JP2000239885A - 銅電解精製用アノードおよびその製造方法 - Google Patents

銅電解精製用アノードおよびその製造方法

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JP2000239885A JP11040534A JP4053499A JP2000239885A JP 2000239885 A JP2000239885 A JP 2000239885A JP 11040534 A JP11040534 A JP 11040534A JP 4053499 A JP4053499 A JP 4053499A JP 2000239885 A JP2000239885 A JP 2000239885A
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anode
electrolytic
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Koji Noda
晃次 乃田
Noboru Nakamura
登 中村
Gunshi Ishii
軍志 石井
Kazuyuki Kawabata
和之 川端
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Mitsui Kinzoku Co Ltd
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易で経済性に優れた方法、装置で、銅電解
精製用アノード中のBiの電気銅への混入を確実に防止す
ることが可能な銅電解精製用アノードおよびその製造方
法の提供。 【解決手段】 鉛の含有量が下記条件(1) 〜(4) を満足
する銅電解精製用アノード、および、銅の乾式製錬にお
ける精製炉および/またはアノードの鋳造工程におい
て、溶融精製粗銅中に金属鉛を添加する銅電解精製用ア
ノードの製造方法。 (1) Bi<40(mass-ppm)の時:260(mass-ppm) ≦Pb≦600
(mass-ppm) 、(2) 40(mass-ppm)≦Bi<46(mass-ppm)の
時:260(mass-ppm) ≦Pb≦〔50.0×Bi−1400〕(mass-pp
m)、(3) 46(mass-ppm)≦Bi<71(mass-ppm)の時:〔50.4
×Bi−2058〕(mass-ppm)≦Pb≦〔50.0×Bi−1400〕(mas
s-ppm)、(4) 71(mass-ppm)≦Biの時:1520(mass-ppm)≦
Pb≦2150(mass-ppm)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅製錬における電
解精製に用いられる銅電解精製用アノードおよびその製
造方法に関し、特に、電解液中に浮遊する不純物金属イ
オンであるビスマス(Bi)の製品電気銅への混入を防止す
ることが可能な銅電解精製用アノードおよびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】銅製錬における電気銅は、下記の工程に
よって製造される。すなわち、先ず、銅鉱石を溶解、酸
化して得た粗銅を精製炉において精製し、得られた純度
98〜99wt%の精製粗銅を銅電解精製用の陽極板(以下、
銅電解精製用アノードまたはアノードと記す)として鋳
造する。
【0003】次に、鋳造して得られた銅電解精製用アノ
ードおよび陰極板(以下、カソードと記す)を、硫酸銅
溶液である電解液を入れた電解槽内に交互に一定間隔で
配置し、電流密度:200 〜270A/m2 もしくはそれ以上の
電流が通電された条件下で、精製粗銅であるアノードか
ら電解液中に溶出した銅イオンをカソードに電着せし
め、極めて高純度の銅(電気銅)が製造される。
【0004】一方、精製粗銅であるアノード中には微量
ながら不純物が含まれ、上記した電解の進行によってB
i、Sb、As、Feなどの不純物金属イオンが電解液中に溶
出する。これらの不純物金属イオンの電解液中の濃度が
一定値以上になると、電着銅の純度低下、電流効率の低
下および導電率の低下をもたらすため、不純物金属イオ
ンの除去のための浄液処理が必要となっている。
【0005】特に、Biは、電解液中で浮遊スライムとな
ってカソード表面に付着して製品(:電気銅)の品質を
下げ、電着銅の表面にツブを発生し易く、さらにBiは融
点が低いことから、粒界に存在するBiが、電気銅の線材
加工などにおける熱間加工時に溶けて加工品を切断、破
断させるなどの悪影響を及ぼす。このため、電気銅中の
Biの含有量は通常1mass-ppm以下に制限する必要があ
る。
【0006】また、上記した銅製品に及ぼすBiの影響を
最小限にするためには、電解液中に浮遊するBiの濃度を
100mg/l 以下に抑える必要がある。電解液中のBiを除去
