JPH0978282A - 銅電解精製における長周期パルス電解操業方法 - Google Patents

銅電解精製における長周期パルス電解操業方法

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JPH0978282A
JPH0978282A JP7258233A JP25823395A JPH0978282A JP H0978282 A JPH0978282 A JP H0978282A JP 7258233 A JP7258233 A JP 7258233A JP 25823395 A JP25823395 A JP 25823395A JP H0978282 A JPH0978282 A JP H0978282A
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佳智 尾崎
Koji Ando
孝治 安藤
Naoyuki Tsuchida
直行 土田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 銅のパルス電解精製において、通電方式の改
良により、製品不良率を低減する。 【解決手段】 高電流密度での銅の電解精製における通
常の通電サイクルにおいて周期的に一定時間だけ電流を
停止する通電方法を採用し、正方向の通電時間をT、停
電時間をT’、T+T’を1サイクルと定義し、パルス
電解でのサイクル効率EC(%)をEC=100×(T/
(T+T’))とした場合、電流の停止時間を好ましく
は30秒以上保持し、1時間あたりのサイクルを4回以
下として、サイクル効率を95%以上に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅電解に関し、特
に銅電解精製の操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】銅電解精製においては、通常、40〜4
7g/lの銅を含む電解液を用い、粗銅を陽極とし、純
銅板を陰極とするが、同一の電解槽規模では、電流密度
が高いほど生産性は上昇する。しかしながら、生産性向
上のために採用される高電流密度(300A/m2
上)操業では、陰極側での粒、瘤や針状電着の発生に伴
う製品陰極板の不良率の増大、ショートの増加、陽極側
での不働態化の発生という技術的問題がある。一方、不
働態化現象は、陽極中の不純物、電解液中の銅濃度、表
面平滑剤濃度等にも影響を受けるが、電流密度による影
響が大きく、通常の一方向の通電方法では電流密度が3
00A/m2 以上になると多く見られるようになる。こ
れらの問題を解決する方法としては、通電方式を、周期
的に短時間だけ電流を停止するパルス方式、あるいは周
期的に短時間だけ電流の向きを反転させる周期的反転電
流電解(PRC)方式とすることが有効とされている。
しかし、粒、瘤、針状電着の発生は、通電密度の上昇に
伴い顕著となり、300A/m2 以上の電流密度では、
通常のパルス電解を応用しても表面の電析状態の悪化は
避けられない。
【0003】また、不働態化防止に対しては、パルス電
解の停電時間、サイクルに関して、従来のパルス電解で
もサイクル効率を悪化させることなくその目的を達成で
きる。しかしながら、陰極の表面状態を良好に維持する
ためには従来のパルス電解では不充分である。ここに、
サイクル効率(%)とは、パルス電解での正方向の通電
時間をT、停電時間をT’、T+T’を1サイクルと定
義し、EC =100×(T/(T+T’))をいう。さ
らに、従来のパルス電解は、T’=0.1〜9秒で、1
サイクルが短い短周期法で、短周期法の(数10秒〜3
00秒程度)パルス電解では、長時間停電を行うことに
なるので、サイクル効率が低下して経済的に問題がある
等の問題が生じる。また、ショートの防止に関しては、
膠やチオ尿素などの表面平滑剤を電解液に添加し、陰極
の特定部分への電流の集中を防止している。しかし、こ
れらの表面平滑剤を使用すると、その成分が銅と共に陰
極に電着し、電気銅の純度を低下させるという欠点があ
る。また、過剰の表面平滑剤の使用は、しばしばショー
トを増加させることも知られている。表面平滑剤の量を
適切に管理すれば、陰極の表面状態は良好になり、ショ
ートは防止できる。しかし、表面平滑剤の分析は一般に
困難であり、結果として有効量を正確に判断しにくい。
このため、陰極の表面を観察しつつ表面平滑剤の添加量
を調節せざるをえず、使用上の限界があり、必ずしも十
分にその効果を発揮させるに至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、銅
のパルス電解精製において、通電方式の改良により、製
