(57)【要約】【課題】  パーマネントカソード（PC）方式の銅電解精製工場において、計画停電後に電着銅の剥取り困難となる状況を回避する。【解決手段】ＰＣ法による銅の電解精製を行う電解精製工場を計画停電し、定期点検後、銅の電解精製槽に流す電流を正常操業値に戻す復電を行い、電解精製を再開する銅の電解精製法において、前記復電を、２段階以上の多段で電流値を増加させる操作により行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣ法による銅の電解精製を行う電解精製工場を計画停電し、定期点検後、銅の電解精製槽に流す電流を正常操業値に戻す復電を行い、電解精製を再開する銅の電解精製法において、前記復電を、２段階以上の多段で電流値を増加させる操作により行うことを特徴とする銅の電解精製方法。
【請求項２】
前記復電操作において、10〜250A/ｍ２の電流密度範囲において1時間以上保持する操作を１回以上行うことを特徴とする請求項１記載の銅の電解精製方法。
【請求項３】
前記計画停電時間が８〜１２時間である請求項１又は２記載の銅の電解精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅の電解精製方法に関するものであり、さらに詳しく述べるならば計画停電を行うＰＣ(Permanent Cathode)法による銅の電解精製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人の日立精銅工場では種板を使用する方法により電気銅の生産を行ってきたが、従来の方法では、生産性と品質の向上を同時に達成することは困難な状況にあった。また、種板を使用する銅の電解精製法において、課題となっているカソード板の懸垂性について抜本的な改善を図るべく2002年にＰＣ法を導入した（非特許文献１：JOURNAL OF MMJ, 2007(12),Vol.123『日立精銅工場における最近の操業』第605〜606頁）。また、本出願人の佐賀関製錬所でも2006年にＰＣ法を導入した（非特許文献２：JOURNAL OF MMJ, 2007(12),Vol.123『佐賀関製錬所の銅製錬』第626〜627頁）。佐賀関製錬所における電解精製の電流密度は現在300A/m2であり、将来は320A/m2までの引上げが予定されている。なお、カソード面積（片側）は1.0m2/枚である。
【０００３】
当該ＰＣ法は、ＩＳＡ方式でマスキング剤（ワックス）を使用しないタイプであり、カソード板から電着銅を効率良く剥取るため、カソード板側面部には樹脂によるマスキングを、カソード板底部にＶ字型の溝加工が施されている。    
【０００４】
日立精銅工場では銅の電解精製槽に通電を行う整流器は37KA/150V、37KA/90V、37KA/30Vの3基を備えており、電解槽1槽当たりカソード板56枚を装入させた644基の電解槽に通電している。佐賀関製錬所では、整流器を35KA/240V,35KA/120Vの2基を備えており、電解槽1槽当たりカソード板49枚を装入させた768槽の電解槽に通電している。このように、多数の電解槽にて大電流大規模処理が銅電解精製工場の特徴である。
【０００５】
また、電気銅板の製造設備は、通常年に１回の定期点検が必要であるので、計画通電の際には製造設備を停止し、またすべての銅電解槽への通電を一斉に停止する必要がある。計画停電時間は８〜１２時間程度である。このように、大規模・一斉停電が行われることも銅電解精製工場の特徴である。
【０００６】
特許文献１：特開2006-265699号公報は、ＰＣ法におけるエッジストリップとカソード板の接着方法について提案しているが、停電時の対策についてはまったく触れていない。
特許文献２：特開2005-240146号公報は、ＰＣ法における電気銅板回収方法について、電着銅板をSUS板と一体のまま合板搬入部に搬入し、洗浄を経て剥取り装置において、電着銅板とSUS板を分離する方法を説明しているが、停電時の対策についはまったく触れていない。  
【特許文献１】特開2006-265699号公報
【特許文献２】特開2005-240146号公報
【特許文献３】特願2007−088041号
【非特許文献１】JOURNAL OF MMJ, 2007(12),Vol.123『日立精銅工場における最近の操業』第605〜606頁
