[发明专利]一种电解用新型不溶阳极

说明书

技术领域

在制取无机非金属材料及有机材料的工业中，无机合成和有机合成的意义，已众所周知。而在材料科学与工程的另一领域，金属材料的研制和生产中，电化学方法也是举足轻重，倍受高度重视，这就是金属的电解提取与精炼。

按电解的介质可分为水溶液电解冶金与熔盐电解冶金，本研究制成的一种电解用新型不溶阳极主要用于水溶液电解冶金。

冶金方法可分为火法冶金与湿法冶金。前者系利用高温从矿物原料中提取金属的冶金过程，后者则利用溶剂，借助于化学及化工过程，从矿物原料中分离、提取金属的冶金过程。湿法冶金一般包括浸出(即将矿物中的金属转入溶液)、净化(将浸出液净化，去除杂质)、沉积(从净化液中提取金属)。电解沉积即以用电化学方法，使金属离子在阴极上还原析出，此法得到广泛应用，成为电解冶金的基本过程。

电解冶金依过程的目的及特点，分为电解提取和电解精炼。电解提取时采用不溶阳极，使经浸出、净化处理的电解液中待提取的金属离子在阴极还原，制得纯金属。

电解精炼时则采用可溶性阳极，即以火法冶金的方法炼制成粗金属作为阳极进行电解，通过选择性地阳极溶解与阴极沉积，达到分离杂质和提纯金属的目的。

电解冶金还可用于制取金属粉末，如在水溶液中电解制取Cu、Ni、Fe、Ag、Sn、Pb、Cr、粉末，在熔融盐中电解制取Ti、Zr、Te、Nb、Be等金属粉末。

背景技术

电化学领域中的电解冶金，科学发展应用非常之多。广泛用于冶金行业的电解提纯金属，例如粗铜的电解精炼；粗铅的电解精炼；含锌溶液的电解提取等都是在低电流密度下进行的。金属制粉领域也广泛应用，例如电解铜粉；电解镍粉；电解银粉等都是在中、高电流密度条件下进行的。此外金属防腐，海水的淡化处理等领域且都要用不溶阳极，所以不溶阳极有着广泛应用之前景。

碳和石墨是电化学工业中应用最广泛的非金属电极材料，它既可作为为阳极与阴极材料，又可作为电催化剂载体，电极导电组分或骨架，工作介质包括水溶液和熔融盐。其优点主要是导电及导热性能好，易加工且价廉。其缺点则为机械强度低，易磨损，在一定条件下氧化损失，特别不适合用于电解制粉。

金属阳极根据电催化剂的组成划分为铂系和非铂系两大类。铂金是最好的不溶阳极材料，具有良好的电化学特性，但价格昂贵稀少，不便于工业化的主要原因，只能用于特殊领域。其次就是钛金属，钛具有耐腐蚀、质轻、强度高等优点，但用于电解提取金属，表面极易氧化，必需镀铂处理才能使用，然而终因铂损耗大且价昂，未能广泛应用。

然而铅基合金阳极运以而生，铅基合金阳极广泛用于硫酸及硫酸盐介质、中性介质和铬酸盐介质。含银1％(Pb-Ag)铅银合金阳极，广泛用于锌冶金，炼锌企业根据实际情况，其中银得含量在0～1％之间调整。铅银钙(Pb-Ag-Ca)；铅锡钙(Pb-Sn-Ca)三元铅基合金，也广泛用于锰电解等。铅银钙锡(Pb-Ag-Ca--Sn)；铅银钙锑(Pb-Ag-Ca-Sb)等四元铅基合金阳极，用于高电流密度(1200～1600A/m2)的金属制粉行业，在高电流密度下对不溶阳极电化学腐蚀是很大的，甚至于阳极表面部分脱落，含铅的物质影响产品质量，以电积铜粉为例，铜粉中铅含量超标准(GB5246-85标准中铅含量为0.05％)。

发明内容

本研究为一种新型不溶阳极，是五元铅基合金铸成的不溶阳极(Ag-As-Sn-Sb--Pb)，既改善了金属铅在酸性溶液中的钝化性，又改善了该不溶阳极在硫酸溶液中的抗腐蚀性，是非常理想的一种不溶阳极。其化学成分为Ag 815～980g、Sn 3.15～3.50％、As 0.65～0.85％、Sb 1.10～1.30％，余量为铅。其规格及尺寸可根据所使用电解槽的大小而定。

具体实施方式

实施例1.

用该五元铅基合金作阳极，纯铜板作阴极，硫酸体系，硫酸浓度为180g/L，铜离子浓度为9g/L，在电流密度为1200A/m²条件下进行电解，室温，时间为2小时。在阴极纯铜板上析出铜粉后，刮下铜粉，经过滤、洗涤、烘干。检测烘 干后铜粉中铅含量为0.031％。

实施例2.

用该五元铅基合金作阳极，纯铜板作阴极，硫酸体系，硫酸浓度为180g/L，铜离子浓度为9g/L，在电流密度为1300A/m²条件下进行电解，室温，时间2小时。在阴极纯铜板上析出铜粉后，刮下铜粉，经过滤、洗涤、烘干。检测烘干后的铜粉中铅含量为0.039％。

实施例3.

用该五元铅基合金作阳极，纯铜板作阴极，硫酸体系，硫酸浓度为180g/L，铜离子浓度为9g/L，在电流密度为1400A/m²条件下进行电解，室温，时间2小时。在阴极纯铜板上析出铜粉后，刮下铜粉，经过滤、洗涤、烘干。检测烘干后铜粉中铅含量为0.047％。均小于国家标准(GB5246-85标准中铅含量为0.05％)。