する方法として、特開昭55−154595号公報、特公昭58−
10995 号公報において、電解液中に薬剤を添加する方法
が開示されている。しかし、上記したこれらの方法は、
電解液中に炭酸バリウムを添加して生成する硫酸バリウ
ムとBi、Sbを共沈させる方法、または電解液中にバリウ
ム、ストロンチウムまたは鉛の炭酸塩を添加しBiを共沈
させる方法であり、下記の問題点があった。
【0007】すなわち、上記したBiの除去方法は、いず
れも電解液中に炭酸バリウム、炭酸ストロンチウム、炭
酸鉛などの薬剤を添加するものであり、高価な薬剤が必
要となる上、所定量の薬剤を添加してもBiの電気銅への
混入を防止できない問題点があった。また、電解液中の
Biを除去する他の方法として、特開昭60−211091号公報
において、電解液を特定のキレート樹脂と接触せしめて
電解液中のBi、Sbなどの不純物を除去する方法が開示さ
れている。
【0008】しかし、上記した方法は少なくとも吸着、
脱着のために2塔式の吸着塔が必要であり、また劣化し
たキレート樹脂の取扱が問題となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
した従来技術の問題点を解消し、電解精製工程に薬剤添
加もしくは吸着剤による浄液工程を付加することなく、
簡易で経済性に優れた方法、装置で、銅電解精製用アノ
ード中のBiの電気銅への混入を確実に防止することが可
能な銅電解精製用アノードおよびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記した
従来技術の問題点を解決するために鋭意検討した結果、
銅電解精製用アノードに予め金属鉛を添加しておくこと
によって、電解液中のBiの電気銅への混入を確実に防止
することが可能であることを見出し、本発明に到った。
【0011】すなわち、第1の発明は、銅製錬における
電解精製に用いられる銅電解精製用アノードであって、
該アノード中の鉛の含有量が次の条件(1) 〜(4) を満足
することを特徴とする銅電解精製用アノードである。 (1) Bi<40(mass-ppm)の時: 260(mass-ppm) ≦Pb≦600(mass-ppm) (2) 40(mass-ppm)≦Bi<46(mass-ppm)の時: 260(mass-ppm) ≦Pb≦〔50.0×Bi−1400〕(mass-ppm) (3) 46(mass-ppm)≦Bi<71(mass-ppm)の時: 〔50.4×Bi−2058〕(mass-ppm)≦Pb≦〔50.0×Bi−140
0〕(mass-ppm) (4) 71(mass-ppm)≦Biの時: 1520(mass-ppm)≦Pb≦2150(mass-ppm) なお、上記条件(1) 〜(4) の式中、Bi、Pbの単位は、い
ずれもmass-ppmを示す。
【0012】第2の発明は、銅製錬における電解精製に
用いられる銅電解精製用アノードの製造方法であって、
銅の乾式製錬における精製炉および/または前記アノー
ドの鋳造工程において、溶融精製粗銅中に金属鉛を添加
することを特徴とする銅電解精製用アノードの製造方法
である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。前記したように、銅製錬の最終段階としての電解
精製は、電気銅の銅源となる精製粗銅である板状のアノ
ードと、該アノードから電解液中に溶出する銅イオンを
金属銅として電着するカソードを交互に配置して行な
う。
【0014】また、上記したアノードとしては、精製炉
で得られた精製粗銅を鋳造し、電解精製用のアノード形
状に成形したものが用いられる。本発明における銅電解
精製用アノードは、精製粗銅中のBi含有量に対応して、
精製粗銅中に金属鉛を添加したアノードである。精製粗
銅への金属鉛の添加は、銅の乾式製錬における精製炉、
もしくは銅電解精製用アノードの鋳造時、すなわち溶銅
を鋳型に注湯する際、もしくはその両者において行なう
ことが可能である。
【0015】本発明においては、好ましくは精製炉で精
製中の溶銅に金属鉛を添加することが好ましく、さらに
は精製炉での還元処理終了後の溶銅に金属鉛(以下Pbと
も記す)を添加することが、より好ましい。これは、上
記した方法を用いることによって、下記(1) 〜(3) の効
果が得られるためである。
【0016】(1)簡易な方法かつ高い歩留りで所定量のP
bを銅電解精製用アノードに添加できる。 (2)アノード中に均一にPbを分布せしめることが可能と
なる。 (3)上記した(1) 、(2) によって、電解精製時に、アノ
ードから溶出するBiと、溶出するPbによって生成するPb
SO4 との共沈を、迅速かつ十分に行うことが可能とな
る。
【0017】金属鉛の添加量は、精製粗銅中のBiの含有
量、すなわちBi品位に対応して調整することが好まし
い。図1に、本発明者らが見出した銅電解精製用アノー
