(57)【要約】【課題】電解精製時における電気抵抗の増加を抑制して、生産効率の低下を防止することができる方法を提供する。【解決手段】本発明の銅ブスバーは、アノードとそのアノードに対置して用いるカソードとが交互に複数設置されている電解槽において、２つの電槽槽の間に設置される銅又は銅合金からなる銅ブスバー１であって、１つの板状の部材から構成され、アノードビーム２１と接触する複数のアノードビーム接触部１１と、カソードビーム２２と接触する複数のカソードビーム接触部１２と、を備え、平面視したとき、当該銅ブスバー１の長手方向に垂直な方向の一方の端部に規則的な凹凸を有する板状の形状からなり、アノードビーム接触部１１により凸部が構成され、隣り合うアノードビーム接触部１１の間が凹部となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと該アノードに対置して用いるカソードとが交互に複数設置されている電解槽において、２つの該電槽槽の間に設置される銅又は銅合金からなる銅ブスバーであって、
１つの板状の部材から構成され、
アノードビームと接触する複数のアノードビーム接触部と、
カソードビームと接触する複数のカソードビーム接触部と、を備え、
平面視したとき、当該銅ブスバーの長手方向に垂直な方向の一方の端部に規則的な凹凸を有する板状の形状からなり、前記アノードビーム接触部により凸部が構成され、隣り合う該アノードビーム接触部の間が凹部となる
銅ブスバー。
【請求項２】
前記長手方向に垂直な側面で視たとき、該アノードビーム接触部が水平面から略９０度立ち上がった形状となっており、該立ち上がった部分の面において前記アノードビームと接触する
請求項１に記載の銅ブスバー。
【請求項３】
前記アノードビーム接触部では、該アノードビーム接触部とボルト締めされるアノードビーム固定用部材を介して、前記アノードビームが接触固定される
請求項２に記載の銅ブスバー。
【請求項４】
前記カソードビーム接触部には、当該銅ブスバーの長手方向に平行な側面から視たときに、所定の角度を有するＶ字状の溝が設けられている
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の銅ブスバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅やニッケルの電解精錬に用いる銅ブスバーに関し、より詳しくは、アノードビームやカソードビームとの接点数を減らし、電気抵抗の増大を抑制できる銅ブスバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銅やニッケルの電解精製においては、不溶性アノードや目的金属のアノードを陽極とし、目的金属製の種板をカソード（陰極）として電解槽中に交互に吊下げ、電解浴中で通電する方法が一般的に採用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
電解精製用カソードとなる種板は、チタン、ステンレス等の母板をカソードとして同様の電解処理を行い、目的金属が薄く電着したところで、この電着物を母板から剥ぎ取ることによって得られる。そして、この種板を電解精製用のカソードとするには、同じ種板を裁断してループ状に形成して得られたリボンを用い、種板をカソードビームに吊り下げることによって取り付ける。
【０００４】
このように、種板とされる電解精製用のカソード（陰極板）は、カソードビームを使用して電解槽に装入され、陽極である不溶性アノードや目的金属アノードと交互に平行となるように配置される。具体的には、例えば、電解槽１基あたり、アノードが５０枚、カソードが４９枚、交互に平行に配置される。
【０００５】
銅やニッケルの電解精製においては、上述のように配置されたカソードの種板上に目的金属を所定の厚さに電着させた後、カソードを電解槽から引き上げ、カソードビームを抜き取って吊り手が付いたまま製品として出荷し、新たなカソードの種板を装入して順次生産を行っている。
【０００６】
さて、電解槽の槽壁上にはブスバーが設けられており、このブスバー上には、アノードを固定するための金具及びカソードビームを受ける金具が配置されている。そして、このカソードビーム受金具から接触面を通じてブスバーへ、ブスバーから接触面を通じてアノード固定金具へと電流が通れる構造となっている。したがって、カソードビーム受金具とブスバー、ブスバーとアノード固定金具との、それぞれの電気的接触部分では、電気的に良好な接触状態を保つことが必要となる。
