JP2002146580A - 金属の高純度化方法 - Google Patents
金属の高純度化方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P10/20—Recycling
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数回の電解工程において製造する電極及び
電解液を有効に利用し、かつ電解液の流れを系内で再利
用するとともに、有機物に起因する酸素含有量を低減す
ることにより、効率的に高純度金属を製造することがで
きる金属の高純度化方法を提供する。 【解決手段】 一次電解により粗金属原料を電解して一
次電析金属を得る工程、前記一次電解工程により得た一
次電析金属をアノードとして電気化学的溶解あるいは酸
溶解し、二次電解用の純度の高い電解液を得る工程、お
よび該二次電解用の純度の高い電解液を用いかつ前記一
次電析金属をアノードとしてさらに二次電解する工程か
らなり、前記電解液を活性炭槽に液循環させて高純度金
属水溶液中の有機物を除去し、該有機物に起因する酸素
含有量を３０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする金属の
高純度化方法。
電解液を有効に利用し、かつ電解液の流れを系内で再利
用するとともに、有機物に起因する酸素含有量を低減す
ることにより、効率的に高純度金属を製造することがで
きる金属の高純度化方法を提供する。 【解決手段】 一次電解により粗金属原料を電解して一
次電析金属を得る工程、前記一次電解工程により得た一
次電析金属をアノードとして電気化学的溶解あるいは酸
溶解し、二次電解用の純度の高い電解液を得る工程、お
よび該二次電解用の純度の高い電解液を用いかつ前記一
次電析金属をアノードとしてさらに二次電解する工程か
らなり、前記電解液を活性炭槽に液循環させて高純度金
属水溶液中の有機物を除去し、該有機物に起因する酸素
含有量を３０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする金属の
高純度化方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数回の電解工
程において製造する電極及び電解液を有効に利用し、か
つ電解液の流れを系内で再利用する一次電解及び二次電
解、さらに必要に応じて三次電解することによる金属の
高純度化方法であって、有機物に起因する酸素含有量を
低減させた金属、特にコバルトの高純度化に有用である
高純度化方法に関する。また、同方法において高純度化
する金属水溶液中のＮａ、Ｋなどのアルカリ金属元素の
含有量が総計で１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈなどの放射性元
素の含有量が総計で１ｐｐｂ以下、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、
Ｃｕなどの遷移金属又は重金属元素が総計で１０ｐｐｍ
以下、残部が高純度する金属及びその他の不可避的不純
物である金属の高純度化方法に関する。明細書中で使用
する％、ｐｐｍ、ｐｐｂは全てｗｔ％、ｗｔｐｐｍ、ｗ
ｔｐｐｂを示す。
程において製造する電極及び電解液を有効に利用し、か
つ電解液の流れを系内で再利用する一次電解及び二次電
解、さらに必要に応じて三次電解することによる金属の
高純度化方法であって、有機物に起因する酸素含有量を
低減させた金属、特にコバルトの高純度化に有用である
高純度化方法に関する。また、同方法において高純度化
する金属水溶液中のＮａ、Ｋなどのアルカリ金属元素の
含有量が総計で１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈなどの放射性元
素の含有量が総計で１ｐｐｂ以下、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、
Ｃｕなどの遷移金属又は重金属元素が総計で１０ｐｐｍ
以下、残部が高純度する金属及びその他の不可避的不純
物である金属の高純度化方法に関する。明細書中で使用
する％、ｐｐｍ、ｐｐｂは全てｗｔ％、ｗｔｐｐｍ、ｗ
ｔｐｐｂを示す。
【０００２】
【従来の技術】従来、４Ｎ又は５Ｎ（それぞれ９９．９
９ｗｔ％、９９．９９９ｗｔ％を意味する。）レベルの
高純度金属を製造する場合に、多くは電解精製法を用い
て製造されているが、目的とする金属を電解する場合
に、近似する元素が不純物となって残存するケースが多
い。例えば遷移金属である鉄のような場合には、同じく
遷移金属であるニッケル、コバルト等の多数の元素が不
純物として含まれる。これらの３Ｎレベルの粗金属を精
製する場合、事前に高純度の液を製造して電解を実施し
ている。
９ｗｔ％、９９．９９９ｗｔ％を意味する。）レベルの
