JP2000119892A - 電気銅の製造方法およびこの方法により得られた電気銅 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 設備投資コストや物流コストを増加させるこ
となく、積重ねた時の相互の側面間における空隙率の高
い電気銅を製造するための方法を提供する。 【解決手段】 粗銅アノ一ドを陽極に、純銅製種板をカ
ソードに用いて電気分解を行い、該カソード上に銅を電
着させて電気銅を製造する方法において、相対する側面
で互い違いになるように相互に平行な列状に突出し、か
つ隣接する各列において縦方向の位相がずれて設けられ
た複数の凸部を有する種板をカソードとして電気分解を
実施することを特徴とし、またロール成形によって前記
種板に、相対する側面で互い違いになるように相互に平
行な列状に突出し、かつ隣接する各列において縦方向の
位相がずれて設けられた複数の凸部を形成し、該凸部を
形成された種板をカソードとして電気分解を実施する電
気銅の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積重ねた時に相互
の側面間で高い空隙率を有する形状を具備する電気銅の
製造方法およびこの方法により得られた電気銅に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の銅などの金属の電解精製または、
電解採取に際して行われる電解においては、目的となる
金属を電着させるカソードとして、種板と称する金属薄
板が使用され、また銅の電解精製プロセスで用いられる
種板は、ステンレスなどの母板に銅を薄く電着させて、
これを母板から剥ぎ取ることにより製造されるものであ
った。このようにして得られた種板は、銅の電解精製プ
ロセスでは、ショートの発生を防止して電流効率を向上
させ、生産効率をアップして製造コストを低下させた
り、また主に電気銅への不純物の汚染を防止するという
観点から、カソード表面への粒状の電析物の発生を防止
するためにレベラーを通過させて歪みの除去を行った
り、さらに種板をプレスまたはローラーによって成形し
て若干の凹凸を付け、懸垂性が高く腰の強い種板にして
から吊り手を取り付けクロスビームを通してカソードを
作製して電解槽に装入して電気分解を行っている。

【０００３】しかし種板をプレスによって成形する場合
は、装置上の制約などから全ての種板は同一の形状とな
る。またローラーによる成形の場合も、ローラー成形後
の種板は縦方向（懸垂した状態での上下方向）に直線状
に溝が付いた形状となるため、プレスと同様に全ての種
板が同一の形状となる。したがってこれらの種板を用い
て製造された電気銅についても全てが同一の形状になっ
ている。

【０００４】一方で製品の電気銅は、通常１０〜３０枚
程度を同一方向に積重ねたものを１荷造単位として、販
売、出荷、ハンドリングされている。この１荷造単位を
「山」と呼んでいるが、例えば大型熔解炉への電気銅の
装入作業なども、この１山毎に行われている。そして現
状では図４に示す通り、同一形状の電気銅１１、１１
ａ、１１ｂ、…１１ｎを同一方向に積重ねているため、
電気銅同士が密着して相互の側面間に隙間Ｃ′が少ない
という特徴がある。このように隙間Ｃ′が少なく空隙率
が低いという特徴には、１山の見掛け密度が高くコンパ
クトになるという効果があり、例えば置き場スペースの
縮小やハンドリング効率の向上という点では有利となっ
ている。

【０００５】しかしながら空隙率が低いという特徴には
その反面、製品の電気銅の山の見掛けの表面積が小さい
ために、また大型熔解炉中での熱の伝播や流動を阻害す
るために、熔解速度が遅く熔解用エネルギー原単位が高
いという問題点がある。特にステンレスなどの母板に銅
を電着させて剥ぎ取って製品とする、いわゆるＩＳＡプ
ロセスなどにより製造された電気銅では、電気銅１枚１
枚が薄く完全な平板状に近い形状であるので、電気銅同
士が密着し易く、上述のような問題点が顕著となり、こ
れを防ぐためこのプロセスで製造された電気銅の一部な
どでは、電気銅を１枚おきに波形状にプレスして積重ね
ることによって、電気銅荷造の山の中で電気銅同士が密
着しないような対策が講じられている。その波形状にプ
レスした電気銅は、通称「コルゲート電気銅」と呼ばれ
ている。このＩＳＡプロセス産電気銅は、通常の純銅製
のカソードを使用する電解精製プロセス産電気銅と比較
すると、１枚当たりの重量が軽く、また完全な平板状で
あるために電気銅同士が密着し易いという特徴があるた
め、ＩＳＡプロセス産電気銅を波形状にプレスすること
に関しては、理にかなっているといえる。

