CN102888625A - 有色金属电积用栅栏型阳极板 - Google Patents
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Abstract
一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：在棒芯表面复合有厚度2～10mm的铅或铅基多元合金构成复合棒，在复合棒表面先拉制出瓦楞型或者锯齿型花纹，再在复合棒表面涂覆或者电沉积一层导电陶瓷复合镀层；若干个复合棒组装成栅栏型阳极板，在复合棒之间采用绝缘夹边条固定，并用绝缘铆钉卡住；本发明提供的有色金属电积用栅栏型阳极板，改善了电解液的流动性，降低了阴极区的浓差极化，提高了阴极金属的沉积量，从而提高了阴极电流效率；栅栏型阳极板不会发生弯曲变形，从而避免了阴阳极板短路的现象；栅栏型阳极板与传统铅基合金阳极板相比，导电性显著提高，槽电压可降低10%，材料成本降低20%，电流效率提高2-5%。
Description
技术领域
本发明属于电解技术领域，特别是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、钴、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、钴、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，主要有以下五类：
1、铅银合金(含银0.5—1.0％)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、一种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。
此外，目前工业上有色电积用的阳极主要采用的是阳极板，而阳极板的作用直接影响电积有色金属的品质和效率，在电积过程中，阳极板在电解使用过程中，电解液的流动性能不好，使电解有色金属的品质无法进一步改善，生产效率无法进一步提高。阳极板在操作上也存在很大的缺陷：便携式阴极吊架对阴极版进行起吊时，经常会触碰阳极板，不利于阳极板稳固的放置在电解液槽中；且阳极板的比重大，由于内应力的作用而容易产生变形，增加了员工的工作量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有色金属电积用栅栏型阳极板，以解决上述现有技术存在的问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：在棒芯表面复合有厚度2～10mm的铅或铅基多元合金构成复合棒，在复合棒表面先拉制出瓦楞型或者锯齿型花纹，再在复合棒表面涂覆或者电沉积一层导电陶瓷复合镀层；若干个复合棒组装成栅栏型阳极板，在复合棒之间采用绝缘夹边条固定，并用绝缘铆钉卡住。所述的复合棒由铅基多元合金含量构成，按重量百分比为：银（Ag）0.1～0.3%；铝（A1）0.01～0.50%；钛（Ti）0.01～0.10%；；锰（Mn）0.1～0.8%；钙（Ca）0.02～0.10%；锶（Sr）0.02～0.25%；稀土（RE）0.005～0.02%，其余为铅；组分总和为100%，按常规的熔炼、铸锭和拉制工艺得到厚度3～5mm的铅基多元合金复合棒。
作为本发明的优选方案：
所述棒芯采用钛及钛合金、铝及铝合金或镁及镁合金为基材，并且每一个棒芯直径为4～10mm。
所述的瓦楞型或者锯齿型花纹的宽度1～1.5mm、深度0.5～1.5mm。
所述的栅栏型阳极板规格尺寸是表面积为1.1M2、1.6M2、2.8M2、3.2M2或3.6M2。
所述的绝缘夹边条采用直径为16～44mm的圆柱型绝缘夹边条；所述的绝缘铆钉长度为21～41mm。
所述的棒芯表面复合的铅基多元合金是铅银、铅银钙、铅银锑或铅钙锡。
所述的导电陶瓷复合材料采用PbO2-MnO2-碳纳米管。
本发明制成的有色金属电积用栅栏型阳极板，其优点在于：改善了电解液的流动性能，降低了阴极区的浓差极化，提高了阴极金属的沉积量和电解有色金属收集的效果和质量，从而提高了阴极电流效率；避免了阴极板进行起吊时，触碰阳极板的缺陷；同时采用电化学方法在锯齿形花纹表面制成PbO2-MnO2-碳纳米管复合镀层，代替原有的铅及铅合金阳极板，可增加阳极棒的比表面积，提高阳极的附着力和使用寿命，并能形成较好的固定连接；采用廉价的铝棒作为基体，材料成本明显降低。栅栏型阳极板不会发生弯曲变形，从而避免了阴阳极板短路的现象；栅栏型阳极板与传统铅基合金阳极板相比，导电性显著提高，槽电压可降低10%，材料成本降低20%，电流效率提高2—5%。
附图说明：
图1是本发明的外形示意图。
图2是图1的A-A剖面视图。
图3是复合棒的截面图。
图中各标号为：1-栅栏型阳极板，2-绝缘夹板条，3-复合棒的底端铅合金层，4-棒芯，5-构成复合棒的铅或铅基多元合金，6-导电陶瓷复合镀层。
具体实施方式
实施例1：一种有色金属电积用栅栏型阳极板，在基材直径为4～6mm铝棒上复合铅基多元合金制得复合棒，在复合棒表面拉制锯齿形花纹，花纹的宽度1～1.5mm、深度0.5～1.0mm；再在锯齿型花纹表面通过电沉积制备PbO2-MnO2-碳纳米管导电陶瓷镀层。然后用绝缘夹边条将30根复合棒卡住固定，并在复合棒的底端铸造成型厚20mm的铅银钙合金层。所述的铅基多元合金复合棒，按常规的熔炼、铸锭和拉制工艺得到。
实施例2：基材直径为4～6mm钛棒上复合铅银合金制得复合棒，将复合棒表面拉制成瓦楞型花纹，瓦楞型花纹的宽度1～1.5mm、深度0.5～1.0mm。最后在铅银合金外表面套制PbO2-MnO2-碳纳米管导电陶瓷复合层。然后用绝缘夹边条将42根复合棒卡住固定，并在复合棒的底端铸造成型厚20mm的铅银钙合金层。
Claims (7)
1.一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：在棒芯表面复合有厚度2～10mm的铅或铅基多元合金构成复合棒，在复合棒表面先拉制出瓦楞型或者锯齿型花纹，再在复合棒表面涂覆或者电沉积一层导电陶瓷复合镀层；若干个复合棒组装成栅栏型阳极板，在复合棒之间采用绝缘夹边条固定，并用绝缘铆钉卡住；所述的复合棒由铅基多元合金含量构成，按重量百分比为：银（Ag）0.1～0.3%；铝（A1）0.01～0.50%；钛（Ti）0.01～0.10%；；锰（Mn）0.1～0.8%；钙（Ca）0.02～0.10%；锶（Sr）0.02～0.25%；稀土（RE）0.005～0.02%，其余为铅；组分总和为100%，按常规的熔炼、铸锭和拉制工艺得到厚度3～5mm的铅基多元合金复合棒。
2.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：所述棒芯采用钛及钛合金、铝及铝合金或镁及镁合金为基材，并且每一个棒芯的直径为4～10mm。
3.根据权利要求1或2所述的有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：所述的瓦楞型或者锯齿型花纹的宽度1～1.5mm、深度0.5～1.5mm。
4.根据权利要求1或2所述的有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：所述的栅栏型阳极板规格尺寸是表面积为1.1M2、1.6M2、2.8M2、3.2M2或3.6M2。
5.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：所述的绝缘夹边条采用直径为16～44mm的圆柱型绝缘夹边条；所述的绝缘铆钉长度为21～41mm。
6.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：所述的棒芯表面复合的铅基多元合金是铅银、铅银钙、铅银锑或铅钙锡。
7.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：所述的导电陶瓷复合镀层采用PbO2-MnO2-碳纳米管。
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