湿式素材プロセッシング

[2K62101-07-03] Growth of Nodules in Copper Electrorefining: Numerical Simulation of Natural Convection

○Masayuki Miyamoto¹, Atsushi Kitada¹, Kazuhiro Fukami¹, Kuniaki Murase¹ (1. Kyoto University)

Keywords:copper electrorefining, nodule, simulation, natural convection, diffusion layer

銅電解精製における電気銅生産効率の低下の主な原因は，カソード上に発達したコブ状の異常析出（ノジュール）が対向するアノードに接触して生じる電極間の短絡にある．ノジュールの形成初期（高さ <2 mm）のメカニズムに関しては種々の報告があるものの，その後の短絡に至るまで（高さ >25 mm）の成長メカニズムに関する報告はほとんどない．本研究ではノジュール成長を促進する要因として電解液の自然対流に着目し，有限要素法によるシミュレーションを行った．種々の大きさの突起を模擬的に付与した平板電極間における自然対流の形成および銅イオン濃度分布を解析した結果，突起の高さが1 mm程度を越えると，カソード近傍に特有の上向き自然対流が突起の左右に分断され，突起先端の濃度拡散層厚さが薄くなることによりノジュール成長促進に寄与することが示唆された．カソード上の突起位置および突起形状の影響についても検討した．