高純度金属を製造する場合に、多くは電解精製法を用い
て製造されているが、目的とする金属を電解する場合
に、近似する元素が不純物となって残存するケースが多
い。例えば遷移金属である鉄のような場合には、同じく
遷移金属であるニッケル、コバルト等の多数の元素が不
純物として含まれる。これらの３Ｎレベルの粗金属を精
製する場合、事前に高純度の液を製造して電解を実施し
ている。
【０００３】このような電解において、純度の高い金属
を得るためには、不純物の少ない電解液を製造できるイ
オン交換あるいは溶媒抽出の方法を用いることが必要で
ある。このように電解液の製造に際して、電解の前に予
め電解液を精製しており、このための作業はコスト高に
なる欠点を有していた。一方、従来は半導体デバイスに
おける電極材料としてポリシリコンが主に用いられてき
たが、ＬＳＩの高集積化に伴い、モリブデン及びタング
ステンシリサイド等に利用が進み、さらにチタン及びコ
バルトシリサイドに関心が集まっている。また、従来か
ら使用されてきたＡｌ、Ａｌ合金に替えてコバルトを配
線材料として使用する提案もなされている。そして、こ
のような電極又は配線はコバルト等のターゲットをアル
ゴン等の不活性ガス雰囲気中でスパッタリングすること
によって形成される。
を得るためには、不純物の少ない電解液を製造できるイ
オン交換あるいは溶媒抽出の方法を用いることが必要で
ある。このように電解液の製造に際して、電解の前に予
め電解液を精製しており、このための作業はコスト高に
なる欠点を有していた。一方、従来は半導体デバイスに
おける電極材料としてポリシリコンが主に用いられてき
たが、ＬＳＩの高集積化に伴い、モリブデン及びタング
ステンシリサイド等に利用が進み、さらにチタン及びコ
バルトシリサイドに関心が集まっている。また、従来か
ら使用されてきたＡｌ、Ａｌ合金に替えてコバルトを配
線材料として使用する提案もなされている。そして、こ
のような電極又は配線はコバルト等のターゲットをアル
ゴン等の不活性ガス雰囲気中でスパッタリングすること
によって形成される。
【０００４】信頼性のある半導体としての動作性能を保
証するためには、スパッタリング後に形成される上記の
ような材料中に半導体デバイスに対して有害である不純
物を極力低減させることが重要である。すなわち、 Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属元素 Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素 Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等の遷移金属又は重金属元素 Ｃ、Ｏ等のガス成分元素 を極力減少させ、５Ｎすなわち９９．９９９％（重量）
以上の純度をもつことが望ましい。上記不純物であるＮ
ａ、Ｋ等のアルカリ金属は、ゲート絶縁膜中を容易に移
動しＭＯＳ−ＬＳＩ界面特性の劣化の原因となり、Ｕ、
Ｔｈ等の放射性元素は該元素より放出するα線によって
素子のソフトエラーの原因となり、さらに不純物として
含有されるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の遷移金属及び重金属は
界面接合部のトラブルの原因となることが分かってい
る。また、一般に無視されがちであるＣ、Ｏ等のガス成
分もスパッタリングの際にパーティクル発生原因となる
ため、好ましくないと考えられる。
証するためには、スパッタリング後に形成される上記の
ような材料中に半導体デバイスに対して有害である不純
物を極力低減させることが重要である。すなわち、 Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属元素 Ｕ、Ｔｈ等の放射性元素 Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等の遷移金属又は重金属元素 Ｃ、Ｏ等のガス成分元素 を極力減少させ、５Ｎすなわち９９．９９９％（重量）
以上の純度をもつことが望ましい。上記不純物であるＮ
ａ、Ｋ等のアルカリ金属は、ゲート絶縁膜中を容易に移
動しＭＯＳ−ＬＳＩ界面特性の劣化の原因となり、Ｕ、
Ｔｈ等の放射性元素は該元素より放出するα線によって
素子のソフトエラーの原因となり、さらに不純物として
含有されるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ等の遷移金属及び重金属は
界面接合部のトラブルの原因となることが分かってい
る。また、一般に無視されがちであるＣ、Ｏ等のガス成
分もスパッタリングの際にパーティクル発生原因となる
ため、好ましくないと考えられる。
【０００５】次に、コバルトを例にして説明すると、一
般に入手できるコバルト、いわゆる粗コバルト塊は数１
