(57)【要約】【課題】比較的高価な銅を多く含む、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から効率よく銅を回収する方法を提供する。【解決手段】ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体を酸化剤が含まれる銅可溶性液に浸漬させて銅を溶解させることにより電解銅溶液を作製する電解銅溶液作製工程と、電解銅溶液作製工程で作製された電解銅溶液中にアノードおよびカソードを浸漬させてアノードとカソードとの間に電流を印加することによりカソードの表面に銅を析出させる銅析出工程と、を備える、銅の回収方法とする。【選択図】図７
2020007583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から銅を回収する方法であって、
前記接合体を酸化剤が含まれる銅可溶性液に浸漬させて、前記接合体から銅を溶解させることにより電解銅溶液を作製する電解銅溶液作製工程と、
前記電解銅溶液作製工程で作製された電解銅溶液中にアノードおよびカソードを浸漬させて、前記アノードと前記カソードとの間に電流を印加することにより前記カソードの表面に銅を析出させる銅析出工程と、
を備える、銅の回収方法。
【請求項２】
前記接合体は、ステンレス鋼により構成されるステンレス層と、銅または銅合金により構成される銅層とが接合された多層体である、請求項１に記載の銅の回収方法。
【請求項３】
前記電解銅溶液作製工程において、前記銅可溶性液中で酸素濃度が１０％以上のガスをバブリングする、請求項１または２に記載の銅の回収方法。
【請求項４】
前記銅析出工程において、電流を印加することにより発生した酸素ガスを回収し、回収した前記酸素ガスを前記ガスに援用する、請求項３に記載の銅の回収方法。
【請求項５】
前記銅析出工程で電流が印加された電解銅溶液の一部を取り出し、前記電解銅溶液作製工程の銅可溶性液に加える、請求項１から４のいずれか１項に記載の銅の回収方法。
【請求項６】
前記銅可溶性液が硫酸銅水溶液であり、前記酸化剤が硫酸鉄（ＩＩＩ）である、請求項１から５のいずれか１項に記載の銅の回収方法。
【請求項７】
前記硫酸銅水溶液における鉄の含有量が、１Ｌの硫酸銅水溶液に対して４０ｇ／Ｌ以上１６０ｇ／Ｌ以下である、請求項６に記載の銅の回収方法。
【請求項８】
前記電解銅溶液作製工程の前に、
ステンレス鋼により構成されるステンレス層によって両面が挟まれた銅または銅合金により構成される銅層を有する多層体の側面において、前記ステンレス層に挟まれて露出する前記銅層の一部を除去することにより前記銅層が前記ステンレス層よりも凹んだ凹部を形成する凹部作製工程と、
前記多層体の前記凹部を利用して前記ステンレス層に挟まれた前記銅層を露出させることにより銅の回収用の前記接合体を得る接合体作製工程と、
を備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の銅の回収方法。
【請求項９】
前記凹部作製工程において、酸エッチングにより前記凹部を形成する、請求項８に記載の銅の回収方法。
【請求項１０】
前記ステンレス層によって両面が挟まれた前記銅層を２つ以上有する多層体である、請求項８または９に記載の銅の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅の回収方法に関し、詳しくは、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から銅を回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源枯渇などの問題が大きく取り上げられ、生活に身近な金属材料の１つである銅の回収およびリサイクルに関する技術の重要性が高まっている。例えば、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体として、特許文献１には、ステンレス鋼により構成されるステンレス層の両面に銅または銅合金により構成される銅層を有する、３層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層）の接合体であるクラッド圧延材が開示されている。また、特許文献１には、上記クラッド圧延材の製造方法として、ステンレス鋼により構成される第１ステンレス板と、銅または銅合金により構成される銅板と、ステンレス鋼により構成される第２ステンレス板とを、この順に積層させた状態で圧延して接合した後に拡散焼鈍する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６２３７９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるようなクラッド圧延材を量産する場合は、圧延により薄肉かつ長尺となるクラッド材をコイル状に巻いて取り扱うことが一般的に行われている。コイル状のクラッド材は、製造設備への取り付けなどの影響により不適合となるために、長手方向の前端部および後端部の切断が適時行われる。また、拡散焼鈍後のクラッド材は、製品幅仕様に適合させるために幅方向の両端部のスリット切断が行われる。特許文献１に開示されるような３層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層）のクラッド圧延材は、比較的希少かつ高価な銅を多く含むため、クラッド圧延材の長手方向および幅方向の切断による材料損失が製造コスト低減を阻む要因となっている。また、上記クラッド圧延材は、銅層の両面がステンレス層により挟まれた多層体であるため、銅層からの銅の回収が容易ではなく、銅の回収およびリサイクルを阻む大きな要因となっている。しかしながら、クラッド圧延材の長手方向および幅方向の切断に伴う材料損失を大きく低減するのは容易ではない。
【０００５】
本発明の目的は、比較的希少かつ高価な銅を多く含む、例えば特許文献１に開示されるような３層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層）などのクラッド圧延材およびそのスクラップなどのステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から効率よく銅を回収する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、例えば特許文献１に開示されるような３層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層）のクラッド圧延材およびそのスクラップ（スリット切断による切断端材など）について、その形態、材質的および機械的な特性を探求し、本発明の構成に想到することができた。
【０００７】
