JP2015196202A

JP2015196202A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2015196202A
Application number: JP2014073768A
Authority: JP
Inventors: 恭輔和田; Kyosuke Wada; 一芳門前; Kazuyoshi Monzen; 功綿引; Isao Watabiki; 聡並木; Satoshi Namiki
Original assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Current assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-09

Abstract

【課題】カソードビームと電解槽の槽壁上に設けられるブスバーとの接触抵抗を低減する。
【解決手段】研磨部４０は、カソードビーム１３６のうち、電解槽の槽壁上に設けられるブスバーに接触する部分のみを研磨する。これにより、カソードビーム１３６のブスバーと接触する部分に付着する、湿式洗浄では落としきれない酸化皮膜やスケール（電解液が結晶化したもの）を取り除くことができるので、カソードビーム１３６とブスバーとの接触抵抗を低減することができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、研磨装置に関する。

銅の電解精製においては、回路内の電気抵抗のほぼ全てが電解槽での抵抗（接触抵抗及び液抵抗）である。従来においては、電解用カソードを支持するビームと、電解槽の槽壁上に設けられるブスバーとの接触抵抗を低減させるため、ビームの湿式洗浄（希硫酸や温水による洗浄）を行っていた。

なお、特許文献１には、ビームと、ビームをカソードに取り付けるためのリボンとの接触抵抗を下げ、電解効率を上げるため、ビームの角部の傾斜面を研磨する研磨装置が開示されている。

特開２００３−４８１４１号公報

しかしながら、カソードを長期間にわたって使用すると、上記湿式洗浄ではビームの下面に発生する酸化皮膜やスケールと呼ばれる電解液が結晶化したものを落としきれないため、ビームとブスバーとの接触抵抗が上昇する原因となっていた。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、電解用カソードを支持するビームとブスバーとの接触抵抗を低減することが可能な研磨装置を提供することを目的とする。

本発明の研磨装置は、電解用カソードを支持するビームのうち、電解槽の槽壁上に設けられるブスバーに接触する部分のみを研磨する研磨装置である。

この場合において、前記研磨が行われた後の前記ビームの研磨面は、金属光沢を有していてもよい。また、本発明の研磨装置は、前記ビームの前記ブスバーに接触する部分を研磨する砥粒入りナイロンブラシを備えていてもよい。また、本発明の研磨装置は、前記電解用カソードが搬送装置に搬送されている間に前記研磨を実行することとしてもよい。

また、本発明の研磨装置は、前記ビームの前記ブスバーに接触する部分を研磨する研磨部と、研磨時の前記ビームの動きを規制する規制部と、研磨時に発生する塵を収集する集塵部と、を備えていてもよい。

本発明の研磨装置は、電解用カソードを支持するビームとブスバーとの接触抵抗を低減することができるという効果を奏する。

電気銅回収システムの構成を示す概略図である。カソード及びブスバーを示す斜視図である。ロードアウトトロリーの斜視図である。ロードアウトトロリーを＋Ｘ方向から見た状態を示す図である。研磨部と、集塵部を＋Ｘ側から見た状態が示されている。ロードアウトトロリー及び研磨装置の制御系を示すブロック図である。制御装置の処理（ロードアウトトロリー及び研磨装置の動作）を示すフローチャートである。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、ロードアウトトロリー及び研磨装置の動作を説明するための図（その１）である。図９（ａ）、図９（ｂ）は、ロードアウトトロリー及び研磨装置の動作を説明するための図（その２）である。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、ロードアウトトロリー及び研磨装置の動作を説明するための図（その３）である。研磨部の研磨ブラシがカソードビームの下面を研磨している状態を＋Ｘ方向から見た状態を示す図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、一実施形態の効果を説明するための図である。

以下、一実施形態について、図１〜図１２に基づいて、詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る研磨装置１９が設置された電気銅回収システム１００の構成を示す概略図である。

図１に示すように、電気銅回収システム１００は、ロードインビーム１０、ロードイントロリー１１、洗浄装置１２、第１移載機１３、トラバースコンベア１４、剥ぎ取り装置１５、第２移載機１６、リジェクトコンベア１７、搬送装置としてのロードアウトトロリー１８、研磨装置１９、及びロードアウトビーム２０等を備える。