【非特許文献２】：JOURNAL OF MMJ, 2007(12),Vol.123『佐賀関製錬所における銅製錬』第626〜627頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電解精製工場では、変電所整備のために年一回程度の計画停電が行われ、この停電時間は8〜12時間である。さらに、導体工事、配管工事、電解槽整備などのため約8時間の停電がなされることがある。停電中には電気銅板は電解液中に浸漬された状態におかれているために、銅が電解液中に溶解する。
停電後、通電を再開すると、図１に示すように、停電前に電着した電気銅２の上に再電着銅３が積層される。なお、１はカソード板、1ａはカソード板の底部に設けられたＶ字型の溝である。停電前後の電気銅層２，３の間には線状模様が発生する。
【０００８】
ＰＣ法では、剥取り機によりSUS板から電着銅板を剥取るが、下部の電着銅形状を、計画停電がない、正常操業の場合に関しては図２に示す。
本出願人は、特許文献３：特願2007−088041号（平成19年3月29日出願；以下「先願」という）において、銅の電解精製の計画停電を行い、その後電解を再開したときに起こる電着銅の剥取り性悪化対策のために付設された補助整流器を用いて、計画停電中に10〜40A/m2程度の微弱電流を流すこと提案した。即ち、先願の請求項１は、パーマネントカソード法による銅の電解精製において、電解精製工場の計画停電時に、該電解精製工場に常設された主整流器より電解槽へ通電される電流を穏やかに落とし、次に、該電解精製工場に付設された補助整流器により、低電流にて停電復旧まで通電を行う方法である。
【０００９】
本発明は、先願の方法と同様に、ＰＣ法の銅電解精製工場において計画停電を実行した後の電着銅剥取りへの影響をできるだけ少なくすることを目的とする。特に、本発明は補助整流器を使用しなくとも、電着銅剥取悪化を低減する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の方法は、ＰＣ法による銅の電解精製を行う電解精製工場を計画停電し、定期点検後、銅の電解精製槽に流す電流を正常操業値に戻す復電を行い、電解精製を再開する銅の電解精製法において、前記復電を、２段階以上の多段で電流値を増加させる操作により行うことを特徴とする。以下、本発明を詳しく説明する。
【００１１】
上述したように、銅の電解精製は250〜320A/m2程度の電流密度で行われる（定常通電）。停電が起こると電解槽の電流密度は一挙にゼロになり、電気銅は硫酸系電解液に8〜12時間さらされることになる。その後、定常通電を再開して、電流値を一挙に正常操業値に上げて積層した電着銅の断面組織を観察すると、中断した電解析出の界面に筋のような模様が観察され、停電時間が長いほど筋状模様が明瞭になり、結晶成長が停電前の履歴を引継がないことが分かった。また、予期できない停電の場合は、最長でも４時間程度で復旧するが、この場合は特に剥取り不良などの問題は特に起こっていない。
【００１２】
先願の方法により微弱電流を計画停電中に流すことにより上記した筋状の模様を薄くして、電着銅の剥取り性悪化を防止することができるが、さらに、現場操業実験を行ったところ、停電時には一切電流を流さなくとも、復電時に電流値を複数段階に分けて増加し、各段階で保持を行うと、剥取り性が良好になることが分かった。即ち、剥取りにおいては、カソード板１（図１）と電着銅２の界面１０にチゼルを挿入し、カソード板から電着銅を剥がした後、グリップで電着銅を掴み、スウィング部で電着銅をカソード板から引き剥がす。この際、カソード板下部V字型部（図1-1a）に電着している箇所が電着銅に亀裂を生じさせる起点（図2-2a）になる。
復電処理を従来法に従い一段で行うと、カソード板下部V字型を起点に起こる亀裂が電着銅積層箇所（図1−2と3の間）で止まってしまい、電着銅を引剥がすことができなくなるため、スウィングを何度も行い、電着銅下部に金属疲労を起こさせることで、剥取る必要があった。このスウィングを何度も行うと、剥取り時間に影響を与え、処理能力低下が発生する。
これに対して、本発明による多段階復電処理を行うと、高速かつ１回操作での剥取りが可能になり、しかも剥取り後の電着銅の形状は図２に示すように、ほぼ対称形でかつ一体化している。本出願人の佐賀関製錬所で2年間操業実験（即ち、2回の計画停電及び復電）を行い、多段復電処理は剥取り性向上に効果があることを確かめた。
【００１３】
本発明において、多段とは、停電中の電流（0Ａ）と正常電解精製の中間の電流で1回以上保持を行うことであり、好ましくは10A/m2 (佐賀関製錬所の電解工場では約1000A相当)〜250A/m2  （同様に約25000A相当）の範囲の電流値での保持段階で、１時間以上の保持を１回以上行う。この好ましい保持段階を例にとって、多段階復電処理における電流値の変化及び結晶成長を説明する。
