JP4916040B1 - 電解採取用陽極および該陽極を用いた電解採取法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電解採取用陽極は、硫酸系電解液を用いる電解採取の陽極であって、非晶質の酸化ルテニウムと非晶質の酸化タンタルを含む触媒層を導電性基体上に形成したものであり、また本発明の電解採取法は、硫酸系電解液を用いる電解採取法であって、本発明の電解採取陽極を用いるものである。
【選択図】なし
Description
1)硫酸系電解液を用いる金属の電解採取において、従来に比べて、陽極における酸素発生の電位を低くすることができることから、採取する金属の種類に関わらず、電解採取時の電解電圧を低減することが可能となり、これによって電力量原単位を大幅に削減できるという効果を有する。
2)また、従来に比べて、陽極における酸素発生の電位を低くすることができることから、陽極上で生じる可能性がある様々な副反応を抑制することが可能となり、長期間の電解採取において電解電圧の上昇を抑制することができるという作用を有する。
3)上記の効果とともに、副反応によって陽極上に析出・蓄積する酸化物、オキシ水酸化物、その他の化合物を取り除く必要がなくなる、または軽減されることから、このような作業による陽極のダメージが抑制され、したがって陽極の寿命が長くなるという効果を有する。
4)上記の効果とともに、副反応によって陽極上に析出・蓄積した酸化物、オキシ水酸化物、その他の化合物を取り除く作業が不要、または少なくなることから、電解採取における陽極のメンテナンス・交換が抑制または軽減されるという効果を有する。また、このような除去作業によって、電解採取を休止する必要性が抑えられるため、連続的かつより安定した電解採取が可能になるという効果を有する。
5)上記の効果とともに、陽極上への析出物が抑制されることから、これが起こる場合に析出物によって陽極の有効表面積が制限され、または陽極での電解可能な面積が不均一となり、陰極上に金属が不均一に析出して回収が容易でなくなったり、平滑性の乏しい金属が生成して、採取される金属の品質が低下するのを抑制することができるという効果を有する。
6)また、上記のような理由で陰極上に不均一に成長した金属が、陽極に達してショートし、電解採取ができなくなることを防止することができるという効果を有する。また、陰極上で金属が不均一にかつデンドライト成長することが抑制されるため、陽極と陰極の極間距離を短くすることができ、電解液のオーム損による電解電圧の増加を抑制できるという効果を有する。
7)また、上記のように、副反応で生じる陽極上への析出物による様々な問題が解消されることによって、安定で連続的な電解採取が可能になり、電解採取における保守・管理作業を低減することができるとともに、採取される金属の製品管理が容易になるという効果を有する。また、長期間の電解採取における陽極のコストを低減できるという効果を有する。
8)また、本発明によれば、従来の酸化イリジウムを含む触媒層を形成した被覆チタン電極に比べて、酸化ルテニウムを用いることにより触媒層のコストが軽減され、また熱分解温度が低いことから触媒層の形成工程におけるコストも軽減されるという効果を有する。
9)上記の効果とともに、硫酸系電解液を用いる様々な金属の電解採取において、電解採取全体の製造コストを大幅に低減できるという効果を有する。
(実施例1)
市販のチタン板(長さ5cm、幅1cm、厚さ1mm)を10%のシュウ酸溶液中に90℃で60分間浸漬してエッチング処理を行った後、水洗し、乾燥した。次に、6vol%の濃塩酸を含むブタノール(n−C4H9OH)溶液に、ルテニウムとタンタルのモル比が30:70で、ルテニウムとタンタルの合計が金属換算で50g/Lとなるように三塩化ルテニウム三水和物(RuCl3・3H2O)と五塩化タンタル(TaCl5)を添加した塗布液を調製した。この塗布液を上記乾燥後のチタン板に塗布し、120℃で10分間乾燥し、次いで260℃に保持した電気炉内で20分間熱分解した。この塗布、乾燥、熱分解を計5回繰り返し行い、導電性基体であるチタン板上に触媒層を形成した陽極を作製した。
実施例2の陽極は、触媒層を形成する際の熱分解温度を260℃から280℃に変えた以外は実施例1と同じ方法で作製した。実施例2の陽極をX線回折法により構造解析したところ、図1に示したように、RuO2に相当する回折ピークは認められず、Ta2O5に相当する回折ピークも認められなかった。なお、Tiの回折ピークが見られたが、これはチタン板によるものである。すなわち、実施例2の陽極には、チタン板上に非晶質の酸化ルテニウムと非晶質の酸化タンタルからなる触媒層が形成されていた。
比較例1の陽極は、触媒層を形成する際の熱分解温度を260℃から360℃に変えた以外は実施例1と同じ方法で作製した。比較例1の陽極をX線回折法により構造解析したところ、図1に示したように、RuO2に相当する回折ピークは認められたが、Ta2O5に相当する回折ピークは認められなかった。なお、Tiの回折ピークが見られたが、これはチタン板によるものである。すなわち、比較例1の陽極には、結晶質の酸化ルテニウムと非晶質の酸化タンタルからなる触媒層が形成されていた。