０ｐｐｍのＮｉを不純物として含有している。このよう
な原材料から高純度コバルトを製造する方法としては、
一般に電解精製法が考えられる。しかしながら、電解精
製では不純物であるＮｉ及びＦｅとコバルトとの標準電
位が非常に近いため、単なる電解精製法による高純度化
は難しい。したがって、電解精製法による高純度化を行
うためには、電解液中の不純物を溶媒抽出法等により除
去しながら、例えばコバルト濃度が４０〜６０ｇ／Ｌの
場合には、電解液中のＮｉ濃度を平均１．３ｍｇ／Ｌ以
下、そしてＦｅ濃度を平均０．１ｍｇ／Ｌにしながら行
わなくてはならず、非常に厳格なコントロールを必要と
する。また、溶媒抽出によるＮｉの除去には、アルキル
オキシム等の特殊な溶媒が必要であるとともに、コバル
トも共抽出されるため、複雑な操作が必要であり、さら
にこの抽出溶媒が電解液中に溶解し、ロスとなるという
問題もある。さらに、有機物の使用に起因する酸素含有
量の増加の問題がある。
般に入手できるコバルト、いわゆる粗コバルト塊は数１
０ｐｐｍのＮｉを不純物として含有している。このよう
な原材料から高純度コバルトを製造する方法としては、
一般に電解精製法が考えられる。しかしながら、電解精
製では不純物であるＮｉ及びＦｅとコバルトとの標準電
位が非常に近いため、単なる電解精製法による高純度化
は難しい。したがって、電解精製法による高純度化を行
うためには、電解液中の不純物を溶媒抽出法等により除
去しながら、例えばコバルト濃度が４０〜６０ｇ／Ｌの
場合には、電解液中のＮｉ濃度を平均１．３ｍｇ／Ｌ以
下、そしてＦｅ濃度を平均０．１ｍｇ／Ｌにしながら行
わなくてはならず、非常に厳格なコントロールを必要と
する。また、溶媒抽出によるＮｉの除去には、アルキル
オキシム等の特殊な溶媒が必要であるとともに、コバル
トも共抽出されるため、複雑な操作が必要であり、さら
にこの抽出溶媒が電解液中に溶解し、ロスとなるという
問題もある。さらに、有機物の使用に起因する酸素含有
量の増加の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、複数回の電
解工程において製造する電極及び電解液を有効に利用
し、かつ電解液の流れを系内で再利用するとともに、有
機物に起因する酸素含有量を低減することにより、効率
的に高純度金属を製造することができる金属の高純度化
方法を提供することを目的としたものである。
解工程において製造する電極及び電解液を有効に利用
し、かつ電解液の流れを系内で再利用するとともに、有
機物に起因する酸素含有量を低減することにより、効率
的に高純度金属を製造することができる金属の高純度化
方法を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、一次電解工程により得た一次電析金属をアノードと
して電解した電解液を二次電解に使用することにより、
電解液の調合を簡素化し、より純度の高い金属を複数回
の電解工程により得ることができ、また上記使用する電
解液を浄液することにより、有機物に起因する酸素含有
量を低減することができるとの知見を得た。この知見に
基づき、本発明は １．一次電解により粗金属原料を電解して一次電析金属
を得る工程、前記一次電解工程により得た一次電析金属
をアノードとして電気化学的溶解あるいは酸溶解し、二
次電解用の純度の高い電解液を得る工程、および該二次
電解用の純度の高い電解液を用いかつ前記一次電析金属
をアノードとしてさらに二次電解する工程からなり、前
記電解液を活性炭槽に液循環させて高純度金属水溶液中
の有機物を除去し、該有機物に起因する酸素含有量を３
０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする金属の高純度化方
法 ２．粗金属が３Ｎ以下の純度、一次電析金属が酸素等の
ガス成分を除き３Ｎ〜４Ｎの純度、さらに二次電解によ
ってえられる高純度金属が酸素等のガス成分を除き４Ｎ
〜５Ｎ以上の純度をもつことを特徴とする上記１記載の
金属の高純度化方法 ３．粗金属が４Ｎ以下の純度、一次電析金属が酸素等の
ガス成分を除き４Ｎ〜５Ｎの純度、さらに二次電解によ
ってえられる高純度金属が酸素等のガス成分を除き５Ｎ
〜６Ｎ以上の純度をもつことを特徴とする上記１記載の
金属の高純度化方法 ４．二次電解工程後の電解液を一次電解液の電解液とし
て循環使用することを特徴とする上記１〜３のそれぞれ
に記載の金属の高純度化方法 ５．一次電解後の電解液は、系外に排出するかあるいは
液の精製を行って再利用することを特徴とする上記１〜
４のそれぞれに記載の金属の高純度化方法 ６．二次電解工程により得た二次電析金属をアノードと
して電解あるいは二次電析金属を酸溶解し三次電解用の
高純度の電解液を得る工程および該高純度の電解液を用
いかつ前記二次電析金属をアノードとして三次電解する
工程からなることを特徴とする上記１〜５記載の金属の