【０００７】
しかしながら、カソードビーム受金具には、電解操業中に電解液等が付着することにより酸化物や硫酸化物の被膜が生成し、また、カソードビーム受金具とブスバーとの間、アノード固定金具とブスバーとの間においても、同様な被膜が生成する。
【０００８】
このような被膜が形成された状態のままで放置しておくと、電気抵抗が増加し、それに伴ってカソードビームとカソードビーム受金具、カソードビーム受金具とブスバー、ブスバーとアノード固定金具のそれぞれの接触部分で電圧降下が起こり、消費電力の増加や槽内の電流分布に不均一化が生じる。
【０００９】
また、電流分布が不均一であると、局部的な電流集中が生じるため、電着物が樹枝状の形態となり、また短絡が発生して電流効率の低下を招くことになる。さらに、電圧降下が過剰に生じた場合には、発熱によってブスバーの変形を招くこともあり、変形が生じるとブスバーの交換が必要となるため、生産効率が極めて低下し、作業負荷が著しく増加してしまうなど、大きな問題となっている。
【００１０】
酸性溶液による洗浄や研磨によって、生成した被膜を除去し、電気的な接触部分の清浄度を高めるように担保しているものの、いずれの処理も長期に亘っての効果を持続させることは困難であるため、更なる改善が求められている。
【００１１】
なお、特許文献２には、電解槽における電極とブスバーとの間の電気的接触部の状態を清浄に保つことによって電流のばらつきを化学的に小さくする技術が開示されている。具体的には、アノードおよびカソードの電極と導電部材との接触部を濃度２０％の硫酸で化学研磨した後に水で洗浄し、洗浄部が乾燥しないうちに電極をブスバーに設置して、通電した直後にその接触部の周辺部を追い水で洗浄するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１５−１３７３６６号公報
【特許文献２】特開平８−２３９７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、電解精製時における電気抵抗の増加を抑制して、生産効率の低下を防止することができる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】
【００１４】
本発明者は、上述した課題を解決するため、電解槽の槽壁上に設けられるブスバーについて鋭意検討を重ねた。その結果、ブスバーの形状を特定の形状に改良することにより、金属同士の接触点を減少させることができ、電気抵抗の増加を有効に抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
（１）本発明の第１の発明は、アノードと該アノードに対置して用いるカソードとが交互に複数設置されている電解槽において、２つの該電槽槽の間に設置される銅又は銅合金からなる銅ブスバーであって、１つの板状の部材から構成され、アノードビームと接触する複数のアノードビーム接触部と、カソードビームと接触する複数のカソードビーム接触部と、を備え、平面視したとき、当該銅ブスバーの長手方向に垂直な方向の一方の端部に規則的な凹凸を有する板状の形状からなり、前記アノードビーム接触部により凸部が構成され、隣り合う該アノードビーム接触部の間が凹部となる、銅ブスバーである。
【００１６】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記長手方向に垂直な側面で視たとき、該アノードビーム接触部が水平面から略９０度立ち上がった形状となっており、該立ち上がった部分の面において前記アノードビームと接触する、銅ブスバーである。
【００１７】
（３）本発明の第３の発明は、第２の発明において、前記アノードビーム接触部では、該アノードビーム接触部とボルト締めされるアノードビーム固定用部材を介して、前記アノードビームが接触固定される、銅ブスバーである。
【００１８】
