(General session) Hydrometallurgy

[2201-09-05] Solubility of Rotating Cylinder Anodes for High-speed Copper Electrorefining (3)

○Mikiya Tsujinaka^{1[Student presentation: Master’s course]}, Gen Kaizuka¹, Kuniaki Murase¹, Kazuhiro Fukami¹, Kiho Nishioka¹ (1. Kyoto University)

司会：八木 俊介（東京大学）

Keywords:Electrorefining, Forced Convection, Passivation

銅電解精製プロセスにおいて、アノード近傍でのCu2+イオン濃度上昇に起因する不動態化は、高電流密度化による生産性向上を阻害する主要因である。当研究室の先行研究では、その抑制手段としてアノード形状を円柱とし、これを回転させる回転円柱アノード（RCE）を導入し、円筒カソードと組み合わせた軸対称2次元モデルによる数値解析によってその有効性が示された。そこで本研究では、より現実的な条件を再現するため、3次元モデルを用いた解析を行った。次元の拡張に伴う計算コストの増大に対しては、変数削減や流体解析と電流分布解析の分離などの手法を導入し、効率的な解析を実現した。その結果、RCE周囲にはテーラー渦が形成され、アノード表面のCu2+濃度が低下することを確認した。また、先行研究の軸対称２次元モデルと比較して、３次元モデルではより顕著な濃度低減効果が予測される結果となった。さらに、実操業条件に近い平板カソードを導入したモデルにおいても同様の傾向が再現され、アノード回転速度の増加に伴い平均濃度が低下することをシミュレーションできた。以上より、RCEの導入はアノード不動態化を効果的に抑制し、銅電解精製の高効率化に資すると考えられる。