2016 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental study on engulfment of particles into cathode and formation of nodules in copper electrorefining
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26420757
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高須 登実男 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20264129)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 秀行 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (90213074)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 金属生産工学 / 素材精製 / 電解精製 / モデル化 / 銅製錬 / スライム / 析出形態 / 電解液流動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、2種類の電解実験装置を用いて実験を行った。1つは昨年と同様に円筒電解槽の低部をカソードとして、その上部に撹拌子を設置したものである。ただし、上部に配置したアノードの溶解に伴ってCu粉が沈降することが分かったため、アノード室を別に設置し液を循環するように改良した。撹拌速度を0, 300, 600, 1200rpmの4条件とした。模擬スライム粒子としては、Ag(5-50um) とAl2O3(3-45um)とし、添加なしの場合も実施した。
撹拌速度を上げていくほど析出する銅の結晶粒が細かくなっていき平滑になった。粒子の添加なし、Al2O3粒子添加の場合、結晶粒は初期カソード面に垂直に成長していた。Ag 粒子添加の場合、Ag粒子の凝集体が取込まれると、それを起点として結晶粒が扇状に成長していた。電解初期にカソード表面上に大きな粒子や凝集体が存在している場所でコブが生成することを明らかにした。粒子がカソードに接触していても流れによって動いている条件においては、Al2O3粒子は取込まれず、Ag粒子は取込まれる傾向がみられた。
もう1つの実験装置では矩形電解槽の側壁に電極を設置するもので、外部に粒子を懸濁させるための分散槽を設置し液を循環させた。断面平均流速を60と90mm/sとした。Ag粒子添加の場合には、デンドライト状の析出が見られた。しかしながら、実験後60ppm程度のAgが電解液に溶解しており、分散槽中で溶存酸素によって溶解し、カソードで一部析出する影響もあったものと思われる。Al2O3粒子添加の場合には、粒子の取込みが確認され、添加なしの場合と比較すると結晶粒が大きくなり緻密になった。
コブ状析出の抑制には凝集体の取込みの抑制が重要であり、そのためには、十分な強さの流動を与えることが有効であることを示した。
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