JP2003183871A - 高純度錫の電解精製方法とその装置 - Google Patents

高純度錫の電解精製方法とその装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解液中の鉛の除去効果に優れ、高純度
錫の錫を得ることができる電解精製方法と装置を提供す
る。 【解決手段】 電解槽に連通した沈殿槽、濾過器、還流
槽、冷却槽を設け、珪フッ酸または硫酸と珪フッ酸の混
酸からなる錫の電解液を電解槽から沈殿槽に抜き出し、
これにアルカリ土類金属炭酸塩を添加して液中の鉛を沈
殿化し、電解液を冷却して鉛の再溶解を防止して、沈殿
を除去した電解液を電解槽に戻し、錫の電解精製を行う
ことを特徴とする高純度錫の電解精製方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、珪フッ酸または硫
酸と珪フッ酸の混酸を電解液として用いる錫の電解精製
において、鉛の含有量が少ない高純度の錫を製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、錫は錫鉱石や錫の廃材を熔錬処理
してアノードとし、主に珪フッ酸−硫酸浴を用いて電解
精製し、錫をカソード側に電着して回収していた。近
年、錫鉱石の枯渇による品位の悪化、および廃材の鉛含
有量の上昇などに起因し、錫アノード中の鉛含有量が高
くなる傾向があり、錫製品中の鉛含有量が20ppmを上
回ることがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】錫の電解精製におい
て、錫アノード中の鉛は電解浴に溶出し、大部分は硫酸
鉛のアノードスライムとして沈殿するが、一部は鉛イオ
ン(Pb2+)の形態で電解液に溶存する。これをカソードの
錫が巻き込むため鉛含有量が高くなる。従来、亜鉛電解
においては、電解液中の鉛を除去するため、炭酸ストロ
ンチウムを電解液に添加して鉛を共沈させる方法が知ら
れているが、炭酸ストロンチウムを直接に電解槽に添加
して沈殿を形成させると、電解槽に沈殿を除去する手段
を設けなければならず、しかも沈殿化した鉛が再溶解し
てカソードの錫品位を低下する問題がある。さらに、鉛
を除去する従来の上記方法は電解液として硫酸浴を用い
た場合に適用されており、錫電解精製にように珪フッ酸
を主体とした電解液についてはその効果が具体的に示さ
れていない。
【0004】本発明は、従来の上記課題を解決した高純
度錫の電解精製方法を提供するものであり、珪フッ酸な
いし硫酸と珪フッ酸を電解浴とした錫の電解精製におい
て、鉛の沈殿化の効率が良く、高純度の錫を容易に得る
ことができる電解精製方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、(1)珪フッ酸または硫酸と珪フッ酸の混酸からな
る錫の電解液を電解槽から抜き出し、この電解液にアル
カリ土類金属炭酸塩を添加して液中の鉛を沈殿化し、沈
殿を除去した電解液を電解槽に戻して錫の電解精製を行
うことを特徴とする高純度錫の電解精製方法に関する。
【0006】本発明の上記方法は、(2)電解槽に連通
した沈殿槽、濾過器、還流槽を設け、沈殿槽に導いた電
解液にアルカリ土類金属を添加して液中の鉛を沈殿化
し、これを濾過器で固液分離し、濾液を還流槽に導いて
電解槽に還流させる高純度錫の電解精製方法、(3)液
温を60℃以下に制御して鉛含有沈殿を生成させる高純
度錫の電解精製方法、(4)沈殿中の鉛含有量を15wt
%以下に制御して鉛含有沈殿を生成させる高純度錫の電
解精製方法を含む。
【0007】さらに本発明は、(5)電解槽に連通した
沈殿槽、沈殿槽に連通した濾過器、濾過器に連通した還
流槽、還流槽と電解槽を連通する流路、沈殿槽に連通し
た沈殿剤添加槽、電解槽に還流する液の加熱手段を備え
た循環沈殿設備が電解槽に付設されていることを特徴と
する高純度錫の電解精製装置に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施例
