CN103695960A - 一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法，所述的合金铅塑复合阳极包括导电杆、内置导电杆里的铜条及其下部的插片，用于制作插片的材料包括以下成分(按重量比)∶银Ag（0.6-1.0‰）、锑Sb（1-4‰）、锡Sn（1-3％）、砷As（3-6‰）、钙Ca（1-3‰）、锶Sr（1-3‰）、其余为铅Pb。本发明主要是通过优化合金元素配方制成阳极产品，再通过在三项界面处（三项界面是指电解液面、空气、阳极板三项交汇的界面）注塑形成一层紧密包裹的防腐保护层，从而可以避免三项界面处电解液中的氯氟对铅合金的腐蚀。

Description

一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法

技术领域

本发明涉及一种电解金属锰的生产方法，特别涉及一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法。

背景技术

电解金属锰是一种小金属，锰资源中国并不具备优势，但在中国电解金属锰企业的员工和科研院所的努力下，发展迅速，技术水平提高非常快，到2013年年底生产能力达到250万吨，产量为160～170万吨，占全世界的98%以上，中国电解金属锰的电流效率和金属回收率居世界领先水平，中国电解金属锰在环境保护、节能减排和清洁生产方面近几年来已取得长足地进步，中国目前不但是电解金属锰的生产大国，也是生产强国。

近几年来电解金属锰的生产新工艺、新技术、新设备、新材料不断涌现，中国电解金属锰的竞争力不断提升，法国的科末洛、南非的MMC、日本的亚洲矿业都纷纷利用中国的设备、中国的技术、中国的人才在中国进行电解金属锰的试验研究，准备在国外建电解金属锰厂，这就是一场竞争，也是一场挑战，竞争是不可避免的，在这种情况下只有不断地进行研发，提升自己的技术水平，技术含量，不断地研发新工艺、新技术、新材料、新设备，形成自己的知识产权，才能在竞争中立于不败之地。

电解金属锰的生产工艺虽然是一门成熟的生产工艺，但还是有潜力可挖的。就电解锰阳极发展而言，阳极板从最初的铸造型发展为现在冷轧型，元素也从最初的铅银二元合金发展为现在的铅银锡锑砷五元合金，使用时间从4-6个月到现在的18-22个月，应该说进步很快。但是，随着电解锰行业的近几年的快速发展，规模不断扩大，国内大部分锰矿资源已开始逐渐衰竭，而国内现有存在的较大的一些尚未开发的锰矿以及部分的进口矿石虽然品位较高，但因为矿石中所含的氯、氟元素比较高，对于目前国内的生产工艺是一种挑战。目前，由于现有生产工艺过程中无法有效去除其中的氯、氟元素，那么电解过程中，氯、氟元素在电解液中形成氯、氟离子就会严重超过正常值，并与铅合金阳板产生化学反应，形成氯化铅和氟化铅结晶，于是大大损害铅合金阳极的使用寿命。我公司经过长时间的试验研究，对电解金属锰阳极进行研发，提出设计制造合金铅塑复合阳极，利用树脂的优良耐腐性能和铅合金的优良导电防腐性能组成复合阳极。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种采用合金铅塑复合阳极之后，通过在三项界面处加工包裹形成防腐塑胶，彻底阻止该处电解液中的氯氟与铅合金板身对撞，有效防止了腐蚀和断裂的电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法。

为达到上述目的，本发明提供一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法，所述的合金铅塑复合阳极包括导电杆、内置导电杆里的铜条及其下部的插片,用于制作插片的材料包括以下成分(按重量比)∶银Ag（0.6-1.0‰）、锑Sb（1-4‰）、锡Sn（1-3％）、砷As（3-6‰）、钙Ca（1-3‰）、锶Sr（1-3‰）、其余为铅Pb。

