湿式素材プロセッシング

[1501-07-05] 銅電解におけるコブ状異常析出の成長メカニズム

○安達 謙¹、仲井 雄哉¹、北田 敦¹、深見 一弘¹、邑瀬 邦明¹ (1. 京都大学)

司会：佐々木 秀顕（愛媛大学）

キーワード：銅電解、電流効率、ノジュール、シミュレーション

銅電解精製工程の電流効率低下の主な原因である電極間の短絡は、カソード上で発達したコブ状の異常析出(ノジュール)がアノードに接触することで発生する。ノジュールの形成メカニズムに関して、アノードスライム等の導電性微粒子や添加平滑剤の不足が原因となり、比較的小さいサイズ( < 5mm )の突起がまず形成されることが報告されている。本研究では、これが短絡に寄与するサイズ( > 30mm )に至るまでの成長メカニズムに関して、特に電流分布に着目して電析実験と数値解析を行い、ノジュールの成長に寄与する要因を解析した。
　電析実験では、ノジュールを模擬した突起を付与したカソードを使用して、様々な実験条件下でのカソード形状の時間変化を確認した。数値解析では、電流分布モデルにしたがってカソード上の電流・電位分布を求めた。ノジュールの成長に影響を与える要因として、ノジュールのサイズ、電解液自然対流、電解槽ごとの電極総面積などを検討した。特に、短絡に至るノジュール成長には、高電流密度下における樹枝状成長が発生することが重要であることがわかった。