(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液中においてアノード板に付着させた被精製物を電解して種板カソードに電着させて精製を行う電解精製方法であって、電解液を入れた電解槽に前記アノード板と種板カソードとを電解液中に浸漬されるように懸垂させて電解精製を行う電解精製方法において、
前記懸垂された種板カソード下端と電解槽底面との間隔が450 ｍｍ以上になるようにして電解精製を行うことを特徴とする電解精製方法。
【請求項２】
前記種板カソード下端と電解槽底面との間隔が500 ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の電解精製方法。
【請求項３】
電解液中においてアノード板に付着させた被精製物を電解して種板カソードに電着させて精製を行う電解精製方法であって、電解液を入れた電解槽に前記アノード板と種板カソードとが電解液中に浸漬されるように懸垂させて電解精製を行う電解精製方法において、
前記懸垂された種板カソード下端位置でのスライム濃度を5 ｍｇ／リットル以下にして電解を行うことを特徴とする電解精製方法。
【請求項４】
前記被精製物が、銅であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電解精製方法。
【請求項５】
電解液中においてアノード板に付着させた被精製物を電解して種板カソードに電着させて精製を行う電解精製方法に用いられる電解槽であって、前記アノード板と種板カソードとを電解液中に浸漬されるように懸垂させて電解精製を行う電解槽において、
前記種板カソードを懸垂したときに該種板カソード下端と電解槽底面との間隔が450 ｍｍ以上になるようにしたことを特徴とする電解槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解精製後の精製物の不純物含有量を低減させると共に、種板カソードに電着した精製物の表面の凹凸を少なくすることができる電解精製方法及びそれに用いる電解槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、銅電解精製方法は、電解液を入れた電解槽中に、種板カソードと精製前の銅を含有させたアノード板とを交互に懸垂配置し、種板カソードとアノード板間に直流電流を通じてアノード板に含有している銅を電解精製して種板カソードに電着させることによって、精製電気銅を得るものである。
【０００３】
この場合、種板カソードとアノード板間の間隔は約３０ｍｍ、種板カソード下端と電解槽底部との間隔は通常２００ｍｍ〜４００ｍｍ程度としている。この目的は、金等の貴金属のように電解精製中にアノード板から剥落して沈降するものや、鉛のように電解液に対して溶解度が小さくて沈降するもの、あるいは砒素、アンチモン、ビスマス等のように電解液中に溶出して複合酸化物の形態で晶出して沈降するもの等のスライムを電解槽底部に集積して回収するためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電解精製によって種板カソードに精製銅が電着して形成された電気銅の表面は、１〜10ｍｍ程度で大小や形状の多少の相違はあるものの、コブ状の電解析出銅により凹凸状になっており、その表面の状態を悪くしている。このコブ状部分が多いと、出荷のために電気銅を束ねて輸送するときに板が滑り易くなり荷が崩れる原因となっている。
【０００５】
上記コブ状の電解析出銅は、発生量や発生箇所が普遍でなく操業状況の変化によって変動するが、このコブの発生原因は付着スライムを核として銅が成長するためであろうと推定されている。
【０００６】
従来、電解精製については電極や隔膜の交換および修理が簡易にできるよう電解槽の構造は簡単であることが求められ、電解槽の改良にあたっては陽極・陰極板間の電流分布を改善すること等に注力がなされていた。これらのことから電解槽の構造に関しては長い間検討されることはなかった。
【０００７】
ところが、近年、高純度銅の用途が拡大するにしたがい、上記電気銅に対しても可能なかぎり不純物含有量の少ない精製銅が求められるようになったが、その様な要請に対しては上記従来の電解槽を使用する限り、無理があった。
【０００８】
本発明者らは上述の問題点の原因を究明したところ、以下の点が原因であろうとの結論を得ることができた。
【０００９】