ド中のBi含有量とPb含有量の好適な関係を示す。図1に
示されるように、本発明における銅電解精製用アノード
中のPb含有量は、該アノード中のBi含有量に対応して、
下記条件(1) 〜(4) を満足することが好ましい。
【0018】(1) Bi<40(mass-ppm)の時:260(mass-pp
m) ≦Pb≦600(mass-ppm) (2) 40(mass-ppm)≦Bi<46(mass-ppm)の時:260(mass-p
pm) ≦Pb≦〔50.0×Bi−1400〕(mass-ppm) (3) 46(mass-ppm)≦Bi<71(mass-ppm)の時:〔50.4×Bi
−2058〕(mass-ppm)≦Pb≦〔50.0×Bi−1400〕(mass-pp
m) (4) 71(mass-ppm)≦Biの時:1520(mass-ppm)≦Pb≦2150
(mass-ppm) なお、上記条件(1) 〜(4) 中、Bi、Pbの単位は、いずれ
もmass-ppmを示す。
【0019】銅電解精製用アノード中のPb含有量が、該
アノード中のBi含有量に対応して上記した条件(1) 〜
(4) の下限値以上である場合、製品である電気銅中への
Biの混入を防止できる。また、Bi<71(mass-ppm)の範囲
において、Pb含有量が上記した条件(1) 〜(3)の上限値
を超える場合、Biの混入防止効果が実質的に飽和し、経
済的でなく、71(mass-ppm)≦Biの範囲において、Pb含有
量が上記した条件(4) の上限値を超える場合、電気銅中
へのPbの混入が生じ、電流効率も低下する。
【0020】さらに、本発明においては、製品である電
気銅中へのBiの混入防止のために、銅電解精製用アノー
ド中のPbの含有量は、該アノード中のBiの含有量に対応
して、下記条件(5) 〜(8) を満足することが、より好ま
しい。 (5) Bi<40(mass-ppm)の時:300(mass-ppm) ≦Pb≦600
(mass-ppm) (6) 40(mass-ppm)≦Bi<45(mass-ppm)の時:300(mass-p
pm) ≦Pb≦〔52.0×Bi−2040〕(mass-ppm) (7) 45(mass-ppm)≦Bi<71(mass-ppm)の時:〔52.0×Bi
−2040〕(mass-ppm)≦Pb≦〔50.0×Bi−1400〕(mass-pp
m) (8) 71(mass-ppm)≦Biの時:1600(mass-ppm)≦Pb≦2150
(mass-ppm) なお、上記条件(5) 〜(8) 中、Bi、Pbの単位は、いずれ
もmass-ppmを示す。
【0021】前記した本発明によれば、アノードの製造
段階において精製粗銅中のBi含有量に対応してPbの含有
量を調整することによって、Biの電気銅への混入を安定
して確実に防止することが可能となった。これは、下記
理由によるものと考えられる。すなわち、銅の電解精製
においては、電解槽内において、通常20〜50枚程度のア
ノードを、それぞれ電気銅電着用のカソードと相対して
配置する。
【0022】また、電解槽内の液の攪拌は、スライムの
分散、カソード電着銅への巻き込みをもたらすため自ず
から制約がある。この結果、従来技術のように薬剤添加
によってBiの電気銅への混入を防止する場合、電解液の
循環条件下においても、電解液中における薬剤の濃度分
布の形成を避けることができない。
【0023】これに対して、本発明によれば、各アノー
ド中に所定量のPbを添加、含有せしめるため、アノード
から溶出するBiが、同一アノードから溶出するPbによっ
て生成する所定量のPbSO4 と迅速に接触し、共沈する。
この結果、Biの電気銅への混入を安定して防止すること
が可能となる。また、本発明によれば、アノード中のBi
含有量に対応してPbの含有量を調整することによって、
電解槽内の各電気銅の全てについて、Biの電気銅への混
入を極めて効果的に防止することができる。
【0024】さらに、本発明によれば、金属鉛を精製炉
内の溶銅中に添加するだけでよく、またアノード鋳造工
程で金属鉛を添加する場合は、金属鉛の添加装置を配設
するのみでよく、簡易で経済性に優れた方法、装置で、
銅電解精製用アノード中のBiの電気銅への混入を防止す
ることが可能となった。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明する。 (実施例)銅の乾式製錬における精製炉で精製中の精製
粗銅のBi、Pbの含有量を分析した。
【0026】次に、得られた分析結果に基づき、精製粗
銅のPbの含有量が前記した条件(1)〜(4) のPb含有量を
満足するように、酸化・還元処理終了後の溶融精製粗銅
に金属鉛を添加し、得られた溶融精製粗銅を鋳型に注湯
し、銅電解精製用陽極板:アノードA(本発明例1)、
アノードB(本発明例2)を製造した。各アノードにつ
いて、金属鉛添加前の精製粗銅中のPb含有量、Bi含有量