に基づいて具体的に説明する。本発明の電解精製方法
は、珪フッ酸または硫酸と珪フッ酸の混酸からなる錫の
電解液を電解槽から抜き出し、この電解液にアルカリ土
類金属炭酸塩を添加して液中の鉛を沈殿化し、沈殿を除
去した電解液を電解槽に戻して錫の電解精製を行うこと
を特徴とする方法である。
【0009】本発明に係る高純度錫の電解精製方法の一
例を図1に示す。図示するように、熔錬工程1で製造さ
れた粗錫は、鋳造設備2においてアノードに鋳造され、
このアノードが電解工場3に送られ電解精製が行われ
る。電解工程には電解槽10、電解槽10に連通した沈
殿槽11、沈殿槽11に連通した濾過器12、濾過器1
2に連通した還流槽13、還流槽13と電解槽10を連
通する流路14、沈殿槽11に連通した沈殿剤添加槽1
5、電解槽に還流する液の加熱手段16が設けられてい
る。
【0010】珪フッ酸または硫酸と珪フッ酸の混酸から
なる錫電解後液の全量を電解槽10から抜き出して沈殿
槽11に導く。この電解後液には概ね鉛が数十ppm溶解
している。沈殿化剤添加槽15を通じてこの沈殿槽11
の電解後液に沈殿化剤を添加して液中の鉛を沈殿化す
る。沈殿化剤としてはアルカリ土類金属炭酸塩を用いる
ことができ、特に炭酸ストロンチウム、炭酸マグネシウ
ム、炭酸バリウムなどが好ましい。炭酸ストロンチウム
などを添加することによってアルカリ土類金属の硫酸塩
沈殿が生じ、液中の鉛はこの沈殿に取り込まれる。
【0011】沈殿化剤として用いる炭酸塩の添加量は液
中の鉛の溶存量によって定められるが、概ね0.05g/l
〜0.2g/lが適当である。添加量がこれより少ないと鉛
の沈殿化が不十分になり、また添加量がこれより多くて
も沈殿の生成効果は大きく変わらず、むしろアルカリ土
類金属が液中に残留すると好ましくない。ストロンチウ
ムなどのアルカリ土類金属は硫酸浴電解などにおいて電
解電圧を上昇させる傾向があり、電解液中のストロンチ
ウム量が多くなると、繰り返し電解液を使用する場合に
不都合であり、その除去工程を新たに設ける必要が生じ
るので好ましくない。上記添加量の範囲であればこのよ
うな濃縮も生じない。
【0012】沈殿槽11の電解後液は液温を60℃以下
に調整するのが好ましい。この電解後液の液温は鉛除去
効率を高めるうえからは低いほうが好ましい。通常は電
解槽10から送液される液温は35℃以下に調整され
る。液温が高いと鉛の除去効率が低下する。また、沈殿
に含まれる鉛の含有量は15wt%以下が適当である。沈
殿中の鉛含有量が15%より多いと反応に時間がかかる
だけでなく、鉛の除去にバラツキが生じ、好ましくな
い。
【0013】以上のように、電解槽10から電解後液を
抜き出して沈殿槽11に導き、沈殿槽11において鉛含
有沈殿物を生成させた後、沈殿物を含む液を濾過器12
に導き、固液分離して沈殿物を除去する。この鉛含有沈
殿物は濾過性が良く、容易に沈殿物を除去することがで
きる。なお、電解槽10に受槽17を設けて槽底に貯ま
るスライムを抜き出し、受槽17に抜き出したスライム
を濾過器12に導き、上記鉛含有沈殿物を含む液と共に
固液分離しても良い。
【0014】濾過器12で固液分離した濾液を還流槽1
3に導く。この濾液の鉛濃度は概ね10ppm以下、アル
カリ土類金属濃度は概ね3ppm以下であり、液中の鉛が
除去されており、これを電解槽10に還流して錫の電解
精製を行うことにより、鉛含有量が10ppm以下の高純
度錫を得ることができる。なお、還流槽13から電解槽
10に還流する液の温度が低いと電解効率が低下するの
で、還流槽13から電解槽10に至る流路14または還
流槽13に還流液を加熱する手段16を設けると良い。
【0015】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。 〔実施例1〕図1に示す循環沈殿手段を備えた電解精製
設備において、珪フッ酸と硫酸の混酸(珪フッ酸濃度50
g/l、硫酸濃度100g/l)を電解液として用い、粗錫(鉛
含有量0.5%)をアノードに用いて錫の電解精製を行っ
