JPH08337893A

JPH08337893A - 銅電解操業方法

Info

Publication number: JPH08337893A
Application number: JP7167097A
Authority: JP
Inventors: Koji Ando; 孝治安藤; Naoyuki Tsuchida; 直行土田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】高陰極電流密度での操業においてショートの
原因となる異常電着を防止するための方法を提供する。【構成】通電開始後４〜８時間、銅濃度が５２〜５４
ｇ／ｌの電解液を供給しつつ電解し、その後通常の銅濃
度に下げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、銅電解精製の操業管理
に関し、具体的には通電初期におけるショートを防止
し、もって電気銅の外観を向上し、電力ロスを減少する
ことのできる操業管理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅電解精製では、通常、４０〜４７ｇ／
ｌの銅を含む電解液を用い、精製アノードと称される粗
銅を陽極とし、純銅板を陰極として操業を行っている。
銅電解精製の生産性を向上する最も効果的な方法は、高
陰極電流密度（Ｄｋ）での電解操業である。しかし高陰
極電流密度での操業では、陰極の特定の部分へ電流が集
中しやすく、そのような場所で粒や針状電着などが発生
しやすい。この様な粒や針状電着（以下、異常電着とい
う）が発生すると、陰極と陽極とが接触し、いわゆるシ
ョートが発生する。このため、ショートが発生すること
は、とりもなおさず、陰極の電着面は平滑ではなく、不
良であり、かつ電力ロスの増加をもたらす。銅電解精製
では、このようなショートを防止すべく、膠やチオ尿素
などの添加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、これらの添加剤を使
用すると、添加剤自身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
剰の添加剤の使用は、しばしばショートを増加させるこ
とも知られている。添加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、添加剤の分析は一般に困難であり、結果として有
効量を正確に判定しにくい。このため、陰極の表面を観
察しつつ添加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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記状況に
鑑みなされたものであり、高陰極電流密度での操業にお
いてショートの原因となる異常電着を防止するための方
法の提供を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
名発明の方法は、通電初期の一定期間だけＣｕ濃度の高
い電解液を給液することからなる。具体的には、通電開
始後電解液が電槽内を１巡する時間、好ましくは少なく
とも４時間、より好ましくは４〜８時間、銅濃度が５０
〜５４ｇ／ｌ、好ましくは５２〜５４ｇ／ｌの電解液を
供給しつつ電解する。

【０００５】

【作用】本発明者らは種々の検討を試みた結果、ショー
トの発生原因となる異常電着の種は通電初期に発生する
ことを見出し本発明に至った。すなわち、通電初期に平
滑な電着面がえられれば、問題は解決することがわかっ
た。これを達成するために、通電初期にのみ添加剤を増
加することも考えられ無いわけではないが、前述したよ
うに過剰の添加剤の存在は不純物やショートを増加させ
てしまう可能性がある。よって、この方法は不適当であ
る。高陰極電流密度では、特に陰極表面近傍の銅イオン
濃度が低下し、バルクの銅イオン濃度との差、いわゆる
濃度勾配が大きくなる傾向が生じる。陰極表面近傍の銅
イオン濃度が低下すると、陰極表面における電流密度の
不均一性が助長され、異常電着が発生しやすくなる。よ
って、濃度勾配を小さくするか、電解液中の銅濃度を高
くすればよい。濃度勾配を小さくする典型的な方法は電
解液の攪拌である。しかし、異常電着を防止するように
攪拌により濃度勾配を小さくしようとすると、電着面に
液流によるすじ模様が発生し、不良品発生の原因とな
る。このため、本発明の方法では電解液の濃度を増加さ
せることにしている。