【０００６】一方通常の銅カソードを使用する銅電解精
製プロセスでは、前述のようにレベラーを通過させた平
板状のカソード、もしくはプレス、ローラー加工により
得られた波型形状または溝付きカソードなどが使用され
ている。このようなカソードを用いる電解精製プロセス
産電気銅では、得られた電気銅が厚肉となり、波形状に
プレスするためには大型のプレス機械を必要とし、した
がって設備投資コストの増加を招くこととなる。また電
気銅荷造設備のライン上に大型プレス機械の増設スペー
スが確保できない場合には、大型プレス機械がオフライ
ンとなることによって電気銅のハンドリングのために、
物流効率が悪化して物流コストが増加することになり、
合理的な対策を採ることができなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、銅の
電解精製プロセスにおける種板の成形時における種板形
状に着目し、その形状を改善することによって設備投資
コストや物流コストを増加させることなく、積重ねた時
の相互の側面間における空隙率の高い電気銅を製造する
ための方法およびこの方法により得られた空隙率の高い
形状を有する電気銅を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の第１の実施態様は、粗銅アノ一ドを陽極に、純
銅製種板をカソードに用いて電気分解を行い、該カソー
ド上に銅を電着させて電気銅を製造する方法において、
相対する側面で互い違いになるように相互に平行な列状
に突出し、かつ隣接する各列において縦方向の位相がず
れて設けられた複数の凸部を有する種板をカソードとし
て電気分解を実施することを特徴とし、またロール成形
によって前記種板に、相対する側面で互い違いになるよ
うに相互に平行な列状に突出し、かつ隣接する各列にお
いて縦方向の位相がずれて設けられた複数の凸部を形成
し、該凸部を形成された種板をカソードとして電気分解
を実施することを特徴とする電気銅の製造方法である。

【０００９】また本発明の第２の実施態様は、粗銅アノ
一ドを陽極に、純銅製種板をカソードに用いて電気分解
を行い、銅をカソード上に電着させて得られる電気銅で
あって、前記第１の実施態様に係る種板をカソードとし
て用いて電気分解することによって得られ、かつ一表面
に相互に平行で列状に間隔をおいて突出した複数の突出
部を有し、また積重ねた時に相互の側面間で高い空隙率
を有する電気銅を特徴とするものである。

【００１０】具体的には本発明は、転炉などの乾式製錬
設備を用いて精製された粗銅を鋳造することにより得ら
れた粗銅アノードを陽極に、純粋な銅板、いわゆる種板
に吊り手を取付けクロスビームを通して作製したものを
カソードに用いて電気分解を行い、粗銅アノードから銅
を電解液中に電気溶解させ、該電解液中の銅をカソード
に電着させて９９．９９％以上の純度にまで精製された
電気銅を製造する、いわゆる銅の電解精製プロセスに関
連するものである。

【００１１】そして本発明では前記した電気銅の製造の
際に、相対する側面で互い違いになるように相互に平行
な列状に突出し、かつ隣接する各列において縦方向の位
相がずれて設けられた複数の凸部を有する種板をカソー
ドとすることによって電気分解を行う電気銅の製造方法
を特徴とし、前記凸部をロール成形により例えば平面で
矩形状に形成することが好ましい。このような方法を実
施することにより得られた電気銅は、一表面に相互に平
行で列状に縦方向に間隔をおいた突出部を有し、積重ね
た時に該突出部により相互の側面間の空隙率の高い形状
を有するものとすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明を添付図面に基いて説
明する。図１は本発明で用いることができるロール成形
装置の一実施例を示す図で、（ａ）は全体側面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の断面図、（ｃ）は（ａ）
のＣ−Ｃ線上の断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ線上の
断面図、図２は本発明で用いた種板の一実施例の平面模
式図、図３は本発明で得られた電気銅を積重ねた状態を
示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線
上の断面図である。

【００１３】本発明で用いる種板は、まずステンレスな
どの母板に銅を薄く電着させて、これを母板から剥ぎ取
り、通常の銅の電解精製プロセスで使用するのと同様の
種板とすることにより製造する。

【００１４】このようにして得られた種板は従来、例え
ば本出願人が提案した特開平１０−８８３８３号公報記
載のようなローラーレベラーと溝付けローラーを有する
種板矯正装置で処理されていた。一方本発明では特開平
１０−８８３８３号公報に開示した溝付けローラーを、
図１に示すような縦方向に間隔をおいて平面で矩形の凸
部を形成できるように構成した一対の成形ローラーとし
てロール成形により種板を処理したものである。すなわ
ち一対の成形ローラー１、２は両者の外周面に種板の厚
さと同等もしくはやや大きい間隙をもって対向して設け
られ、一方の成形ローラー１の外周面には複数の円板状
のフランジ１−１を該成形ローラー１の軸芯方向に間隔
をおいて一体に設ける。