（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記カソードビーム接触部には、当該銅ブスバーの長手方向に平行な側面から視たときに、所定の角度を有するＶ字状の溝が設けられている、銅ブスバーである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電解精製時における電気抵抗の増加を抑制して、生産効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】銅ブスバーの構成を説明するための図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は銅ブスバーの側面（長手方向に垂直な側面）であって、銅ブスバーと、アノードビーム接触部及びカソードビーム接触部とのそれぞれの接続関係を示す図である。
【図２】銅ブスバーの長手方向に平行な側面から視た側面図である。
【図３】従来の銅ブスバーの構成を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は銅ブスバーの側面（長手方向に垂直な側面）であって、銅ブスバーと、アノードビーム接触部及びカソードビーム接触部とのそれぞれの接続関係を示す図である。
【図４】従来の銅ブスバーの長手方向に平行な側面から視た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２２】
［銅ブスバーの全体構成］
本実施の形態に係る銅ブスバーは、アノードとそのアノードに対置して用いるカソードとが交互に複数設置されている電解槽において、２つの電槽槽の間に設置されるブスバーであって、銅又は銅合金からなる銅ブスバーである。
【００２３】
図１は、銅ブスバーの構成を説明するための図であり、アノードビーム及びカソードビームとの接触関係も併せて示すものである。なお、図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は当該銅ブスバーの側面（長手方向に視る側面）であって、銅ブスバーと、アノードビーム接触部及びカソードビーム接触部とのそれぞれの接続関係を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、銅ブスバー１は、１つの板状の部材から構成されており、アノードビーム２１と接触する複数のアノードビーム接触部１１と、カソードビーム２２と接触する複数のカソードビーム接触部１２と、を備える。なお、「１つの板状の部材から構成されている」とは、従来のように、板状の銅ブスバー上に、別の銅板からなるアノードビーム固定金具やカソードビーム受金具が設置固定されているのではなく、１つの銅板により一体成形されているなることを意味する。
【００２５】
そして、銅ブスバー１は、図１に示すように平面視したとき、その長手方向に垂直な方向の一方の端部に規則的な凹凸を有する板状の形状からなり、アノードビーム接触部１１により凸部１Ａが構成され、隣り合うアノードビーム接触部１１の間が凹部１Ｂとなる。
【００２６】
銅ブスバー１を平面視したときに、アノードビーム接触部１１により形成される凸部１Ａと、隣り合うアノードビーム接触部１１の間の凹部１Ｂとにより、凹凸の形状となることで、凸部１Ａを構成するアノードビーム接触部１１ではアノードビーム２１が接触固定される一方で、その凹部１Ｂの位置には、カソードビーム２２が銅ブスバー１に接触しない状態で挟まれるように位置する。
【００２７】
凹部１Ｂの凹みの深さ、言い換えると、凸部１Ａの先端の高さから凹部１Ｂの底部までのクリアランス（図１中の「Ｃ」）としては、そのカソードビーム２２が銅ブスバー１に接触しない範囲で調整すれば特に限定されない。具体的には、電解槽の大きさや、アノードビーム及びカソードビームの大きさ等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、２５ｍｍ〜４５ｍｍ程度とすることができる。
【００２８】
また、隣り合う凸部１Ａを構成するアノードビーム接触部１１同士の間隔についても、カソードビーム２２が接触しない範囲で、そのカソードビーム２２の幅の大きさに応じて適宜決定すればよいが、例えば、５０ｍｍ〜７０ｍｍ程度とすることができる。
【００２９】
このように、銅ブスバー１を櫛歯状にして、カソードビーム２２が配置される位置が凹部１Ｂとなるようにクリアランスを設けることによって、そのカソードビーム２２が接触して短絡することを効果的に防ぐことができる。