【０００６】一方、高陰極電流密度操業では、過剰の銅
イオンは陽極の不働態化を来たすと一般に言われてい
る。これは、陽極での銅イオンの溶出が過剰となり、銅
塩が陽極表面で析出し、陽極表面を覆ってしまい、通電
不良となるためである。よって、高銅濃度の電解液を用
いて長時間電解操業を続けることは不可能である。とこ
ろで、本発明者らの検討の結果、通電初期に発生するシ
ョートの核は通電後２〜３時間で生じている。よって、
通電開始後、この２〜３時間を含む一定時間だけ、電解
液の銅濃度を増加させれば、ショートの核発生は防止可
能である。この点から、本発明の方法では、通電開始後
少なくとも電解液が電槽内を１巡する時間、好ましくは
少なくも４時間、高銅濃度の電解液を流すことにしてい
る。電解液の高銅濃度通電期間を４〜８時間程度とすれ
ば、ショートの核の発生は押さえられ、かつ陽極の不働
態化も押さえられる。厳密に言えば、電解液中の銅濃度
をどの程度にするかにより、ショートの核の発生を防止
するための通電時間が決まるとも言える。また、あまり
銅濃度を高くするとショートの核の発生を防止できる時
間との関係なく陽極の不働態化が起こる。

【０００７】本発明の方法の好適態様では、通常の濃度
である４５〜４７ｇ／ｌより概ね５〜７ｇ／ｌ高い５０
〜５４ｇ／ｌ、好ましくは５２〜５４ｇ／ｌの電解液を
供給しつつ少なくとも４時間、好ましくは４〜８時間電
解する。そして、その後、通電の濃度の戻す。陽極の不
働態化が起こらないかぎり、電解終了時まで高銅濃度の
電解液を用いても支障はないが、銅の仕係り量が増加す
るため経済的に不利になる。なお、通電初期に給液する
高銅濃度の液は、例えば別途貯液槽を設け、そこから供
給すれば良く、その他の類似の方法でも目的達成が可能
である。

【０００８】

【実施例】次に本発明の実施例について述べる。（実施例１）電解槽に精製アノード（寸法；横１０５０
ｍｍ、縦１０３０ｍｍ、厚さ３８ｍｍ；単重３６０ｋ
ｇ）２６枚を、アノード・アノード間隔が１０５ｍｍに
なるように電解槽に装入した。カソードとして銅種板
（サイズ；横１０７０ｍｍ、縦１０５０ｍｍ、厚さ０．
７ｍｍ）２７枚をアノードを挟むように装入した。ここ
で、当該電解槽には、通電後４時間まではＣｕ５２ｇ／
ｌ、硫酸１９０ｇ／ｌの組成の電解液を給液し、その後
はＣｕ４７ｇ／ｌ、硫酸１９０ｇ／ｌの組成の電解液を
給液した。電解液の流量は２０リットル／分であり、電
解槽の大きさから電解液が槽内を１巡するのに約４時間
を要する。また、添加剤として銅１ｔｏｎ当たりニカワ
８０ｇ、および銅１ｔｏｎ当たりチオ尿素６０ｇを添加
した。電流密度は３５０Ａ／ｍ²とした。通電後８時間
までのショートは６ヶ所と少なく、ショート発生の防止
に本発明の効果が見られた。なお、通電８時間後に新た
に発生したショートはなかった。

【０００９】（実施例２）電解槽に精製アノード（寸
法；横１０５０ｍｍ、縦１０３０ｍｍ、厚さ３８ｍｍ；
単重３６０ｋｇ）２６枚を、アノード・アノード間隔が
１０５ｍｍになるように電解槽に装入した。カソードと
して銅種板（寸法；横１０７０ｍｍ、縦１０５０ｍｍ、
厚さ０．７ｍｍ）２７枚をアノードを挟むように装入し
た。当該電解槽には、Ｃｕ濃度を５２ｇ／ｌとした電解
液を８時間以上の全作業期間中供給した。通電後８時間
までのショートは２ヶ所と少なかった。なお、通電８時
間後に新たに発生したショートはなかった。

