JPH0726222B2 - 高純度銅の製造法 - Google Patents

高純度銅の製造法

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JPH0726222B2
JPH0726222B2 JP3166295A JP16629591A JPH0726222B2 JP H0726222 B2 JPH0726222 B2 JP H0726222B2 JP 3166295 A JP3166295 A JP 3166295A JP 16629591 A JP16629591 A JP 16629591A JP H0726222 B2 JPH0726222 B2 JP H0726222B2
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JP
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copper
electrolysis
hydrogen peroxide
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nitric acid
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周志 倉持
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Dowa Holdings Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高純度銅の湿式製造法に
関し、さらに詳しくは、硝酸酸性硝酸銅溶液を電解液と
する効率の良い、安定した電解精製法により高純度銅を
製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高純度銅の製造法としては、硫酸
酸性硫酸銅溶液を用いて陰極上に銅を析出させる硫酸銅
浴電解法が主として用いられてきたが、近年、除去が困
難な硫黄を排除する目的から硫酸酸性硫酸銅浴に代えて
硝酸酸性硝酸銅浴を用いる硝酸酸性硝酸銅浴電解法が注
目されている。
【0003】しかしながら、現在行われている硝酸酸性
硝酸銅浴電解法では、硝酸酸性電解浴中の析出銅陰極面
上に、硝酸の還元により生成される亜硝酸に起因すると
考えられる酸化銅(Cu2 O)の析出、並びにNOx
スの発生などが生じ、陰極析出銅面の荒れ、電解の進行
妨害などと共に析出銅の品位低下をもたらし、安定した
電解を長時間継続することが困難である。
【0004】硝酸の還元により生成される亜硝酸を除去
するために、電解液中にアセトアミドを添加して亜硝酸
を窒素ガスに分解して陰極面から放出しながら電解を行
う方法も行われているが、分解されたアセトアミドが亜
硝酸と反応してカルボン酸となり、電解液中に蓄積され
る等の問題があった。
【0005】上記硝酸酸性硝酸銅電解法における陰極反
応は、主反応としての Cu2++2e=Cu (E0 =0.34V ) (1) に対し、 NO3 - +3H+ +2e=HNO2 +H2 O (2) HNO2 +H+ +e=NO+H2 O (3) の合成反応として、 NO3 - +4H+ +3e=NO+2H2 O (E0 =0.99−0.06pHV ) (4) という副反応が進行しているものと考えられており、こ
のような副反応によって陰極上に析出する亜硝酸が、C
2 Oの析出、並びにNOx ガスの発生の原因となり、
電流効率の低下や析出電着銅の電着荒れを発生させる。
【0006】また、上記 (2)式の反応における部分反応
として、次のような諸反応が進行しているものと考えら
れている。 H+ +NO3 - =HNO3 (5) HNO3 +HNO2 =N2 4 +H2 O (6) N2 4 =2NO2 (7) 2NO2 +2e=2NO2 - (8) 2NO2 - +2H+ =2HNO2 (9)
【0007】すなわち、上記部分反応が進行するために
は亜硝酸の存在が不可欠であり、この亜硝酸が存在する
がゆえに陰極上におけるCu2 Oの析出およびNOx
スの発生は避けられないものであった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、硝酸酸性硝
酸銅溶液の電解時に、電解液中から亜硝酸を除去するこ
とによって、陰極上にCu2 Oを主成分とする銅酸化物
が蓄積したりNOx ガスが発生したりすることを防止
し、安定した電解をより長く継続させることができる高
純度銅の製造法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため鋭意研究したところ、好ましくはpHを2.
5より小さい値に維持しながら、硝酸酸性硝酸銅溶液中
に過酸化水素を添加することにより、電解溶液中におけ
る亜硝酸が除去され、安定した電解が継続されることを
見い出し、本発明を達成することができた。
【0010】すなわち、本発明は、硝酸酸性硝酸銅電解
浴を用い、該電解浴における陰極面上に高純度銅を析出
させて得る電解法であって、好ましくはpHを 2.5より小
さい値に維持した上記電解浴に、電解開始前または電解
進行中に該電解浴中の陰極面で生成される亜硝酸に対し
て当量以上の過酸化水素を添加することを特徴とする高
純度銅の製造法を提供するものである。
【0011】
【作用】過酸化水素は、 H2 2 +2H+ +2e=2H2 O (E0 = 1.776V )および H2 2 =O2 +2H+ +2e(E0 = 0.699V ) という酸化および還元作用を行う能力を併有しているた
め、亜硝酸を含有する溶液中に過酸化水素を添加するこ
とにより生じる亜硝酸の分解反応として、次の2通りの
反応が考えられる。一つは、 H2 2 +2H+ +2e=2H2 O、および HNO2 +H2 O=NO3 - +3H+ +2eより、 H2 2 +HNO2 =NO3 - +H+ +H2 O (10) という酸化反応、もう一つは、 H2 2 =O2 +2H+ +2e、および 2HNO2 +2H+ +2e=2NO+2H2 Oより、 2HNO2 +H2 2 =2NO(g)+O2 +2H2 O (11) という還元反応である。