高純度化方法 ７．高純度金属水溶液中のＮａ、Ｋなどのアルカリ金属
元素の含有量が総計で１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈなどの放
射性元素の含有量が総計で１ｐｐｂ以下、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｒ、Ｃｕなどの遷移金属又は重金属元素が総計で１０
ｐｐｍ以下、残部が高純度化する金属及びその他の不可
避的不純物であることを特徴とする上記１〜６のそれぞ
れに記載の金属の高純度化方法 ８．Ｃ含有量が３０ｐｐｍ以下及びＳ含有量が１ｐｐｍ
以下であることを特徴とする上記１〜７のそれぞれに記
載の金属の高純度化方法 ９．電析金属をさらに真空溶解又はＡｒ雰囲気若しくは
Ａｒ−Ｈ２雰囲気で溶解することを特徴とする上記１〜
８のそれぞれに記載の金属の高純度化方法 １０．高純度化する金属がコバルトであることを特徴と
する上記１〜９のそれぞれに記載の金属の高純度化方法 を提供するものである。
め、一次電解工程により得た一次電析金属をアノードと
して電解した電解液を二次電解に使用することにより、
電解液の調合を簡素化し、より純度の高い金属を複数回
の電解工程により得ることができ、また上記使用する電
解液を浄液することにより、有機物に起因する酸素含有
量を低減することができるとの知見を得た。この知見に
基づき、本発明は １．一次電解により粗金属原料を電解して一次電析金属
を得る工程、前記一次電解工程により得た一次電析金属
をアノードとして電気化学的溶解あるいは酸溶解し、二
次電解用の純度の高い電解液を得る工程、および該二次
電解用の純度の高い電解液を用いかつ前記一次電析金属
をアノードとしてさらに二次電解する工程からなり、前
記電解液を活性炭槽に液循環させて高純度金属水溶液中
の有機物を除去し、該有機物に起因する酸素含有量を３
０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする金属の高純度化方
法 ２．粗金属が３Ｎ以下の純度、一次電析金属が酸素等の
ガス成分を除き３Ｎ〜４Ｎの純度、さらに二次電解によ
ってえられる高純度金属が酸素等のガス成分を除き４Ｎ
〜５Ｎ以上の純度をもつことを特徴とする上記１記載の
金属の高純度化方法 ３．粗金属が４Ｎ以下の純度、一次電析金属が酸素等の
ガス成分を除き４Ｎ〜５Ｎの純度、さらに二次電解によ
ってえられる高純度金属が酸素等のガス成分を除き５Ｎ
〜６Ｎ以上の純度をもつことを特徴とする上記１記載の
金属の高純度化方法 ４．二次電解工程後の電解液を一次電解液の電解液とし
て循環使用することを特徴とする上記１〜３のそれぞれ
に記載の金属の高純度化方法 ５．一次電解後の電解液は、系外に排出するかあるいは
液の精製を行って再利用することを特徴とする上記１〜
４のそれぞれに記載の金属の高純度化方法 ６．二次電解工程により得た二次電析金属をアノードと
して電解あるいは二次電析金属を酸溶解し三次電解用の
高純度の電解液を得る工程および該高純度の電解液を用
いかつ前記二次電析金属をアノードとして三次電解する
工程からなることを特徴とする上記１〜５記載の金属の
高純度化方法 ７．高純度金属水溶液中のＮａ、Ｋなどのアルカリ金属
元素の含有量が総計で１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔｈなどの放
射性元素の含有量が総計で１ｐｐｂ以下、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｃｒ、Ｃｕなどの遷移金属又は重金属元素が総計で１０
ｐｐｍ以下、残部が高純度化する金属及びその他の不可
避的不純物であることを特徴とする上記１〜６のそれぞ
れに記載の金属の高純度化方法 ８．Ｃ含有量が３０ｐｐｍ以下及びＳ含有量が１ｐｐｍ
以下であることを特徴とする上記１〜７のそれぞれに記
載の金属の高純度化方法 ９．電析金属をさらに真空溶解又はＡｒ雰囲気若しくは
Ａｒ−Ｈ２雰囲気で溶解することを特徴とする上記１〜
８のそれぞれに記載の金属の高純度化方法 １０．高純度化する金属がコバルトであることを特徴と
する上記１〜９のそれぞれに記載の金属の高純度化方法 を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明を図１に基づいて説明す
る。図１に一次電解工程及び二次電解工程と二次電解用
電解液の製造の概要を示す。図１に示すように、一次電
解槽１においてアノードバスケット２に金属スクラップ
等の粗原料（３Ｎ以下又は４Ｎ以下の）金属３を入れ、
粗金属原料を電解してカソード４に一次電析金属を析出
させる。この場合、最初の電解液は、事前に調合する。
この一次電解による一次電析金属の純度は酸素等のガス
成分を除き３Ｎ〜４Ｎ又は４Ｎ〜５Ｎのものが得られ