本発明は、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から銅を回収する方法であって、前記接合体を酸化剤が含まれる銅可溶性液に浸漬させて、前記接合体から銅を溶解させることにより電解銅溶液を作製する電解銅溶液作製工程と、前記電解銅溶液作製工程で作製された電解銅溶液中にアノードおよびカソードを浸漬させて、前記アノードと前記カソードとの間に電流を印加することにより前記カソードの表面に銅を析出させる銅析出工程と、を備える、銅の回収方法である。
【０００８】
前記接合体は、ステンレス鋼により構成されるステンレス層と、銅または銅合金により構成される銅層とが接合された多層体であってよい。
前記電解銅溶液作製工程において、前記銅可溶性液中で酸素濃度が１０％以上のガス  をバブリングすることが好ましい。
前記銅析出工程において、電流を印加することにより発生した酸素ガスを回収し、回収した前記酸素ガスを前記ガスに援用することが好ましい。
前記銅析出工程で電流が印加された電解銅溶液の一部を取り出し、前記電解銅溶液作製工程の銅可溶性液に加えることが好ましい。
前記銅可溶性液が硫酸銅水溶液であり、前記酸化剤が硫酸鉄（ＩＩＩ）であってよい。
前記硫酸銅水溶液における鉄の含有量が、１Ｌの硫酸銅水溶液に対して４０ｇ／Ｌ以上１６０ｇ／Ｌ以下であってよい。
【０００９】
前記電解銅溶液作製工程の前に、ステンレス鋼により構成されるステンレス層によって両面が挟まれた銅または銅合金により構成される銅層を有する多層体の側面において、前記ステンレス層に挟まれて露出する前記銅層の一部を除去することにより前記銅層が前記ステンレス層よりも凹んだ凹部を形成する凹部作製工程と、前記多層体の前記凹部を利用して前記ステンレス層に挟まれた前記銅層を露出させることにより銅の回収用の前記接合体を得る接合体作製工程と、を備える、銅の回収方法であってよい。
前記凹部作製工程において、酸エッチングにより前記凹部を形成することが好ましい。
【００１０】
前記ステンレス層によって両面が挟まれた前記銅層を２つ以上有する多層体であってよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から効率よく銅を回収することができる。したがって、例えば特許文献１に開示されるような３層構造（ステンレス鋼／銅層／ステンレス層）のクラッド圧延材およびそのスクラップなどから効率よく銅を回収することが可能になる。その結果、比較的希少かつ高価な銅を多く含むクラッド圧延材など、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体の製造コスト低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】接合体（厚み方向に２層構造を有する多層体）の一例を示す図である。
【図２】接合体（厚み方向に３層構造を有する多層体）の一例を示す図である。
【図３】接合体（厚み方向に４層構造を有する多層体）の一例を示す図である。
【図４】接合体（厚み方向に５層構造を有する多層体）の一例を示す図である。
【図５】接合体（幅方向に２層構造を有する多層体）の一例を示す図である。
【図６】接合体（幅方向に３層構造を有する多層体）の一例を示す図である。
【図７】一実施形態として示す銅の回収方法の流れ図である。
【図８】電解銅溶液作製工程の一実施形態として示す電解銅溶液作製装置の構成図である。
【図９】銅析出工程の一実施形態として示す銅析出装置の構成図である。
【図１０】ステンレス層に挟まれて銅層の露出部分が少ない多層体（例えばクラッド圧延材）に凹部を形成する凹部作製工程について説明するために示す図である。
【図１１】凹部を有する多層体を用いて電解銅溶液作製工程に供するのに好適な接合体を作製する接合体作製工程について説明するために示す図である。
【図１２】凹部を有する多層体を用いて電解銅溶液作製工程に供するのに好適な接合体を作製する接合体作製工程について説明するために示す図である。
【図１３】酸化剤となる硫酸鉄（ＩＩＩ）を添加し、銅可溶性液または電解銅溶液として用いた硫酸銅水溶液に含まれる鉄の含有量、導電性板材からの銅の溶解速度およびカソードの表面に銅を析出させる際の電流効率についての関係を示す図（グラフ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のステンレス鋼と銅または銅合金との接合体（銅クラッド材）からの銅の回収方法について、実施形態を挙げて説明するが、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。なお、本発明は、上述した３層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層）のクラッド圧延材およびそのスクラップのみならず、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体に該当する物品全般に適用可能である。
【００１４】
本発明は、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から銅を回収する方法であって、後述する電解銅溶液作製工程と、銅析出工程と、を備える。
【００１５】
ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体とは、代表的にはクラッド圧延材であるが、ステンレス鋼部分と銅部分または銅合金部分とが溶接または嵌合などにより直接的に接合されている物や、ステンレス鋼部分と銅部分または銅合金部分とが金属蝋などの溶着材により間接的に接合されている物や、ステンレス鋼部分の表面に純銅または銅合金が蒸着、スパッタリングまたはめっきされている物などを意味する。なお、「ステンレス鋼」とは、鉄（Ｆｅ元素）を主成分として５０質量％以上含むとともに、少なくともクロム（Ｃｒ元素）を１０．５質量％以上さらに含む鉄合金（Ｆｅ合金）を意味する。また、「銅」とは９９質量％以上の銅（Ｃｕ元素）を含むもの（純銅）を意味し、「銅合金」とは銅（Ｃｕ元素）を主成分として５０質量％以上含む銅合金（Ｃｕ合金）を意味する。
【００１６】
ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体は、例えば、溶接品、嵌合品、プレス圧着品、クラッド圧延品、蒸着品、スパッタリング品またはめっき品などであってよい。ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体を構成するステンレス鋼部分は、電解銅溶液（例えば硫酸濃度が１０体積％以下の硫酸銅水溶液）に対して不溶性を有するステンレス鋼である。こうしたステンレス鋼であれば、オーステナイト系、オーステナイト−フェライト系、フェライト系、マルテンサイト系または析出硬化系などの区分に拘らず、特に限定されない。ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体を構成する銅部分または銅合金部分は、電解銅溶液（例えば硫酸濃度が１０体積％以下の硫酸銅水溶液）に対して可溶性を有する純銅または銅合金である。こうした純銅または銅合金であれば、ＪＩＳ規格のＣ１０００系、Ｃ２０００系、Ｃ３０００系またはＣ４０００系などの区分に拘らず、また、いわゆる、無酸素銅、りん脱酸銅、タフピッチ銅またはＺｒ−Ｃｕ合金などの区分に拘らず、特に限定されない。