【００１５】そしてその外周面に環状の凹溝１−２を設
けたフランジ１−１′と、周方向に間隔をおいて複数個
（図示の実施例では３個）の突起１−３を設けたフラン
ジ１−１″とを交互に配設する。これに対し他方の成形
ローラー２の外周面にも一方の成形ローラー１のフラン
ジ１−１の位置に対応しかつ該フランジ１−１と同様の
寸法、形状のフランジ２−１を設けるが、外周面に凹溝
１−２を設けたフランジ１−１′に対応しては外周面に
周方向に間隔をおいて複数個（図示の実施例では３個）
の突起２−３を設けたフランジ２−１″を、また外周面
に突起１−３を設けたフランジ１−１″に対応しては環
状の凹溝２−２を設けたフランジ２−１′をそれぞれ配
置するとともに、突起１−３を環状の凹溝２−２内に、
また突起２−３を凹溝１−２内に嵌合せしめる。

【００１６】このように構成された一対の成形ローラー
１、２間に種板３を通過させて搬送することにより該種
板３の相対する側面に縦方向に間隔をおいて平面で矩形
状の凸部４、４′を形成することができるのである。こ
の成形ローラーによって加工された成形後の種板３の形
状の一実施例は図２に示す通りである。

【００１７】図２の模式図において黒色の矩形は、紙面
の裏面側に突出した列状に縦方向に間隔をおいた凸部４
を、一方白抜きの矩形は紙面の表面側に突出した列状に
縦方向に間隔をおいた凸部４′を表わしているが、該凸
部４、４′は前記した通り一対の成形ローラー１、２に
より成形されているので各凸部４、４′における裏面側
では凹部ないしは窪みとなっている。すなわち種板３に
は平面で矩形状の複数の凸部４、４′が成形されてお
り、一側面側に突出した列状に縦方向に間隔をおいた一
方の凸部４と、他側面側に突出した列状に縦方向に間隔
をおいた他方の４′とは、各列が相互に平行となり、か
つ互い違いになるよう配設されており、また隣接する各
列において凸部４と凸部４′とは縦方向の位相がずれて
設けられているものである。

【００１８】そして図示した凸部４、４′は平面で矩形
状となっているが、成形ローラー１、２のフランジ１−
１、２−１の外周面に設けられた突起や凹溝の形状を替
えれば長円状、楕円状や円形状などの凸部を適宜成形す
ることができ、また凸部４、４′の数や該凸部の列の数
も吊り手によりクロスビームに懸垂する場合のバランス
を考慮しつつ所望に応じ替えることができる。

【００１９】もちろん一対の成形ローラー１、２に種板
３が送り込まれるタイミングは、成形ローラー１、２の
絶対角度と強制的に同期させない限りランダムになるた
めに、連続した１枚１枚の種板３に関して縦方向の凸部
４、４′の位置もランダムにずれて成形される。なお図
２において矢印は成形ローラー１、２の間に種板３を送
り込む方向を示し、また７は電解槽内で電気分解する際
に該種板３をクロスビームに懸垂するために取付けられ
る吊り手を示す。

【００２０】このような構成を有する種板３をカソード
として用いて電気分解して、前記カソードの両側面に電
着して得られた電気銅５、５ａ、５ｂ、…５ｎには、そ
の一側面に種板３の凸部４、４′に対応して列状に間隔
をおいて突出部６が形成され、このような突出部６が形
成された電気銅を積重ねた際の模式図を図３に示す。図
３のように電気銅を積重ねると、各電気銅５、５ａ、５
ｂ、…５ｎの側面間に前記突出部６によって大きな隙間
Ｃを得ることができる。また各電気銅５、５ａ、５ｂ、
…５ｎにおける突出部６は各種板３に形成された凸部
４、４′の位置がランダムであることに起因してその位
置がランダムであるために前記大きな隙間Ｃを常に確保
することが可能となる。なお前記種板３の凸部４、４′
の高さは種板３の厚さや材質などにより異なるが、製品
の電気銅の積重ね時の空隙率から一般的には２ｍｍ以上
とすることが好ましく、一方８ｍｍを超えて成形すると
凸部に粒状の電着部が生成して、その部分の不純物含有
率が上昇したり電気銅の山の姿勢が安定せず好ましくな
く、また積重ねた電気銅の空隙率は、置き場スペースの
縮小やハンドリング効果、および熔解速度の向上や熔解
用エネルギー原単位の低下などを総合的に判断して２０
〜５０％程度とすることが好ましい。