および金属鉛添加後のアノード中のPb含有量、Bi含有量
を表1に示す。
【0027】金属鉛を添加して得られたアノードA、ア
ノードB中のPb含有量は、金属鉛の添加量から計算され
る含有量と一致し、添加後短時間の内に鋳造することに
よって金属鉛の添加歩留りを向上することができた。
【0028】
【表1】
【0029】次に、製造した各アノードとカソードを、
同一電解槽内において交互に一定間隔で配置し、下記条
件下で精製粗銅の電解精製実験を行った。 〔電解精製条件〕 電解液:硫酸銅水溶液(Cu:45g/l 、H2SO4 :200g/l) 陰極電流密度:250A/m2 浴温:60℃ 電着時間:24h 電解精製後に、カソードに電着した電気銅を剥離、回収
し、アノードA、アノードBに対応する各電気銅中のBi
含有量を分析した結果、Bi含有量は、それぞれ、0.1mas
s-ppm 未満および0.2mass-ppm であり、Bi含有量の低い
高純度の電気銅を製造することができた。
【0030】また、いずれの電気銅の表面にもツブの発
生は見られず、電気銅の線材加工時の切断は生じなかっ
た。 (比較例)前記した実施例において、酸化・還元処理終
了後の溶融精製粗銅に金属鉛を添加しなかった以外は実
施例と同様にしてアノードCを製造した。
【0031】精製粗銅中のPb含有量、Bi含有量を表1に
示す。次に、前記した実施例と同一の条件下で精製粗銅
の電解精製実験を行った。電解精製後に、カソードに電
着した電気銅を剥離、回収し、表面を観察すると共に電
気銅中のBi含有量を分析した結果、電気銅の表面にツブ
の発生が見られ、また、Bi含有量は、1.2mass-ppm であ
り許容範囲を超えていた。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、極めて簡易な方法、装
置で電気銅中へのBiの混入を確実に防止することが可能
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】銅電解精製用アノード中のBi含有量とPb含有量
の好適な関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 軍志 岡山県玉野市日比6−1−1 三井金属鉱 業株式会社日比製煉所内 (72)発明者 川端 和之 岡山県玉野市日比6−1−1 三井金属鉱 業株式会社日比製煉所内 Fターム(参考) 4K001 AA09 BA23 DA05 GA13 4K058 AA11 BA21 BB03 EC04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅製錬における電解精製に用いられる銅
    電解精製用アノードであって、該アノード中の鉛の含有
    量が次の条件(1) 〜(4) を満足することを特徴とする銅
    電解精製用アノード。 (1) Bi<40(mass-ppm)の時: 260(mass-ppm) ≦Pb≦600(mass-ppm) (2) 40(mass-ppm)≦Bi<46(mass-ppm)の時: 260(mass-ppm) ≦Pb≦〔50.0×Bi−1400〕(mass-ppm) (3) 46(mass-ppm)≦Bi<71(mass-ppm)の時: 〔50.4×Bi−2058〕(mass-ppm)≦Pb≦〔50.0×Bi−140
    0〕(mass-ppm) (4) 71(mass-ppm)≦Biの時: 1520(mass-ppm)≦Pb≦2150(mass-ppm) なお、上記条件(1) 〜(4) の式中、Bi、Pbの単位は、い
    ずれもmass-ppmを示す。
  2. 【請求項2】 銅製錬における電解精製に用いられる銅
    電解精製用アノードの製造方法であって、銅の乾式製錬
    における精製炉および/または前記アノードの鋳造工程
    において、溶融精製粗銅中に金属鉛を添加することを特
    徴とする銅電解精製用アノードの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110093628A (zh) * 2019-04-30 2019-08-06 云南铜业股份有限公司西南铜业分公司 一种生成核壳结构铜阳极泥的铜电解精炼方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110093628A (zh) * 2019-04-30 2019-08-06 云南铜业股份有限公司西南铜业分公司 一种生成核壳结构铜阳极泥的铜电解精炼方法
CN110093628B (zh) * 2019-04-30 2021-06-08 云南铜业股份有限公司西南铜业分公司 一种生成核壳结构铜阳极泥的铜电解精炼方法

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