【００１７】
ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体は、ステンレス鋼により構成されるステンレス層と、銅または銅合金により構成される銅層とが接合された多層体であってよい。多層体は、厚み方向または幅方向に多層化された板状または角状のものであってよい。多層体は、長尺の板状、角状または線状のものが巻かれてコイル状になったものであってよい。例えば、板状または角状の多層体は、その厚み方向において、図１に示すような２層構造（ステンレス層／銅層）のもの（例えばクラッド圧延材）、同様に、図２に示すような３層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層）のもの、図３に示すような４層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層／銅層）のもの、または図４に示すような５層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層／銅層／ステンレス層）のものなど、ステンレス層と銅層とが厚み方向に交互に接合された多層構造のものであってよい。例えば、板状または角状の多層体は、その幅方向において、図５に示すような２層構造のもの、または図６に示すような３層構造のものなど、ステンレス層と銅層とが幅方向に交互に接合された並接構造のものであってよい。
【００１８】
以下、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から銅を回収する方法について、適宜図面を用いて具体的に説明する。例えば、図１に示す２層構造（ステンレス層／Ｃｕ層）接合体（例えばクラッド圧延材）および図２に示す３層構造（ステンレス層／Ｃｕ層／ステンレス層）接合体（例えばクラッド圧延材）の場合、図７に示すそれぞれの工程を実施することにより、最終的に銅析出工程において銅をカソードの表面に析出させて、接合体から銅を回収することができる。
【００１９】
まず、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から銅を回収するために必要な電解銅溶液作製工程および銅析出工程について、図８および図９を用いて説明する。
＜電解銅溶液作製工程＞
電解銅溶液作製工程は、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体を酸化剤が含まれる銅可溶性液に浸漬させて、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から銅を溶解させることにより、電解銅溶液を作製する工程である。電解銅溶液作製工程では、銅可溶性液を室温よりも高い一定温度に保つための加熱および温度制御を行うことができる。なお、銅可溶性液を加熱する場合、液温の下限は、銅の溶解反応を促進させる観点から、３０℃以上が好ましく、５０℃以上がより好ましい。液温の上限は、溶媒（例えば水）の蒸発による液濃度の変動抑制およびミスト発生抑制の観点から、９０℃以下が好ましく、８０℃以下がより好ましい。接合体から銅が溶解することにより銅（銅イオン）濃度が所定以上に高まった銅可溶性液は、電解銅溶液として銅析出工程に送られる。なお、銅可溶性液を電解銅溶液として銅析出工程に送る場合の銅イオン濃度は、接合体に含まれる銅量およびその溶解効率などを考慮して決めることができる。銅イオン濃度は、電解銅溶液中の鉄の含有量で代替可能である（後述する実施例３参照）。
【００２０】
図８に示す電解銅溶液作製装置は、電解銅溶液作製工程の一実施形態である。図８に示す電解銅溶液作製装置では、搬送かご２に収められたステンレス鋼と銅または銅合金との接合体１が溶解槽３に貯留される銅可溶性液４内に浸漬されている。なお、接合体１は、搬送かご２を用いることなく直接、銅可溶性液４に浸漬させることもできる。溶解槽３には、銅可溶性液４および戻入される電解銅溶液１４（図９参照）を内部に供給する給液口７と、銅可溶性液４を外部に排出する取液口８とを有し、溶解槽３内を適度な液量に保つための液循環経路を構成することができる。溶解槽３の底部には給気口５を有し、銅可溶性液４中にバブリング６を行うことにより酸素を含むガスを供給することができる。図示は略すが、電解銅溶液作製装置には、銅可溶性液４を室温よりも高い一定温度に保つための加熱装置および温度制御装置を備えることができる。接合体１から銅が溶解することにより銅（銅イオン）濃度が所定以上に高まった銅可溶性液４は、取液口８から外部へ排出され、電解銅溶液１４（図９参照）として銅析出工程に送られる。
【００２１】
なお、「銅可溶性液」とは、銅析出工程における電流の印加の有無に拘らず、ステンレス鋼部分が実質的に溶解されず（ステンレス鋼不溶性）に銅部分または銅合金部分から銅が溶解される（銅可溶性）性質を有する液を意味する。銅可溶性液としては硫酸銅（ＣｕＳＯ４）水溶液が好ましい。銅可溶性液として硫酸銅水溶液を用いる場合は、硫酸濃度が０．１体積％以上１０体積％以下の硫酸銅水溶液が好ましい。硫酸濃度が０．１体積％未満の硫酸銅水溶液を用いると、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体に含まれる銅部分または銅合金部分から銅を溶解させる（銅をイオン化させる）速度が過度に遅くなるか、銅イオンの飽和により銅が実質的に溶解されない。硫酸濃度が１０体積％を超える硫酸銅水溶液を用いると、銅だけでなく、ステンレス鋼の溶解が生じる。
【００２２】
電解銅溶液作製工程で用いる銅可溶性液には酸化剤が含まれる。銅可溶性液（例えば硫酸銅水溶液）に含まれる酸化剤は、銅の溶解速度を高めることができる物質である。酸化剤としては、例えば、硫酸鉄（ＩＩＩ）、酸素、過酸化水素、塩化第二鉄などの適用が可能である。銅可溶性液として硫酸銅水溶液を用いる場合は、好ましくは硫酸鉄（ＩＩＩ）であり、より好ましくは硫酸鉄（ＩＩＩ）と酸素との組合せである。
【００２３】
