JP6967032B2 - 電解装置及び電解方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解装置及び電解方法に関する。

従来の電解装置では、電解槽の長手方向の一端側の下部から電解液が供給され、他端側の上部から電解液が排液される下入れ上抜き方式と呼ばれる電解液の給排液が行われてきた。電解槽内の液組成及び添加剤濃度を均一に保つことは、例えば電気銅の品質及び電解成績を向上させるために重要な技術の一つであり、これまで色々な方法が検討されている。

例えば、特開２００７−２０４７７９号公報（特許文献１）には、電解槽の長手方向の一端側から電解液の上層部及び下層部へ電解液を給液し、反対側の端部側の液面上層部から排液する方法が提案されている。特開２０１５−２０９５５０号公報（特許文献２）には、電解槽の長手方向の一端の上部から電解液が側面に向けて給液され、他端の下部から排液される方法が提案されている。また、全く別の方法として、特開２０１４−１８９８５１号公報（特許文献３）及び特許第５２２７４０４号公報（特許文献４）には、電解槽の底や電解槽脇から電解液を給液する方法が提案されている。

特開２００７−２０４７７９号公報 特開２０１５−２０９５５０号公報 特開２０１４−１８９８５１号公報 特許第５２２７４０４号公報

しかしながら、電解が進むと電解槽内に液の濃度差が生まれ、電解槽底へいくほど比重の重い液が溜まる。給液口から給液された液は、電解槽底の液より比重が軽いため、特許文献１及び２に記載されるような下入れ上抜き方式の電解液の給排液を行った場合には、給液位置より下方に電解液や添加剤が供給されないデッドスペースが生じる。電解槽内に添加剤が供給されない領域が生じると電着物の表面が荒れる場合や、電解液が供給されないことによって液中の銅濃度が部分的に上昇して不動態化が起こりやすくなる場合がある。

特許文献３に記載された発明では、電解槽の下方且つカソードの側方から電解液を供給し、電解槽の上部の電解液排出口から電解液を排液することで、排液側の電解槽底部の銅濃度上昇を防ぐことはできる。しかしながら、給液側は、従来と同様に上方から供給されているため、給液側の電解槽下方には電解液が供給されないデッドスペースが生じ、電解槽内の混合状態を十分に改善できているとはいえない。

特許文献４に記載された発明では、電解槽の底及び電解槽脇から電解液を供給することにより、電解槽内の電解液の混合状態を改善することができる。しかしながら、特許文献４では、電解液を下方から上方へと強制的に対流させることにより、殿物の巻き上げなどによるカソードの汚染の問題が発生するおそれがある。

本発明者らは、殿物の巻き上げを抑制しながら電解槽内へ給液される電解液の混合状態を改善する有効な方法として、電解槽の長手方向の側壁上部に供給配管を配置し、長手方向反対側に対向する側壁の下部に排液配管を配置し、長手方向に沿って等間隔に設けられた複数の給液口から給液を行うことを検討した。しかしながら、給液配管の長さが長くなるにつれて給液配管の根元の方ほど電解液が多く供給され、配管の先端にいくほど給液量が少なくなり、槽内全体にわたって均一に給液できない場合があることが分かった。これにより、特に、電解液に添加される添加剤の濃度均一性が十分に得られない場合がある。

上記課題を鑑み、本開示は、槽内全体に渡ってより均一に電解液を給液でき、電解液の混合状態を改善することが可能な電解装置及び電解方法を提供する。

本発明の実施の形態に係る電解装置は一実施態様において、電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を電解液中に浸漬し、電解液を循環しながら電解処理する電解装置であって、長手方向に延びる電解槽の第１の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の給液口から第１の側壁と対向する電解槽の第２の側壁に向けて電解液を給液する給液配管と、給液配管よりも下方に配置され、第２の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口から電解液を排液する排液配管と、排液配管によって排液された電解液を電解槽外へ排液する排液部とを備え、給液配管が、電解槽の少なくとも上流側及び下流側に対して電解液をそれぞれ独立して給液可能な２本以上の配管部を備えることを特徴とする電解装置である。