なお、電気銅回収システム１００は、図２に示すようなカソード（電解用カソード）１３０から電気銅を回収するシステムである。ここで、カソード１３０は、図２に示すように、陰極板１３２と、陰極板１３２を支持するカソードビーム（クロスバーとも呼ばれる）１３６と、を有する。陰極板１３２は、ステンレス製の板状部材であり、その上部には２つの窓部１３４が設けられている。この窓部１３４には搬送の際にフック等が掛止するようになっている。陰極板１３２は、丈夫で且つ繰り返し使用が可能であると共に、平面性が良いため、電解精製時にショートが起きにくいという利点がある。なお、陰極板１３２の両サイドに、合成樹脂製のプロクテクタが設けられてもよい。カソードビーム１３６は、電解精製の際には、図２に示すように電解槽の槽壁上に設けられたブスバー１４０の上面に接触した状態とされており、ブスバー１４０とカソードビーム１３６の接触面を介して陰極板１３２に電流が供給されるようになっている。

図１の電気銅回収システム１００では、電解精製が終了した多数のカソードが不図示のクレーンによって吊り下げられた状態でロードインビーム１０に搬入される。この搬入されたカソードは、ロードイントロリー１１により搬送され、洗浄装置１２において洗浄される。そして、洗浄されたカソードは、第１移載機１３によってトラバースコンベア１４に移載され、トラバースコンベア１４によって１枚ずつ連続的に剥ぎ取り装置１５に向けて搬送される。

トラバースコンベア１４によって剥ぎ取り装置１５に搬送されてくるカソードが形状不良又は電着不良のカソードである場合、電気銅の剥ぎ取りが行われることなく剥ぎ取り装置１５を通過する。一方、剥ぎ取り装置１５に搬送されてくるカソードが正常な場合、剥ぎ取り装置１５を動作させてその両面から電気銅を剥ぎ取る。そして、形状不良又は電着不良のカソード、及び剥ぎ取り装置１５において電気銅が剥ぎ取られたカソードは、トラバースコンベア１４によって第２移載機１６に向けて搬送される。

第２移載機１６では、正常なカソードをロードアウトトロリー１８に移載し、形状不良又は電着不良のカソードをリジェクトコンベア１７へ移載する。リジェクトコンベア１７に移載されたカソードは、電気銅回収システム１００外に排除される。

ロードアウトトロリー１８に移載された複数（例えば、５６枚）のカソードは、ロードアウトトロリー１８によって搬送され、該搬送の間に、その一部（図２に示すカソードビーム１３６のブスバー１４０と接触する部分）が、研磨装置１９により研磨される。研磨装置１９により研磨された複数のカソードは、ロードアウトビーム２０に搬送され、不図示のクレーンによって電気銅回収システム１００外へ搬送される。

図３は、ロードアウトトロリー１８の斜視図であり、図４は、ロードアウトトロリー１８を＋Ｘ方向から見た状態を示す図である。

ロードアウトトロリー１８は、例えば５６枚のカソード１３０を保持可能であり、不図示の吊り下げ機構により吊り下げ支持された状態で、Ｘ軸方向に往復移動可能とされている。なお、ロードアウトトロリー１８の移動は、図６に示す制御装置９０により制御される。

ロードアウトトロリー１８は、図３、図４に示すように、カソード１３０をカソードビーム１３６の両端部下側から支持する一対の支持部材６２と、一対の支持部材６２上に懸架された３つのフレーム６４（図３では、２つのみ図示している）と、を備える。なお、フレーム６４それぞれには、各２つずつ、合計６つのカソード押さえ機構３０が設けられている。

研磨装置１９は、ロードアウトトロリー１８の＋Ｘ側に設けられており、図６のブロック図に示すように、カソード押さえ機構３０と、研磨部４０と、集塵部５０とを備えている。