例えば、銅可溶性液として硫酸銅水溶液を用い、酸化剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）を用いる場合、硫酸銅水溶液中において、硫酸鉄（ＩＩＩ）の鉄成分は３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）として存在する。３価の鉄イオンは銅の溶解（イオン化）により２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）に換わる。反応式は、Ｃｕ＋２Ｆｅ３＋→Ｃｕ２＋＋２Ｆｅ２＋  （１）である。このとき、３価の鉄イオンが豊富にあると、（１）式の反応が促進されるため、銅の溶解速度が高まる。硫酸鉄（ＩＩＩ）が含まれる硫酸銅水溶液（図８に示す銅可溶性液４）に銅を溶解させることにより作製された電解銅溶液は、２価の鉄イオンを多く含む電解銅溶液（図９に示す電解同溶液１４）として銅析出工程に送られる。銅析出工程において２価の鉄イオンを多く含む電解銅溶液に電流を印加すると、カソードの表面には銅が析出し、アノードの表面では２価の鉄イオンが再び３価の鉄イオンに換わる。カソードでの反応式は、Ｃｕ２＋＋２ｅ−→Ｃｕ  （２Ａ）、Ｆｅ３＋＋ｅ−→Ｆｅ２＋  （２Ｂ）である。アノードでの反応式は、Ｆｅ２＋→Ｆｅ３＋＋ｅ−  （３Ａ）、２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−  （３Ｂ）である。その結果、銅を析出させた電解銅溶液中には３価の鉄イオンが多く含まれるようになり、鉄成分が３価の鉄イオンとして存在する硫酸鉄（ＩＩＩ）と同様に酸化剤としての効能を再び有することができる。つまり、硫酸鉄（ＩＩＩ）は酸化剤として再生能を有するといえ、銅析出工程において銅を析出させた電解銅溶液１４（図９参照）は、電解銅溶液作製工程で用いる硫酸銅水溶液（図８に示す銅可溶性液４）に対して酸化助剤として配合することができる。
【００２４】
上述したように、硫酸銅水溶液に含まれる硫酸鉄（ＩＩＩ）は酸化剤として再生能を有する一方、過酸化水素、塩化第二鉄などは酸化剤として適用が可能であるものの硫酸鉄（ＩＩＩ）のような再生能を有していない。なお、銅可溶性液として硫酸銅水溶液を用いる場合において、現時点で、酸化剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）と同等の再生能を有する物質を発見していない。
【００２５】
また、電解銅溶液作製工程において、銅可溶性液（例えば硫酸銅水溶液）中に酸素を含ませることにより、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体に含まれる銅部分または銅合金部分から銅を溶解させる（銅をイオン化させる）速度を大きくすることができる。酸素は、上述した硫酸鉄（ＩＩＩ）の酸化剤としての効能を促進させることができる他、液の撹拌効果を得て銅の溶解を促進させるため、硫酸鉄（ＩＩＩ）と酸素とを組合せて用いることが好ましい。酸素は、例えば図８に示す電解銅溶液作製装置のように、溶解槽３の給気口５から酸素を含むガスを供給し、銅可溶性液４中へバブリング６を行うなどの方法により、銅可溶性液４中に含ませることができる。なお、バブリング６に用いるガスは、酸素濃度（純度）が９９％以上の高純度酸素ガスに限らず、酸素濃度が１０％以上のガスであればよい。バブリング６に用いるガスとして好ましくは、酸素濃度が１６％〜２２％程度の大気（標準酸素濃度は約２１％）である。大気は、取り扱いが簡便であり、実質的なコストが極めて安価である。また、バブリング６に用いるガスの流量（大気圧、温度３０℃、湿度７５％の環境下）は、液の撹拌効果を考慮し、１Ｌの銅可溶性液に対して、好ましくは０．１Ｌ／分以上８Ｌ／分以下、より好ましくは０．３Ｌ／分以上４Ｌ／分以下である。
【００２６】
＜銅析出工程＞
銅析出工程は、電解銅溶液作製工程で作製された電解銅溶液中に浸漬させたアノードとカソードとの間に電流を印加することにより、カソードの表面に銅を析出させる工程である。銅析出工程では、電解銅溶液を室温よりも高い一定温度に保つための加熱および温度制御を行うことができる。なお、電解銅溶液を加熱する場合、液温の下限は、銅の溶解反応を促進させる観点から、３０℃以上が好ましく、５０℃以上がより好ましい。液温の上限は、溶媒（例えば水）の蒸発による液濃度の変動抑制およびミスト発生抑制の観点から、９０℃以下が好ましく、８０℃以下がより好ましい。電解銅溶液作製工程で作製された電解銅溶液は、接合体から銅が溶解することにより銅（銅イオン）濃度が一定以上に高まっている。なお、カソードの表面に銅を析出させることにより銅（銅イオン）濃度が所定以下に低減した電解銅溶液は、再び銅可溶性液として用いることができる。なお、電解銅溶液を銅可溶性液として電解銅溶液作製工程に送る場合の銅イオン濃度は、電解銅溶液に含まれる銅（銅イオン）濃度および銅の析出効率などを考慮して決めることができる。銅（銅イオン）濃度は、例えば吸光光度測定方式の銅濃度計（笠原理化工業製ＣＵ−５Ｚなど）を用いて測定することができる。また、液中の銅濃度が低下すると液が淡色化するため、液色を銅（銅イオン）濃度の目安としてもよい。
【００２７】
図９に示す銅析出装置は、銅析出工程の一実施形態である。図９に示す銅析出装置では、銅析出工程において不溶性を呈する金属材を用いたアノード１１と、無酸素銅を用いたカソード１２とを、電解槽１３内に貯留される電解銅溶液１４に浸漬させている。この電解銅溶液１４は、銅可溶性液４を用いる電解銅溶液作製工程において作製された電解銅溶液である。アノード１１およびカソード１２は電源１５に接続され、アノード１１とカソード１２との間に電流を印加することにより、電解銅溶液１４中からカソード１２の表面に銅を析出させることができる。銅をカソード１２の表面に析出させて回収する場合、カソード１２の全表面に銅を析出させると効率が良い。そのため、図９に示すように、カソード１２の両側にアノード１１を配置し、カソード１２が一対のアノード１１により挟まれるように構成するのが好ましい。また、カソード１２の周囲を囲むようにアノード１１が配設された構成にすることも可能である。
【００２８】
なお、「アノード」とは、外部回路から電流が流れ込む電極、言い換えれば、外部回路へ電子が流れ出す電極を意味する。アノードに用いる金属材として好ましくは、電解銅溶液に浸漬して電流を印加したときに不溶性（非酸化性）を呈するもの、例えば、チタン製板材の表面に酸化イリジウムのコーティング処理を施したもの、チタン基材に白金めっきを施したものなどである。なお、電解銅溶液に浸漬して電流を印加したときに可溶性を呈する金属材、例えば銅または銅合金により構成される金属材をアノードに用いると、アノードから銅が溶解する（銅がイオン化する）。アノードが溶解すると、アノードの表面積が減少するとともにカソードとアノードの間の距離（電極間距離）が大きくなる。アノードの表面積が減少することにより電流密度（アノード電流密度）が上昇するため、発熱などの不具合を生じる可能性がある。また、電極間距離が大きくなることにより電圧が上昇するため、消費電力の増大などの不具合を生じる可能性がある。
【００２９】
また、「カソード」とは、外部回路へ電流が流れ出す電極、言い換えれば、外部回路から電子が流れ込む電極を意味する。カソードに用いる金属材は、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼、チタンまたはチタン合金などであってよい。カソードに用いる金属材として好ましくは、例えば、銅を主成分として５０質量％以上含む銅または銅合金などであり、一般的に９９．９５質量％以上が銅である無酸素銅により構成するのは特に好ましい。無酸素銅により構成されたカソードを用いると、銅が析出した結果、高純度の銅（カソード）の表面が高純度の銅（析出した銅）により被覆された高純度の銅材を作製することができる。こうした高純度の銅材はリサイクル性が高いので一般的に好まれる。
