JP3243929B2 - 脱銅電解液の銅イオン濃度の調節方法 - Google Patents

脱銅電解液の銅イオン濃度の調節方法

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    • Y02P10/20Recycling

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】ニッケル精錬における含銅塩化ニ
ッケル溶液から銅を除去する脱銅電解方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高純度電気ニッケルを製造するニ
ッケル精錬工程を図1を用いて説明図する。なお、図1
中の矢線11〜18は溶液又はスラリー及びその流れを
示している。即ち高純度ニッケル精錬は、(a)ニッケ
ルマット1及び元素硫黄2を後記の含銅塩化ニッケル溶
液16b及び脱銅電解廃液17に混合し精脱銅を行い、
含銅ニッケルスラリー13及び塩化ニッケル溶液11を
得るセメンテーション工程3、(b)前記の塩化ニッケ
ル溶液11中のコバルト、鉄等を除去して高純度化し、
ニッケル電解液12を得る浄液工程4、(c)前記のニ
ッケル電解液12を電解して電気ニッケル9を得るニッ
ケル電解工程5からなり、(d)前記のセメンテーショ
ン工程3の含銅ニッケルスラリー13を塩素で浸出した
含銅塩化ニッケル溶液16を得る塩素浸出工程6、
(e)前記含銅塩化ニッケル溶液16の一部(16a)
を脱銅電解液18として用いて脱銅電解し銅粉10を得
る脱銅電解工程7からなる。
【0003】さらに、前記ニッケル電解工程5で生じた
ニッケル電解廃液14は脱塩素処理8を施された液(以
降、アノライトと記載する)15となり、大部分は前記
のニッケル電解工程5に給液し(15a)、一部は前記
の塩素浸出工程6へ給液する(15b)。更に、前記の
含銅塩化ニッケル溶液16の一部(16b)は前記の脱
銅電解工程7で生じる脱銅電解廃液17と混合され、含
銅塩化ニッケル溶液16cとなり前記のセメンテーショ
ン工程3へ給液される。
【0004】塩素浸出工程6で浸出されて含銅ニッケル
溶液16となった銅はセメンテーション工程3で脱銅さ
れるため再び残渣となる。系内の銅は塩素浸出工程6、
脱銅電解工程7及びセメンテーション工程3間を循環す
るが、このままでは銅は系外に出ることなく系内で蓄積
してしまうため、脱銅電解工程7で銅を系外に払い出す
ことがおこなわれる。
【0005】脱銅電解は、前記の含銅ニッケル溶液16
aを脱銅電解液18として用い、陽極として不溶性電極
を用い、陰極としてTi電極を用いて脱銅電解して銅粉
10をカソードに電着させることによりおこなわれる。
カソードに電着した銅粉10はカソードを振動すること
によりカソードから分離し、槽内に沈降させ、槽底部よ
り抜き取った液を濾過し、ニッケル電解液で洗浄し、更
に水で洗浄して銅粉10を回収する。
【0006】また、脱銅電解においては生産性及び製造
コストの点からカソード電流効率を高めることが要求さ
れる。図2は、脱銅電解での脱銅電解液18中の銅濃度
を種々に変化させてカソード電流効率を特定した結果で
あるが、これによると脱銅電解液18中の銅濃度とカソ
ード電流効率との間には負の相関があることが分かる。
即ち、脱銅電解液18中の銅濃度は低いほどカソード電
流効率が高く好ましい。従って、操業上好ましいカソー
ド電流効率を約80%以上とするには、脱銅電解液18
中の銅濃度を40g/リットル以下に管理すれば良いこ
とが分かる。一方、脱銅電解液18中の銅濃度が30g
/リットル未満となるとニッケルが電着してしまう虞れ
が生じる。なお、カソード電流効率は次式により定義さ
れる。
【0007】カソード電流効率(%)=〔算出銅粉×銅
品位(%)〕/〔Cu2+電気化学等量×通電時間×通電
電流〕
【0008】しかし、脱銅電解が十分機能しなくなると
系内に銅が蓄積し、塩素浸出工程6からの液(16)中
の銅濃度が上昇してしまう。銅濃度が上昇すると脱銅電
解の制御が難しくなり、ますます脱銅電解の制御が難し
くなる悪循環に陥り易くなる。結果的には銅濃度は成り
行きにまかせており、通常、ニッケルマットを塩素で浸
出した含銅塩化ニッケル溶液16aの銅濃度は一定では
なく、約30〜100g/リットルの範囲で変動する。