カソード押さえ機構３０は、前述したようにロードアウトトロリー１８のフレーム６４に設けられており、図４に示すように、軸部材３１と、上下動機構３２と、を有している。上下動機構３２は、エアシリンダなどを含み、制御装置９０（図６参照）の指示の下、軸部材３１を上下動させる。Ｘ軸方向に並ぶ３つのカソード押さえ機構３０の軸部材３１の下端部は、Ｘ軸方向を長手方向とする押さえ板３４に固定されている。制御装置９０は、Ｘ軸方向に並ぶ３つのカソード押さえ機構３０の上下動機構３２を制御して、軸部材３１を同一速度で上下動することで、押さえ板３４を上下方向（Ｚ軸方向）に平行移動することができる。押さえ板３４がカソードビーム１３６の上面に接触した状態では、カソードビーム１３６の動きが規制された状態となる。

図５には、研磨部４０と、集塵部５０を＋Ｘ側から見た状態が示されている。図５に示すように、研磨部４０は、Ｙ軸方向に所定距離離れた状態で一対設けられており、各研磨部４０は、研磨ブラシ４１と、回転モータ４４と、上下動機構４２と、を有している。

研磨ブラシ４１は、一例として、砥粒入りナイロンブラシであるものとする。研磨ブラシ４１は、一例としてＹ軸方向の幅が約２０ｍｍ、直径が約２００ｍｍであるとする。

回転モータ４４は、一例として、エアモータであるものとし、制御装置９０（図６参照）の指示の下、研磨ブラシ４１をＹ軸回りに回転する。上下動機構４２は、一例として、エアシリンダを含むものとし、制御装置９０（図６参照）の指示の下、回転モータ４４及び研磨ブラシ４１を上下動する。

集塵部５０は、研磨ブラシ４１の下部を覆っており、Ｙ軸方向に所定距離はなれた状態で一対設けられている。各集塵部５０は、吸引装置や集塵ダクトを含み、研磨ブラシ４１によるカソードビーム１３６の研磨によって発生する微塵を回収する。

図６には、ロードアウトトロリー１８及び研磨装置１９に関する制御系がブロック図にて示されている。図６に示すように、ロードアウトトロリー１８や研磨装置１９は、制御装置９０により制御される。なお、制御装置９０には、トロリー位置検出センサ９２が接続されており、制御装置９０は、トロリー位置検出センサ９２の検出結果に基づいてロードアウトトロリー１８や研磨装置１９を制御する。ここで、トロリー位置検出センサ９２は、ロードアウトトロリー１８が所定位置まで移動したか否かを検出するためのセンサであり、例えば、発光素子と受光素子を有する光センサや、接触式のセンサなどを採用することができる。

次に、本実施形態のロードアウトトロリー１８及び研磨装置１９において実行される動作について、図７のフローチャートに沿って、その他図面を適宜参照しつつ、説明する。なお、図８〜図１０のロードアウトトロリー１８の図は、図４のＡ−Ａ線で断面した状態を示している。なお、図８〜図１０では、図示の便宜上、研磨ブラシ４１を下側から覆う集塵部５０の図示を省略している。

なお、図７の動作が実行される前提として、ロードアウトトロリー１８と研磨装置１９（研磨部４０）の位置関係は、図８（ａ）に示すような位置関係にあるものとする。また、トロリー位置検出センサ９２は、一例として、図８（ａ）に示す位置（研磨部４０の＋Ｘ側の基準高さＰ）にあるものとする。

図７において、まず、ステップＳ１０では、制御装置９０が、所定数（例えば、５６枚）のカソード１３０がロードアウトトロリー１８に搭載されるまで待機する。すなわち、ロードアウトトロリー１８に、図８（ａ）のようにカソード１３０が搭載された段階で、制御装置９０は、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２に移行すると、制御装置９０は、ロードアウトトロリー１８を上昇させ、カソード押さえ機構３０を下降させる。具体的には、制御装置９０は、図８（ｂ）において矢印ａで示すように、カソードビーム１３６の下面が基準高さＰに達するまで、不図示の吊り下げ機構を介してロードアウトトロリー１８を上昇させる（吊り上げる）。また、制御装置９０は、図８（ｂ）において矢印ｂで示すように、カソード押さえ機構３０の上下動機構３２を上下動させ、押さえ板３４の下面とカソードビーム１３６の上面を接触させる。これにより、カソードビーム１３６の動きが規制される。