る。
る。図１に一次電解工程及び二次電解工程と二次電解用
電解液の製造の概要を示す。図１に示すように、一次電
解槽１においてアノードバスケット２に金属スクラップ
等の粗原料（３Ｎ以下又は４Ｎ以下の）金属３を入れ、
粗金属原料を電解してカソード４に一次電析金属を析出
させる。この場合、最初の電解液は、事前に調合する。
この一次電解による一次電析金属の純度は酸素等のガス
成分を除き３Ｎ〜４Ｎ又は４Ｎ〜５Ｎのものが得られ
る。
【０００９】次に、このカソード４に析出した一次電析
金属をアノード５として、電解槽６において電解し、カ
ソード７に二次電析金属を得る。この場合の電解液８
は、二次電解液製造槽９において前記一次電析金属をア
ノード１０とし、電解することによって製造する。この
二次電解液製造槽９におけるカソード１１はアノード１
０からの金属が析出しないように、陰イオン交換膜を用
いて遮断する。また、別の容器で一次電析金属を酸溶解
し、ｐＨ調整を行っても良い。図１に示すように、この
ようにして製造した電解液８を二次電解において使用す
る。これによって、比較的容易に高純度（酸素等のガス
成分を除き４Ｎレベル又は５Ｎレベル）の電解液を製造
することができ、著しい製造コストを低減できる。ま
た、二次電解槽６で使用済みの電解液は、一次電解槽１
に戻し、一次電解液として使用できる。二次電解槽６で
カソード１１に析出した金属は５Ｎレベル又は６Ｎレベ
ルの純度のものが得られる。
金属をアノード５として、電解槽６において電解し、カ
ソード７に二次電析金属を得る。この場合の電解液８
は、二次電解液製造槽９において前記一次電析金属をア
ノード１０とし、電解することによって製造する。この
二次電解液製造槽９におけるカソード１１はアノード１
０からの金属が析出しないように、陰イオン交換膜を用
いて遮断する。また、別の容器で一次電析金属を酸溶解
し、ｐＨ調整を行っても良い。図１に示すように、この
ようにして製造した電解液８を二次電解において使用す
る。これによって、比較的容易に高純度（酸素等のガス
成分を除き４Ｎレベル又は５Ｎレベル）の電解液を製造
することができ、著しい製造コストを低減できる。ま
た、二次電解槽６で使用済みの電解液は、一次電解槽１
に戻し、一次電解液として使用できる。二次電解槽６で
カソード１１に析出した金属は５Ｎレベル又は６Ｎレベ
ルの純度のものが得られる。
【００１０】さらに純度を高める、あるいは上記二次電
解による電解精製で目的とする純度が得られない場合、
三次電解を行うことができる。この工程は前記二次電解
の場合と同様であり、二次電解でカソードに析出した二
次電析金属を三次電解槽（図示せず）のアノードとし、
また二次電析金属をアノードとして得た三次電解液を製
造し、この三次電解液を三次電解槽の電解液として三次
電解槽のカソードに三次電析金属を析出させる。このよ
うにして、逐次電析金属の純度と向上させていく。同様
に、使用済みの三次電解液は、二次電解槽又は一次電解
槽の電解液として使用することができる。上記の電解液
は、全て活性炭槽に液循環させて高純度金属水溶液中の
有機物を除去する。これによって、有機物に起因する酸
素含有量を３０ｐｐｍ以下とすることができる。本発明
の電解精製は、鉄、カドミウム、亜鉛、銅、マンガン、
コバルト、ニッケル、クロム、銀、金、鉛、錫、インジ
ウム、ビスマス、ガリウム等の金属元素の電解精製に適
用できる。特にコバルトの精製に有効である。
解による電解精製で目的とする純度が得られない場合、
三次電解を行うことができる。この工程は前記二次電解
の場合と同様であり、二次電解でカソードに析出した二
次電析金属を三次電解槽（図示せず）のアノードとし、
また二次電析金属をアノードとして得た三次電解液を製
造し、この三次電解液を三次電解槽の電解液として三次
電解槽のカソードに三次電析金属を析出させる。このよ
うにして、逐次電析金属の純度と向上させていく。同様
に、使用済みの三次電解液は、二次電解槽又は一次電解
槽の電解液として使用することができる。上記の電解液
は、全て活性炭槽に液循環させて高純度金属水溶液中の
有機物を除去する。これによって、有機物に起因する酸
素含有量を３０ｐｐｍ以下とすることができる。本発明
の電解精製は、鉄、カドミウム、亜鉛、銅、マンガン、
コバルト、ニッケル、クロム、銀、金、鉛、錫、インジ
ウム、ビスマス、ガリウム等の金属元素の電解精製に適
用できる。特にコバルトの精製に有効である。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。な
お、本実施例はあくまで一例であり、この例に制限され
るものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内
で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するもの