【0009】また、Cu2+濃度を減らす為に脱銅電解へ
の給液量を減らすことも考えられるが、これは電槽内の
銅イオン濃度が高くなり、給液及び廃液配管に塩化物結
晶やカルシウム結晶が析出して配管詰まりがたびたび生
じたり、不溶性電極の塩素捕集用隔膜濾布に塩化物結晶
やカルシウム結晶が析出して目詰まり等が生じる問題が
生じる。前記の給液配管の有効内径が小さくなると、給
液速度が下がり過ぎるため流量調整が困難となる。前記
の隔膜濾布が目詰まりすると隔膜電圧が上昇し、これに
より槽電圧が上昇し、その分発生するジュール熱が多く
なる。さらに冷却の役目を果たす給液の液循環量が限ら
れているため持ち去り熱も限られてしまい、槽内温度が
80℃以上の高温に上昇することが起こる。槽内温度が
高くなり過ぎると有機樹脂製アノードボックス等の槽内
のアクセサリー類が変形してしまうことも生じる。
【0010】また、温水を添加して脱銅電解液18中の
銅イオン濃度を下げることも考えられるが、新規の水を
追加する分、適当な工程に脱水の工程を新たに設けなけ
ればならない問題が生じる。さらにまたニッケル濃度や
塩素濃度を下げ過ぎてしまうこともあり、適正な脱銅電
解が行われない問題も生じる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、新規の水を
添加することなく、またニッケル及び塩素濃度を大幅に
下げることなしに脱銅電解液18中の銅濃度を低下させ
脱銅電解液18中の銅濃度を安定した状態で給液を行う
方法を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記課題は、(a)ニッ
ケルマット1及び元素硫黄2を含銅塩化ニッケル溶液1
6cに混合し精脱銅を行い含銅ニッケルスラリー13及
び塩化ニッケル溶液11を得る工程3、(b)前記の塩
化ニッケル溶液11中のコバルト、鉄等を除去して高純
度化しニッケル電解液12を得る工程4、(c)前記ニ
ッケル電解液12を電解して電気ニッケル9を得る工程
5からなり、(d)前記の含銅ニッケルスラリー13を
塩素で浸出して含銅塩化ニッケル溶液16を得る工程
6、(e)前記の含銅ニッケル溶液16の一部(16
a)を脱銅電解液18として用いて脱銅電解し銅粉10
を得る工程7からなり、前記の(c)工程5でのニッケ
ル電解廃液14を脱塩素処理を施しアノライト15と
し、前記の(c)工程5及び前記の(d)工程6へ給液
し(15a,15b)、また、前記の含銅ニッケル溶液
16及び前記の(e)工程4での脱銅電解廃液17を前
記の(a)工程3へ給液する工程からなるニッケル精錬
法において、前記のアノライト15の一部を前記の
(e)工程4に給液して(15c)、脱銅電解液18の
銅イオン濃度を調節することにより解決される。
【0013】
【作用】本発明により、銅濃度が約0.01g/リット
ル以下と低いアノライト15cを、銅濃度が約30〜1
00g/リットルと高い含銅ニッケル溶液16aに任意
量混合することにより、新規の水を添加することなく銅
濃度が30〜40g/リットルに安定した脱銅電解液1
8を供給することができる。
【0014】そして、脱銅電解での脱銅電解液18中の
銅濃度を40g/リットル以下に管理することにより、
安定して約80%以上の、液中の銅イオンを全てCu2+
として換算したカソード電流効率を得られる。
【0015】脱銅電解液18中の銅濃度は30〜40g
/リットルに調節するのが好ましい。銅濃度が40g/
リットルを越えると、液中のCu2+/Cu+比が大きく
なり過ぎ、脱銅電解中に生成した金属Cuと脱銅電解液
18中に多量に存在するCu2+とが、Cu+Cu2+→2
Cu+の反応を起こす。このため、イオンとなったCu
は系外に払い出されないまま次工程へ行き、脱銅電解で
の電流効率が低下してしまう。一方、脱銅電解液18中
の銅濃度が30g/リットル未満となるとニッケルが電
着してしまう虞れが生じる。
【0016】
【実施例】図3は本発明のニッケル精錬の工程説明図で
あり、図3中の太い矢線で示されるように脱塩素処理8
により生成されたアノライト15を配管により脱銅電解
工程7に導くのが特徴で(15c)、他は図1に示され
る従来の工程と同様である。脱銅電解工程7では、前記
のアノライト15cと含銅ニッケル溶液16aとを受け
入れ槽(図示せず)に導入し混合して脱銅電解液18と