次いで、ステップＳ１４では、制御装置９０が、上下動機構４２を制御して研磨部４０の研磨ブラシ４１を上昇させるとともに、回転モータ４４を制御して研磨ブラシ４１の回転を開始する。この場合、制御装置９０は、図８（ｃ）において矢印ｃで示すように、研磨ブラシ４１の上端部が基準高さＰよりも所定高さ（数ｃｍ）だけ高い位置になるように、上下動機構４２を上昇させる。また、制御装置９０は、図９（ａ）において矢印ｄで示す方向に研磨ブラシ４１を回転させる。なお、制御装置９０は、一例として、ステップＳ１４を実行したタイミングで、集塵部５０の動作（微塵の回収動作）の実行を開始する。

次いで、ステップＳ１６では、制御装置９０が、ロードアウトトロリー１８を＋Ｘ方向に前進させる。すなわち、図９（ａ）の状態から図９（ｂ）の状態に移行するように、矢印ｅ方向に所定速度でロードアウトトロリー１８を移動させる。なお、ロードアウトトロリー１８が移動している間は、図９（ｂ）や図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、カソードビーム１３６の下面と回転する研磨ブラシ４１とが接触することにより、カソードビーム１３６の下面（ブスバー１４０と接触する部分（図２参照））が研磨されるようになっている。なお、図１１には、研磨部４０の研磨ブラシ４１がカソードビーム１３６の下面（ブスバー１４０と接触する部分）を研磨している状態を＋Ｘ方向から見た状態が示されている。なお、図１１では、図５の集塵部５０を図示していないが、集塵部５０は、カソード１３０と接触しない位置に設けられているものとする。

なお、ロードアウトトロリー１８の移動速度は、例えば、約１５０秒の間に５６枚のカソード１３０の研磨を終了できる程度の速度であるものとする。また、研磨後のカソードビーム１３６の下面は、手で触っても段差を確認できない程度であるが、研磨面が金属光沢を有する程度に研磨されているものとする。

図７に戻り、次のステップＳ１８では、制御装置９０が、ロードアウトトロリー１８が所定位置（図１０（ｃ）に示す、全てのカソードビーム１３６の研磨が終了した位置）に達するまで待機する。ここで、制御装置９０は、トロリー位置検出センサ９２の検出結果に基づいて、ロードアウトトロリー１８が所定位置に達したか否かを判断する。なお、制御装置９０は、ロードアウトトロリー１８が所定位置に達した段階で、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０に移行すると、制御装置９０が、ロードアウトトロリー１８を停止させる。次いで、ステップＳ２２では、制御装置９０が、回転モータ４４を停止することで研磨ブラシ４１の回転を停止させるとともに、上下動機構４２を制御することで、研磨ブラシ４１を下降させる。なお、制御装置９０は、一例として、ステップＳ２２を実行したタイミングで、集塵部５０の動作を停止する。

次いで、ステップＳ２４では、制御装置９０が、カソード押さえ機構３０を上昇させ、ロードアウトトロリー１８を下降させる。これにより、ロードアウトトロリー１８からロードアウトビーム２０に対して、カソード１３０が搬入されることになる。その後は、ステップＳ２６において、制御装置９０は、ロードアウトトロリー１８を初期位置（図８（ａ）参照）に戻し、ステップＳ１０に戻る。

以上のような処理を繰り返すことにより、ロードアウトトロリー１８が例えば５６枚のカソード１３０をロードアウトビーム２０まで搬送している間に、カソードビーム１３６のブスバー１４０と接触する部分の研磨を行うことが可能となっている。

次に、上述したようにカソードビーム１３６を研磨したことによる効果について、図１２に基づいて説明する。

図１２（ａ）には、本実施形態のように電気銅回収システム１００に研磨装置１９を組み込んだ場合（カソードビーム１３６下面を研磨した場合）と、研磨装置１９を組み込まない場合（カソードビーム１３６下面を研磨しない場合）の槽電圧の変化が示されている。なお、図１２（ａ）のグラフは、研磨後のカソードと研磨しないカソードを電解槽に２槽ずつ装入し、槽電圧の推移を１０日間計測した結果である。なお、電流密度は、尖頭時１６０Ａ／ｍ²、昼間２４０Ａ／ｍ²、夜間休日３００Ａ／ｍ²とした。

