JP2005105349A

JP2005105349A - 銅電解精製方法

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Publication number: JP2005105349A
Application number: JP2003340124A
Authority: JP
Inventors: Akira Ueno; 明上野; Masaomi Kanazawa; 聖臣金澤; Katsuyuki Sato; 克幸佐藤; Shojiro Usui; 正治郎薄井
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd; Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc; Eneos Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP4280593B2

Abstract

【課題】銅の電解精製において、アノードとカソード間に発生するショート
率を低減する。
【解決手段】（１）電解精製に先立ち、アノード表面に付着している離型剤を
銅の電解槽に挿入する前にあらかじめ除去する電解精製方法。
（２）アノードとして使用する粗銅表面の鋳型面、湯面、側面のうち、鋳型面
と側面についてのみ、表面に付着した離型剤を除去する上記（１）に記載の電
気銅の製造方法。
（３）アノードとして使用する粗銅表面の鋳型面、湯面、側面のうち、鋳型面
についてのみ、表面に付着した離型剤を除去する上記（１）記載の電気銅の製
造方法。
（４）アノード表面から離型剤を除去する方法として、金属製ブラシ、回転ブ
ラシ、高圧水流の何れか一種以上の前記手段を用いる上記（１）〜（３）記載
の電気銅の製造方法。
【選択図】無し

Description

本発明は、銅製錬における電解精製により電気銅を製造する方法に関する。

硫酸銅及び硫酸を主成分とする水溶液を電解浴とし、精製粗銅をアノードとする電解精製により電気銅を製造する銅電解精製工程において、理論電着量に対する実際の電着量の重量百分率を電流効率として工程管理の指標としている。

電流効率を悪化させる要因として、アノードとカソード間のショート、製品の再溶解等が知られている。（「非鉄金属製錬」日本金属学会；昭和55年10月1日；PAGE.231）（非特許文献１）さらに、ショートの発生要因としては、カソード面に発生するコブの成長、カソードの湾曲によるアノードとの接触等がある。

ショート発生を防止する対策としては、通電初期において電解液液面より上にカソードの上端部が出るように液面を調整し針状電析の発生を防止する方法（特開平９−６７６９１：特許文献１）がある。

またアノードを電解液中に浸漬したときに発生する銅粉を、通電前に電解液
の一部または全量を置換することで除去し、さらに通電初期のカソード電流密
度を低くする方法（特開平１１−２０００８３：特許文献２）等が報告されて
いる。

同一設備で生産性を向上するため、より高い電流密度での銅電解操業が検討されているが、電流密度が高くなるほど、カソード面内の電流密度のバラツキが大きくなり、局所的に電流密度が高い箇所にコブが発生し易く、ショート率が高くなる。

このことから、より高い電流密度で電解精製を行なうには、アノード及びカ
ソードとして使用する種板の懸垂性を従来よりも向上させ、アノードとカソー
ド間の面間距離をより均一にすることが必要となる。

コブの発生原因の1つであるアノードスライムが、カソードに取り込まれることなく電槽底に沈降するためにも、アノードとカソード間の面間距離をより均一にすることが重要である。また、高電流密度電解では電気銅表面が荒れる傾向があるため、電気銅の表面を均一で平滑なものにするため使用する「にかわ」や「チオ尿素」等の添加剤についても、従来の添加量を変更することも検討されている。

しかし、アノード及び種板の懸垂性を向上させてもバラツキが存在するため、
全てのアノード及び種板を目標とする懸垂性の範囲に収めることは困難であ
り、僅かに発生する懸垂性不良のアノード及び種板によって、アノードとカソ
ードが直接接触しショートが発生し、また面間距離の減少による電流の集中及
びアノードスライムの付着等によりコブが発生しショートに至る。

添加剤については、電解液中の添加剤濃度を分析する方法が一部で報告されているが、添加剤濃度を常時測定することがまだ一般的とは言えず、製造された電気銅の表面状態を見て添加量を調整することが多く、常に最適な条件を保つことは困難である。