すなわち、電気銅板の表面状態を改良すべく電解槽の構造やスライムの挙動について鋭意検討している過程において、電解槽の底部（種板カソード下部近傍）や中間部、あるいは上部ではスライムの懸濁濃度に大きな差があることが判明した。
【００１０】
図３に電解槽内の底部および種板カソード各位置におけるスライム濃度を模式的に示す。操業状態により若干の差があるものの、一例では、種板カソード中間部ではスライム濃度は1.7 ｍｇ／リットルであるのに対して、下部では23ｍｇ／リットルとなっており、中間部と下部とでは10倍程度の差のあることがわかった。
【００１１】
種々の実験の結果、コブ発生や不純物低減に限界が生じていることの原因が、この底部における濃縮層に関係していることが判明した。すなわち、実験によれば、種板カソード底部がこの濃縮層に接触するような位置にあると、コブの発生が顕著で不純物の低減も不十分となることがわかった。
【００１２】
本発明は、上述の解明結果に基づくものであり、電気銅板表面のコブの発生を低減することで表面状態を良好とし、併せて不純物含有量も低減させることができる電解精製法及び電解槽を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
電解液中においてアノード板に付着させた被精製物を電解して種板カソードに電着させて精製を行う電解精製方法であって、電解液を入れた電解槽に前記アノード板と種板カソードとが電解液中に浸漬されるように懸垂させて電解精製を行う電解精製方法において、
前記懸垂された種板カソード下端と電解槽底面との間隔が450 ｍｍ以上になるようにして電解精製を行うことを特徴とする電解精製方法である。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、
前記種板カソード下端と電解槽底面との間隔が500 ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の電解精製方法である。
【００１５】
請求項３荷記載の発明は、
電解液中においてアノード板に付着させた被精製物を電解して種板カソードに電着させて精製を行う電解精製方法であって、電解液を入れた電解槽に前記アノード板と種板カソードとが電解液中に浸漬されるように懸垂させて電解精製を行う電解精製方法において、
前記懸垂された種板カソード下端位置でのスライム濃度を5 ｍｇ／リットル以下にして電解を行うことを特徴とする電解精製方法である。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、
前記被精製物が、銅であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電解精製方法である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、
電解液中においてアノード板に付着させた被精製物を電解して種板カソードに電着させて精製を行う電解精製方法に用いられる電解槽であって、前記アノード板と種板カソードとが電解液中に浸漬されるように懸垂させて電解精製を行う電解槽において、
前記種板カソードを懸垂したときに該種板カソード下端と電解槽底面との間隔が450 ｍｍ以上になるようにしたことを特徴とする電解槽である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例にかかる電解槽の概略構成を示す斜視図である。以下、図１を参照にしながら一実施例にかかる電解精製方法及び電解槽を説明する。
【００１９】
図１において、電解槽１０は、上面部を開口した略直方体形状の容器であり、これに電解液を満たして電解精製を行うものである。この電解槽１０の長手方向の一端部の上部には該電解槽１０内に電解液を導入するための給液ボックス１１及び給液ポケット１２が設けられ、長手方向の他端部の上部には余剰の電解液を排出する排液口１３が設けられている。また、電解槽１０の長手方向の一方の端部側の底部には、上澄液底抜口１４が設けられ、長手方向の他方の端部側の底部には、スライム底抜口１５が設けられている。なお、図示しないが、これら上澄液底抜口１４及びスライム底抜口１５には、着脱自在なゴム栓等が嵌合されている。
【００２０】
電解槽１０の長手方向の２つの上縁部は種板カソード２０を係合して懸垂する種板カソード係合部１６とされ、また、種板カソード係合部１６のそれぞれのすぐ下部は容器内部側に突出されており、これによって形成された段差部をアノード板３０を係合して懸垂するアノード板係合部１７とされている。なお、図示しないが、種板カソード係合部１６及びアノード板係合部１７のそれぞれの少なくとも一方の表面部にはこれらに電解電流を供給するための電極が形成されている。
