(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード１枚を２回電解して製品電気銅２枚を製造し、その際、各回の電解中に液面位置を複数次調整する銅の電解精製方法において、２回目の第１次調整液面位置を１回目のそれよりも下げることを特徴とする銅の電解精製方法。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅の電解精製方法に関し、詳しくは、銅電解精製時の液面（電解浴の液面）調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銅電解精製時の液面調整方法について図３を用いて説明する。
銅の電解精製では、種板１を厚さ0.6 〜1.0mm 程度の吊手（リボン）３でクロスバー２に吊り下げてなるカソード10を電解浴中に装入して操業が行われる。このカソードは所定時間の電解操業により、所定量の銅が電着され製品電気銅（あるいは単に電気銅という）となる。このとき、液面位置を吊手３の一局部に固定して電解を続けると、気液境界部上下での銅濃度差により液面上の部分では銅が溶出し液面下の部分では銅が析出する濃淡電池反応によって、前記吊手３の液面上部近傍が腐食されて吊手切れを起こすことがあり、これを防止するために、電解中に何度か液面の位置を変更する液面調整を行って、濃淡電池反応が吊手３の一局部に集中しないようにする必要がある。
【０００３】
この液面調整は、例えば図３に示すような手順で行われる。なお、液面の位置は、種板上端位置を０としその上方を正、下方を負とする高さ位置で表すものとする。
製品電気銅は、電解当初は厚みが0.6 〜0.9 mm程度とごく薄いため、液面を最初から下げておくとどの位置においても切れてしまうという問題がある。そのため、電解のスタート時点では液面位置を例えば＋15mmに設定して吊手がある程度浸漬した状態とし、例えば１日目に＋５mmに下げ、３〜４日目に定位置であるカシメ部４の下方の位置（この例では−32mm）にもってくる。この時期になると、残り４〜６日間液面を一定にしておいても切れることはない。また、定位置をカシメ部の下方としているのは、カシメ部が液中に長期間漬けられていると、突き出たカシメ折り返し部分に電流が集中してカシメ部が異常に肥大し、短絡や不均一増厚といった不具合が生じるためである。
【０００４】
なお、液面位置調整は、電解槽に常設されている電解液溢流堰の高さを変更することにより実行される。
一方、銅の電解精製では、１枚のアノード（例えば粗銅単重約360 〜400 kg）から２枚の製品電気銅（例えば製品単重約150kg ）を製造する、詳しくは、アノード１枚を用いて１回目で製品電気銅の１枚目を製造した後、２回目で同じアノードを用いてカソードを２枚目に差し替えて製品電気銅を製造することが多い。これを「２回採り」という。２回採りでは、従来、１回目と２回目とで同じ手順で液面調整がなされていた。
【０００５】
ところで電解が終了した電気銅は電解槽から天井クレーンを用いて抜き出された後、電気銅全体を温水で洗浄して表面に付着した硫酸酸性硫酸銅溶液を洗い流して製品電気銅として出荷されるが、この時、吊手３の一部には、電解中に付着した硫酸銅等の析出物が十分に洗浄・除去されずに残っていた。この残留硫酸銅結晶中の硫黄（Ｓ）は電気銅を溶解して電線にする際に亜硫酸ガスが発生する問題や電線が断線しやすくなる問題を引き起こすのでなるべく少ないことが好ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、２回採りの１回目と２回目とで同じ手順で液面調整を行うと、２回目では製品電気銅の電着厚み不揃いが多発するという事実を突き止めた。電着厚み不揃いとは、製品電気銅の上端側（吊手側）が下端側に比べて過厚化する現象である。製品電気銅は吊手付きのまま重ねて山積みされるが、電着厚み不揃いの製品は、例えば図４に示すように、製品電気銅５の山積み荷姿の天端が上端側の過厚部６の所為で平らにならず下端側への下り勾配が大きい（Ｈ0 ＜Ｈ1 ）不安定で安全上危険な状態となる。そのため、下端側にスペーサを装入して平らにする等の余分な作業が必要となり、また、同じ山高さでの製品枚数が減少することとなって、トラック輸送のコストアップを招く問題がある。また、製品の置場では、スペーサの調整が困難となる場合が多いため、例えば23枚／段の場合、３段までしか積み重ねることができないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決すること、すなわち、２回採りの２回目に多発する電着厚み不揃いを解消しうる銅の電解精製方法を提供することにある。  
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、電解２回目に多発する製品電気銅上部過厚化の原因が、１回目と２回目のアノード形状、特に断面形状の違いにあることを見いだした。１回目の液面調整時には面間距離が等しいため、上部の異常な増厚はほとんど起こらないが、２回採りの場合には面間距離が上部だけ近くなるため電流が集中する。
【０００９】
すなわち、図５に模式的に示すように、アノード７は電解前では表面が平らで、段階的に液面位置を下げる調整がなされる結果、１回目の電解後では、初期液面位置L0、第１次調整液面位置L1、第２次調整液面位置L2の上下で下方減厚型の段差がついた形状となる。なお第３次以上の液面調整を行ってもよい。