「非鉄金属製錬」(日本金属学会，昭和55年10月1日；PAGE.231) 特開平９−６７６９１特開平１１−２０００８３

本発明は、銅電解精製において、アノードとカソード間のショート発生率を低減することを目的とする。

本発明者等は、上記の課題を解決すべく以下の発明をなした。
即ち本発明は、
（１）銅電解精製において、アノードとして使用する粗銅の表面に付着した離
型剤をあらかじめ除去した後、当該アノードを使用し電解精製を行なう電気銅
の製造方法。
（２）アノードとして使用する粗銅表面の鋳型面、湯面、側面のうち、鋳型面
と側面についてのみ、表面に付着した離型剤を除去する上記（１）に記載の電
気銅の製造方法。

（３）アノードとして使用する粗銅表面の鋳型面、湯面、側面のうち、鋳型面
についてのみ、表面に付着した離型剤を除去する上記（１）記載の電気銅の製
造方法。
（４）アノード表面から離型剤を除去する方法として、金属製ブラシ、回転ブ
ラシ、高圧水流の何れか一種以上の前記手段を用いる上記（１）〜（３）記載
の電気銅の製造方法。

以下本発明に関して、詳細に説明する。
本発明者等は、銅電解精製のアノードとして使用する精製粗銅について、ア
ノードとして電解工程に供するため鋳造する際に粗銅の表面に付着する離型
剤を、あらかじめ除去してから電解精製することにより、アノードとカソード
間のショート発生を防止できることを見出した。

さらに具体的には、本発明者等は、種々の検討、調査の結果、ショート発生
の原因として、特にアノードライフの1代目（1枚のアノードから2枚の電気
銅を生産するが、1枚目の電気銅を製造する期間）において、アノードに付着
している離型剤が電解中に剥離してカソードとショートする割合が、他の原因
によりショートが発生する割合と比較して高いことを見出し本発明に至った。

なお、ここでいう離型剤とは、精製粗銅をアノードに鋳造する際、SiO₂、
Al₂O₃を主成分とする粘土粉等を言う。離型剤は、鋳型に吹付け、アノードと
鋳型が溶着することを防止しているが、この粘土粉等が薄い小片状となって鋳
造したアノード表面に付着する。更に、一部はアノード内部にも巻き込まれる。

また、アノードから剥がれ落ちる離型剤の小片は、粘土粉と、酸化銅等のア
ノード成分からなる。離型剤によるショートがアノードライフの1代目で多く
発生するのは、1つはアノードに付着する離型剤が、アノードの鋳型側の表面
部に集中して存在するためアノードから剥がれる離型剤の量が2代目に比較し
て多いためである。

もう1つには、電解の進行によりアノードの厚みが減少している2代目に比
較し、1代目のアノード面間距離は狭いため、アノード及びカソードの懸垂性
不良があった場合、離型剤が、アノードとカソード間を橋渡しする状態となっ
てショートする現象が起こり易いためと推測される。

離型剤によるショートを減らす手段として、鋳型に吹き付けた離型剤の量を
減らすことも考えられるが、アノード鋳造の際に鋳型に塗布する離型剤の量を
減らすと、アノードが鋳型に溶着し剥がれなくなるトラブルの発生頻度が多く
なり鋳造機の稼働率が低下し、また鋳型が使用不能となって鋳型の製造コスト
が増える問題が起こる。このため、アノードに付着する離型剤の量を減少する
ことは困難である。また、アノードに付着する離型剤の量は鋳造工程の状況に
より変動する。

アノード表面に付着する離型剤を除去する手段は、表面を金属製ブラシ、電
動の回転ブラシで擦る、１００ｋｇ／ｃｍ^２以上の高圧の洗浄水を吹き付ける
等、離型剤を除去できるもので有る必要がある。また、前記手段を組み合わせ
て、除去しても良い。下記する実施例ではSUS製ワイヤーブラシでアノード
表面を擦って離型剤を除去した。
ただ、離型剤は、酸性の液に浸漬或いは、噴霧する程度では、アノード表面
から除去できない点を十分考慮しなければならない。

