(57)【要約】【課題】  パーマネントカソード方式の電解精製において、陰極板の両側縁に取り付けた絶縁材の内部で銅粒などの金属粒が陰極板に電着することを抑制でき、且つ絶縁材の取り外しが容易な方法を提供する。【解決手段】  陰極板４の両側縁に絶縁材５を取り付ける際に、絶縁材５の下端が閉塞した陰極板装着溝６内に陰極板４を挿入保持した後、陰極板４の下端と絶縁材５の下端閉塞部との間隙からシリコーン系コーキング材７を注入する。その際、絶縁材５の陰極板装着溝６の陰極板４との隙間部のうち、下端部部分にのみシリコーン系コーキング材７を充填する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーマネントカソード方式の電解精製において、陰極板の両側縁に絶縁材を取り付ける際に、絶縁材の下端が閉塞した陰極板装着溝内に陰極板を挿入保持した後、陰極板の下端と絶縁材の陰極板装着溝の下端閉塞部との間隙からシリコーン系コーキング材を注入して、絶縁材の陰極板装着溝内に存在する陰極板との隙間部の内の下端部分に充填することを特徴とするパーマネントカソード方式の電解精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーマネントカソード方式の電解精製において、両側縁に絶縁材を取り付けた陰極板を用いて銅など金属を電解精製する場合に、陰極板と絶縁材の間に電解液が侵入して、陰極板の絶縁材で覆われた部分に金属粒が付着することを抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、銅の銅電解精製では、複数の陽極板と陰極板とを電解槽中に交互に装入して電解操業を実施している。その際、銅品位およそ９８％の粗銅を鋳造した陽極板から銅が溶け出し、その銅が電解の進行につれて陰極板上に次第に電着して、製品たる銅品位およそ９９.９９％の電気銅が得られる。
【０００３】
一般的な銅電解精製では、陰極板として、種板と称する薄い電気銅板を使用している。例えば図１（ａ）に示すように、陰極板となる電気銅製の種板１は、その上部に吊手２が取り付けられており、吊手２に保持された導電性材料からなるカソードビーム３によって電解槽中に吊り下げられる。電解精製により電気銅が電着した種板１は、電解精製終了後に洗浄されてカソードビーム３を抜き取られ、そのまま製品として保管場所に保管される。
【０００４】
上記の種板は、別工程の種板電解工程において、母板と称するステンレスなどの板上に銅を数ミリ程度電着させた後、この銅を母板から剥ぎ取り、銅電解精製用の電解槽中に吊り下げるための加工を施すことにより製造される。このようにして製造される種板は薄いため、母板から剥ぎ取る際に歪みが生じ易く、また運搬時やハンドリング時などに曲がり易いことから、平坦度の確保が困難となる場合がある。種板の平坦度が低下すると、電解電精製中に隣接する陽極板と接触してショートなどの問題を引き起こすため、操業効率の低下など種々の悪影響を及ぼすことがある。
【０００５】
これに対して、パーマネントカソード方式の銅電解精製では、図１（ｂ）に示すように、ステンレスもしくはチタン等の厚い母板を陰極板４として使用し、その上部に取り付けたカソードビーム３により電解槽中に吊り下げられる。電解精製により陰極板４上に電気銅が電着するが、陰極板４の両表面に電着した電気銅の剥ぎ取りを容易にするために、陰極板４の左右両側縁には樹脂などからなる絶縁材５が装着されている。
【０００６】
電解精製の終了後、陰極板上に電着した電気銅は剥ぎ取られ、洗浄されて製品として保管場所に保管される。電着した電気銅を剥ぎ取った後の陰極板は、再び電解槽に装入されて電解精製が繰り返される。このように、パーマネントカソード方式の銅電解精製では、平坦度の高い陰極板を繰り返し使用するため、ショートの発生を抑制することができるうえ、種板電解工程や電解槽中に吊り下げるための加工工程が不要となることからコスト的にも有利である。
【０００７】