【００３０】
図９に示す電解槽１３には、電解銅溶液１４を内部に供給する給液口１７と、電解銅溶液１４を外部に排出する取液口１６とを有し、電解槽１３内を適度な液量に保つための液循環経路を構成することができる。電解槽３の上部には給気口１８を有し、アノード１１の表面から発生する酸素を含むガスを回収することができる。図示は略すが、銅析出装置には、電解銅溶液１４を室温よりも高い一定温度に保つための加熱装置および温度制御装置を備えることができる。カソード１２の表面への銅の析出により銅（銅イオン）濃度が所定以下に低減した電解銅溶液１４は、取液口１６から外部へ排出される。銅（銅イオン）濃度の低減により外部へ排出された電解銅溶液１４は、再び銅可溶性液４（図８参照）として用いるために、電解銅溶液作製工程に送ることができる。
【００３１】
銅析出工程において、アノードおよびカソードは電解銅溶液中に浸漬される（図９参照）。上述したように、例えば、銅可溶性液として硫酸銅水溶液を用い、酸化剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）を用いる場合、電解銅溶液作製工程で作製された電解銅溶液中には、銅イオン（Ｃｕ２＋）および２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）が多く含まれる。この電解銅溶液中に浸漬させたアノードとカソードとの間に電流を印加すると、アノードの表面では電子の放出が起こり、カソードの表面では電子の取り込みが起こる。例えば、電解銅溶液中に銅と鉄が共存していた場合、銅よりもイオン化傾向が大きい鉄が電子を放出し、銅が電子を取り込むことになる。したがって、銅析出工程において、電解銅溶液中の２価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）が電子を放出することにより３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）となり、電解銅溶液中の銅イオン（Ｃｕ２＋）が電子を取り込むことにより銅となり、その結果、カソードの表面上に銅を析出させることができる。なお、カソードでの反応は上記（２Ａ）（２Ｂ）で表され、アノードでの反応は上記（３Ａ）（３Ｂ）で表される。
【００３２】
また、電解銅溶液作製工程において作製された電解銅溶液（図８に示す銅可溶性液４）が水溶液（例えば硫酸銅水溶液）である場合、銅析出工程において電流を印加することによりアノードの表面から酸素（ガス）が発生する。電解銅溶液作製工程において、図８に示すように酸素を含むガスのバブリング６を行う場合、銅析出工程において、図９に示すようにアノード１１の表面から発生した酸素（ガス）を吸気口１８から回収し、回収した酸素（ガス）をそのまま電解銅溶液作製工程においてバブリング６に用いることや、バブリング６に用いるガスに対する混合ガスとして用いることができる。
【００３３】
また、例えば、電解銅溶液作製工程において、銅可溶性液４として硫酸銅水溶液を用い、酸化剤として硫酸鉄（ＩＩＩ）を用いる場合、銅析出工程における電流の印加により電解銅溶液１４中には再び３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）が多く含まれるようになる。したがって、銅析出工程において銅を析出させた電解銅溶液１４は鉄成分が３価の鉄イオンとして存在する硫酸鉄（ＩＩＩ）と同様に酸化剤としての効能を有することができるため、銅析出工程で用いた電解銅溶液１４の一部を取り出して電解銅溶液作製工程の銅可溶性液４に加えると、銅の溶解（電解銅溶液の作製）効率を高めることができる。
【００３４】
以上述べたように、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体を酸化剤が含まれる銅可溶性液に浸漬させて、接合体から銅を溶解させることにより電解銅溶液を作製する電解銅溶液作製工程と、電解銅溶液作製工程で作製された電解銅溶液中にアノードおよびカソードを浸漬させて、アノードとカソードとの間に電流を印加することによりカソードの表面に銅を析出させる銅析出工程と、を備える、銅の回収方法により、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から銅を回収することができる。
【００３５】
ここで、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体には、ステンレス層と銅層とが接合された多層体であって、銅層の全表面または多くの表面がステンレス層で覆われているものがある。例えば、ステンレス層によって両面が挟まれた銅層を有する図２から図４に示すような板状または角状の多層体（例えばクラッド圧延材）は、多層体の各層の厚みが分かる側面（断面）において銅層が露出しているが、多層体全体において銅層の表面の露出部分は極めて少ない。電解銅溶液作製工程に供したい接合体が銅部分の実質的な露出が少ない多層体である場合、銅部分の露出が少ないままの多層体から銅を効率よく溶解させるのは容易ではないため、銅部分の露出（表面積）を大きくしておくのがよい。そこで、電解銅溶液作製工程の前に、銅部分の露出を大きくする工程を備えることが好ましい。この銅部分を大きくする工程は、例えば、ステンレス層に挟まれた銅層の一部がステンレス層よりも凹むように凹部を形成する凹部作製工程と、その凹部を利用してステンレス層に挟まれた銅層を露出させて銅部分が露出された接合体を得る接合体作製工程と、を備えるのが好ましい。
【００３６】
以下、銅部分の実質的な露出が少ない多層体（例えばクラッド圧延材）から銅を効率よく溶解することが可能な接合体を得るための凹部作製工程および接合体作製工程について、図１０〜図１２を用いて説明する。
【００３７】
＜凹部作製工程＞
凹部作製工程は、電解銅溶液作製工程の前に、ステンレス鋼により構成されるステンレス層によって両面が挟まれた銅または銅合金により構成される銅層を有する多層体の側面において、ステンレス層に挟まれて露出する銅層の一部を除去することにより銅層がステンレス層よりも凹んだ凹部を形成する工程である。多層体の側面に形成された凹部は、銅層の除去により形成された銅層の新たな側面である底部と、その底部から張り出すように銅層の両側に残るステンレス層の張り出し部とにより構成される。凹部作製工程により凹部が形成された多層体は後述する接合体作製工程に送られ、電解銅溶液作製工程において銅が溶解しやすい形態の接合体に加工される。なお、「多層体の側面」とは、ステンレス層により両面が挟まれた銅層の露出部分を含む多層体の端面を意味する。
【００３８】
