JP6816076B2 - 電気銅の製造方法 - Google Patents
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Description
電流効率(%)=(生成された電気銅量/理論電気銅量)×100
<アノード>
本発明に係る電気銅の製造方法における電解精製に使用されるアノードは、典型的には、転炉工程で得られる銅品位93〜99質量%程度、或いは、97〜99質量%の粗銅を酸化製錬、還元処理をした後に鋳造したものであり、通常は板状である。
本発明に係る電気銅の製造方法における電解精製に使用されるカソードとしては、限定的ではないが、種板を使用する方法の他、ステンレス板を使用してその表面に銅を電着させるパーマネントカソード法(PC法)と呼ばれる方式によるものが挙げられる。パーマネントカソードの材料としては特に制限はないが、電解液に対して不溶性であることからチタンやステンレスを用いるのが一般的であり、コストが安価で済むことからステンレスを用いるのが好ましい。ステンレスとしては特に制限はなく、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト二相ステンレス鋼、及び析出硬化ステンレス鋼の何れを用いてもよい。
本発明に係る電気銅の製造方法では、銅の電解精製を行うため、硫酸系電解液を使用することができ、例えば硫酸銅水溶液を電解液として用いることが好ましい。限定的ではないが、一般には、硫酸濃度は120〜220g/L、Cuイオン濃度は40〜60g/Lの範囲にある。典型的には、硫酸濃度は160〜180g/L、Cuイオン濃度は45〜55g/Lの範囲にある。
工業的な電気銅製造プロセスにおいては、カソードとアノードとが複数(例えば、各40〜60枚)装入された電解槽が複数設置されており、銅電解液が電解槽に連続的に供給され、オーバーフローにより連続的に排出される。
特に、増産目的で電流密度を通常より上げる必要がある場合、リサイクル原料が増えるとNi品位が高くなり電流効率が悪くなるが、本発明によれば電解液中のNi濃度を15g/L以下に保持しながら電解を行うため、このような状況下における電解によっても電気銅の製造効率が良好となる。
電流効率(%)=(生成された電気銅量/理論電気銅量)×100
このような構成により、アノードとして使用する粗銅中のNi濃度が1800ppm以上という高い濃度において、高電流密度下における電解によっても電気銅の製造効率がより良好となる。また、扱う銅原料の許容度(すなわち、銅原料に含まれるNiという電気銅生産の阻害元素の許容量)を大きくしながらも銅の需要に合わせた電気銅の増産が可能となる。当該電流効率は96%以上であるのがより好ましく、96.5%以上であるのが更により好ましく、97%以上であるのが更により好ましい。
銅品位99質量%の板状の粗銅をアノードとし、ステンレス板をカソードとして、以下の条件により電解液中で電解分解を行った。
・アノードの粗銅中のNi濃度(Ni品位):900〜2000ppm
・電解液の組成:銅40〜60g/L、ニッケル14.1〜14.6g/L、硫酸:120〜220g/L、砒素:3〜10g/L、アンチモン:0.1〜0.5g/L、ビスマス:0.1〜0.5g/L
・電流密度:322A/dm2
電流効率(%)=(生成された電気銅量/理論電気銅量)×100
銅品位99質量%の板状の粗銅をアノードとし、ステンレス板をカソードとして、以下の条件により電解液中で電解分解を行った。
・アノードの粗銅中のNi濃度(Ni品位):1000〜2100ppm
・電解液の組成:銅40〜60g/L、ニッケル13.6〜14.0g/L、硫酸:120〜220g/L、砒素:3〜10g/L、アンチモン:0.1〜0.5g/L、ビスマス:0.1〜0.5g/L
・電流密度:322A/dm2
また、実施例1と同様にして電流効率を算出した。
銅品位99質量%の板状の粗銅をアノードとし、ステンレス板をカソードとして、以下の条件により電解液中で電解分解を行った。
・アノードの粗銅中のNi濃度(Ni品位):1100〜1900ppm
・電解液の組成:銅40〜60g/L、ニッケル13.2〜13.5g/L、硫酸:120〜220g/L、砒素:3〜10g/L、アンチモン:0.1〜0.5g/L、ビスマス:0.1〜0.5g/L
・電流密度:322A/dm2
また、実施例1と同様にして電流効率を算出した。
銅品位99質量%の板状の粗銅をアノードとし、ステンレス板をカソードとして、以下の条件により電解液中で電解分解を行った。
・アノードの粗銅中のNi濃度(Ni品位):1100〜1900ppm
・電解液の組成:銅40〜60g/L、ニッケル11.0〜12.0g/L、硫酸:120〜220g/L、砒素:3〜10g/L、アンチモン:0.1〜0.5g/L、ビスマス:0.1〜0.5g/L
・電流密度:322A/dm2
また、実施例1と同様にして電流効率を算出した。
銅品位99質量%の板状の粗銅をアノードとし、ステンレス板をカソードとして、以下の条件により電解液中で電解分解を行った。
・アノードの粗銅中のNi濃度(Ni品位):1400〜2400ppm
・電解液の組成:銅40〜60g/L、ニッケル15.5〜17.0g/L、硫酸:120〜220g/L、砒素:3〜10g/L、アンチモン:0.1〜0.5g/L、ビスマス:0.1〜0.5g/L
・電流密度:322A/dm2
また、実施例1と同様にして電流効率を算出した。
このように、実施例1〜3はNiを含む粗銅をアノードとして用い、電解液中のNi濃度を15g/L以下に保持しながら電解を行うことで、アノード中Ni品位が1800ppm以上と高くても電流効率がいずれも96%以上と良好であった。
また、実施例4はNiを含む粗銅をアノードとして用い、電解液中のNi濃度を12g/L以下に保持しながら電解を行うことで、アノード中Ni品位が1800ppm以上と高くても電流効率がいずれも97%以上と良好であった。
一方、比較例1はNiを含む粗銅をアノードとして用い、電解液中のNi濃度を15g/Lを超えて保持しながら電解を行ったため、特にアノード中Ni品位が1800ppm以上と高い場合、電流効率が96%を下回った。
Claims (5)
- Niを含む粗銅をアノードとして用い、電解液中のNi濃度を15g/L以下に保持しながら電解を行う工程を含み、
前記Niを含む粗銅は、転炉工程で得られる銅品位93〜99質量%の粗銅を酸化製錬、還元処理をした後に鋳造したものである、電気銅の製造方法。 - 前記アノード中のNi濃度が1800ppm以上である請求項1に記載の電気銅の製造方法。
- 前記電解を行う工程において、前記電解液中で保持されるNi濃度が12g/L以下である請求項1または2に記載の電気銅の製造方法。
- 前記電解液が硫酸銅水溶液である請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気銅の製造方法。
- 前記電解における下記式で規定される電流効率が96%以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気銅の製造方法。
電流効率(%)=(生成された電気銅量/理論電気銅量)×100
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