【００１４】
従来法により、復電において一挙に電流を正常操業値まで回復すると、先願の図４（本願において図３として引用）に示されるように、復電後の電気銅の結晶成長は、停電前の結晶成長とは、結晶粒の大きさや成長方向に関して、かなり異なっている。このような、結晶成長履歴が電気銅の剥取り性に影響を及ぼすので、本発明においては復電を多段で行うことにより剥取り性悪化を避けることを提案する。
【００１５】
なお、電解精製は大電流を流すために、小刻みに電流値を増加させかつ短時間保持することは電気制御の面で簡単ではなく、しかも刻々と成長条件が変化するから電気銅結晶が充分に柱状結晶として発達することが困難になる。しかしながら、柱状結晶が成長する条件では小刻みに電流値を変化させても同様の効果が期待できる。
【００１６】
以上の説明のとおり、本発明の好ましい実施態様は次のとおりである。
（1）１0〜250A/m2の範囲の電流密度で1時間以上の保持を1回以上行う方法。
(2) 計画停電時間が８〜１２時間である(1)〜(2)の方法。
【発明の効果】
【００１７】
計画停電後には一刻も早く正常生産に復帰する必要があるにも拘わらず、従来法では、多量の電気銅板の剥取りに手間取るために、益々生産性が低下してしまう。ちなみに、日立工場の電解設備の例をとると644×55=9660枚もの多量の電気銅板のほとんど全部が剥取り困難となる。これに対して、本発明方法によると、銅の電解精製工場の計画停電による電着銅の剥取り速度低下を防止し、速やかに正常操業に復帰することができる。
【００１８】
本発明法では、計画停電時には電解槽に一切通電する必要がないために、操業が簡単である。但し、先願の方法により計画停電中に微弱電流を流す場合も、先の段落で説明した効果は実現される。
【００１９】
本発明法では、剥取り悪化を低減することができるため、剥取り不良によるスウィング部への負荷を軽減でき、電解設備のメンテナンスコストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施例
本出願人の佐賀関製錬所でのＰＣ電解法操業結果を説明する。10時間50分の停電期間中電流は一切流さず、その後1000Aで1時間保持、5000Ａで1時間30分保持、25000Ａで2時間30分保持の復電を行い、その後定常操業電流の32500Aに電流を上昇した。なお、上述したようにカソードの面積は1.0m2である。通電時の電流値より、電流密度を計算する場合、カソード板の面積は1.0 m2であり、電流はカソード板の表裏２面より流れるため、カソード板１枚当たりの電流の通電面積は2.0 m2となる。また電解槽１槽当たり49枚のカソード板が挿入されているので、総通電面積は98 m2となる。したがって、電流値を電流密度に換算する場合、各電流値を98 m2で割り返すことで換算できる。使用した剥取り機は、MESCO製であり、チゼルをカソード１と電着銅２の界面１０（図１）に沿って入れ、グリップ部でカソード板から剥がれた電着銅を挟み込み、スウィングにより下方向へ引き剥がしながらカソード板下部V字型部を起点に電着銅に亀裂を生じさせ、約7.2ｍ/sの速度でカソード板から電着銅を引き剥がす。この結果剥取り速度は13.5秒/枚となった。
図４に電着銅の顕微鏡組織写真を示す。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
近年銅の需要が逼迫しているために、本発明法が銅電解製錬業界に貢献するところが大である。また、銅の需給が緩むような経済情勢になり、設備保全を徹底して行うような状況になっても本発明の有用性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】停電前後で成長した銅が層を形成していることを示す模式図である。
【図２】カソードから引剥がされた電着銅の説明図である。
【図３】復電を１段階で行う従来法による電着銅の金属組織を示す写真である。
【図４】実施例により得られた電着銅の金属組織を示す写真であって、左側は電着銅のマクロ写真、右側は顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００２３】
１−電着銅
２−電着銅
３−カソード板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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