一例を挙げると、接合体が３層構造（図２参照）であり、図１０に示すような板状または角状の凹部のない多層体２１ａ（多層体２１）である場合、ステンレス層２２、２４と銅層２３との接合面に対して交差する断面（積層断面）または多層体２１の厚み方向（積層方向）に沿う端面（積層端面）において、銅層２３がステンレス層２２、２４よりも凹んだ凹部２５を形成するのが好ましい。なお、これら断面（積層断面）や端面（積層端面）を、単に側面という。ステンレス層２２、２４に挟まれて銅層２３の露出部分が少ない多層体２１である場合、その多層体の側面に凹部２５を形成することにより、図１０に示すような凹部２５のある多層体２１ｂにしておくとよい。凹部２５のある多層体２１ｂであると、後述する接合体作製工程において、電解銅溶液作製工程に供するのに好適な接合体を簡易かつ容易に得ることができる。
【００３９】
凹部作製工程では、銅層がステンレス層よりも凹んだ凹部を形成する方法として、硝酸などにより銅層を溶かして除去する酸エッチング法や、機械加工（切削、研削および研磨など）により銅層を削って除去する方法などが適用可能である。例えば、多層体における銅層の厚みが小さい（１ｍｍ以下）場合、機械加工により銅を除去するのは容易ではないが、銅を溶かしステンレス鋼を溶かさない硝酸などの溶液に浸漬することにより銅を除去するのは簡易かつ容易である。例えば、図１０に示すような多層体２１ａの場合、多層体２５ｂにある凹部２５のような凹部は、凹部２５を形成したい多層体２１ａの銅層２３部分およびステンレス層２２、２４部分を硝酸などに浸漬し、凹部２５に対応する銅層２３部分を溶かすとともにステンレス層２２、２４部分を残すことができる酸エッチングを行うことにより、簡易かつ容易に形成することができる。なお、ステンレス層２２、２４に挟まれて銅層２３の露出部分が少ない多層体２１を、凹部作製工程を行わずに電解銅溶液作製工程にそのまま供することも可能である。しかし、銅層２３の露出部分が少ない多層体２１からの銅の溶解速度は過度に小さくなるため、実用性の観点から、凹部作製工程を行うことが好ましい。
【００４０】
＜接合体作製工程＞
接合体作製工程は、多層体にある凹部を利用してステンレス層に挟まれた銅層を露出させることにより銅の回収用の接合体を得る工程である。接合体作製工程では、凹部作製工程において凹部が形成された多層体を、電解銅溶液作製工程において銅が溶解しやすい形態の接合体に加工することができる。なお、接合体作製工程に供する多層体は、上述した積層断面または積層端面などの側面に銅層がステンレス層よりも適度に凹む凹部を有するものであればよい。つまり、当初から上記凹部を有する多層体（接合体）は、凹部作製工程を行うことなく、接合体作製工程を行うことができる。
【００４１】
多層体の凹部を利用してステンレス層に挟まれた銅層を露出させる方法としては、銅層を挟むステンレス層のそれぞれの端部を引くことにより、銅層の凹部を起点として、ステンレス層のそれぞれを引き剥がすのが簡易である。接合体が３層構造（図２参照）である場合を挙げると、例えば図１１および図１２に示すような方法により、銅層の凹部を起点としてステンレス層のそれぞれを引き剥がすことができる。図１１に示すのは、多層体２１ｂの凹部２５を構成するステンレス層の２つの張り出し部２２ａ、２４ａに把持具２６、２７を直接取り付け、それぞれの把持具２６、２７を矢印で示すように概ね反対向きに引くことによりステンレス層のそれぞれの端部を概ね反対向きに引く方法である。また、図１２に示すのは、多層体２１ｂの凹部２５を構成するステンレス層の２つの張り出し部２２ａ、２４ａにリード材２８、２９を接合し、それぞれのリード材２８、２９を矢印で示すように概ね反対向きに引くことにより接合部２８ａ、２９ａを介してステンレス層のそれぞれの端部を概ね反対向きに引く方法である。
【００４２】
上述した図１１または図１２に示す方法のいずれであっても、凹部２５を起点として、銅層を挟むステンレス層を引き剥がすことができる。その結果、図１１および図１２に示す３層構造（ステンレス層／銅層／ステンレス層）の多層体２１ｂは、例えば、ステンレス層と銅層の大部分とにより構成される２層構造の多層体（図１参照）と、ステンレス層と銅層の一部分とにより構成される２層構造ともいえる多層体とに分離される。なお、図１２に示すリード材２８、２９を用いる方法において、それぞれのリード材２８、２９の端部を巻き取り装置（図示略）に取り付け、引き剥がした後のそれぞれの接合体（多層体）を連続的に巻き取ることにより、それぞれの接合体をコイル状の形態にすることも可能である。こうした接合体作製工程により得られる接合体（多層体）は、銅層が十分に露出しているため、電解銅溶液作製工程においては接合体からの銅の溶解を十分に行うことができ、銅析出工程においては銅の回収を十分に行うことができる。
【００４３】
以上述べたように、銅部分（銅層）がステンレス鋼部分（ステンレス層）に被覆されることにより、銅部分（銅層）の実質的な露出がない多層体（接合体）であっても、凹部作製工程および接合体作製工程を備えることにより、銅部分が大きく露出された接合体を得ることができる。これにより、銅部分（銅層）が大きく露出している接合体を電解銅溶液作製工程に供することが可能になるため、銅可溶性液と接する表面積が大きい接合体から銅を効率よく回収することができる。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
クラッド圧延および拡散焼鈍を含む工程を経て作製され、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＳ３１６Ｌ）により構成されるステンレス層と、銅（ＪＩＳ規格Ｃ１０２０）により構成される銅層とが厚み方向に接合された２層構造の多層体（接合体）であるクラッド圧延材から銅の回収を行った。なお、この多層体の厚み（クラッド圧延材の全厚み）は０．１５ｍｍであり、多層体を構成するステンレス層の厚みは０．０５ｍｍ、銅層の厚みは０．１０ｍｍである。この多層体における銅層の割合は約６７％である。
【００４５】
図７に示す２層構造の接合体の場合を参照し、この２層構造の多層体（接合体）を電解銅溶液作製工程に供した。電解銅溶液作製工程においては図８に示すような電解銅作製装置を用いた。この工程では、多層体を硫酸鉄（酸化剤）が含まれる硫酸銅水溶液（銅可溶性液）に浸漬させて、多層体から銅を溶解させることにより電解銅溶液を作製した。なお、硫酸銅水溶液は、硫酸濃度８体積％、温度６５℃とした。硫酸鉄は、１Ｌの硫酸銅水溶液に対して４０ｇ／Ｌの含有割合になるようにした。また、硫酸銅水溶液に対して、大気（酸素濃度が約２０％）を用いたバブリングを、１Ｌの硫酸銅水溶液に対して流量が約４Ｌ／分となるようにして行った。また、後の銅析出工程で得られた、３価の鉄イオン（Ｆｅ３＋）の割合が増した電解銅溶液（硫酸銅水溶液）の一部を戻入して混合させた。
【００４６】
なお、硫酸銅水溶液に対するバブリングを行わなかった場合でも、電解銅溶液作製工程に対して銅析出工程から硫酸銅水溶液の戻入を行わなかった場合でも、多層体（接合体）から銅を溶解させることができた。バブリングまたは銅析出工程からの硫酸銅水溶液の戻入のいずれかを行うと銅の溶解効率が向上することが確認され、両方とも行うと銅の溶解効率がより向上することが確認された。