本発明の実施の形態に係る電解方法は一実施態様において、電解液中に浸漬し、電解液を循環しながら電解処理する電解方法であって、長手方向に延びる電解槽の第１の側壁に沿って延び、少なくとも電解槽の上流側及び下流側に対して電解液をそれぞれ独立して給液可能な２本以上の配管部を備える給液配管に設けられた複数の給液口から第１の側壁と対向する電解槽の第２の側壁側に向けて電解液を給液し、給液配管よりも下方に配置され、第２の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備える排液配管内に電解液を排液し、排液配管内に排液された電解液を電解槽外へ排液することを含む電解方法である。

本開示によれば、槽内全体に渡ってより均一に電解液を給液でき、電解液の混合状態を改善することが可能な電解装置及び電解方法が提供できる。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る電解装置の上面概略図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電解装置の断面概略図である。 給液配管を１本で構成した場合の電解液へ添加されるニカワ等の添加剤の電解槽１長手方向に沿った濃度分布のシミュレーション結果の例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係る給液配管の配置例を表す平面図である。 給液配管が備える給液口及び排液配管が備える排液口を示す説明図である。 給液部と排液ボックスを表す断面概略図である。 給液部と排液ボックスを表す上面概略図である。 排液ボックスが備える切り欠き部を表す側面概略図である。 図８（ａ）は、本実施例に係る電解槽の長手方向に沿った中央部断面Ｃｕ濃度分布のシミュレーション結果を示し、図８（ｂ）は、本実施例に係る電解槽の中央部の電極間断面Ｃｕ濃度分布を表し、図８（ｃ）は、本実施例に係る電解槽の長手方向に沿った中央部断面ニカワ濃度分布のシミュレーション結果を示し、図８（ｄ）は、本実施例に係る電解槽の中央部の電極間断面ニカワ濃度分布を表す説明図である。 本実施例に係る電解装置の電解槽内のニカワ濃度の濃度分布を表すイメージ図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る電解装置及び電解方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の構造、配置及び手順等を下記のものに特定するものではない。

（電解装置）
本発明の実施の形態に係る電解装置は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、電解液を収容するための直方体状の電解槽１を備える。電解槽１のサイズとしては、例えば、電解槽１の長さ（長手方向Ｘの内径）が５２００〜５９００ｍｍ、幅（短手方向Ｙの内径）が１０９５〜１１１０ｍｍ、深さが１２７５〜１５１０ｍｍとなるように形成することができる。

電解槽１は、長手方向Ｘに平行な方向に延びる第１の側壁１１と、第１の側壁１１に対向する第２の側壁１２と、長手方向Ｘの一端において第１の側壁１１及び第２の側壁１２に垂直に延びる第３の側壁１３及び長手方向Ｘの他端において第１の側壁１１及び第２の側壁１２に垂直に延び、第３の側壁１３に対向する第４の側壁１４を有する。

図１（ｂ）に示すように、電解槽１の第１の側壁１１の上方には、電解槽１内に収容される電解液の液面もしくは液面近傍となる高さにおいて電解槽１の長手方向Ｘに沿って延びる給液配管２が配置されている。給液配管２は、電解槽１の第３の側壁１３の上方に配置された供給部２０に接続されている。供給部２０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す電解槽１の他に、電解槽１以外の他の電解槽に対しても電解液を給液することが可能な給液主管と、供給主管から給液配管２へ電解液を分岐させる分岐配管とを備えることができるが、この例に制限されないことは勿論である。

給液配管２には、長手方向Ｘに沿って複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２１ｘが好ましくは等間隔に設けられている。電解液の混合状態を改善するためには、複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２１ｘは、電解液面から４００ｍｍ以内の高さ、より好ましくは２００ｍｍ以内の高さ、さらに好ましくは５０ｍｍ以内の高さに配置されることが好ましい。