である。図１に示すような電解槽を用い、３Ｎレベルの
塊状のコバルトをアノードとし、カソードに４Ｎレベル
のコバルトを使用して電解を行った。浴温は４０°Ｃ、
塩酸系電解液でｐＨ２、コバルト濃度１００ｇ／Ｌ、電
流密度１Ａ／ｄｍ２、電解時間４０ｈｒ実施した。これ
により、電流効率９０％で電解コバルト（カソードに析
出）約１ｋｇを得た。純度は酸素等のガス成分を除き４
Ｎを達成した。次に、この電解コバルトを塩酸で溶解
し、アンモニアでｐＨ２に調整し二次電解用の電解液と
した。また、前記カソードに析出した４Ｎレベルの一次
電解コバルトをアノードとして２回目の電解（二次電
解）を実施した。電解条件は、一次電解の電解条件と同
一の条件である浴温４０°Ｃ、塩酸系電解液でｐＨ２、
コバルト濃度１００ｇ／Ｌで電解を実施した。この結
果、電流効率９２％で酸素等のガス成分を除き、純度５
Ｎレベルの電解コバルトを得た。
お、本実施例はあくまで一例であり、この例に制限され
るものではない。すなわち、本発明の技術思想の範囲内
で、実施例以外の態様あるいは変形を全て包含するもの
である。図１に示すような電解槽を用い、３Ｎレベルの
塊状のコバルトをアノードとし、カソードに４Ｎレベル
のコバルトを使用して電解を行った。浴温は４０°Ｃ、
塩酸系電解液でｐＨ２、コバルト濃度１００ｇ／Ｌ、電
流密度１Ａ／ｄｍ２、電解時間４０ｈｒ実施した。これ
により、電流効率９０％で電解コバルト（カソードに析
出）約１ｋｇを得た。純度は酸素等のガス成分を除き４
Ｎを達成した。次に、この電解コバルトを塩酸で溶解
し、アンモニアでｐＨ２に調整し二次電解用の電解液と
した。また、前記カソードに析出した４Ｎレベルの一次
電解コバルトをアノードとして２回目の電解（二次電
解）を実施した。電解条件は、一次電解の電解条件と同
一の条件である浴温４０°Ｃ、塩酸系電解液でｐＨ２、
コバルト濃度１００ｇ／Ｌで電解を実施した。この結
果、電流効率９２％で酸素等のガス成分を除き、純度５
Ｎレベルの電解コバルトを得た。
【００１２】原料コバルトコバルトの主な不純物の分析
結果を表１に示す。また、上記一次電解及び二次電解に
よる高純度コバルトの分析結果表２に示す。 Ｎａ：１０ｐｐｍ、Ｋ：１ｐｐｍ、Ｆｅ：１０ｐｐｍ、
Ｎｉ：５００ｐｐｍ、Ｃｕ：２．０ｐｐｍ、Ａｌ：３．
０ｐｐｍ、Ｃｒ０．１ｐｐｍ、Ｓ：１ｐｐｍ、Ｕ：０．
２ｐｐｂ、Ｔｈ：０．１ｐｐｂが不純物として存在す
る。これに対し、上記一次電解及び二次電解により、電
解コバルトに含有する不純物は、１ｐｐｍを超えるもの
としてＴｉ：１．８ｐｐｍ、Ｆｅ：１．３ｐｐｍ、Ｎ
ｉ：４．２ｐｐｍが残存するだけとなり、酸素等のガス
成分を除き、全て１ｐｐｍ未満となり不純物が大きく減
少した。使用済みの二次電解液は、一次電解液に戻して
使用することができた。なお、酸素については同表には
示していないが、活性炭により著しく除去され、３０ｐ
ｐｍ以下となった。以上に示すように、高純度（５Ｎ）
のコバルトが２回の電解精製により製造することがで
き、また電解液の製造が容易であるという優れた結果が
得られた。
結果を表１に示す。また、上記一次電解及び二次電解に
よる高純度コバルトの分析結果表２に示す。 Ｎａ：１０ｐｐｍ、Ｋ：１ｐｐｍ、Ｆｅ：１０ｐｐｍ、
Ｎｉ：５００ｐｐｍ、Ｃｕ：２．０ｐｐｍ、Ａｌ：３．
０ｐｐｍ、Ｃｒ０．１ｐｐｍ、Ｓ：１ｐｐｍ、Ｕ：０．
２ｐｐｂ、Ｔｈ：０．１ｐｐｂが不純物として存在す
る。これに対し、上記一次電解及び二次電解により、電
解コバルトに含有する不純物は、１ｐｐｍを超えるもの
としてＴｉ：１．８ｐｐｍ、Ｆｅ：１．３ｐｐｍ、Ｎ
ｉ：４．２ｐｐｍが残存するだけとなり、酸素等のガス
成分を除き、全て１ｐｐｍ未満となり不純物が大きく減
少した。使用済みの二次電解液は、一次電解液に戻して
使用することができた。なお、酸素については同表には
示していないが、活性炭により著しく除去され、３０ｐ
ｐｍ以下となった。以上に示すように、高純度（５Ｎ）
のコバルトが２回の電解精製により製造することがで
き、また電解液の製造が容易であるという優れた結果が
得られた。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【発明の効果】以上に示すように、一次電析金属をアノ
ードとして電解することによって二次電解液を製造し、
また該一次電析金属を二次電解アノードとして使用する
ことによって、５Ｎ〜６Ｎレベルの高純度の電解精製を
可能とするとともに、４Ｎ〜５Ｎレベルの二次電解液の
製造コストを低減でき、また二次電解槽で使用済みの電
解液は一次電解槽に戻し、一次電解液として使用でき、
さらに酸素含有量を３０ｐｐｍ以下とすることができる
という優れた効果を有する。
ードとして電解することによって二次電解液を製造し、
また該一次電析金属を二次電解アノードとして使用する
ことによって、５Ｎ〜６Ｎレベルの高純度の電解精製を