【００４７】
銅析出工程においては図９に示すような銅析出装置を用いた。この工程では、電解銅溶液作製工程で作製された、銅イオン（Ｃｕ２＋）を十分に含む硫酸銅水溶液からなる電解銅溶液（１Ｌの硫酸銅水溶液に対して銅濃度が２０ｇ／Ｌ以上）を用いた。なお、電解銅溶液作製工程において作製した電解銅溶液（硫酸銅水溶液）は、銅イオンを十分に含むことにより青色（深青色）を呈するようになる。この電解銅溶液（硫酸銅水溶液）中にアノードおよびカソードを浸漬させて、アノードとカソードとの間に電流を印加することによりカソードの表面に銅を析出させた。電流を印加する際の電解銅溶液（硫酸銅水溶液）の温度は６５℃とし、電流密度（カソード電流密度）が３００ｍＡ／ｃｍ２となるように制御した。なお、カソードの表面に銅を析出させた後の電解銅溶液（硫酸銅水溶液）の一部を電解銅溶液作成工程における硫酸銅水溶液（銅可溶性液）として戻入した。この場合、硫酸銅水溶液（銅可溶性液）の銅（銅イオン）濃度が所定以上に保たれるように、１Ｌの硫酸銅水溶液（銅可溶性液）に対する銅量が２０ｇ／Ｌ以上となる範囲で戻入するのがよい。
【００４８】
この結果、銅層の割合が約６７％の多層体が電解銅溶液作製工程の後にはステンレス層のみ（銅層の割合が０％）になった、つまりステンレス板になったことから、多層体に含まれる銅の全量が銅可溶性液に溶解し、電解銅溶液中に銅イオンとして取り込まれたと考えられる。したがって、電解銅溶液作製工程において、２層構造の多層体の銅層から溶解させた銅を、銅析出工程においてカソードの表面に析出させることにより、多層体（接合体）から銅を回収することができたと考えられる。回収した銅をＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）分析した結果、９９％以上の銅が検出され、ステンレス鋼の成分であるＦｅ、ＣｒおよびＮｉなどは検出されなかった。
【００４９】
（実施例２）
クラッド圧延および拡散焼鈍を含む工程を経て作製され、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＳ３１６Ｌ）により構成されるステンレス層と、銅（ＪＩＳ規格Ｃ１０２０）により構成される銅層と、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＳ３１６Ｌ）により構成されるステンレス層とが、この順に厚み方向に接合された３層構造の多層体（接合体）であるクラッド圧延材から銅の回収を行った。なお、この多層体の厚み（クラッド圧延材の全厚み）は０．２０ｍｍであり、多層体を構成する２つのステンレス層の厚みは０．０５ｍｍ、銅層の厚みは０．１ｍｍである。この多層体における銅層の割合は約５０％である。
【００５０】
図７に示す３層構造の接合体の場合を参照し、電解銅溶液作製工程の前に、この３層構造の多層体（接合体）を凹部作製工程に供し、次いで接合体作製工程を行った。凹部作製工程では、多層体の側面において、ステンレス層に挟まれて露出する銅層の一部を酸エッチングにより除去し、深さ３０ｍｍ程度の凹部を形成した。酸エッチングは、多層体の側面の凹部を形成したい部分を５０℃の温度の６０体積％の濃度の硝酸（水溶液）に浸漬させる方法で行った。次いで、接合体作製工程では、図１２に示すように、２つのステンレス層の張り出し部２２ａ、２４ａにリード材２８、２９を接合し、その接合部２８ａ、２９ａを介して張り出し部２２ａ、２４ａを概ね反対向きに引いて、２つのステンレス層を引き剥がした。この結果、３層構造の多層体は、ステンレス層と銅層の大部分とにより構成される２層構造の接合体Ａ（図１参照）と、ステンレス層と銅層の一部分とにより構成される２層構造ともいえる接合体Ｂとに分離された。
【００５１】
これら２層構造の多層体（接合体Ａ、Ｂ）を電解銅溶液作製工程に供した。電解銅溶液作製工程においては図８に示すような電解銅作製装置を用いた。この工程では、多層体を硫酸鉄（酸化剤）が含まれる硫酸銅水溶液（銅可溶性液）に浸漬させて、多層体から銅を溶解させることにより電解銅溶液を作製した。なお、硫酸銅水溶液の濃度および温度、酸化剤の種類および添加量、バブリングの有無、バブリングガスの種類およびバブリング量、銅析出工程からの硫酸銅水溶液の戻入の有無および戻入量などの各種実施条件は実施例１と同様に調整および制御した。
【００５２】
なお、実施例１と同様、バブリングを行わなかった場合でも、銅析出工程から電解銅溶液作製工程に対して硫酸銅水溶液の戻入を行わなかった場合でも、多層体（接合体）から銅を溶解させることができた。また、バブリングまたは銅析出工程からの硫酸銅水溶液の戻入のいずれかを行うと銅の溶解効率が向上することが確認され、両方とも行うと銅の溶解効率がより向上することが確認された。
【００５３】
銅析出工程においては図９に示すような銅析出装置を用いた。この工程では、電解銅溶液作製工程で銅イオン（Ｃｕ２＋）を十分に含む電解銅溶液となった硫酸銅水溶液を用いた。この硫酸銅水溶液中にアノードおよびカソードを浸漬させて、アノードとカソードとの間に電流を印加することによりカソードの表面に銅を析出させた。なお、硫酸銅水溶液の温度、電流密度などの各種実施条件は実施例１と同様に調整および制御した。
【００５４】
この結果、銅層の割合が約５０％の多層体を分離した接合体Ａおよび接合体Ｂがともに電解銅溶液作製工程の後にはステンレス層のみ（銅層の割合が０％）になった、つまりステンレス板になったことから、多層体に含まれる銅の全量が銅可溶性液に溶解し、電解銅溶液中に銅イオンとして取り込まれたと考えられる。したがって、電解銅溶液作製工程において、２層構造の多層体（接合体Ａ、Ｂ）の銅層から溶解させた銅を、銅析出工程においてカソードの表面に析出させることにより、多層体（接合体Ａ、Ｂ）から銅を回収することができたと考えられる。回収した銅をＩＣＰ分析した結果、９９％以上の銅が検出され、ステンレス鋼の成分であるＦｅ、ＣｒおよびＮｉなどは検出されなかった。
【００５５】
（実施例３）
電解銅溶液作製工程における銅可溶性液に含まれる酸化剤の量と接合体からの銅の溶解速度との関係について、簡易的な銅の溶解実験により確認した。銅可溶性液は、硫酸濃度が８体積％で温度が６５℃となるように調整した硫酸銅水溶液（液量２５０ｍＬ）とした。酸化剤は硫酸鉄とし、１Ｌの硫酸銅水溶液に対する鉄の含有量が所定値（表１参照）になるように調整した。銅が溶解するアノードとなる金属材としては、ステンレス鋼と銅または銅合金により構成される接合体の替わりに、表面に銅被覆層（有効表面積２４ｃｍ２）を有する導電性板材を用いた。この導電性材料の硫酸銅水溶液への浸漬時間（銅の溶解時間）は所定値（表１参照）とした。なお、銅の溶解時間中は硫酸銅水溶液を十分に攪拌するようにした。
【００５６】
【表１】
2020007583.tif 000003
【００５７】
