湿式素材プロセッシング

[1101-10-07] 銅電解精製におけるノジュール成長とそのシミュレーション

^○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　工学研究科　材料工学専攻)

司会: 白山栄（東京大学）

キーワード：銅電解精製、電流効率、ノジュール、シミュレーション

銅電解精製工程における短絡の原因となる異常析出の成長メカニズムに関してシミュレーションソフトを用いた解析を行い、ノジュールが短絡に至るまで成長するか否かを分けるサイズ閾値を検討した。
国内銅製錬所の生産能力は乾式製錬工程が湿式製錬工程を上回っており、電解精製工程における生産効率は銅生産量に直結する。電解精製工程における電流効率は93-98%が一般的であり、ロスの内訳にアノード-カソード間の短絡が占める割合が最も大きい。
アノード-カソード間の短絡は、電析銅の異常析出により発達した突起部(ノジュール)がアノードに接触することで発生する。ノジュールの種といえる比較的小さいサイズ(<5mm)の異常成長に関して、添加平滑剤や電解液SSが与える影響はこれまで多く報告されてきた。しかし、これが短絡に寄与するサイズ(>30mm)に至る成長メカニズムに関しては報告されていない。
本研究ではCOMSOL Multiphysics®を用いた数値解析を行い、電気力線の集中や電解液対流の乱れがノジュールの成長に与える影響を、ノジュールサイズごとに調査した。特に、短絡に至るまで発達するか、または周囲の成長に埋もれる形で突起が解消されるかを決定する閾値に関して知見を得る事を目的とした。