【００２１】
種板カソード２０は種板電解によって製造された銅薄板であり、一方の端部、すなわち、図中上端部にはフック部２２が設けられ、このフック部２２を係合バー２１に係合し、この係合バー２１を２つの種板カソード係合部１６に掛け渡すようにして係合することによって、電解槽１０内に懸垂できるようになっている。なお、上記フック部２２及び係合バー２１は電気導電体で構成されている。また、この種板カソード２０としては、圧延銅板やステンレス板またはチタン板等を使用することもできる。
【００２２】
アノード板３０は、精製炉で粗銅の不純物を揮発除去し、これを鋳込んで板状に形成したものである。このアノード板３０の一方の端部、すわち、図中上端部にはフック部３１が形成され、このフック部３１を２つのアノード板係合部１７に掛け渡すようにして係合することによって、電解槽１０内に懸垂できるようになっている。
【００２３】
電解槽１０内には、種板カソード２０とアノード板３０とが約30ｍｍの面間隔で交互に配置されるように懸垂される。
【００２４】
種板カソード２０の下端と電解槽１０の底部との間隔は450 ｍｍ以上、好ましくは500 ｍｍ以上とする。その理由は、電解槽に沈降し、あるいは沈降しながら濃縮して浮游するスライム層に種板カソード２０の下端部が位置するのを避け、種板カソード２０の下端部におけるスライムの濃度が5 ｍｇ／リットル以下となるようにするためである。
【００２５】
以下、上述の構成の電解槽を用い、電解精製を行って表面のコブが少なく、且つ不純物含有量の低減した精製電気銅を得た実施例を説明する。
【００２６】
（実施例１）
種板カソード２０とアノード板３０とを30ｍｍの間隔で交互に配置すると共に、種板カソード２０の下端と電解槽１０の底部との間隔を450 ｍｍに調節して以下の電解条件で電解精製した。
【００２７】
銅濃度            45ｇ／リットル
遊離硫酸分        190 ｇ／リットル
ニッケル濃度      8 ｇ／リットル
温度              63℃
カソード電流密度  240 アンペア／ｍ2 
電解液供給量      20リットル／分
上記電解精製によって得られた精製電気銅板の表面の状況と代表的な不純物含有量について図２の表に示した。
【００２８】
（実施例２）
種板カソード２０の下端と電解槽１０の底部との間隔を600 ｍｍとした以外は、実施例１と同様な精製条件で精製電気銅を得た。該電気銅の表面の状況と代表的な不純物含有量について図２の表に示した。
【００２９】
（比較例１）
種板カソード２０の下端と電解槽１０の底部との間隔を従来のように250 ｍｍとした以外は、実施例１と同様な精製条件で精製電気銅板を得た。該電気銅板の表面の状況と代表的な不純物含有量について図２の表に示した。
【００３０】
以上の実施例及び比較例から明らかなように、本発明によれば、従来に比較して精製電気銅板の表面のコブが少なくかつ不純物含有量も少ないことがわかる。なお、本発明の方法は、スライム発生量の少ない電解精製に適用しても充分な効果が得られるが、特にスライム発生量の多い電解精製に適用した場合に甚大な効果が得られることが確認されている。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本願発明によれば、極めて簡単な構成によって、従来の電解精製方法に比較して表面が平滑で且つ不純物含有量の少ない精製電気銅板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる電解槽の構成を示す斜視図である。
【図２】実施例及び比較例によって得た精製電気銅板の表面状態及び不純物含有量を表にして示す図である。
【図３】電解精製方法における電解槽内の各位置におけるスライム濃度を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１０…電解槽
１１…給液ボックス
１２…給液ポケット
１３…排液口
１４…上澄み液底抜口
１５…スライム底抜口
１６…種板カソード係合部
１７…アノード板係合部
２０‥種板カソード
２１…係合バー
２２…フック部
３０‥アノード板
３１…フック部
【図１】
0003806234.tif 000002
【図２】
0003806234.tif 000003
【図３】
0003806234.tif 000004