し脱銅電解槽(図示せず)に給液される。前記の脱銅電
解液18に含まれる銅濃度が約35g/リットルとなる
ようアノライト15cと含銅ニッケル溶液16aの混合
比率を適宜調整してニッケル精錬試験を行った。
【0017】なお前記の銅濃度は、脱銅電解液18の初
期濃度をCdg/リットル、脱銅電解液18の給液速度
をSdリットル/分、アノライト15の濃度をCag/リ
ットル、脱銅電解液18の目標濃度をCog/リットル
とすると、Ca≒0により、アノライト15cの給液速
度Saリットル/分を、 近似式Sa=Sd×(Cd−Co)/Co により求めて、調節した。ただし、脱銅電解液18の初
期濃度Cdが脱銅電解液18の目標濃度Coより低濃度の
時はアノライトの給液はおこなわなかった。
【0018】これにより、脱銅電解におけるカソード電
流効率は85〜110%で平均カソード電流効率は95
%となり、ばらつき無く安定して高い水準であった。従
来法によるカソード電流効率は65〜100%の範囲を
ばらついており、平均カソード電流効率は76%であっ
た。
【0019】アノライトの添加により脱銅電解液18の
銅イオン濃度が下がると同時にカルシウム結晶の付着も
無くなり、配管詰まり及び隔膜濾布の目詰まりは激減し
た。また、アノライトの添加により給液流量が確保さ
れ、持ち去り熱が増え、槽電圧は低めで安定して推移
し、槽内温度は60℃前後で安定した。これにより槽内
アクセサリーの寿命が大幅に伸びた。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明によ
り、新規の水を添加することなく、またニッケル及び塩
素濃度を大幅に下げることなしに脱銅電解液中の銅濃度
を低下させ脱銅電解液中の銅濃度を安定した状態で給液
を行う方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は従来のニッケル精錬の工程説明図であ
る。
【図2】図2は脱銅電解における脱銅電解液中の銅濃度
とカソード電流効率の関係を示す図である。
【図3】図3は本発明のニッケル精錬の工程説明図であ
る。
【符号の説明】
1 ニッケルマット 2 元素硫黄 3 セメンテーション工程 4 浄液工程 5 ニッケル電解工程 6 塩素浸出工程 7 脱銅電解工程 8 脱塩素処理工程 9 電気ニッケル 10 銅粉 11 塩化ニッケル溶液 12 ニッケル電解液 13 含銅ニッケルスラリー 14 ニッケル電解廃液 15,15a,15b,15c アノライト 16,16a,16b,16c 含銅ニッケル溶液 17 脱銅電解廃液 18 脱銅電解液
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−125580(JP,A) 特開 平5−295467(JP,A) 特開 平2−145731(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25C 1/00 - 7/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)ニッケルマット及び元素硫黄を含
    銅塩化ニッケル溶液に混合し精脱銅を行い含銅ニッケル
    スラリー及び塩化ニッケル溶液を得る工程、(b)前記
    の塩化ニッケル溶液中のコバルト、鉄等を除去して高純
    度化しニッケル電解液を得る工程、(c)前記ニッケル
    電解液を電解して電気ニッケルを得る工程、(d)前記
    の含銅ニッケルスラリーを塩素で浸出して含銅塩化ニッ
    ケル溶液を得る工程、(e)前記の含銅ニッケル溶液を
    脱銅電解液として用いて脱銅電解し銅粉を得る工程から
    なり、前記の(c)工程でのニッケル電解廃液を脱塩素
    処理を施しアノライトとし、前記の(c)工程及び前記
    の(d)工程へ給液し、また、前記の含銅ニッケル溶液
    の一部及び前記の(e)工程での脱銅電解廃液を前記の
    (a)工程へ給液する工程からなるニッケル精錬法にお
    いて、前記のアノライトの一部を前記の(e)工程に給
    液することを特徴とする脱銅電解液の銅イオン濃度の調
    節方法。
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