図１２（ｂ）には、カソードビーム１３６下面を研磨した場合の槽電圧の平均（研磨槽平均）と、カソードビーム１３６下面を研磨しない場合の槽電圧の平均（比較槽平均）と、研磨による槽電圧（すなわち、接触抵抗）の低減割合が示されている。図１２（ｂ）からわかるように、カソードビーム１３６の下面を研磨することにより、接触抵抗が低下するため、研磨槽の槽電圧は比較槽と比べて２．２％低減することがわかった。

なお、上記説明から分かるように、本実施形態では、カソード押さえ機構３０と、押さえ板３４とにより、研磨時のカソードビーム１３６の動きを規制する規制部としての機能が実現されている。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、研磨部４０は、カソードビーム１３６のうち、電解槽の槽壁上に設けられるブスバー１４０に接触する部分のみを研磨する。これにより、カソードビーム１３６のブスバー１４０と接触する部分に付着する、湿式洗浄では落としきれない酸化皮膜やスケール（電解液が結晶化したもの）を取り除くことができるので、カソードビーム１３６とブスバー１４０との接触抵抗を低減することができる。また、カソードビーム１３６とブスバー１４０との接触抵抗を低減することで、電解効率を向上することが可能となる。

また、本実施形態によると、カソードビーム１３６に支持されたカソードがロードアウトトロリー１８によって搬送されている間に研磨を実行する。このように、搬送中のカソードを研磨することで、電気銅回収システム１００内における処理に要する時間が増大するのを抑制することができる。また、電機銅を回収するたびにカソードビーム１３６の研磨を行うことができるため、カソードビーム１３６とブスバー１４０との接触抵抗を良好に維持することができる。

また、本実施形態によると、研磨装置１９は、カソードビーム１３６のブスバー１４０に接触する部分を研磨する研磨部４０と、研磨時のカソードビーム１３６の動きを規制するカソード押さえ機構３０及び押さえ板３４と、研磨時に発生する微塵を収集する集塵部５０と、を備えている。このため、カソード押さえ機構３０及び押さえ板３４の作用により、カソードビーム１３６の研磨を効果的に行うことができるとともに、集塵部５０の作用により、研磨時に発生する微塵の飛散を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、研磨部４０が、研磨ブラシ４１を所定の力で＋Ｚ側に常時付勢する弾性部材（バネ等）を有していてもよい。このような弾性部材により、研磨ブラシ４１が磨耗した場合でも、研磨ブラシ４１とカソードビーム１３６との接触状態を初期状態と同様に維持することができる。

なお、上記実施形態では、研磨部４０がＸ軸方向に複数並んでいてもよい。この場合、Ｘ軸方向に並ぶ研磨部４０の個数は、ロードアウトトロリー１８の速度と各研磨部４０の研磨能力とを考慮して決定すればよい。

なお、上記実施形態では、集塵部５０の動作の開始や停止が、制御装置９０によって制御される場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、集塵部５０は、電気銅回収システム１００が作動している間、常に吸引動作を行っていてもよい。

なお、上記実施形態では、研磨部４０が、回転モータ４４によって回転する研磨ブラシ４１を備える場合について説明したが、これに限らず、カソードビーム１３６の下面を研磨できるものであれば、その他の構成を採用してもよい。

また、上記実施形態では、研磨装置１９が、電気銅回収システム１００内のロードアウトトロリー１８の近傍に配置された場合について説明したが、これに限らず、研磨装置１９の配置場所は問わない。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

１８ロ―ドアウトトロリー（搬送装置）
１９研磨装置
３０カソード押さえ機構（規制部の一部）
３４押さえ板（規制部の一部）
４０研磨部
５０集塵部
１３０カソード（電解用カソード）
１３６カソードビーム（ビーム）
１４０ブスバー

Claims

電解用カソードを支持するビームのうち、電解槽の槽壁上に設けられるブスバーに接触する部分のみを研磨することを特徴とする研磨装置。
前記研磨が行われた後の前記ビームの研磨面は、金属光沢を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
前記ビームの前記ブスバーに接触する部分を研磨する砥粒入りナイロンブラシを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨装置。
前記電解用カソードが搬送装置に搬送されている間に前記研磨を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨装置。
前記ビームの前記ブスバーに接触する部分を研磨する研磨部と、
研磨時の前記ビームの動きを規制する規制部と、
研磨時に発生する塵を収集する集塵部と、を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨装置。