た。電解液には鉛を沈殿化して除去した液を電解液1リッ
トル当たり1.5リットル添加した。この電解後液の鉛の除去は
以下のようにして行った。まず電解槽から沈殿槽に抜き
出した電解後液1リットル当たりに0.1gの炭酸ストロン
チウムを添加し、2時間攪拌して沈殿を生成させた。液
温は約22℃に保持した。次に、沈殿物を含む液を濾過
器に導いて固液分離した。沈殿中のストロンチウム量は
49%、鉛は10%であった。また、濾液中の鉛濃度は
6ppmであった。電解精製は電流密度120A/m2、液温
40℃の条件下で行い、鉛含有量10ppmの高純度な電
着錫を得た。この結果を表1に示した。
【0016】〔実施例2、3、4〕実施例1に示した電解
液およびアノードを用い、表1に示す条件の他は実施例
1と同様にして電解精製を行った。この結果を表1に示
した。
【0017】〔比較例1、2〕実施例1と同様の炭酸ス
トロンチウムを電解槽に添加し、電解槽中で鉛含有沈殿
を生成させた。この結果を表1に示した。また、沈殿生
成温度の他は実施例2と同様の条件で沈殿を生成させ
た。この結果を表1に併せて示した。
【0018】表1の結果に示すように、実施例1〜3に
おいて、電解後液を沈殿処理した濾液の鉛濃度は何れも
処理前の電解液よりも大幅に低下しており、電解精製に
よって鉛含有量10ppm以下の高純度の電解錫が得られ
た。一方、電解槽中で沈殿を形成した比較例1、および
電解液温の高い比較例2では電解錫中の鉛濃度はそれぞ
れ20ppm、18ppmであり、何れも本発明例よりも鉛濃
度が高かった。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明の方法ないし設備によれば、珪フ
ッ酸または珪フッ酸と硫酸の混酸を電解液として用いる
錫の電解精製において、電解液に不可避的に含まれる不
純物の鉛を効果的に沈殿化して除去することができるの
で、鉛含有量が極めて少ない高純度の電着錫を得ること
ができる。また、鉛の沈殿化は電解槽とは別の沈殿槽で
行うので、電解中に沈殿物から鉛が再溶解して悪影響を
与える問題が無い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の錫電解精製方法の一例を示す設備工
程図
【符号の説明】
1−錫熔錬工程、2−アノード鋳造手段、3−電解設
備、10−電解槽、11−沈殿槽、12−濾過器、13
−還流槽、14−流路、15−沈殿化剤添加槽、16−
加熱手段、17−受槽。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪フッ酸または硫酸と珪フッ酸の混酸か
    らなる錫の電解液を電解槽から抜き出し、この電解液に
    アルカリ土類金属炭酸塩を添加して液中の鉛を沈殿化
    し、沈殿を除去した電解液を電解槽に戻して錫の電解精
    製を行うことを特徴とする高純度錫の電解精製方法。
  2. 【請求項2】 電解槽に連通した沈殿槽、濾過器、還流
    槽を設け、沈殿槽に導いた電解液にアルカリ土類金属を
    添加して液中の鉛を沈殿化し、これを濾過器で固液分離
    し、濾液を還流槽に導いて電解槽に還流させる請求項1
    に記載する高純度錫の電解精製方法。
  3. 【請求項3】 液温を60℃以下に制御して鉛含有沈殿
    を生成させる請求項1または2に記載する高純度錫の電
    解精製方法。
  4. 【請求項4】 沈殿中の鉛含有量を15wt%以下に制御
    して鉛含有沈殿を生成させる請求項1、2または3の高
    純度錫の電解精製方法。
  5. 【請求項5】 電解槽に連通した沈殿槽、沈殿槽に連通
    した濾過器、濾過器に連通した還流槽、還流槽と電解槽
    を連通する流路、沈殿槽に連通した沈殿剤添加槽、電解
    槽に還流する液の加熱手段を備えた循環沈殿設備が電解
    槽に付設されていることを特徴とする高純度錫の電解精
    製装置。
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