市販のチタン板(長さ5cm、幅1cm、厚さ1mm)を10%のシュウ酸溶液中に90℃で60分間浸漬してエッチング処理を行った後、水洗し、乾燥した。次に、6vol%の濃塩酸を含むブタノール(n−C4H9OH)溶液に、イリジウムとタンタルのモル比が80:20でイリジウムとタンタルの合計が金属換算で70g/Lとなるように塩化イリジウム酸六水和物(H2IrCl6・6H2O)と塩化タンタル(TaCl5)を添加した塗布液を調製した。この塗布液を上記乾燥後のチタン板に塗布し、120℃で10分間乾燥し、次いで360℃に保持した電気炉内で20分間熱分解した。この塗布、乾燥、熱分解を計5回繰り返し行い、導電性基体であるチタン板上に触媒層を形成した陽極を作製した。
(実施例3)
実施例1における電解液を、0.60mol/LのCuSO4と0.90mol/Lの硫酸からなる電解液に変え、他の条件は実施例1と同じとして、銅の電解採取を行いながら、陽極−陰極間の端子間電圧(電解電圧)を測定した。
実施例2における電解液を、0.60mol/LのCuSO4と0.90mol/Lの硫酸からなる電解液に変え、他の条件は実施例2と同じとして、銅の電解採取を行いながら、陽極−陰極間の端子間電圧(電解電圧)を測定した。
比較例1における電解液を、0.60mol/LのCuSO4と0.90mol/Lの硫酸からなる電解液に変え、他の条件は比較例1と同じとして、銅の電解採取を行いながら、陽極−陰極間の端子間電圧(電解電圧)を測定した。
比較例2における電解液を、0.60mol/LのCuSO4と0.90mol/Lの硫酸からなる電解液に変え、他の条件は比較例2と同じとして、銅の電解採取を行いながら、陽極−陰極間の端子間電圧(電解電圧)を測定した。
(実施例5)
実施例1における電解液を、0.30mol/LのCoSO4と2.0×10−3mol/Lの硫酸からなる電解液に変え、電流密度を10mA/cm2とした以外の条件は実施例1と同じとして、コバルトの電解採取を行いながら、陽極−陰極間の端子間電圧(電解電圧)を測定した。
実施例2における電解液を、0.30mol/LのCoSO4と2.0×10−3mol/Lの硫酸からなる電解液に変え、電流密度を10mA/cm2とした以外の条件は実施例2と同じとして、コバルトの電解採取を行いながら、陽極−陰極間の端子間電圧(電解電圧)を測定した。
比較例1における電解液を、0.30mol/LのCoSO4と2.0×10−3mol/Lの硫酸からなる電解液に変え、電流密度を10mA/cm2とした以外の条件は比較例1と同じとして、コバルトの電解採取を行いながら、陽極−陰極間の端子間電圧(電解電圧)を測定した。
比較例2における電解液を、0.30mol/LのCoSO4と2.0×10−3mol/Lの硫酸からなる電解液に変え、電流密度を10mA/cm2とした以外の条件は比較例2と同じとして、コバルトの電解採取を行いながら、陽極−陰極間の端子間電圧(電解電圧)を測定した。
Claims (9)
- 硫酸系電解液を用いる電解採取の陽極であって、非晶質の酸化ルテニウムと非晶質の酸化タンタルを含む触媒層を導電性基体上に形成したものであり、非晶質の酸化イリジウムと非晶質の酸化タンタルからなる触媒層を導電性基体上に形成した陽極と比較して、電解採取時の電解電圧を0.02V以上低減可能であるか、または、結晶質の酸化ルテニウムと非晶質の酸化タンタルからなる触媒層を導電性基体上に形成した陽極と比較して、電解採取時の電解電圧を0.05V以上低減可能であることを特徴とする電解採取用陽極。
- 硫酸系電解液を用いる電解採取の陽極であって、非晶質の酸化ルテニウムと非晶質の酸化タンタルからなる触媒層を導電性基体上に形成したものであることを特徴とする電解採取用陽極。
- 前記触媒層におけるルテニウムとタンタルのモル比が30:70であることを特徴とする請求項1または2に記載の電解採取用陽極。
- 前記触媒層と前記導電性基体の間に、中間層が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電解採取用陽極。
- 前記中間層が、タンタル、ニオブ、タングステン、モリブデン、チタン、白金、またはこれらのいずれかの金属の合金からなることを特徴とする請求項4に記載の電解採取用陽極。
- 前記中間層が、結晶質の酸化イリジウムと非晶質の酸化タンタルを含むことを特徴とする請求項4に記載の電解採取用陽極。
- 電解採取される金属が、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、白金、金、銀、インジウム、鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウムのいずれか1つであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電解採取用陽極。
- 硫酸系電解液を用いる電解採取法であって、請求項1〜7のいずれかに記載の電解採取用陽極を用いて所望の金属を採取することを特徴とする電解採取法。
- 電解採取される金属が、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、白金、金、銀、インジウム、鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウムのいずれか1つであることを特徴とする請求項8に記載の電解採取法。
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