[实用新型]一种有色金属电积用梯度复合阳极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种湿法冶金中有色金属电积用不溶性阳极结构技术领域。

背景技术

在整个工业生产中冶金工业仍然是耗能大户，生产能耗高，在有色金属的冶炼过程中，大约90%以上的锌和30%左右的铜是由湿法冶金技术提取的。尤其在湿法炼锌过程中，电积工序消耗了整个锌提取过程2/3的能耗。且在有色金属（锌、铜、锰、镍等）电积提取过程中，阳极材料性质直接影响着离子放电电位、过电位的变化、电流效率大小、电能消耗量、阳极寿命及阴极产品质量等指标。

目前使用的不溶性阳极为铅基合金阳极，铅基合金阳极价格便宜，性能稳定，但铅基合金阳极在使用过程中存在析氧过电位高、能耗大，质量重、操作不便、易变形，铅容易在阴极析出污染阴极产品，电解液需要定期除铅等缺点。

现有技术的惰性二氧化铅阳极的制备，通常选用钛、石墨、塑料和陶瓷等为基体材料，通过基体表面粗化处理、涂镀底层、α-PbO₂中间层以及电镀β-PbO₂等基本过程，镀制得到PbO₂电极。其优势为（1）可在高电流密度下操作；（2）可抑制泥浆的生成；（3）可提高氧化效率；（4）良好的耐蚀性和长寿命；（5）在锌电积中，不用进行化成处理，且铅混入锌中的量减少，对氯的耐蚀性好，而且能把氯除掉（实验证明，电解液含氯超过1000mg/L，氯离子将腐蚀阳极，阳极被氧化为氯酸盐，极板变薄、穿孔，寿命大大缩短），不会产生锰渣，提取锌的电流效率高。但这样电镀制得的PbO₂电极作为不溶性阳极，在使用中会出现以下问题：（1）PbO₂沉积层与电极表面结合不紧密或沉积层不均匀；（2）PbO₂沉积层多孔且粗糙，内应力大；（3）PbO₂沉积层易剥落或腐蚀，寿命不长。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的存在的缺点，提供一种电催化活性好、电积中的槽电压低、使用寿命长、能耗低的有色金属电积用梯度复合阳极。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种有色金属电积用梯度复合阳极，由一组横着的钛棒与三根钛包铜竖棒连接组装成栅栏型钛板基体，栅栏型钛板基体与上方的钛包铜导电梁焊接组成电极材料。

本实用新型所述钛棒采用拉拔挤压工艺制备，钛棒的柱面为齿形柱面，包括但不限于圆型锯齿形柱面、椭圆型锯齿形柱面、圆型异构齿型柱面、椭圆型异构齿型柱面。在栅栏型钛板基体表面包覆有有色金属涂层。所述钛棒的最大外圆直径为5～12mm，材质为TA1。采用的钛包铜导电梁为圆棒或者长方体，其钛包覆层壁厚为2～4mm。与横着的钛棒连接的三根钛包铜竖棒直径为8～14mm，其钛包覆层壁厚2～5mm。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、采用栅栏型阳极板替代传统的平板型阳极板，与传统平板型阳极板相比，可改善电解液的流动性，降低阴极区金属离子（铜、锌、镍）的浓差极化，提高阴极金属的沉积量，从而提高阴极电流效率。

2、所用钛棒为拉拔挤压工艺制备，可极大地提高表面镀层与基体的结合力，避免因镀层固有的内应力而产生的脱落现象，延长电极使用寿命。

3、采用一组横着的钛棒组装栅栏型阳极板，可避免镀层因纵向内应力而产生的裂纹现象，延长电极使用寿命。

4、与横着的钛棒连接的三根竖棒引入钛包铜棒，提高了整个阳极板的导电性，降低了槽电压。

附图说明

图1为本实用新型电极材料的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面放大示意图；

图3为图1的B-B剖面放大示意图；

图4为拉拔挤压的圆型异构齿型柱面钛棒的截面放大图；

图5为拉拔挤压的椭圆型异构齿型柱面钛棒的截面放大图；

图6为拉拔挤压的圆型锯齿形柱面钛棒的截面放大图；

图7为拉拔挤压的椭圆型锯齿形柱面钛棒的截面放大图。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。

如图1所示，本实用新型的有色金属电积用梯度复合阳极，由一组横着的钛棒1与三根钛包铜竖棒2连接组装成栅栏型钛板基体，栅栏型钛板基体与上方的钛包铜导电梁3焊接组成电极材料。所述钛棒采用拉拔挤压工艺制备，以提高后续电镀时表面镀层与基体的结合力。钛棒的柱面为齿形柱面，包括但不限于圆型锯齿形柱面、椭圆型锯齿形柱面、圆型异构齿型柱面、椭圆型异构齿型柱面。如图4所示为圆型异构齿型柱面钛棒的截面形状，图5所示为椭圆型异构齿型柱面钛棒的截面形状，图6所示为圆型锯齿形柱面钛棒的截面形状，图7所示为椭圆型锯齿形柱面钛棒的截面形状。在栅栏型钛板基体表面包覆有有色金属涂层，作用是减少涂层的孔隙率，增加阳极的寿命，同时增加涂层的导电性。有色金属涂层的材料，可根据实际生产需要确定。钛棒1的材质为TA1，其最大外圆直径一般为5～12mm，例如当钛棒的截面形状为圆型异构齿型柱面时，其齿顶圆的直径为最大外圆直径；当钛棒的截面形状为椭圆型异构齿型柱面时，其长轴齿顶圆的直径为最大外圆直径。采用的钛包铜导电梁可为圆棒或者长方体，其钛包覆层的壁厚为2～4mm。与横着的钛棒连接的三根钛包铜竖棒直径为8～14mm，其钛包覆层壁厚为2～5mm。