給液配管２は、電解液の供給流量を２０〜１００Ｌ／分となるように電解槽１内へ供給することが好ましい。電解液の供給流量が２０Ｌ／分未満では添加剤が電解槽１内に行き渡る前に分解してしまい、電着した金属の平滑性が損なわれる場合や、不動態化を起こす場合がある。電解液の供給流量は電解効率の面から高い方が好ましいが、電解液の供給流量が１００Ｌ／分を超えると、電解槽１内の殿物が巻き上げられてカソード板表面へ付着する場合がある。

本実施形態に係る電解装置では、電解液を第１の側壁１１の上側から供給し、第２の側壁１２の下側から排出する方式を採用するとともに、供給流量を２０〜１００Ｌ／分とすることで、殿物の巻き上げを抑制しながら電解槽１内に給液される電解液の混合状態をより改善することができ、より効率の高い電解精製を実施することができる。なお、電解液の供給流量は、３０〜９０Ｌ／分とすることが好ましく、３０〜７０Ｌ／分とすることがより好ましく、５０〜７０Ｌ／分とすることが更に好ましい。

図１（ｂ）に示すように、給液配管２は、長手方向に沿って全体に均等間隔に配置して給液口２１ａ、２１ｂ・・・２１ｘを備える１本の配管で構成することが可能である。しかしながら、給液配管２の長さが長くなると、給液配管２の上流側から多くの電解液が給液され、下流側先端部（図１（ｂ）の給液口２１ｘ付近）からは十分に電解液が給液されていない場合がある。

図２は、給液配管２を１本で構成した場合の電解液へ添加されるニカワ等の添加剤の電解槽１長手方向に沿った濃度分布のシミュレーション結果の例を表す。図２に示すように、電解槽１長手方向の上流側から下流側に進むにつれて添加剤の濃度が低くなっており、電解槽１の第４の側壁１４側の端部には、ほどんど添加剤が供給されない領域が生じる。

本発明の実施の形態に係る電解装置では、図３に示すように、給液配管２が、電解槽１の少なくとも上流側及び下流側に対し、電解液をそれぞれ独立して給液可能な２本以上の配管部２１、２２、２３を備える。なお「上流側」とは、電解液を排液する第４の側壁１４側を「下流側」とした場合に、相対的に上流側となる位置であり、典型的には第３の側壁１３側を意味する。

図３に示すように、複数の配管部２１、２２、２３を長手方向に沿ってそれぞれ配置し、複数の配管部２１、２２、２３からそれぞれ独立に電解液を排液することにより、図１（ｂ）で示すような給液配管２を１本で構成する場合に比べて、電解液の混合状態を改善でき、電解液に添加される添加剤の槽内全体における濃度均一性をより向上させることが可能となる。

配管部２１は、第３の側壁１３の上方から下方へと延びる根本部（不図示）と、根本部から電解槽１内に収容される電解液の液面の高さ又は液面近傍となる高さにおいて、電解槽１の長手方向Ｘに沿って（図３の紙面左右方向）延びる先端部２２１を備える。配管部２１は、長手方向Ｘに沿って給液口２１ａ、２１ｂ・・・２１ｘが配置されている。

配管部２２は、第３の側壁１３の上方から下方へと延び、更に電解槽１の長手方向Ｘに沿って電解槽１の下流側、即ち第４の側壁近傍まで延びる根本部２２２、電解槽１の下方から上方へ延びる中間部２２３、中間部２２３から電解液の液面もしくは液面近傍となる高さにおいて長手方向Ｘに沿って延びる先端部２２１を備える。先端部２２１には、長手方向Ｘに沿って給液口２２ａ、２２ｂ・・・２２ｘが配置されている。

配管部２３は、配管部２１と配管部２２との中間に長手方向Ｘに沿って延びている。配管部２３は、第３の側壁１３の上方から下方へと延び、更に電解槽１の長手方向Ｘに沿って延びる根本部２３２、電解液の液面もしくは液面近傍となる高さに配置された先端部２３１、及び根本部２３２と先端部２３１との間を接続する中間部２３３を備える。先端部２３１には、長手方向Ｘに沿って給液口２３ａ、２３ｂ・・・２３ｘが配置されている。