パーマネントカソード方式の電解精製で用いる陰極板は、図２（ａ）に示すように、左右両側縁に絶縁材５が装着されている。即ち、絶縁材５には、陰極板４の側縁を挿入するための長手方向に沿った切込溝部６ａと、これに直交するストッパ用溝部６ｂとからなる陰極板装着溝６が設けてあり、その陰極板装着溝６の上端は開放されているが下端は閉塞している。この陰極板装着溝６の切込溝部６ａ内に陰極板４の側縁部を挿入し、陰極板４の下端を陰極板装着溝６の下端閉塞部に当接させて保持するようになっている。尚、陰極板４の左右両側縁には突出部（図示せず）が設けてあり、この突出部が絶縁材５のストッパ用溝部６ｂと係合するようになっている。
【０００８】
しかし、上記絶縁材５は、陰極板４への脱着を容易にするために、陰極板４の左右両側縁に嵌め込んで密着保持させているだけである。このため、陰極板４の下端と絶縁材５の下端閉塞部とを密着させることは構造上極めて難しく、両者の間に陰極板装着溝６が僅かに開口した間隙が残ることが避けられない。その結果、この間隙から電解操業中に電解液が侵入し、電解が進行するにつれて、本来は電着させてはならない陰極板４の絶縁材５で覆われた部分、即ち絶縁材５内の陰極板４に銅粒が電着してしまう。
【０００９】
絶縁材内の陰極板に電着した銅粒は、電解精製終了後に陰極板から剥ぎ取られた電気銅に付着して製品電気銅の外観を損ねたり、電着と剥ぎ取りの電解精製サイクルを繰り返すことによって絶縁材内部で成長し、剥ぎ取りの際に電気銅に付随しようとして絶縁材下端部を破損したりする。また、銅粒が大きく成長することによって、電解精製中に絶縁材が内部から破損したり、電解精製終了後に陰極板搬送設備に引っ掛かるなどの設備トラブルを引き起こしたりする。
【００１０】
このような問題を解消する方法として、例えば、特開２００６−２６５６９９号公報には、パーマネントカソード法に用いる陰極板とエッジストリップ（絶縁材）とを強固に密着させるために、エッジストリップの陰極板を挿入するための溝内に予めシリコンシーラントを充填し、好ましくは陰極板側縁のエッジストリップと接触する部分にもシリコンシーラントを塗布した後、陰極板の側縁にエッジストリップを装着する方法が記載されている。
【００１１】
しかしながら、この方法は、陰極板に装着する前に、絶縁材などにシリコンシーラントを塗布するものである。そのため、シリコンシーラントを塗布した絶縁材を準備し、これを陰極板の側縁に装着することによって陰極板と絶縁材とを固定しても、図２に示すような両者の構造から、陰極板の下端と絶縁材の下端閉塞部とが密着できず、両者の間に陰極板装着溝が開口した間隙が残ってしまい、この間隙に電解液が侵入して金属粒が電着する。しかも、絶縁材の陰極板装着溝全体にシリコンシーラントと塗布するため、絶縁材と陰極板が強固に接着してしまい、老朽化に伴う交換が必要となった場合にも絶縁材の取り外しが極めて困難である。
【００１２】
また、特開２００７−００２２８２号公報には、陰極板縁部に取り付ける絶縁材の装着溝の内面に、絶縁材よりも軟質な熱可塑性エストラマの弾性材を配置して一体形成すると共に、絶縁材の装着溝の反対側に締め付け具を装着して、この締め付け具で絶縁材を陰極板に押し付けることにより、陰極板と絶縁材（熱可塑性エストラマの弾性材）とを密着させて、電解液が侵入することを防止する方法が記載されている。
【００１３】
しかし、この方法では、締め付け具を装着した特殊な構造の絶縁材が必要となるため、従来からパーマネントカソード方式の電解精製に使用されている通常の絶縁材をそのまま用いることはできない。しかも、この特殊な構造の絶縁材を用いたとしても、図２に示すような陰極板と絶縁材の構造から、両者の装着時に陰極板の下端と絶縁材の下端閉塞部とが密着できずに残る間隙をなくすことは不可能であり、従って残った間隙から電解液が侵入することを完全に防止することはできなかった。
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２６５６９９号公報