【００３０】
［アノードビーム接触部］
銅ブスバー１は、図１（Ｂ）に示すように、当該銅ブスバー１の長手方向に垂直な側面から視たとき、アノードビーム接触部１１が水平面から略９０度（°）立ち上がった形状となっている。また、図２に示す、当該銅ブスバー１の長手方向に平行な側面から視た側面図にあるように、水平面から略９０度立ち上がって形成されるアノードビーム接触部１１は、面を有しており、その立ち上がった部分の面においてアノードビーム１１と接触する。
【００３１】
また、アノードビーム接触部１１には、ボルトを貫通させるためのボルト穴１１ａ（図２参照）が設けられており、アノードビーム接触部１１とボルト締めされるアノードビーム固定用部材２１ｐを介して、アノードビーム２１が接触固定される。
【００３２】
このように、銅ブスバー１においては、従来の銅ブスバーのように、板状の銅ブスバー上に載置されたアノードビーム接触部によりアノードビームが接触固定されるのではなく、そのアノードビーム接触部１１を介して直接アノードビーム２１が接触固定される。これにより、アノードビーム２１と銅ブスバー１との接触箇所を減らすことができる。
【００３３】
［カソードビーム接触部］
カソードビーム接触部１２は、図１（Ａ）に示すように、凹凸形状となっている当該銅ブスバー１の端部とは反対の端部に位置する。このカソードビーム接触部１２は、従来のように、カソードビーム固定用金具等により構成されるものではなく、板状の部材からなる当該銅ブスバー１の一部により構成される。
【００３４】
また、図２に示すように、カソードビーム接触部１２には、当該銅ブスバー１の長手方向に平行な側面で視たときに、所定の角度を有するＶ字状の溝１２ａが設けられている。例えば、カソードビーム２２は、このカソードビーム接触部１２と接触する面においてＶ字状の凸部を有しており、そのＶ字状の凸部を、カソードビーム接触部１２に設けられたＶ字状の溝１２ａに嵌め込むことによって、接触固定する。
【００３５】
Ｖ字状の溝１２ａの角度としては、特に限定されないが、例えば、１００度（°）〜１３０度程度とすることができる。
【００３６】
［銅ブスバー１による効果］
銅やニッケルの電解精製では、カソードの種板上に目的金属を所定の厚さに電着させた後、カソードを電解槽から引き上げて、カソードビームを抜き取って吊り手の付いたまま製品として出荷し、新たなカソードの種板を装入し生産を行っている。このように、カソードが引き上げられると、新たなカソードが装入されることを繰り返す。
【００３７】
このような電解精製では、例えば、ブスバー等に電解液等が付着して酸化物や硫酸化物といった付着物が生じる。通常の操業においては、生成した付着物を除去するために、酸性溶液を用いて洗浄処理を行うが、これにより、ブスバーを構成する構成部品の表面が溶解して徐々に厚みが減少していく。また、その減少速度は一様でない。
【００３８】
表面が徐々に溶解して均一性を失っていくと、ブスバー等に流れる電流に偏りが生じ、電圧降下を増大させ、延いては生産効率をも低下させる。
【００３９】
この点において、本実施の形態に係る銅ブスバー１では、１つの板状の部材から構成され、アノードビーム２１と接触する複数のアノードビーム接触部１１と、カソードビーム２２と接触する複数のカソードビーム接触部１２と、を備えている。このように、１つの銅又は銅合金からなる板状の部材から、アノードビーム接触部１１とカソードビーム接触部１２とが一体成形されてなることにより、少ない部品点数で簡易に製造することがでっき、銅ブスバー１に対するアノードビーム２１及びカソードビーム２２の一対あたりの接点が減少し、接点抵抗を少なくすることができる。すなわち、電気抵抗の増大を効果的に抑えることができる。
【００４０】
また、銅ブスバー１においては、その銅ブスバー１を平面視したとき、長手方向に垂直な方向の一方の端部に規則的な凹凸を有する板状の形状からなり、アノードビーム接触部１１により凸部１Ａが構成され、隣り合うアノードビーム接触部１１の間が凹部１Ｂとなる。つまり、凹部１Ｂの箇所は、カソードビーム２２が配置される位置となるため、このように凹部１Ｂとなるようにすることで、カソードビーム２２と銅ブスバー１との接触を防ぎ、またその接触にとる短絡の発生を有効に防ぐことができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４２】