配管部２１、２２、２３は、その端部同士が、電解槽１内において上下に一部重なる領域２００、２０１を有することが好ましい。配管部２１、２２、２３により、電解液の供給領域を少なくとも上流側と下流側とで分配することによって、図１(ａ)に示すような一本の給液配管２とする場合よりも各領域における電解液の供給液量をより均一にすることができる。その一方で、配管部２１、２２、２３内においても電解液の給液状態にムラが生じる。特に、各配管部２１、２２、２３の先端部分は、電解液の供給量が根本部分に比べて少なくなる傾向にある。

本発明の実施の形態に係る電解装置によれば、図３に示すように、配管部２１、２２、２３の端部同士が、電解槽１内において上下に一部重なるように配置されるため、配管部２１、２２、２３の端部における電解液の供給不足の問題を複数の配管部２１、２２、２３による供給で補って、所定の給液量を達成することができる。

領域２００、２０１の大きさは、電解槽１の大きさや、配管部２１、２２、２３を何本に分割するかによって変わってくるが、一の配管部２１、２２、２３が備える給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘの総開口面積に対し、一の配管部２１、２２、２３が他の配管部２１、２２、２３と重なる領域２００、２０１にある給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘの総開口面積の比が１／４以上、より好ましくは１／３以上、更に好ましくは１／２以上となるように配置されることができる。

或いは、各配管部２１、２２、２３の電解液が出る部分の長さの１／４以上、更には１／３、よりさらには１／２以上の長さとなるように、第１の側壁１１の上下で配管部２１、２２、２３同士を重ね合わせ、領域２００、２０１を形成することにより、給液配管２が１本の場合に比べて、電解槽１全体に渡ってより均一な給液が行える。領域２００、２０１の長手方向Ｘの長さは互いに異なっていてもよい。

図１（ｂ）に示すように、電解槽１の第２の側壁１２の下方側には、長手方向Ｘに沿って延びる排液配管３が配置されている。排液配管３は配管等で構成することができる。排液配管３には、長手方向Ｘに沿って複数の排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘが互いに所定の間隔を有して設けられている。複数の排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘは、複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘよりも相対的に下方となるように、好ましくは等間隔に配置されている。このように、第１の側壁１１側から第２の側壁１２側へ向けて、電解液を上方から下方へ流すように給液配管２及び排液配管３が配置されることによって、電解液が上方から下方へと流れるため、電解槽１の底部に沈積する殿物の巻き上げを抑制しながら、電解液の混合状態、特に電解液中の金属イオンや添加剤の混合状態をより良好にすることができる。

複数の排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘは、底部に近づけすぎると電解槽１の底部の殿物などを巻き込んで排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの詰まり或いは不具合等を生じさせる場合がある。排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘは、例えば、電解槽１内に収容される電極の下端部を起点に、上方に１００ｍｍ、下方に３００ｍｍの範囲に配置されることが好ましく、より好ましくは上方に１００ｍｍ、下方に１００ｍｍの範囲に配置される。

図４に示すように、給液口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・の開口面積よりも排液口３１ａ、３１ｂ、・・・の開口面積が大きくなるように形成されていることが好ましい。排液口３１ａ、３１ｂ、・・・の開口面積を大きくとることによって、排液配管３内の電解液を電解槽１外へ排出させる際の圧力損失の影響をより小さくすることができる。以下に限定されるものではないが、排液口３１ａ、３１ｂ、・・・の各開口面積を給液口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・の各開口面積を１〜４００倍、より典型的には１００〜２００倍大きくすることができる。これにより、排液口３１ａ、３１ｂ、・・・から電解槽１内の電解液を効率よく排液することができる。

排液配管３の管径は、給液配管２の管径よりも大きく形成されることが好ましい。排液配管３側の管径を給液配管２の管径よりも大きくすることによって、排液ボックス３２から電解液のヘッド圧差を利用して電解液を電解槽１外へ排出させる際に、排液配管３の圧力損失の影響をより小さくすることができる。これにより、より円滑に給液配管２内に吸い上げられた電解液を電解槽１の外へ排出しやすくできる。