【0012】本発明者等は、亜硝酸が既知量溶存してい
るpH= 0.5〜2.5 の硝酸酸性硝酸銅溶液中に過酸化水素
を定量添加したところ、[HNO2 ]/[H2 2 ]=
1なる反応、すなわち上記亜硝酸の酸化反応が進行する
ことを確認した。したがって、pH= 0.5〜2.5 の硝酸酸
性硝酸銅溶液電解浴中に、電解前または電解進行中に、
電解により生成する亜硝酸に対して当量以上の過酸化水
素を添加することにより、溶存する亜硝酸は酸化分解さ
れて消失し、NOx ガスの発生やCu2 Oを主成分とす
る銅酸化物の蓄積が防止される。また、過酸化水素は、
金属元素を含まないため高純度精製には都合が良く、し
かも自己消失するため電解に与える影響が極めて少な
く、極めて好適な添加剤であると言える。
【0013】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。しかし本発明の範囲は、以下の実施例により
制限されるものではない。
【0014】
【実施例1】硝酸酸性硝酸銅溶液3リットル(銅濃度 2
5g/l)を十分に煮沸し、溶液中の窒素酸化物(NO、N
2 、HNO2 )を除去した後、窒素酸化物として亜硝
酸ソーダ(NaNO2 10 mg/ml)溶液を用いて該硝酸酸
性硝酸銅溶液の亜硝酸濃度を30mg/lに調整した。これら
の処理を施した硝酸酸性硝酸銅溶液のpHを 1.5、 2.0お
よび 2.5とし、これら3種類の溶液をそれぞれスターラ
ーを用いて撹拌した後、25℃の液温を維持したまま濃度
が35 g/lの過酸化水素を 0.2mlずつ添加していった。過
酸化水素を添加するたびごとに吸光光度法によって該硝
酸銅溶液中の亜硝酸濃度を調べ、その結果を図1に示し
た。
【0015】図1からもわかるように、過酸化水素添加
量に対し、pH=1.5 および 2.0の溶液中のHNO2 の濃
度はほぼ[HNO2 ]/[H2 2 ]=1の当量で減少
し、当量点であるH2 2 =2mlでNO2 - は消失し
た。これに対してpH= 2.5の溶液では、亜硝酸の濃度は
ほとんど減少しなかった。
【0016】一方、過酸化水素を添加したpH= 1.5の硝
酸酸性硝酸銅溶液(銅濃度=25 g/l、HNO2 濃度=1
mg/l未満)3リットルを用い、6N電気銅を陽極および
4N無酸素銅板を陰極とし、陰極電流密度= 100A/m
2 、撹拌回転数=150rpmおよび浴温=25℃という電解条
件で72時間電解を行い、溶液中の亜硝酸濃度および析出
した銅の品位と電着状態を調べた。
【0017】その結果、電解後の電解浴中の亜硝酸濃度
は1mg/l未満であり、亜硝酸の増加は認められなかっ
た。また、得られた電着銅は平滑かつ緻密な7Nグレイ
ドの高純度銅であった。
【0018】
【比較例1】過酸化水素を添加しないこと以外は実施例
1と同様にして電解を行い、電解浴中の亜硝酸濃度、電
着状態および析出した銅の品位を調べた。その結果、72
時間後に浴中の亜硝酸濃度は上昇し、陰極にNOx ガス
の発生が認められた。また、電着状態については、NO
x ガスによる電着荒れが生じており、析出した銅は酸化
銅であった。
【0019】
【実施例2】実施例1と同様にして硝酸酸性硝酸銅溶液
の亜硝酸濃度を30mg/lに調整し、実施例1で示した電解
条件で電解を行い、電解進行中に過酸化水素を連続的に
添加し、電解浴中の亜硝酸濃度および析出した銅の品位
を調べた。なお、過酸化水素は、比較例1であらかじめ
調べた亜硝酸増加量(1.54 mg/hr)に対して当量(1.1mg/h
r)ずつ添加した。
【0020】その結果、72時間後に亜硝酸濃度は2mg/l
まで減少し、得られた電着銅は平滑かつ緻密な7Nグレ
イドの高純度銅であった。
【0021】
【実施例3】電解進行中に過酸化水素を2.2mg/hrずつ添
加したこと以外は実施例2と同様にして電解浴中の亜硝
酸濃度および析出した銅の電着状態と品位を調べた。そ
の結果、電解前には30mg/lであった亜硝酸濃度は1mg/l
未満まで減少した。また、得られた電着銅は平滑かつ緻
密な7Nグレイドの高純度銅であった。
【0022】以上の結果より、電解浴中に添加された過
酸化水素は、析出する亜硝酸と速やかに反応して消失
し、残存した過酸化水素は自己分解して消失するため、
電解には影響を与えないことが確認された。また、過酸
化水素添加量および添加時期とその結果についての評価
を表1に示した。なお、表1における評価の欄は、No.
1、2および3については過酸化水素添加による亜硝酸
の減少度についての評価であり、No.4、5、6および
7については電解継続が可能であるか否かについての評
価である。また、H2 2 添加量の欄における当量と
は、硝酸酸性硝酸銅電解浴中に析出する亜硝酸に対する
当量のことである。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明の開発により、硝酸酸性硝酸銅電
解法において電解浴中の陰極面上に析出する亜硝酸を消
失させることができるようになった。そのため、電解浴
中における陰極上にCu2 Oを主成分とする銅酸化物が
蓄積したりNOx ガスが発生することが防止され、安定
した電解をより長く継続させることができるようになっ
た。また、本発明において電解浴中に添加する過酸化水
素は金属元素を含まず、かつ自己消失するため電解に与
える影響が極めて少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】電解浴に添加する過酸化水素の添加量と、電解
浴に溶存する亜硝酸の濃度との関係を示したグラフであ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硝酸酸性硝酸銅電解浴を用いて行う銅の
    電解精製において、電解により上記電解浴中に生成され
    る亜硝酸に対して当量以上の過酸化水素を電解開始前ま
    たは電解進行中に該電解浴中に添加することを特徴とす
    る高純度銅の製造法。
  2. 【請求項2】 電解中の前記電解浴のpH値を 2.5より小
    さい値に保つ請求項1記載の方法。
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