可能とするとともに、４Ｎ〜５Ｎレベルの二次電解液の
製造コストを低減でき、また二次電解槽で使用済みの電
解液は一次電解槽に戻し、一次電解液として使用でき、
さらに酸素含有量を３０ｐｐｍ以下とすることができる
という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一次電解工程及び二次電解工程と二次電解用電
解液の製造工程の概要を示す図である。
解液の製造工程の概要を示す図である。
１ 一次電解槽 ２ アノードバスケット ３ 粗原料金属 ４ 一次電解槽のカソード ５ 一次電析金属アノード ６ 二次電解槽 ７ 二次電解槽のカソード ８ 二次電解液製造槽において製造した電解液 ９ 二次電解液製造槽 １０ 二次電解液製造槽におけるアノード １１ 二次電解液製造槽におけるカソード
Claims (10)
- 【請求項１】 一次電解により粗金属原料を電解して一
次電析金属を得る工程、前記一次電解工程により得た一
次電析金属をアノードとして電気化学的溶解あるいは酸
溶解し、二次電解用の純度の高い電解液を得る工程、お
よび該二次電解用の純度の高い電解液を用いかつ前記一
次電析金属をアノードとしてさらに二次電解する工程か
らなり、前記電解液を活性炭槽に液循環させて高純度金
属水溶液中の有機物を除去し、該有機物に起因する酸素
含有量を３０ｐｐｍ以下とすることを特徴とする金属の
高純度化方法。 - 【請求項２】 粗金属が３Ｎ以下の純度、一次電析金属
が酸素等のガス成分を除き３Ｎ〜４Ｎの純度、さらに二
次電解によってえられる高純度金属が酸素等のガス成分
を除き４Ｎ〜５Ｎ以上の純度をもつことを特徴とする請
求項１記載の金属の高純度化方法。 - 【請求項３】 粗金属が４Ｎ以下の純度、一次電析金属
が酸素等のガス成分を除き４Ｎ〜５Ｎの純度、さらに二
次電解によってえられる高純度金属が酸素等のガス成分
を除き５Ｎ〜６Ｎ以上の純度をもつことを特徴とする請
求項１記載の金属の高純度化方法。 - 【請求項４】 二次電解工程後の電解液を一次電解液の
電解液として循環使用することを特徴とする請求項１〜
３のそれぞれに記載の金属の高純度化方法。 - 【請求項５】 一次電解後の電解液は、系外に排出する
かあるいは液の精製を行って再利用することを特徴とす
る請求項１〜４のそれぞれに記載の金属の高純度化方
法。 - 【請求項６】 二次電解工程により得た二次電析金属を
アノードとして電解あるいは二次電析金属を酸溶解し三
次電解用の高純度の電解液を得る工程および該高純度の
電解液を用いかつ前記二次電析金属をアノードとして三
次電解する工程からなることを特徴とする請求項１〜５
記載の金属の高純度化方法。 - 【請求項７】 高純度金属水溶液中のＮａ、Ｋなどのア
ルカリ金属元素の含有量が総計で１ｐｐｍ以下、Ｕ、Ｔ
ｈなどの放射性元素の含有量が総計で１ｐｐｂ以下、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕなどの遷移金属又は重金属元素が
総計で１０ｐｐｍ以下、残部が高純度化する金属及びそ
の他の不可避的不純物であることを特徴とする請求項１
〜６のそれぞれに記載の金属の高純度化方法。 - 【請求項８】 Ｃ含有量が３０ｐｐｍ以下及びＳ含有量
が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の
それぞれに記載の金属の高純度化方法。 - 【請求項９】 電析金属をさらに真空溶解又はＡｒ雰囲
気若しくはＡｒ−Ｈ ２雰囲気で溶解することを特徴とす
る請求項１〜８のそれぞれに記載の金属の高純度化方
法。 - 【請求項１０】 高純度化する金属がコバルトであるこ
とを特徴とする請求項１〜９のそれぞれに記載の金属の
高純度化方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000343468A JP3878407B2 (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 金属の高純度化方法 |
| PCT/JP2001/000817 WO2001090445A1 (fr) | 2000-05-22 | 2001-02-06 | Procede de production de metal de purete superieure |
| US10/130,244 US6896788B2 (en) | 2000-05-22 | 2001-02-06 | Method of producing a higher-purity metal |
| DE60142831T DE60142831D1 (de) | 2000-05-22 | 2001-02-06 | Verfahren zur herstellung von metall mit höherem reinheitsgrad |