排液配管３の管径は、給液配管２の管径よりも１．５倍以上、より好ましくは２倍以上、更に好ましくは4倍以上大きくすることができる。

給液配管２及び排液配管３の管径、給液口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・及び排液口３１ａ、３１ｂ、・・・の形状、穴径（スリット径）及び間隔は、電解槽１の大きさ等に応じて適宜調整することができる。図４に示す例では、給液口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・は円形状又は楕円形状を有し、互いに間隔ｄ１を空けて配置されている。排液口３１ａ、３１ｂ、・・・は、スリット径ｄ２を有する長円或いは略長方形状を有し、互いに間隔ｄ３を空けて配置されている。

以下に制限されないが、図４の例では、給液配管２には、間隔ｄ１が５０ｍｍ間隔で穴径が５φの円又は楕円形状の給液口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・が形成されている。排液配管３には、幅１０ｍｍ、スリット径（ｄ２）４００ｍｍの長円形状又は略矩形形状の排液口３１ａ、３１ｂ、・・・が、２００ｍｍの間隔ｄ３を有して配置されている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、電解槽１の第４の側壁１４には、電解液を電解槽１外へ排液する排液部３０が配置されている。排液部３０には、図１（ａ）に示すように、その上部に電解槽１内の電解液を排出するための排出口３００が設けられている。排液口３１ａの下方には、図５に示すように、電解液を電解槽１外へ排出するために排出口３００に接続された排出配管３０１が設けられている。

図１（ｂ）に示すように、排液ボックス３２は、排液部３０と排液配管３との間に接続されている。排液ボックス３２は、図５に示すように、電解液の液面ＬＳよりも下方となる底面３２ａを備える。底面３２ａには、排液配管３の出口３Ａが接続されている。電解槽１から排液配管３内に排液された電解液は、電解液の液面ＬＳと排液ボックス３２内の電解液の液面ｌｓの高さの差Ｈによるヘッド圧差により汲み上げされる。

排液部３０と排液配管３との間に排液ボックス３２が配置されることにより、ポンプ等の動力を使用せず、且つ電解槽１の底部に沈積する殿物の巻き込みを抑制しながら、電解槽１の下方から電解液を電解槽１の外部へ抜き出すことができる。

排液ボックス３２の電解液と接する側の側壁３２ｂの上端部の高さは、電解槽１内の電解液の液面ＬＳに対して数ｍｍ〜数十ｍｍ上方となるように配置されている。排液ボックス３２は、電解槽１内に収容された電解液と接する側の側壁３２ｂに、電解槽１内の電解液中の異物を排液ボックス３２へ送るための切り欠き部３３を備えることが好ましい。この切り欠き部３３は、図５に示すように、電解槽１の上方側から下方側に向かってその開口幅ＡＷが小さくなるような形状を有している。切り欠き部３３の形状としては、例えば図７に示すようなＶ字形状、Ｕ字形状、台形形状等の種々の形状を取り得るが、具体的な形状は特に限定されない。

電解槽１内には、電解を行うにつれて電解液面ＬＳにゴミ等の異物が溜まる場合がある。この異物が電解槽１内に留まると、電解に悪影響を与える恐れがある。本発明の実施の形態に係る電解装置によれば、電解槽１の電解液面ＬＳ付近にたまるゴミなどの異物を含む電解液を切り欠き部３３からオーバーフローさせて排出することができるため、電解槽１内の電解液の液面ＬＳ付近のゴミの滞留を抑制することができる。

図５に示すように、排液ボックス３２と排液部３０との間には、排液ボックス３２から排液部３０へと流れる電解液を堰き止めるように配置された調整板３５が配置されている。調整板３５が配置されることにより、排液配管３を介して排液ボックス３２内に回収された電解液が、調整板３５の上端からオーバーフローして排液部３０へと流れる。

例えば、大きさの異なる調整板３５を配置することにより、調整板３５の排液ボックス３２の底面３２ａからの高さｈを変更することが可能である。調整板３５の高さｈを変更することにより、電解槽１内の電解液の液面ＬＳと排液ボックス３２内の電解液の液面ｌｓとの高さの差Ｈを調整することができる。これにより、電解槽１内の電解液の液面ＬＳとの電解液の液面ｌｓとの高さの差Ｈによるヘッド圧差を調整して、どのような給液量であっても電解槽１内の電解液の液面ＬＳの高さを一定に保つことができる

