[发明专利]一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法，属于有色金属电积技术领域。本发明钛基梯度复合二氧化锰阳极板包括钛包铝导电梁和钛基氧化物阳极板，钛基氧化物阳极板包括钛板、钛包铝复合棒、双层钛网和钛棒，钛板顶端与钛包铝导电梁底端固定连接，钛包铝复合棒竖直设置在钛板底端，双层钛网设置在相邻钛包铝复合棒之间，钛棒设置在钛包铝复合棒的底端，双层钛网的顶端与钛板固定连接，双层钛网的底端与钛棒固定连接；钛板、钛包铝复合棒、双层钛网和钛棒上的钛表面均依次包覆设置有金属氧化物中间层和复合二氧化锰活性层。本发明应用于有色金属电积中，相比传统铅合金阳极，槽电压降低，使用寿命延长，电流效率提高，阴极产品品质高。

技术领域

本发明涉及一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法，属于有色金属电积技术领域。

背景技术

在有色金属冶炼过程中，大约90％以上锌和30％左右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，湿法炼锌吨锌的生产能耗为3200--4200kwh/t.Zn。工业用的铅合金阳极的析氧电位高达1V左右，这样会增加无用电耗大约为1000kWh，约占锌电积总能耗的30％。

目前国内外使用的阳极材料主要有以下四类：

第一类铅合金阳极：由于耐腐蚀性能较差、有毒且对人体有害、污染溶液、在电解过程中容易变形以及会在阴极析出等缺点，而且生产铅基合金阳极污染大，不符合国家政策正逐步被市场淘汰；

第二类钛基铂族氧化物涂层阳极：贵金属涂层钛阳极具有较好的性能，电解过程中不消耗，稳定性好，析氧过电位低，催化活性高，但由于其较高的价格，限制了其大规模的应用；

第三类钛基二氧化铅涂层阳极：钛基二氧化铅阳极继承了涂层钛阳极以及铅阳极各自的优点，它充分结合了钛阳极良好的外形稳定性和铅阳极价格优势，充分克服了铅阳极容易腐蚀、易弯曲以及涂层钛阳极价格高等缺点。但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沉积层具有陶瓷脆性，越致密内应力越大；(3)导电耐腐蚀β-PbO₂沉积层与钛基体结合力不强，使用过程中易脱落；(4)PbO₂电极在电积应用中槽电压高。

第四类钛基二氧化锰涂层阳极：二氧化锰涂层阳极的优点为：析氧过电位低，耐腐蚀性好，阴极产品纯度高；缺点为：制备工艺复杂，成本较高；此外，二氧化锰涂层阳极大多会在其表面出现明显的裂纹，在长时间的电解过程中，容易暴露出基体，增加金属基体的腐蚀速率，若基体为钛基，会在暴露出的基体表面氧化生成不导电的二氧化钛，导致电压升高，能耗增大。

此外，目前工业化生产的钛基阳极在实际使用中容易发生变形，极易造成阴阳极短路，严重可致阳极严重损坏，导致电耗增加，阴极产品质量下降。

因此，急需开发电流效率高、能耗低、价格低廉、工艺简单、阴极产品品质高(含铅量少)的阳极。

发明内容

针对工业化生产中，钛基阳极在实际使用中容易发生变形，极易造成阴阳极短路，严重可致阳极严重损坏，导致电耗增加，阴极产品质量下降的问题，本发明提供一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法，本发明将掺Ag-碳纤维-β-PbO₂复合颗粒嵌入含钨γ-MnO₂镀层中，极大地提高了γ-MnO₂导电性能和减少镀层内应力，使复合二氧化锰电极寿命提高，槽电压降低；同时Sn-Ru-TaOx包覆空心玻璃微珠嵌入含钨γ-MnO₂镀层中，不仅提高了γ-MnO₂的催化活性，而且极大地降低了γ-MnO₂镀层脆性，使电极使用过程中稳定性更好；钛基梯度复合二氧化锰阳极板应用于有色金属电积中，相比传统铅合金阳极，槽电压降低8％以上，使用寿命延长1倍以上，电流效率高2％以上，阴极产品品质高。