[发明专利]用于金属的电解提炼的改进的合金以及阳极

说明书

背景技术

多年来已将铅钙锡合金用作铜电解提炼(electrowinning)的电解提炼阳 极。Prengaman等在4,373,654中开发了首个轧制铅钙锡阳极。这些阳极从 80年代初开始就已用于铜电解提炼。使用轧制铅钙锡合金的阳极具有长的 使用寿命。钙和锡成分的组合以及机械加工可制备具有高机械强度的材料， 以在使用期间防止变形(distortion)、翘曲(warping)和短路。锡和钙的组合降 低了腐蚀速率，促进了导电的腐蚀层在阳极表面的形成，并改善了阳极的 稳定性，由此提高了阳极的使用寿命。Prengaman在6,131,798中通过将轧 制合金片附着在铜母线(bus bar)上而进行了改进。Prengaman等在5,172,850 中通过将电沉积的铅层镀覆在铜母线上来保护铜母线不受损害，从而提高 了耐酸性能。

尽管提高了铜电解提炼阳极的使用寿命，但阳极被电解提炼过程中生 成的氧气腐蚀。Prengaman在“Improved Copper Electrowinning Operations Using Wrought Pb，Ca，Sn Anodes，”Cu 99 International Symposium，October 1999中描述了所述阳极腐蚀。氧作为氧气释放(evolve)或通过阳极表面的腐 蚀产物扩散至铅表面，并在此与铅合金反应以腐蚀阳极。重要的是在阳极 的表面上制备完全均一的、紧密的、薄的、附着性的导电PbO₂腐蚀层，以 使得氧可以被有效地释放。

随着腐蚀产物变厚，其开始形成与阳极表面平行的细小裂纹。这些裂 纹最终导致在阳极表面生成非附着性的薄片(flake)。随后，腐蚀产物可以被 在阳极表面生成的氧气泡由所述表面上除去(dislodged)。如果所述薄片与 阴极接触，则其可以被还原成金属铅并夹带在阴极中。

腐蚀速率与电解质温度以及电解提炼池的电流密度有关。电流密度和 温度越高，腐蚀速率越快。除了电解提炼池的条件以外，电解质通常还包 含锰。锰可以与氧化物表面的PbO₂腐蚀产物反应，使其稳定性和附着性降 低从而更易于脱落。所述内容由Prengaman描述于Cu 87第三卷和W. Cooper，G.Loyas，G.Vearte编辑的Electrometallurgy of copper，p.387。

为了降低阳极的腐蚀速率，增加氧气释放并降低锰的有害效果，将钴 添加至铜电解提炼的电解质中。将钴添加至电解提炼溶液中首先描述于O. Hyvarinen，P&D thesis，1971和最近的Yu和O’Keefe，J.Electrochem Society， 146(4)，1999，p.1361，“Evolution of Lead Anode Reactions in Acid Sulfate Electrolytes I.Lead Anodes with Cobalt Additives.”

钴使氧气释放反应去极化，从而使得氧气释放更为容易。其减少了阳 极腐蚀，改善了铜阴极的质量并延长了阳极的使用寿命。钴离子被吸附至 铅腐蚀产物上。对腐蚀产物的分析显示了钴的存在。

通常以50-300ppm的量将钴添加至电解质中。Jenkins等在cooper 99， Vol.IV， Hydrometallurgy of Copper Electrolyte Copper-Leach，Solvent Extraction and Electrowinning World Operation Data”中调查研究了34个铜 电解提炼车间的操作条件。为了保持电解质的钴含量，必须连续地添加钴 以补偿电解质从此系统中的渗料(bleed)，以控制电解质中的杂质。添加的 钴在100-800g/吨铜阴极之间变化。渗料中的钴损失是铜车间操作中的主要 成本。

发明内容

本发明涉及适于阳极的铅合金，所述阳极用于从硫酸溶液中电解提炼 金属，特别是铜。本发明涉及将钴添加至用于电解提炼金属的阳极的常规 铅钙锡合金中。所述合金还可以包含锶、钡、银和/或铝并优选为轧制。当 用于电解提炼池时，与由不包含钴的合金制成的类似的阳极相比，所述阳 极产生较低的氧过电压。本发明涉及所述合金、所述阳极、所述池、和使 用包含所述阳极的池进行电解提炼的方法。

具体实施方式