図１の電解装置には不図示の電解液の環流機構が設けられている。環流機構は、電解槽１の排液部３０から排出された電解液にニカワやチオ尿素等の添加剤を追加するとともに、必要な成分調整と温度調整を行い、調整後の電解液を給液口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ・・・２１ｘから電解槽１内へと環流する。電解装置には不図示の給電機構が設けられている。給電機構は、電解槽１内の長手方向に沿って交互に配置されるアノード板とカソード板とを含む電極の間に直流電流を印加する電源装置と配線とを備えている。

アノード板及びカソード板の構成は特に限定されない。アノード板は電解精製もしくは電解採取を行う際の陽極となり、粗金属製の板材で構成される。カソード板は電解精製もしくは電解採取を行う際の陰極となり、導電性に優れた板状の金属で構成される。

電解槽１内の電解液の混合状態を改善するために種々の検討が行われてきたが、電解槽１内の長手方向の一端側から長手方向の他端側へと電解液を流す従来の下入れ上抜き方式の電解装置で、は電解液供給方向上流側と下流側で電解液中の銅などの金属イオン濃度及び添加物の濃度に偏りが生じるとともに、電解が進むにつれて電解槽１の上部から底部へいくほど金属イオン濃度が高くなる傾向にあった。

本発明の実施の形態に係る電解装置によれば、電解槽１の幅（Ｘ）方向、即ち、電解槽１の第１の側壁１１側から第２の側壁１２側へと電解液を供給するように構成するとともに、第１の側壁１１側の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘの設置位置が第２の側壁１２側の排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘよりも相対的に上方となるように構成した、いわゆる、「横入れ上入れ下抜き方式」を採用する。その結果、電解槽１の底部の銅イオン濃度などの金属イオン濃度の上昇を効果的に抑制できるとともに、電解液中に含まれる種々の添加剤の濃度分布を電解槽１内全体でより均一化することができる。

さらに、電解槽１において上方から下方へと電解液を流すことにより、殿物の巻き上げの恐れも少なくなる。そのため、電解液の供給流量を大きくしても殿物の巻き上げを抑制しながら電解液の混合状態を改善することができ、電着物の電着効率も従来に比べて改善させることができる。さらに、電着物の表面性状に影響を及ぼすニカワなどの添加物を電解槽全体にわたって均一に行き渡らせることができるため、電解槽１全体において品質の揃った電着物が得られる。

更に、給液配管２を複数の配管部２１、２２、２３に分け、それぞれの配管部２１、２２、２３で給液できる区間を給液配管２を一本で構成する場合よりも短くすることによって、電解槽１の長手方向全体にわたってより均一に電解液を供給することができる。特に、電解液に添加する添加剤を電解槽１の長手方向全体に供給することができるため、表面の荒れの少ないより高品質な電着物が得られるようになる。

更に、配管部２１、２２、２３の端部同士が、電解槽１内において一部上下に重なるように配置されることにより、配管の先端部分の給液量の少ない部分を複数の配管部２１、２２、２３で補完することができ、槽全体にわたってほぼ均一に給液できるようになる。

（電解方法）
本発明の実施の形態に係る電解装置を用いて電解液を電気分解することにより、複数のカソード板に銅などの金属を電着させることができる。以下においては、本発明の実施の形態に係る電解装置を用いて電気分解する例として粗銅を精錬する場合について説明する。

