）いかに効率よく用いられるか、および、銅の析出において電流がいかに時間当たり効率的に用いられるか、を記述したものである。電気分解プラントの生産能力は、電流密度を上昇させたり、より多くの電解セルを作ったり、あるいは電流効率を向上させたりすることによって、増大する。
【０００５】
国際特許出願公開WO-0135083号には、電気分解によって生産され完成した陰極の表面品質の検査方法が記載されている。この方法によれば、各陰極の検査後、永久陰極から析出物が除去される。この方法では、陰極表面は、陰極コンベヤ軌道に対して傾斜した姿勢に配置された少なくとも１つの光源に照らされ、これによって、陰極表面のあらゆる不整形状による影が陰極表面に映る。検査ポイントはカメラに与えられていて、カメラは、光源で照らされた陰極表面の画像を記録する。得られた画像は画像処理装置に転送され、同装置において、画像は、不整形状によって投影された影の物理的な性質を測定することによって、処理される。影の物理的な性質に基づいて、陰極の品質分類が行なわれる。
【０００６】
しかし電気分解では、カソードサイクル実行中に、陰極品質のリアルタイムデータを収集することは困難である。このことは、工程−生産制御の観点から、工程における１つの大きな問題点を生じる。品質データは典型的には、製品すなわち陰極金属が生産される時しか得られない。すなわち、その時を逃せば、もはやいかにしても製品品質に影響を与えることはできない。ところが上述のように、カソードサイクルは数日間継続するから、最終的な品質によってしか、陰極の品質に悪影響を及ぼす障害の情報を得ることができない。すなわち、すべての情報は長期にわたる遅延の後にしか得られない。
【０００７】
電気分解で行なわれる試験によれば、陰極の表面品質と結晶構造との間には明らかな相関があることが分かっている。結晶構造と化学的性質との間にも相関がある。すなわち、結晶構造が粗くなるほど、溶液の含有物としての陰極に、より多くの不純物が存在する。結晶構造に影響を及ぼすのは、電気分解の作業パラメータである。すなわち、電流密度、電解液温度および電気分解工程で用いられる添加物は、パラメータとしてすべて重要な影響を及ぼす。添加物は最も解析が困難なパラメータであり、電解液中のそれぞれの添加物の添加比も、結晶構造に影響を及ぼす。
【０００８】
本発明による方法によれば、陰極の表面品質に関する情報を、カソードサイクルの段階から得ることによって、上述の問題を解決することを目的とする。本方法では、カソードサイクル実行中に陰極を電解セルから吊り上げ、上記陰極表面を撮影し、得られた画像を解析して、画像解析ソフトウェアによって分類する。画像を予め生成しておいた分類基準と比較することにより、良質の陰極が生成されるよう、電気分解工程を調節可能である。本発明の実質的な構成要件は、特許請求の範囲に記載されている。
【０００９】
本発明は、カソードサイクル実行中にリアルタイムで陰極の表面品質を調査可能であり、この調査データに基づいて、電気分解作業パラメータに影響を及ぼすことが可能な方法に関するものである。このように、析出物の成長の第１日目であっても、例えば添加物の供給速度に必要な変更を加えることが可能であり、これによって、良好な品質の陰極を実現する。
【００１０】
本方法によれば、陰極の表面品質は画像解析に基づく装置を援用して調査可能であり、上記装置は少なくとも１つのカメラと、画像処理ソフトウェアおよび画像処理装置と、カメラを設置する装置とを含む。カメラは好ましくはデジタルカメラまたはビデオカメラであり、このカメラによって、予め案出されたプランに従って、電解セルから瞬間的に吊り上げた陰極の表面の画像を撮像する。カメラは無論、アナログビデオカメラでも、デジタルカメラでもよい。画像解析に基づいて、陰極の析出物の成長に関するリアルタイムデータが得られる。
【００１１】
本発明による方法によれば、例えば、工程および品質における障害を早期に検出可能となり、現在より格段に早い段階で、調整処置を開始可能である。本方法は、工程制御に関する他の作業にも利用可能であり、本方法によって得られる計測データを基礎とすれば、他の工程計測値から陰極品質を予測するモデルを作ることが可能である。
【００１２】
本発明による方法では、作業は以下のように進行する。電解セルから瞬間的に吊り上げた陰極はカメラを用いて撮影する。カメラ画像は画像解析ソフトウェアに転送し、このソフトは、例えばAMT処理（Angle Measure Technique）と、多変量解析（主成分分析と、部分的最小二乗法）と、場合によって自己組織化写像（SOM）とを含む。このように、画像解析およびデータ分類の技術を、陰極の表面の画像情報を処理するのに使用する。撮影後、陰極は電解セルに戻す。本方法によって得られる結果は、分類タイプである。言い換えれば、上述のソフトウェアによって、まず、様々な種類の陰極を、それらの成長の程度に応じて、様々な基準クラスに分類する。この後、陰極の成長予測モデルを生成する。モデル生成後、ソフトウェアによって、陰極から得られた画像を、用意しておいた複数の基準クラス画像と比較し、電気分解工程を、基準クラスから得られる指示を基礎として、正しい作業ポイントに手動または自動で調節する。
【国際公開パンフレット】
2004530795.tif 000002
2004530795.tif 000003
2004530795.tif 000004
2004530795.tif 000005
2004530795.tif 000006
2004530795.tif 000007
2004530795.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月14日(2003.7.14)
【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】
陰極の品質改善方法において、成長サイクル実行中に電解セルから吊り上げた陰極の表面を撮影し、得られた画像を解析し、画像解析ソフトウェアによって分類し、予め作成した分類基準と比較することにより良質の陰極を得るよう電気分解工程を調節することを特徴とする陰極の品質改善方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、画像解析およびデータ分類の技術を使用して陰極の表面の画像情報を処理することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、陰極の表面品質の様々なタイプに応じて、個々の分類基準を作成することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、陰極の表面品質とその結晶構造とには相関があることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記撮影にデジタルビデオカメラを使用することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記撮影にアナログビデオカメラを使用することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記撮影にデジタルカメラを使用することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記電気分解は銅の電気分解であることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2004530795.tif 000009
2004530795.tif 000010