【００１０】（実施例３）電解槽に精製アノード（寸
法；横１０５０ｍｍ、縦１０３０ｍｍ、厚さ３８ｍｍ；
単重３６０ｋｇ）２６枚を、アノード・アノード間隔が
１０５ｍｍになるように電解槽に装入した。カソードと
して銅種板（寸法；横１０７０ｍｍ、縦１０５０ｍｍ、
厚さ０．７ｍｍ）２７枚をアノードを挟むように装入し
た。当該電解槽には、通電後４時間までＣｕ濃度５４ｇ
／ｌとした電解液を供給し、その後Ｃｕ濃度５２ｇ／ｌ
の液を給液した。通電後全期間中ショートは０ヶ所であ
った。

【００１１】（実施例４）通電開始後４時間までは、Ｃ
ｕ５０ｇ／ｌとした他は、実施例１と同様にして作業を
行った。通電後８時間までのショートは１０ヶ所であっ
た。なお、通電８時間後に新たに発生したショートはな
かった。

【００１２】（実施例５）実施例２と同様にして、８時
間以上の全期間銅濃度を５３ｇ／ｌとして電解試験を行
った。全期間中ショートは発生しなかった。

【００１３】（比較例１）実施例１との比較のために、
電解槽に精製アノード（寸法；横１０５０ｍｍ、縦１０
３０ｍｍ、厚さ３８ｍｍ；単重３６０ｋｇ）２６枚を、
アノード・アノード間隔が１０５ｍｍになるように電解
槽に装入した。カソードとして銅種板（サイズ；横１０
７０ｍｍ、縦１０５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ）２７枚を
アノードを挟むように装入した。ここで当該電解槽に
は、Ｃｕ４７ｇ／ｌ、硫酸１９０ｇ／ｌの組成の電解液
を８時間以上の全作業期間中給液した。電解液の流量は
２０リットル／分であり、電解槽の大きさから電解液が
槽内を１巡するのに約４時間を要する。また、添加剤と
して銅１ｔｏｎ当たりニカワ８０ｇ、および銅１ｔｏｎ
当たりチオ尿素６０ｇを添加した。電流密度は３５０Ａ
／ｍ²とした。通電後８時間までのショートは１６ヶ所
と、明らかにＣｕ濃度を増加させた実施例１より多かっ
た。なお、比較例１でも通電８時間後に新たに発生した
ショートはなかった。

【００１４】（比較例２）電解槽に精製アノード（寸
法；横１０５０ｍｍ、縦１０３０ｍｍ、厚さ３８ｍｍ；
単重３６０ｋｇ）２６枚を、アノード・アノード間隔が
１０５ｍｍになるように電解槽に装入した。カソードと
して銅種板（寸法；横１０７０ｍｍ、縦１０５０ｍｍ、
厚さ０．７ｍｍ）２７枚をアノードを挟むように装入し
た。当該電解槽には、通電後３時間までＣｕ濃度５４ｇ
／ｌとした電解液を供給し、その後Ｃｕ濃度４７ｇ／ｌ
の液を給液した。通電後８時間後までのショートは１４
ヶ所であった。なお、通電８時間後に新たに発生したシ
ョートはなかった。

【００１５】（比較例３）銅濃度５５ｇ／ｌとした銅電
解液を用いて電解試験を試みた。しかし、槽電圧の上昇
が激しく、陽極が不働態化した。

【００１６】

【発明の効果】本発明の方法によれば、高銅濃度の電解
液を用いるため、通電初期の陰極表面近傍の銅イオン濃
度を上昇させることができ、かつ長期間電解を継続しな
いため、陽極の不働態化を防止できる。この結果、通電
初期のショートの発生を防止し、電力ロスを低下させ、
製品の外観も向上できるようになった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通電開始後少なくとも４時間、銅濃度が
５０〜５４ｇ／ｌの電解液を供給しつつ電解することを
特徴とする銅電解操業方法。
【請求項２】通電開始後４〜８時間、５０〜５４ｇ／
ｌの電解液を供給しつつ電解することを特徴とする銅電
解操業方法。