まず、例えば純度が９９ｍａｓｓ％程度の粗銅の板材をアノード板とし、純度が９９.９９ｍａｓｓ％程度の銅の板材又はステンレス板をカソード板として、複数のアノード板と複数のカソード板とを交互に板厚方向に間隔を空けて、電極板の下端が電解槽１の底面から所定の間隔が空くように電解槽１内に配置する。電解槽１の第１の側壁１１上には図４に示すように、電解槽１の長手方向上流側に電解液を供給する配管部２１と、長手方向下流側に電解液を供給する配管部２２と、中間部に電解液を供給する配管部２３を含む給液配管２を配置し、各配管部２１、２２、２３が備える複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘから硫酸銅及び硫酸の混合水溶液にニカワやチオ尿素などの添加剤を添加した電解液を供給し、環流機構によって、電解液を循環させる。

給電機構を用いてアノード板とカソード板との間に直流電流を印加し、アノード板の銅を電解液中にイオンとして溶出させてカソード板へ電着させる。このとき、アノード板及びカソード板の側面と対向する電解槽１の第１の側壁１１の上方から電解液を電解槽１内へ供給し、第１の側壁１１と対向する電解槽１の第２の側壁１２の下方で電解液を排液配管３内へ排液させるようにして液流を発生させる。

排液配管３内へ排液された電解液は、排液ボックス３２により汲み上げられて、排液部３０を介して排液される。電解槽１内の電解液の上層に浮遊するゴミなどの異物は、排液ボックス３２が備える切り欠き部３３から越流により排液ボックス３２内へ収容され、電解槽１の外部へ排出される。

本発明の実施の形態に係る電解方法によれば、電解槽１の短手方向Ｙの一端から短手方向Ｙの他端側へ、且つ上方から下方へ向けて電解槽１の長手方向Ｘに沿った複数箇所から電解液を流すことにより、電解槽１の長手方向Ｘの一端側から他端側へと電解液を流す従来の方式と比べて、電解槽１内の電解液の混合状態をより良好にすることができる。

特に、本発明の実施の形態に係る電解方法によれば、電解槽１下部の銅イオンなどの金属イオン濃度の上昇を抑制し、金属イオンを液中により均一に分散できるため、高い電流密度又は不純物濃度の高い材料をアノード板に用いて電解精製を実施した場合の不動態化現象をより効率的に抑制することが可能となる。

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。

給液配管２及び排液配管３がそれぞれ備える給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの位置は、電解槽１内に浸漬されるアノード板及びカソード板が配置される位置との関係で調整することができる。例えば、給液配管２に設けられた複数の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液配管３に設けられた複数の排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘを、それぞれアノード板とカソード板との間に設けられた隙間に面するように設け、電解液をアノード板とカソード板との空間に供給するように構成することができる。このようにしてアノード板及びカソード板の表面に液流を発生させることにより、高い電流密度又は不純物濃度の高い材料をアノード板に用いて電解精製を実施した場合の不動態化現象をより効率的に抑制することが可能となる。

電解槽１内に収容されるアノード板とカソード板との間の空間には、給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘがそれぞれ１箇所ずつ配置されるだけでなく、アノード板とカソード板との間の空間の広さに対応して給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘが空間内に複数配置されるようにしてもよい。また、電解液、特に添加剤の混合状態が悪化しやすい電解槽１の長手方向中央側から排液側の給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの個数を電解槽１の長手方向中央側から給液側の個数よりも多くするようにしてもよい。

給液配管２及び排液配管３がそれぞれ備える給液口２１ａ、２１ｂ・・・２３ｘ及び排液口３１ａ、３１ｂ・・・３１ｘの各開口面積は、基本的には長手方向Ｘに沿ってそれぞれ等しい大きさとなる例を示しているが、電解槽１の長手方向Ｘ上流側と下流側で異なる開口面積を有していてもよい。

給液配管２及び排液配管３は複数の配管又は一の配管が長手方向に沿って枝状に分岐した配管を用いることができる。排液配管３が複数本配置される場合は、排液配管３の出口のそれぞれが独立して排液ボックス３２に接続されることができる。

このように、本発明は上記の開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によって表されるものであり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲において変形し具体化し得る。

以下に本発明の実施例を比較例とともに示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供されるものであり、本発明が限定されることを意図するものではない。