【特許文献２】特開２００７−００２２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、パーマネントカソード方式の電解精製において、陰極板の両側縁に取り付けた絶縁材の内部で銅粒などの金属粒が陰極板に電着することを抑制す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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明が提供するパーマネントカソード方式の電解精製方法は、陰極板の両側縁に絶縁材を取り付ける際に、絶縁材の下端が閉塞した陰極板装着溝内に陰極板を挿入保持した後、陰極板の下端と絶縁材の陰極板装着溝の下端閉塞部との間隙からシリコーン系コーキング材を注入して、絶縁材の陰極板装着溝内に存在する陰極板との隙間部の内の下端部分に充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、陰極板の両側縁に絶縁材を取り付ける際に、陰極板の下端と絶縁材の陰極板装着溝の下端閉塞部が密着しなくても、両者の間に開口している間隙に後からシリコーン系コーキング材を充填して、その間隙を封止することができる。従って、この陰極板を使用して繰り返し電解精製を行っても、陰極板と絶縁材の間に電解液が侵入することを防ぐことができ、陰極板の絶縁材内に挿入された部分への金属粒の電着を抑制することができる。
【００１８】
また、上記した絶縁材内の陰極板への金属粒の電着を抑制することによって、電解精製終了後に陰極板から電気銅を剥ぎ取る際に電気銅の外観を損ねることがなくなり、高品質の製品電気銅を得ることができる。加えて、電解精製の操業中における絶縁材の破損や、設備トラブルの発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明においては、図２（ａ）に示すように陰極板４の両側縁に絶縁材５を取り付けた後、陰極板４の下端部と絶縁材５の陰極板装着溝６の下端閉塞部が密着できずに生じた間隙に、図３に示すように、シリコーン系コーキング材７を注入充填する。シリコーン系コーキング材７を充填するには、絶縁材５に挟み込まれている陰極板４の最下端に残る間隙を注入口８として、コーキングガンなどによりシリコーン系コーキング材７を注入すればよい。
【００２０】
このように、陰極板４の最下端の間隙からシリコーン系コーキング材７を注入して、絶縁材５の陰極板装着溝６内に存在する陰極板４との隙間部のうち、図３に示すように隙間部の下端部分だけをシリコーン系コーキング材７で充填することにより、陰極板装着溝６に沿った間隙部全体に充填しなくても、電解液の進入をほぼなくすことができる。その結果、陰極板４の絶縁材５で覆われた部分への金属粒の電着が抑制されるため、電解精製を繰り返しても絶縁材５の破損などのトラブルが減少し、パーマネントカソード方式の陰極板４の寿命を更に延長させることができる。
【００２１】
本発明においてシリコーン系コーキング材を使用する理由は、以下のとおりである。即ち、電解精製で使用される陰極板は、一般的に硫酸銅と硫酸を含み且つ６０℃程度の温度に保持された電解液中で使用されることから、コーキング材には電解液中で劣化しない耐薬品性と耐温度性が要求される。また、コーキング材を充填する際に、例えばコーキングガンなどにより容易に注入できるように、コーキング材は適度な流動性を持たなければならない。
【００２２】
更に、コーキング材は、樹脂製の絶縁材と接触するため、樹脂との相溶性が弱いことが必要である。相溶性が強すぎるとコーキング材と絶縁材が互いに溶解して劣化し、コーキング材の再充填や絶縁材の交換の頻度が高くなるからである。しかも、陰極板の両側縁に装着された絶縁材が劣化した場合には、絶縁材の交換が必要となるが、この交換に際して古い絶縁材を取り外す際に、充填されているコーキング材が邪魔することがないよう適度な硬度を持つことが好ましい。
【００２３】
上記した条件を満たすコーキング材を選定するため、シリコーン系、ポリウレタン系、アクリル系、アクリルウレタン系ブチルゴム系、ポリイソブチレン系など、市販されている様々なコーキング材を試験した結果、シリコーン系コーキング材が最適であることが判明した。尚、シリコーン系コーキング材の具体例としては、ヘンケルジャパン（株）から市販されているロックタイト（商品名）などがある。
