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銅リサイクル促進にむけた電解精錬用銅合金アノードの溶解特性調査と組織制御

研究課題

研究課題/領域番号 19K05110
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分26060:金属生産および資源生産関連
研究機関愛媛大学

研究代表者

佐々木 秀顕  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (10581746)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードリサイクル / 状態図 / 電解精錬 / 電解製錬
研究開始時の研究の概要

銅や貴金属をリサイクルするために,よりエネルギー消費の少ない精錬プロセスが求められている.しかし,既存の銅の電解精錬においては銅アノードに含まれる不溶性の元素が銅の溶解を阻害することが知られるため,多様な銅の原料に対応可能な新しい電解精錬技術が求められている.本研究では,電解精錬技術の改良する上で基礎となる電極反応について知見を得るために,不純物を含んだ銅アノードの溶解反応を調査し,アノード表面におけるスライム発生および硫酸銅析出の機構を明らかにする.

研究成果の概要

電解精製の適用が困難な銅(Cu)-銀(Ag)-アンチモン(Sb)三元系合金に着目し,その凝固組織を理解するために高温の平衡相を顕微鏡観察およびX線回折により調査した.また,不均一な銅合金アノードの溶解および不動態化過程を理解するために,組成の異なる合金を並列に接続して作製した電極に対して対流ボルタンメトリーを行いながら顕微鏡による表面観察を行った.不均一な合金表面では溶解しやすい領域において電流が集中することで,硫酸銅の析出が場所ごとに順次進行して不動態化に至る過程が観察された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

電気自動車や電気電子機器には銅をはじめとした非鉄金属が使用されており,資源を確保するためのリサイクルが重要となる.しかし,リサイクル原料は鉱石と異なる組成を有するため,既存の製錬技術をそのまま用いることはできない.とくに電気電子機器に含まれる Ag および Sb は銅の電解精製を妨げることが知られる.本研究では製錬過程におけるこれら不純物元素の挙動を明らかにするために,Ag および Sb を高濃度に含んだ銅合金の凝固組織を理解するとともに,不均一な組織を有するアノードの不動態化過程を観察し,リサイクルプロセスを開発するための基礎的な知見を得た.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Effects of Ag on phase transformation of Cu3Sb at high temperatures2022

    • 著者名/発表者名
      Yabune Ryota、Shimizu Shunya、Fujioka Masaharu、Sasaki Hideaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      巻: 169 ページ: 110864-110864

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2022.110864

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 低品位銅の電解精製におけるアノード不動態化の防止技術開発に向けた取り組み2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木 秀顕, 岡部 徹
    • 雑誌名

      資源と素材

      巻: 136 号: 7 ページ: 77-87

    • DOI

      10.2473/journalofmmij.136.77

    • NAID

      130007882577

    • ISSN
      1881-6118, 1884-0450
    • 年月日
      2020-07-31
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 銅の電解精製とアノード不動態化2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木 秀顕,二宮 裕磨,岡部 徹
    • 雑誌名

      資源と素材

      巻: 136 号: 3 ページ: 14-24

    • DOI

      10.2473/journalofmmij.136.14

    • NAID

      130007823150

    • ISSN
      1881-6118, 1884-0450
    • 年月日
      2020-03-31
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高温XRDを用いたCu-Sb-Ag合金の高温相の観察2022

    • 著者名/発表者名
      籔根涼太、佐々木秀顕
    • 学会等名
      資源・素材2022(福岡)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 銀およびアンチモンを含有した銅アノードの組織制御2020

    • 著者名/発表者名
      清水駿也,藪根涼太,佐々木秀顕
    • 学会等名
      資源・素材学会 秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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