表１に示す銅被覆層の厚みの変化量（Δｔ）は、硫酸銅水溶液に浸漬する前の導電性板材の厚みと硫酸銅水溶液に所定時間だけ浸漬した後の導電性板材の厚みの差から求めた値である。なお、導電性板材の厚みは、マイクロメータ（新潟精機製ＭＣＤ１３０−２５）を用いて無作為に５箇所以上を測定して平均値を求めた。また、表１に示す銅の溶解速度は、銅被覆層の厚みの変化量（Δｔ）を導電性板材の浸漬時間で除して求まる値である。上述した銅の溶解実験の結果（表１参照）から、硫酸鉄（ＩＩＩ）の添加により硫酸銅水溶液中の鉄の含有量が増加するとともに硫酸銅水溶液に溶解する銅の溶解速度が増大することを確認することができた。したがって、銅可溶性液に含まれる酸化剤の量と、銅可溶性液に溶解する銅の溶解速度とは、正の相関を有することが分かった。
【００５８】
次に、電解銅溶液作製工程における銅可溶性液に含まれる酸化剤の量と銅析出工程における電解銅溶液から銅を析出させる際の電流効率との関係について、簡易的な銅の析出実験により確認した。電解銅溶液は、硫酸濃度が８体積％で温度が６５℃となるように調整した硫酸銅水溶液（液量２５０ｍＬ）とした。酸化剤は硫酸鉄とし、１Ｌの硫酸銅水溶液に対する鉄の含有量が所定値（表２参照）になるように調整した。なお、銅を析出させる前の電解銅溶液（硫酸銅水溶液）に含まれる銅量（銅イオン濃度）は、いずれの析出実験においても略同等になるように酸化銅を加え、銅濃度計で測定しながら調整した。銅が表面に析出するカソードには、チタン製板材（有効表面積９ｃｍ２）を用いた。アノードには、チタン製板材の表面に酸化イリジウムのコーティング処理を施した不溶性の板材を用いた。硫酸銅水溶液に浸漬させたアノードとカソードとの間に電流を所定時間（表２参照）印加し、その電流値を１．３６Ａとした。この場合、電流密度（カソード電流密度）は約１５０ｍＡ／ｃｍ２となる。なお、電流印加中は硫酸銅水溶液を十分に攪拌するようにした。
【００５９】
【表２】
2020007583.tif 000004
【００６０】
表２に示すカソードの質量の変化量（Δｇ）は、電流を印加する前のカソードの質量と電流を所定時間だけ印加した後のカソードの質量の差じから求めた値である。なお、カソードの質量は、一般的な市販の電子天秤を用いて測定した。表２に示す電流効率は、銅の析出実験で実際に析出した銅量（上記Δｇ）を銅の理論析出量で除して求まる百分率値である。銅の理論析出量は、電流量（上記の１．３６Ａ）×電流印加時間（表２参照）×銅１ｍｏｌ当たりの質量（６３．５５）／ファラデー定数（約９６４８５Ａ・ｓ／ｍｏｌ）／価数（Ｃｕ２＋は２）により求まる値である。上述した銅の析出実験の結果（表２参照）から、硫酸鉄（ＩＩＩ）の添加により硫酸銅水溶液中の鉄の含有量が増加するとともに硫酸銅水溶液から銅を析出させる際の電流効率が減少することを確認することができた。したがって、銅可溶性液に含まれる酸化剤の量と、電解銅溶液から銅を析出させる際の電流効率とは、負の相関を有することが分かった。
【００６１】
図１３は、酸化剤となる硫酸鉄（ＩＩＩ）を添加し、銅可溶性液または電解銅溶液として用いた硫酸銅水溶液に含まれる鉄の含有量（ｇ／Ｌ）、導電性板材からの銅の溶解速度（μｍ／分）およびカソードの表面に銅を析出させる際の電流効率（％）について、表１および表２に示す数値に基づいてグラフ化したものである。なお、図１３には、数値の繋がり（変化傾向）を最もよく表すと考えた近似線として、銅の溶解速度には４次多項式近似線を付記し、電流効率には３次多項式近似線を付記した。図１３を見ると、上述した表１に基づく鉄の含有量と銅の溶解速度とが、つまり、銅可溶性液に含まれる酸化剤の量と銅可溶性液に溶解する銅の溶解速度とが、正の相関を有することがよく分かる。また、図１３から、上述した表２に基づく鉄の含有量と電流効率とが、つまり、銅可溶性液に含まれる酸化剤の量と電解銅溶液から銅を析出させる際の電流効率とが、負の相関を有することがよく分かる。
【００６２】
また、図１３に示す領域１００および領域２００は、銅の溶解速度と電流効率とのバランスを考慮した鉄の含有量の範囲を意図する。領域１００は、鉄の含有量が４０ｇ／Ｌ以上１６０ｇ／Ｌ以下の範囲を意図する。この結果から、電解銅溶液作製工程において銅可溶性液に含まれる鉄の含有量が４０ｇ／Ｌ以上１６０ｇ／Ｌ以下であると銅の溶解速度が０．６μｍ／分以上２．４μｍ／分以下になるとともに、銅析出工程において電解銅溶液に含まれる鉄の含有量が４０ｇ／Ｌ以上１６０ｇ／Ｌ以下であると電流効率が２０％以上８０％以下になると考えられる。また、領域２００は、鉄の含有量が６０ｇ／Ｌ以上１４０ｇ／Ｌ以下の範囲を意図する。この結果から、電解銅溶液作製工程において銅可溶性液に含まれる鉄の含有量が６０ｇ／Ｌ以上１４０ｇ／Ｌ以下であると銅の溶解速度が１．５μｍ／分以上２．１μｍ／分以下になるとともに、銅析出工程において電解銅溶液に含まれる鉄の含有量が６０ｇ／Ｌ以上１４０ｇ／Ｌ以下であると電流効率が５０％以上７０％以下になると考えられる。こうした条件下において銅の溶解および銅の回収を行うことにより、電解銅溶液作製工程における銅の溶解速度と銅析出工程における電流効率とがより好ましいバランスとなり、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から効率よく銅を回収することが可能になる。なお、電解銅溶液作製工程における銅可溶性液および銅析出工程における電解銅溶液に含まれる鉄量の好ましい範囲は目的により異なる。例えば、少ない液量（小さな溶解槽）で銅を溶解したい場合や、一度に大量に銅を溶解したい場合などにおいては、液中の鉄量を増やすように調整するのが好ましいと考えられる。例えば、銅の溶解に係る電力コストを低減したい場合などにおいては、液中の鉄量を可能な限り減らすように調整するのが好ましいと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、比較的高価な銅を多く含む、ステンレス鋼と銅または銅合金との接合体から効率よく銅を回収することを可能にする、銅の回収方法を提供することができる点において、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００６４】
１．接合体、２．搬送かご、３．溶解槽、４．銅可溶性液、５．給気口、６．バブリング、７．給液口、８．取液口、１１．アノード、１２．カソード、１３．電解槽、１４．電解銅溶液、１５．電源、１６．取液口、１７．給液口、１８．吸気口、２１．多層体（接合体）、２１ａ．凹部がない多層体、２１ｂ．凹部がある多層体、２２．ステンレス層、２２ａ．張り出し部、２３．銅層、２４．ステンレス層、２４ａ．張り出し部、２５．凹部、２６．把持具、２７．把持具、２８．リード材、２８ａ．接合部、２９．リード材、２９ａ．接合部、１００．領域、２００．領域
【図１】
2020007583.tif 000005
【図２】
2020007583.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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