【実施例】
【００２４】
［実施例１］
ステンレス製の母板を陰極板とし、その陰極板の左右両側縁にＡＢＳ樹脂製の絶縁材を装着した。その後、図３に示すように、この陰極板４の下端と絶縁材５の下端閉塞部との間隙から、コーキングガンを用いてシリコーン系コーキング材７を注入した。その際、陰極板４と絶縁材５の間に存在する隙間部うち、下端部分だけにシリコーン系コーキング材を充填した。使用したシリコーン系コーキング材は、ヘンケルジャパン（株）製のロックタイト５６９９（商品名）である。
【００２５】
このようにして作製した絶縁板付きの陰極板１１０枚と、粗銅からなる陽極板１１１枚とを、電解槽中に交互に複数装入して、パーマネントカソード方式による銅電解精製を実施した。また、比較例として、シリコーン系コーキング材を注入していない以外は上記と同じ絶縁材付き陰極板を使用して、上記と同様に銅電解精製を実施した。尚、電解精製の条件は、いずれの場合も、電流密度３２０Ａ／ｍ２、通電時間１８４時間とした。
【００２６】
上記条件で１サイクルの電解精製を終了した後、陰極板に電着した電気銅を剥ぎ取り、得られた電気銅下端部への銅粒の付着状況を確認した。その結果、本発明によるシリコーン系コーキング材を充填した陰極板では、１１０枚（下端部総数２２０箇所）のうち、銅粒の付着があった陰極板（下端部数）はゼロであった。一方、比較例によるシリコーン系コーキング材を充填していない陰極板では、１１０枚（下端部総数２２０箇所）のうち、銅粒の付着があった下端部数は１９８と極めて多かった。
【００２７】
［実施例２］
上記実施例１と同じシリコーン系コーキング材を充填した陰極板と、比較例によるシリコーン系コーキング材を充填していない陰極板の２種類の絶縁材付き陰極板を用いて、上記と同じ条件（電流密度３２０Ａ／ｍ２、通電時間１８４時間）の電解精製を１０サイクル繰り返した。
【００２８】
各サイクルの電解精製終了後に陰極板に電着した電気銅を剥ぎ取り、最後の１０サイクル目の電解精製終了後に陰極板の両側縁から絶縁材を取り外した。その際、本発明の陰極板は、絶縁材の陰極板挿着溝内の陰極板との隙間部のうち、その下端部分にのみシリコーン系コーキング材が充填してあるため、大きな支障なしに絶縁材を取り外すことができた。
【００２９】
また、取り外した絶縁材下端部の破損状況を確認した結果、比較例によるシリコーン系コーキング材を充填していない陰極板では、絶縁材内の陰極板に電着した銅粒の成長により、１１０枚の陰極板に装着した絶縁材２２０本のうち４８本が破損していた。これに対して、本発明によるシリコーン系コーキング材を充填した陰極板では、１１０枚の陰極板に装着した絶縁材２２０本のうち、破損した絶縁材はわずかに２本のみであった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】陰極板の概略の正面図であり、（ａ）は通常の陰極板、（ｂ）はパーマネントカソード方式による絶縁材付きの陰極板である。
【図２】陰極板に絶縁材を装着した状態を示し、（ａ）は陰極板の側縁部の概略の正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った概略の断面図である。
【図３】本発明による絶縁材を装着した陰極板の側縁部を示す概略の正面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      種板
２      吊手
３      カソードビーム
４      陰極板
５      絶縁材
６      陰極板装着溝
６ａ    切込溝部
６ｂ    ストッパ用溝部
７      シリコーン系コーキング材
８      注入口
【図１】
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【図２】
2009001874.tif 000004
【図３】
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