そのため、２回目では上部の極間距離が下部よりも短くなり、カソード上部の電着量が増えて、カソード下部よりも増厚する。この増厚が進みすぎるとカソード上部がアノード上部に接触し、ショートが発生して吊手の焼切れを引き起こす。また、カシメ部もこの増厚部に属するため、２回目の電着ではカシメ部肥大をきたしやすい。
【００１０】
そこで、前記増厚を抑制しうる手段を鋭意検討した結果、２回目の第１次調整液面位置を１回目のそれよりも下げるという方法に想到し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、アノード１枚を２回電解して製品電気銅２枚を製造し、その際、各回の電解中に液面位置を複数次調整する銅の電解精製方法において、２回目の第１次調整液面位置を１回目のそれよりも下げることを特徴とする銅の電解精製方法である。なお、必要に応じて２回目の第２次調整液面位置を１回目のそれよりも下げてもよいし、２回目の第１次及び第２次調整液面位置ともに１回目のそれよりも下げてもよい。
【００１１】
また、液面を高くすればするほどカソードの電解に寄与する面積が増大することになり、電流密度が減少し、それに伴い電圧が下がるため電力原単位が低くなる。このため液面はなるべく高く保つことが好ましい。とくに１回目の液面を可及的に高くしておくと、アノード上部がより良くしゃぶられる（アノードが電解進行につれて痩せ細っていくことを「（電解液に）しゃぶられる」という）ので、２回目の上部極間距離がより拡大し、そのため２回目の液面もより高くすることができて好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、従来（ａ）と本発明（ｂ）の電解２回目の液面調整手順を比較して示す説明図である。同図に示すように、本発明では、電解２回目の第１次調整液面位置(L1') を１回目のそれ(L1)よりも下げるようにした。
この措置により、第１次液面調整から第２次液面調整までの電解期間中にカソード10の液面直下部に形成される段差を従来よりも低減（Δｘ→Δｘ’＜Δｘ）することができ、この段差を第２次液面調整以後の電着厚みで解消できるようになる。なお、２回目の第１次調整液面位置は、スタート位置から15〜20mm下方の位置が好ましい。より好ましくは18〜20mmである。
【００１４】
その結果、従来では第１次調整液面位置L1近傍に形成されたアノード角部にカソード角部が接近して接触する危険性があったのに対し本発明ではそれを回避できて、電解中のショートによる吊手切れを防止できるとともに、製品電気銅上端側に突起を形成していた過厚部が存在しなくなり、山積みしたときに天端が平坦な安定した製品荷姿が得られるようになる。
【００１７】
【実施例】
実施例：耳部以外の部分の初期の単板サイズが縦990 ×横970mm ×厚さ45mmで、耳部を含む単板重量が370kg のアノード47枚と、種板の初期の単板サイズが縦1022mm×横1022mm×厚さ0.7mm （吊手厚さも同じ）で単板重量が７kgのカソード46枚とを、長さ1200mm×幅4850mm×深さ1300mmの電解槽に装入し、該電解槽に、銅46g/L 、硫酸190g/Lの組成になる硫酸銅水溶液に添加剤（チオ尿素90g/電着銅量1t、ニカワ100g/ 電着銅量1t）を加えてなる電解液を液温62〜68℃として流量20L/分で循環させ、電解電流密度を250A/m2 に設定して、２回採り（８日／回）により銅電解精製を行う操業において、本発明に従って、電解中に図２に示す手順で液面調整を行って操業した（液面を＋25mmのレベルにしたのは引揚げの24時間前）。
【００１８】
温水洗浄後に製品電気銅の吊手部を目視で観察し、残留硫酸銅結晶が付着していないことが確認された。
比較例１：液面調整を図３に示す従来の手順で行った以外は実施例と同じ条件で操業した。
温水洗浄後に製品電気銅の吊手部を目視で観察し、残留硫酸銅結晶が少量付着していることが確認された。
【００１９】
比較例２：液面位置を種板上端位置に固定した以外は実施例と同じ条件で操業した。
実施例、比較例１、比較例２の電解２回目について、製品電気銅17枚を山積みした場合の山高さ（図４のＨ1 で表される。50山の平均）を調査したところ、表１に示すように、実施例では、比較例１〜２に比べて山高さが大幅に低減（すなわち天端が平坦化）して安定した荷姿が得られた。
【００２０】
【表１】
0004446547.tif 000002
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、銅電解精製の２回採り操業において電解２回目に発生しやすい電着厚み不揃いを防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来（ａ）と本発明（ｂ）の電解２回目の液面調整手順を比較して示す説明図である。
【図２】実施例の液面調整手順を示す説明図である。
【図３】従来の液面調整手順を示す説明図である。
【図４】電着厚み不揃いの製品荷姿の例を示す側面模式図である。
【図５】１回目電解後にアノードに形成した段差を示す模式図である。
【符号の説明】
１  種板
２  クロスバー
３  吊手（リボン）
４  カシメ部
５  製品（製品電気銅）
６  過厚部
７  アノード
10  カソード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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