[实用新型]一种有色金属电积用栅栏型阳极板

说明书

技术领域

本实用新型属于电解技术领域，具体涉及到一种有色金属电积用栅栏型阳极板。

背景技术

在湿法提取锌、铜、镍、钻、锰、铬等金属过程中，阳极材料目前仍使用铅及铅合金，其缺点是槽电压高(3.4-3.8V，电流效率低(75-88％)，电积过程能耗高(3400-4200度/吨锌)，阳极使用寿命短(0.5-1年)，阳极铅易溶解而进入阴极产品中，导致阴极产品质量下降。为了降低锌、铜、镍、钻、锰、铬等电积的能耗及防止阳极铅对阴极产品的污染，国内外对上述金属电积过程用不溶性阳极进行了深入研究和开发。综合国内外目前的研究和使用情况如下：

1、铅银合金(含银0.5-1％)阳极：制造工艺简单，但由于含银较高而造价较高。Pb-Ag-Ca三元合金阳极和Pb-Ag-Ca-Sr四元合金极板具有强度高、耐腐蚀、使用寿命长、造价低、使用时表面形成的PbO₂及MnO₂较致密，析出锌含铅低、降低电能消耗等优点，但其制造工艺较为复杂，且变质元素在铅合金中分布的均匀性难以控制。

2、钛基表面涂(镀)尺寸稳定阳极：此类阳极是以钛(Ti)为基体，表面涂覆贵金属或其氧化物，但是这种阳极存在以下不足：(1)采用钛基体，电极成本高；(2)由于电解生产中贵金属涂层溶解和基体钛的钝化，导致电极的寿命短；(3)在电积溶液中，杂质离子，如锰，氧化后以氧化物态在阳极的沉积降低了涂覆贵金属层的作用。

3、新型惰性二氧化铅阳极：此电极的制备，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。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。而掺杂含氟树脂和(或)不活泼的颗粒PbO₂电极用在有色金属电积中的槽电压高。

4、以轻质金属铝为内芯与外层铅合金通过熔铸或电镀的形式来互溶得到的阳极存在以下问题：一是解决不了铅合金液的流动性以及大尺寸阳极板局部可能出现的孔洞；二是镀层会出现一些晶界缝隙，电解时产生的氧气透过镀层的晶界缝隙氧化铝基体，形成导电性差的三氧化二铝膜层，恶化阳极性能。

5、表面改性阳极：铅阳极表面处理在锌电解中受到越来越多的研究者重视，它能增大阳极的比表面积、减小阳极的腐蚀速率、改善阳极的物化性能以及降低阳极泥的数量等优点。在喷丸和喷砂强化、KMnO₄溶液化学、KF溶液电化学、涂覆催化活性物质的海绵钛颗粒挤压以及多孔阳极处理等研究领域得到成功应用。但仍然解决不了铅基易弯曲，导致短路，降低电流效率和阳极寿命等现象。

6、有色金属电积用栅栏型阳极板：改善了电解液的流动性能，提高了电解有色金属收集的效果和质量，同时也减轻了极板重量，避免了阴极板进行起吊时，触碰阳极板的缺陷。采用廉价的铝棒作为基体，材料成本明显降低，但依然存在界面电阻和寿命短的问题，极板整体结构稳定性不够。

此外，如专利CN20283019U所述，其栅栏型阳极板为在钛及钛合金、铝及铝合金或镁及镁合金棒芯表面复合一层铅基多元合金制备成圆棒状结构的复合棒，复合棒表面拉制出瓦楞型或者锯齿型花纹，同时复合棒之间采用绝缘夹边条连接固定，组装成栅栏型阳极板，并在其复合棒表面涂覆或者电沉积一层PbO₂-MnO₂-碳纳米管导电陶瓷复合镀层。

专利CN103572331A描述了一种栅栏型钛基PbO₂阳极，包括钛包铜导电排和连接于钛包铜导电排下方的竖直钛棒，每根钛棒经表面处理工艺后镀上PbO₂复合层，棒之间采用绝缘夹边条连接，组装成栅栏型钛基PbO₂阳极板。

专利CN103572331A描述了一种栅栏型铝棒铅合金阳极板，包括有铝或铝合金导电梁、焊接于导电梁上的铜铝爆炸复合导电头、焊接于铝或铝合金导电梁下方的栅栏型阳极板支架，组成栅栏型阳极板支架的每根铝棒铅合金复合阳极棒相互之间采用绝缘夹边条连接固定，绝缘夹边条相互焊接组成一整体框架；再在栅栏型阳极板支架表面覆着一层β-PbO₂-聚苯胺导电陶瓷。