【００２１】

【実施例】以下本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。 ［実施例］図１に示す一対の成形ローラーを用いたロー
ル成形により得られた、図２のように一側面で６列状、
他側面で５列状に縦方向に間隔をおき平面で矩形状の複
数の凸部を成形した縦方向１０５０ｍｍ、横方向１０７
０ｍｍ、厚さ０．７〜０．８ｍｍの種板をカソードとし
て、電解槽に１槽当たり２６枚装入し、電流密度２３８
Ａ／ｍ^２、電解液流量１５リットル／分、電解液温度６
２℃、電解液Ｃｕ濃度５０ｇ／リットル、電解液フリー
硫酸濃度２００ｇ／リットルの条件で電気分解を行っ
て、種板の両側面に銅を電着させて一側面に縦方向に間
隔をおき６列状と５列状に配列された高さ２ｍｍの複数
の突出部を有する電気銅を製造した。得られた電気銅を
１７枚積重ねた際に、この電気銅山の空隙率は２５％で
あった。また電気銅１山１７枚を重ねた際の４隅の高さ
のうち最高のものと最低のものの差は２５ｍｍであっ
た。

【００２２】［比較例］従来の成形ロールにより深さ２
ｍｍの直線状の１１本の溝を縦方向に成形した実施例と
同様の寸法の種板をカソードとして用いて実施例と同様
に電気分解を行って電気銅を製造した。得られた電気銅
を１７枚積重ねた際に、この電気銅山の空隙率は１５％
であった。また電気銅１山１７枚を重ねた際の４隅の高
さのうち最高のものと最低のものの差は、５０ｍｍであ
った。以上のように本発明の方法によれば、従来品に比
べ積重ねた際に空隙率が高く、かつ荷山の傾きの少ない
電気銅が得られた。念のため不純物濃度の上昇し易い実
施例で得られた電気銅の突出部の不純物品位を分析した
が、通常品と何ら変化がないことが確認できた。

【００２３】

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、積重ね
た際に空隙率が高く、かつ荷山の４隅における差の少な
い電気銅を簡単かつ安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いることができるロール成形装置の
一実施例を示す図で、（ａ）は全体側面図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線上の断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ
線上の断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ線上の断面図で
ある。

【図２】本発明で用いた種板の一実施例の平面模式図で
ある。

【図３】本発明で得られた電気銅を積重ねた状態を示す
図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の
断面図である。

【図４】従来の方法で得られた電気銅を積重ねた状態を
示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線
上の断面図である。

【符号の説明】

１、２ 成形ローラー １−１、１−１′、１−１″、２−１、２−１′、２−
１″ フランジ １−２、２−２ 環状凹溝 １−３、２−３ 突起 ３ 種板 ４、４′ 凸部 ５、５ａ、５ｂ、…５ｎ 電気銅 ６ 突出部 ７ 吊り手 Ｃ 隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 秀紀 愛媛県新居浜市西原町３−５−３ 住友金 属鉱山株式会社別子事業所内 (72)発明者 川上 博史 千葉県市川市中国分３−18−５ 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者 槙 孝一郎 千葉県市川市中国分３−18−５ 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 4K058 AA04 AA11 BA21 BB03 EB02 EB13 FA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗銅アノ一ドを陽極に、純銅製種板をカ
   ソードに用いて電気分解を行い、該カソード上に銅を電
   着させて電気銅を製造する方法において、相対する側面
   で互い違いになるように相互に平行な列状に突出し、か
   つ隣接する各列において縦方向の位相がずれて設けられ
   た複数の凸部を有する種板をカソードとして電気分解を
   実施することを特徴とする電気銅の製造方法。
2. 【請求項２】 ロール成形によって前記種板に、相対す
   る側面で互い違いになるように相互に平行な列状に突出
   し、かつ隣接する各列において縦方向の位相がずれて設
   けられた複数の凸部を形成し、該凸部を形成された種板
   をカソードとして電気分解を実施することを特徴とする
   請求項１記載の電気銅の製造方法。
3. 【請求項３】 粗銅アノ一ドを陽極に、純銅製種板をカ
   ソードに用いて電気分解を行い、銅をカソード上に電着
   させて得られる電気銅であって、請求項１記載の種板を
   カソードとして用いて電気分解することによって得ら
   れ、かつ一表面に相互に平行で列状に間隔をおいて突出
   した複数の突出部を有し、また積重ねた時に該突出部に
   より相互の側面間で高い空隙率を有することを特徴とす
   る電気銅。