[发明专利]一种梯度复合二氧化铅阳极板及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种梯度复合二氧化铅阳极板及其制备方法与应用，属于湿法冶金阳极板技术领域。本发明梯度复合二氧化铅阳极板，从内到外依次包括活化石墨基体、不锈钢丝网过渡层、复合α‑PbO2中间层和复合β‑PbO2活性层，石墨基体包括鳞片状石墨粉、改性沥青、氧化铜、氧化亚铁、氧化镍和氧化钼，复合α‑PbO2中间层为α‑PbO2‑纳米氮化钛，复合β‑PbO2活性层为掺银β‑PbO2‑纳米三氧化钼。本发明梯度复合二氧化铅阳极板的导电性好，在提取金属铜中，与传统的铅合金相比，材料成本低，高电流密度下使用不会产生阳极泥，使用寿命长延长2倍以上，槽电压可降低300mV，电流效率提高3～6％。

技术领域

本发明涉及一种梯度复合二氧化铅阳极板及其制备方法与应用，属于湿法冶金阳极板技术领域。

背景技术

目前，湿法冶金电解金属所用阳极为铅合金阳极和石墨阳极或钛基阳极。但铅合金阳极主要缺点是腐蚀严重、导电性差、电耗高，产品铅污染严重；而石墨阳极电耗高、脆性大、损耗大，不能高电流密度下使用；钛基阳极主要是价格高，导电性差。特别是近来铜价格逐渐上涨条件下采用铅合金阳极，这种高电流密度条件下的阳极导致电耗高，铅合金消耗非常大。

早期的PbO₂电极直接以铅为阳极氧化而成，但这种电极力学强度差，不适宜工业应用。

目前惰性二氧化铅阳极，选用钛或石墨为基体材料，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)在有色金属电积中，不用进行化成处理，且铅混入阴极产品中的量减少，对氯的耐蚀性好，而且能把氯除掉，不会产生锰渣，提取有色金属的电流效率高。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)石墨基本身在溶液中易发胀，耐蚀不好，(2)PbO₂沉积层与电极表面结合不紧密或沉积层不均匀；(3)涂镀底层的导电性差，与α-PbO₂中间层结合差，容易产生大的电压降；(4)PbO₂沉积层与基体界面电阻大，电解过程中发热严重易剥落或腐蚀，寿命不长；(5)电流效率低，虽然PbO₂电极的电催化活性较高，但在有色金属电积应用中的电流效率不是很高。

发明内容

本发明针对现有技术惰性二氧化铅阳极存在的问题，提供一种梯度复合二氧化铅阳极板及其制备方法与应用，本发明梯度复合二氧化铅阳极板电极导电性好、电解过程中的槽电压低、使用寿命长、能耗低，在提取金属铜中，与传统的铅合金相比，材料成本低，高电流密度下使用不会产生阳极泥，使用寿命长延长2倍以上，槽电压可降低300mV，电流效率提高3～6％；本发明梯度复合二氧化铅阳极不仅在碱性电积铜液中性能好、耐蚀性强；在酸性电积铜液中耐蚀性和其他性能也比较优良。

一种梯度复合二氧化铅阳极板，从内到外依次包括活化石墨基体、不锈钢丝网过渡层、复合α-PbO₂中间层和复合β-PbO₂活性层，石墨基体包括鳞片状石墨粉、改性沥青、氧化铜、氧化亚铁、氧化镍和氧化钼，复合α-PbO₂中间层为α-PbO₂-纳米氮化钛，复合β-PbO₂活性层为掺银β-PbO₂-纳米三氧化钼；

以石墨基体的质量为100％计，石墨基体中改性沥青10～18％、氧化铜0.01～0.2％、氧化亚铁0.01～0.1％、氧化镍0.01～0.05％、氧化钼0.01～0.05％、余量鳞片状石墨粉；

所述石墨基体表面含有Ag-Co₃O₄活化层，Co₃O₄为纳米颗粒，粒度为10-100nm，Ag-Co₃O₄活化层中Ag的质量含量为20～50％；