品不良率を低減することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、300A/m
2 以上の高電流密度での銅の電解精製において、周期的
に一定時間だけ電流を停止するパルス通電方法を採用
し、パルス停電を1時間に1〜4回実施し、1回のパル
ス停電時間を30秒以上行う。具体的には、正方向の通
電時間をT、停電時間をT’、T+T’を1サイクルと
し、パルス電解でのサイクル効率EC(%)をEC=10
0×(T/(T+T’))と定義した場合、電流の停止
時間を30秒以上保持し、1時間あたりのサイクルを4
回以下とすることにより、サイクル効率が95%以上と
し、製品陰極板の品質を悪化させずに生産性を増大させ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明では、高電流密度での銅の
電解精製において、周期的に一定時間だけ電流を停止す
る通電方法、いわゆるパルス電解法において、その操業
方法により、陰極の表面状態を良好に維持する。図1に
高電流密度たとえば300A/m2 以上の電解精製にお
いて、停電時間を変化させた場合、正電流通電開始から
電位が定常状態に達するまでの間の電位の変化、すなわ
ち、電位差と停電時間の関係を示す。図1より、停電時
間30〜40秒程度で電位差が一定値に収束しているこ
とがわかる。すなわち30秒以上の停電があれば、陰極
の表面状態が通電開始時と同様の状態になるものと考え
られる。言い換えると、この30秒以上の停電で、銅の
電解精製で通常使用されるチオ尿素、にかわ、塩化物イ
オン等の表面平滑剤が、通電開始時と同様に陰極表面に
吸着された状態に再現されるものと考えられる。一方、
停電時間が100秒を越えると、定常状態になるから、
生産効率を下げるだけである。一般に、表面平滑剤は、
通常、表面の粒状部分に吸着し、その部分の電着速度を
低下させることにより粒の成長を抑制すると解釈され
る。これに対して電流密度が上昇すると、粒部への電流
の集中、粒部に吸着した表面平滑剤の分解の促進によ
り、電極上での銅の電着速度に対する表面平滑剤の電極
表面への供給速度が相対的に低下することにより、電極
表面の吸着物濃度が低下し、結果として陰極表面電析の
粒状化を招くと考えられる。
【0007】本発明によれば、300A/m2 以上の高
電流密度の操業においても、比較的長い時間の停電によ
り表面平滑剤の再吸着を行わせ、電極表面に不足してい
る表面平滑剤を再度補給することにより良好な電析が得
られる。一方、通常のパルス電解においてサイクルが短
いのは、電極表面の拡散層の成長が、通電時間の長期化
に伴い増大することが指摘されてきたためである。しか
しながら、銅電解精製のような工業的電解では電極表面
に大きな循環流が存在し、通常考えられる拡散層の成長
が、陰極表面の循環流による上昇流、陽極表面の自然対
流による下降流により大幅に抑制されている。従って1
時間あたり1〜2回のパルス停電でも陽極の拡散層の増
大による不働態化は防止できると考えられる。上記のよ
うな理論に基づき、本発明では、パルス停電のサイクル
を構成することにより、具体的には、パルス停電を1時
間に1〜4回程度実施し、好ましくはその際の停電時間
を30秒以上確保することにより、高電流密度の操業に
おいても陽極の不働態化を防止でき、また電析状態の良
好な平滑な製品陰極板が得られる。さらに、本発明では
1〜4回/hrの停電であればサイクル効率も95%以
上が確保され、経済的にも有利な生産性の向上が達成で
きる。
【0008】
【実施例】
[実施例1]1時間あたりのサイクル回数を変化させた
場合の製品陰極板の外観評価点を調べた。その結果を表
1に示す。なお、通電条件は下記の通りである。また、
外観評価点とは、製品陰極板の両面を各9分割し、それ
ぞれ目視により最も悪いものを1点、最も良いものを5
点として、5段階評価を行った場合の合計点である(9
0点満点)。 (通電条件) 電流密度: 328(A/m2 ) 銅濃度: 52(g/l) 硫酸濃度: 188(g/l) にかわ濃度: 1.4(mg/l) 塩化物イオン濃度:33(mg/l) チオ尿素濃度: 1.1(mg/l) 液温: 62(℃) 陽極: 1015×1015×36(mm) 陰極: 1050×1070×0.7(mm) 陰極枚数: 23(枚) 電解槽: 3000×1250×1360(mm)
【0009】
【表1】 サイクル構成 通電 停電 サイクル効率 サイクル回数 外観評価点 59(min) 1(min) 98(%) 1(回/hr) 69.5 59.5(min) 0.5(min) 98(%) 1(回/hr) 69.5 201(s) 15(s) 93(%) 17(回/hr) 59.5