図４に示す構成を有する３本の配管部を備える給液配管を設置した電解槽に対して、各電解槽内に複数のアノード板とカソード板を電解槽の長手方向に沿って交互に互いに間隔を空けて電解液中に浸漬し、電流密度３５０Ａ／ｍ²、給液量４３Ｌ／ｍｉｎ（電解槽内滞留時間２．５時間）で電解を実施し、電解槽中央部分における断面Ｃｕ濃度分布及びニカワ濃度分布を評価した。

図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、実施例によれば、槽内で比較的均一なＣｕ濃度分布を得ることができていた。図８（ｃ）、図８（ｄ）に示すように、ニカワ濃度分布も槽長手方向全体に渡って均一となり、ニカワが添加されないデッドスペースの存在はみられなかった。

図９は、電解槽の給液側、中央、排液側の液面からそれぞれ５０ｍｍ（上）、５２５ｍｍ（中）、１０５０ｍｍ（下）の合計９点で実施し、給液ニカワ濃度を１．００とした場合の各サンプリング地点の相対的な濃度比を表す。

図９の「給液」は、図１の電解装置の第３の側壁１３側に対応し、「排液」は、図１の電解装置の第４の側壁１４側に対応する。図９からわかるように、実施例では、電解槽下部へニカワが行きわたらない領域は生じておらず、電解槽内の電解液に添加されるニカワの混合状態を改善することができていた。

１…電解槽
２…給液配管
３…排液配管
３Ａ…出口
１１…第１の側壁
１２…第２の側壁
１３…第３の側壁
１４…第４の側壁
２０…給液部
２１、２２、２３…配管部
２１ａ〜２３ｘ…給液口
２４…本管
３０…排液部
３１ａ〜３１ｘ…排液口
３２ａ…底面
３２ｂ…側壁
３２…排液ボックス
３３…切り欠き部
３５…調整板
２００、２０１…領域
２２１、２３１…先端部
２２２、２３２…根本部
２２３、２３３…中間部
３００…排出口
３０１…排出配管

Claims (5)

1. 電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を前記電解液中に浸漬し、前記電解液を循環しながら電解処理する電解装置であって、
   前記長手方向に延びる前記電解槽の第１の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の給液口から前記第１の側壁と対向する前記電解槽の第２の側壁に向けて前記電解液を給液する給液配管と、
   前記給液配管よりも下方に配置され、前記第２の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口から前記電解液を排液する排液配管と、
   前記排液配管によって排液された前記電解液を前記電解槽外へ排液する排液部と
   を備え、
   前記給液配管が、前記電解槽の少なくとも上流側及び下流側に対して前記電解液をそれぞれ独立して給液可能な２本以上の配管部を備え、前記配管部の端部同士が、前記電解槽内において一部重なるように配置されていることを特徴とする電解装置。
2. 一の配管部が備える前記給液口の総開口面積に対し、前記一の配管部が他の配管部と重なる領域にある前記給液口の総開口面積の比が、１／４以上となるように配置されていることを含む請求項１に記載の電解装置。
3. 前記給液配管の管径よりも前記排液配管の管径が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の電解装置。
4. 前記排液部と前記排液配管とに接続され、前記電解液の液面よりも下方となる底面を備え、前記底面に前記排液配管の出口が接続され、前記排液配管内の前記電解液を汲み上げ可能な排液ボックスを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解装置。
5. 電解液を収容する電解槽の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置された電極を前記電解液中に浸漬し、前記電解液を循環しながら電解処理する電解方法であって、
   前記長手方向に延びる前記電解槽の第１の側壁に沿って延び、少なくとも前記電解槽の上流側及び下流側に対して前記電解液をそれぞれ独立して給液可能な２本以上の配管部を備え、前記配管部の端部同士が、前記電解槽内において一部重なるように配置された給液配管に設けられた複数の給液口から前記第１の側壁と対向する前記電解槽の第２の側壁側に向けて前記電解液を給液し、
   前記給液配管よりも下方に配置され、前記第２の側壁に沿って延び、互いに間隔を空けて配置された複数の排液口を備える排液配管内に前記電解液を排液し、
   前記排液配管内に排液された前記電解液を前記電解槽外へ排液すること
   を含む電解方法。

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