［実施例１］
実施例１では、図１の平面図、図２の長手方向に平行な側面視図に示す銅ブスバー１を、アノードとカソードとが交互に複数設置されている電解槽Ａと、同様に構成されている電解槽Ｂとの間に設置した。
【００４３】
具体的に、銅ブスバー１は、Ｗ２００ｍｍ×Ｄ１５ｍｍ×Ｌ５，５７０ｍｍの銅板からなり、５３個のアノードビーム接触部１１だけを残して、カソードビーム２２が接触して短絡することを防ぐために、クリアランスＣを設けて櫛歯状に銅板を切削加工した（図１（Ａ））。
【００４４】
銅版を切削したのち、櫛歯状になった凸部の先端部分を９０度立ち上げるように曲げ加工することで、Ｌ字型の銅ブスバー１とした（図１（Ｂ））。なお、この立ち上がり部分がアノードビーム接触部１１となる。また、そのアノードビーム接触部１１に、アノードビームを固定するためのボルト穴１１ａを開けた（図２）。
【００４５】
一方、カソードビーム接触部１２の部分には、１１０ｍｍピッチの間隔で１２０度に溝を切ったＶ字状の溝１２ａを５３個切削加工した（図２）。
【００４６】
以上のように、実施例１では、所定の大きさの銅板を用いて、アノードビーム接触部１１とカソードビーム接触部１２とを一体に形成させた。銅ブスバー１に対する、アノードビーム２１及びカソードビーム２２の一対あたりの接点数は２箇所であった。
【００４７】
このような銅ブスバー１を用いて、所定の期間に亘って電解処理を行った結果、電気抵抗が増加することはなく、生産効率の低下を抑制することができた。このことは、銅ブスバー１に対する、アノードビーム２１及びカソードビーム２２の一対あたりの接点数が２箇所と少なかったことから、接触面積を減らし接点抵抗を減少させることができたためと考えられる。
【００４８】
［比較例１］
比較例１では、図３の平面図及び側面視図、図４の長手方向に平行な側面視図に示す銅ブスバー５０を、アノードとカソードとが交互に複数設置されている電解槽Ａと、同様に構成されている電解槽Ｂとの間に設置した。
【００４９】
具体的に、銅ブスバー５０は、Ｗ２００ｍｍ×Ｄ２０ｍｍ×Ｌ５，５７０ｍｍの銅板からなるものとした。この銅ブスバー５０には、Ｗ５０ｍｍ×Ｄ１０ｍｍ×Ｌ２００ｍｍの銅板からなるアノードビーム固定金具５１を設置固定した。アノードビーム固定金具５１においては、銅ブスバー５０にボルトで固定するためのボルト穴５１ａを開け、また、９０度立ち上げるように曲げ加工することで、Ｌ字型にした。このようなアノードビーム固定金具５１を５３個分製作し、全てを所定の間隔をあけてボルトで銅ブスバー５０に固定した（図３（Ａ）及び（Ｂ））。
【００５０】
一方、この銅ブスバー５０には、Ｗ２０ｍｍ×Ｈ１５ｍｍ×Ｌ５，７００ｍｍの銅板からなるカソードビーム受金具５２を設置固定した。カソードビーム受金具５２においては、銅ブスバー５０にボルトで固定するためのボルト穴（図示しない）を開け、また、カソードビームが接触する箇所に、１１０ｍｍピッチの間隔で１２０度に溝を切ったＶ字状の溝５２ａを５３個切削加工した（図４）。
【００５１】
以上のように、比較例１では、板状の銅ブスバー５０上に、アノードビーム固定金具５１と、カソードビーム受金具５２とをボルトで固定して設けた。これにより、銅ブスバー５０に対する、アノードビーム２１及びカソードビーム２２の一対あたりの接点数は４箇所となった。
【００５２】
このような銅ブスバー５０を用いて、所定の期間に亘って電解処理を行った結果、電気抵抗が増加してしまい、銅ブスバー５０の交換を余儀なくされ、生産効率が著しく低下した。このことは、銅ブスバー５０に対する、アノードビーム２１及びカソードビーム２２の一対あたりの接点数が４箇所と多かったことにより、接点抵抗が大きくなってしまったためであると考えられる。
【符号の説明】
【００５３】
１    銅ブスバー
１Ａ    凸部
１Ｂ    凹部
１１    アノードビーム接触部
１２    カソードビーム接触部
２１    アノードビーム
２２    カソードビーム
【図１】
2017179405.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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