【0010】表1より、サイクル回数1回/hrで30
秒以上の停電時間をとった、いわゆる長周期パルス法を
採用したものの方が、サイクル回数17回/hrで停電
時間が短い、いわゆる短周期パルス法を採用したものよ
り、外観評価点が高いことがわかる。これは、先にも述
べたように、長時間の停電により表面平滑の再吸着が行
われ、表面平滑が電極表面に十分補給されたことに起因
するものと考えられる。外観評価点の管理合格基準は通
常63点であるから、長周期パルス法を採用することに
より、管理合格基準を達成することが可能である。ま
た、長周期パルス法の場合、サイクル効率は95%以上
が確保されており、経済的にも問題ないものと考えられ
る。一方、いずれの場合も陽極の不働態化は完全に防止
された。
【0011】[実施例2]通電条件を実施例1に対し変
更して、1時間あたりのサイクル回数を1、2および4
回と変化させた場合の製品陰極板の外観評価点を調べ
た。その結果を表2に示す。通電条件は下記の通りであ
る。 (通電条件) 電流密度: 319〜324(A/m2 ) 銅濃度: 47〜53(g/l) 硫酸濃度: 187〜191(g/l) にかわ濃度: 1.4(mg/l) 塩化物イオン濃度:50(mg/l) チオ尿素濃度: 2.2(mg/l) 液温: 63.1〜63.6(℃) 陽極: 1015×1015×36(mm) 陰極: 1050×1070×0.7(mm) 陰極枚数: 25〜27(枚) 電解槽: 3000×1250×1360(mm)
【0012】
【表2】 サイクル構成 通電 停電 サイクル効率 サイクル回数 外観評価点 59(min) 1(min) 98(%) 1(回/hr) 71.5 29.4(s) 34(s) 98(%) 2(回/hr) 71.5 14.7(min) 16(s) 98(%) 4(回/hr) 69.5
【0013】表2より、サイクル回数を1〜4回/hr
まで変化させた長周期パルス法では、いずれの場合も、
外観評価点の管理合格基準を満足していることがわか
る。しかしながら、停電時間が30秒以下であるサイク
ル回数4回/hrのものでは、若干の外観評価点の低下
が見られることがわかる。これは、停電時間が短いた
め、停電の間に電極表面に表面平滑剤が十分に供給され
なかったことに起因するものと考えられる。サイクル回
数4回/hrのものについては、例えばサイクル効率を
95%とした場合、停電時間は45秒程度確保されるこ
とになり、外観評価点の向上が更に期待できるものと考
えられる。実施例2についても、いずれも陽極の不働態
化は完全に防止された。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、高電流密度での銅の電
解精製において、周期的に一定時間だけ電流を停止する
通電方法を採用し、正方向の通電時間をT、停電時間を
T’、T+T’を1サイクルと定義し、パルス電解での
サイクル効率EC(%)をEC=100×(T/(T+
T’))とした場合、電流の停止時間を好ましくは30
秒以上保持し、1時間あたりのサイクルを4回以下とし
て、サイクル効率を95%以上に維持することにより、
製品陰極板の品質を悪化させずに生産性を増大させるこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】陰極の正電流通電開始後から電位が定常状態に
達するまでの電位差と停電時間との関係を示すグラフで
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流密度が300A/m2 以上の銅電解
    精製において、パルス停電を1時間に1〜4回実施し、
    1回のパルス停電時間を30秒以上行うことを特徴とす
    る長周期パルス電解操業方法。
  2. 【請求項2】 電流密度が300A/m2 以上の銅電解
    精製において、周期的に一定時間だけ電流を停止する通
    電サイクル方法を採用し、正方向の通電時間をT、停電
    時間をT’、T+T’を1サイクルと定義し、パルス電
    解でのサイクル効率EC(%)をEC=100×(T/
    (T+T’))とした場合、サイクル効率を95%以上
    に維持しつつ1時間あたりのサイクルを4回以下とし
    て、30秒以上の電流の停止時間を保持することを特徴
    とする長周期パルス電解操業方法。
JP07258233A 1995-09-12 1995-09-12 銅電解精製における長周期パルス電解操業方法 Expired - Lifetime JP3097824B2 (ja)

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