アノード表面の離型剤を除去するとき、副次的な効果として、アノード表面
に付着している銅粉も除去することができ、これもショート率の低減に効果が
ある。

なお、実施例の試験１において、アノードの表面から擦り落した離型剤の重
量はアノード1枚当り約6gであったが、そのほとんどはアノードの鋳型面に
付着している。アノードの側面には少量の離型剤の付着があるが、湯面側には
ほとんど見られない。

このことから、アノード表面からの離型剤の除去は、鋳型面と側面、或いは
鋳型面のみについて実施すれば、ショート率低減の効果が十分にあると考えら
れる。例えば、アノードをハンドリングする設備においてオンラインで離型剤
の除去を実施する場合、離型剤の除去をアノード鋳型面に限定すれば、アノー
ドの鋳型面についてのみ離型剤除去設備を設置すればよく、本発明を実施する
ことは、より容易になる。本発明を実施する具体的な箇所としては、アノード
の重量、厚みを測定する設備のライン上などが考えられる。

本発明を実施した場合、アノード表面の離型剤を擦り落すのは、アノードを
銅の電解槽に挿入する前であるので、ショート率を低減する効果はアノードラ
イフの1代目においてのみあると考えられるが、試験を行なうとアノードライ
フの2代目においてもショート率低減の効果が見られる。これは、1代目にお
いてショート率が低くなると、電解により消費されるアノードの銅量が増える
ことで、2代目においてアノードとカソードの面間距離が僅かではあるが長く
なりショートが発生しにくくなるためと推測される。

本発明の銅電解精製方法は、
（１）電解精製に先立ちアノード表面に付着する離型剤を除去することで、ア
ノード表面の離型剤量に影響されることなく、電解中にアノードから剥離する
離型剤によるショート発生を減らすことができる。

（２）ショート率減少に伴い、電解操業の稼働率を上げることができる。
（３）コブの発生が少ないことから、表面の平坦な綺麗なカソードを得ること
ができる。

（実施例）
アノード表面に付着した離型剤を剥離してから挿入した銅の電解槽、及びア
ノードの離型剤を剥離せずにそのまま電槽に挿入し、その他の条件は同じにし
た電槽、それぞれにおいて電解精製を実施し、ショート率を調査した。

[実施例]
長さ5200mm×深さ1345mm×幅1090mmの銅の電解槽にアノード（縦
1010mm×横914mm×厚み50mm）50枚、カソード（縦1020mm×横960mm
×厚み0.7mm）49枚をアノード間隔が100mmになるように挿入した。電解
液は銅50〜54g/l、硫酸170〜175g/l、塩素濃度50mg/lとし、電解液給液温度
を62〜63℃として、1槽当り25〜30l/min給液した。添加剤は、電着電気銅1
ｔ当り、にかわ85g、チオ尿素72g、アビトン43gを添加した。全てのアノー
ドは、表面に付着している離型剤をSUS製ワイヤーブラシで擦り落としてか
ら電槽に挿入し、カソード電流密度285A/m2及び288 A/m2で11日間電解精
製を実施した。

（比較例）
アノード表面に付着している離型剤を剥ぎ落すことなく電槽に挿入する以
外は、実施例と同じ条件で電解精製を実施した。

実施例及び比較例のショート率を表１に示す。アノードに付着している離型
剤をあらかじめ除去することで、比較例に対し実施例はショート率が、０.６〜
２.４％低減された。

実施例及び比較例のショート率

Claims

銅電解精製において、アノードとして使用する粗銅の表面に付着
した離型剤をあらかじめ除去した後、当該アノードを使用し電解精製を行なう
ことを特徴とする電気銅の製造方法。
アノードとして使用する粗銅表面の鋳型面、湯面、側面のうち、
鋳型面と側面についてのみ、表面に付着した離型剤を除去することを特徴とす
る請求項１に記載の電気銅の製造方法。
アノードとして使用する粗銅表面の鋳型面、湯面、側面のうち、
鋳型面についてのみ、表面に付着した離型剤を除去することを特徴とする請求
項１に記載の電気銅の製造方法。
アノード表面から離型剤を除去する方法として、金属製ブラシ、
回転ブラシ、高圧水流の何れか一種以上の手段を用いることを特徴とする請求
項１〜３に記載の電気銅の製造方法。