| KR10-2002-7015636A KR100512644B1 (ko) | 2000-05-22 | 2001-02-06 | 금속의 고 순도화 방법 |
| EP01902775A EP1288339B1 (en) | 2000-05-22 | 2001-02-06 | Method of producing a higher-purity metal |
| TW090111216A TWI253482B (en) | 2000-05-22 | 2001-05-11 | Method of producing a higher-purity metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000343468A JP3878407B2 (ja) | 2000-11-10 | 2000-11-10 | 金属の高純度化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146580A true JP2002146580A (ja) | 2002-05-22 |
| JP3878407B2 JP3878407B2 (ja) | 2007-02-07 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000343468A Expired - Lifetime JP3878407B2 (ja) | 2000-05-22 | 2000-11-10 | 金属の高純度化方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3878407B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010038641A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 日鉱金属株式会社 | 高純度銅及び電解による高純度銅の製造方法 |
| JP2012072481A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-12 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 鉛の電解方法 |
| JP2019203199A (ja) * | 2019-07-23 | 2019-11-28 | Ｊｘ金属株式会社 | ビスマスの電解方法 |
| CN113957482A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-21 | 宁波创致超纯新材料有限公司 | 一种阳极液制备高纯锰的方法 |
-
2000
- 2000-11-10 JP JP2000343468A patent/JP3878407B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010038641A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 日鉱金属株式会社 | 高純度銅及び電解による高純度銅の製造方法 |
| JP4620185B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2011-01-26 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | 高純度銅及び電解による高純度銅の製造方法 |
| JPWO2010038641A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2012-03-01 | Jx日鉱日石金属株式会社 | 高純度銅及び電解による高純度銅の製造方法 |
| JP2012072481A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-12 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 鉛の電解方法 |
| JP2019203199A (ja) * | 2019-07-23 | 2019-11-28 | Ｊｘ金属株式会社 | ビスマスの電解方法 |
| CN113957482A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-21 | 宁波创致超纯新材料有限公司 | 一种阳极液制备高纯锰的方法 |
| CN113957482B (zh) * | 2021-10-20 | 2023-04-21 | 宁波创致超纯新材料有限公司 | 一种阳极液制备高纯锰的方法 |
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