用于制作插片的材料成分优选值（按重量配比）：银Ag（1‰）、锑Sb（2‰）、锡Sn（3％）、砷As（6‰）、钙Ca（1.2‰）、锶Sr（2‰）、其余为铅Pb。

制造电解金属锰合金铅塑复合阳极的方法，包括如下步骤：

（1）、按现有生产环节准备好已焊接好的成品阳极板；

（2）、在三项界面（三项界面是指电解液面、空气、阳极板三项交汇的界面）附近上下2-4cm处分别冲孔5-8个作为定位孔；

（3）、准备好模具并安装于注塑机上；

（4）、将阳极板置于模具中；

（5）、注塑；

（6）、开模，取出合金铅塑复合阳极板成品。

制造电解金属锰合金铅塑复合阳极的方法，最佳方案包括如下步骤：

（1）、按现有生产环节准备好已焊接好的成品阳极板；

（2）、在三项界面（三项界面是指电解液面、空气、阳极板三项交汇的界面）附近上下4cm处分别冲孔6个作为定位孔；

（3）、准备好模具并安装于注塑机上；

（4）、将阳极板置于模具中；

（5）、注塑；

（6）、开模，取出合金铅塑复合阳极板成品。

进一步的，注塑使用材料为聚丙烯或ABS树脂。

进一步的，注塑防腐保护层厚度为2-6mm。

最佳方案，注塑防腐保护层厚度优选值为4mm。

本发明的技术效果是：本发明合金铅塑复合阳极主要是针对电解液中氯氟含量超出100PPM正常值的电解环境下所使用的阳极板。目前，电解金属锰生产工艺中对于氯、氟离子的含量控制标准最大为100PPM（PPM：含量比为万分之一），如果超过该值，对于目前的阳极板即可造成腐蚀，超过越多，腐蚀越严重。由于在电解过程中，电解液中的氯氟主要以气泡形式上浮而集中在三项界面（三项界面：指电解液面、空气、阳极板三项交汇的界面），并不断与阳极板对撞流动，从而主要与该处的铅合金板身的铅发生作用形成氯化铅、氟化铅结晶，一段时间之后，结晶脱落或蓬松，从而造成三项界面处铅合金板身断裂，导致产品损坏而不能使用。而采用合金铅塑复合阳极之后，通过在三项界面处注塑包裹形成防腐保护层，彻底阻止该处的氯氟与铅合金板身不断接触反应，保护了铅合金板身不被损坏，有效的防止了腐蚀和断裂。

合金铅塑复合阳极板从配方技术和加工技术两个方面均有较大改进。

配方技术方面，用铅Pb、银Ag、锑Sb、锡Sn、砷As等五元合金发展为铅Pb、银Ag、锑Sb、锡Sn、砷As、钙Ca、锶Sr等7元合金，增加了抗腐蚀元素Ca和Sr。

加工技术方面，从“浇铸→轧制→滚花”改变为“浇铸→大压力轧制→滚花→注塑”，不仅通过大压力轧制提高了阳极板的密度，提高了导电率，减少了晶间腐蚀，还通过在三项界面处注塑，阻隔了电解液中氯氟的腐蚀。本发明主要是利用新的合金元素配方制成阳极产品，再通过在三项界面处注塑形成一层紧密包裹的防腐保护层，从而可以避免三项界面处电解液中的氯氟对铅合金的腐蚀。

附图说明

图1为本发明按现有生产环节准备好已焊接好的成品阳极板示意图；

图2为本发明在成品阳极板上三项界面处冲定位孔的结构示意图；

图3为本发明合金铅塑复合阳极板成品示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法，所述的合金铅塑复合阳极包括导电杆1、内置导电杆1里的铜条2及其下部的插片3,以及三项界面包裹的防腐保护层4。

方案1：用于制作插片3的材料包括以下成分(按重量比)∶银Ag（0.6‰）、锑Sb（1‰）、锡Sn（1％）、砷As（3‰）、钙Ca（1‰）、锶Sr（1‰）、其余为铅Pb。加工技术方面，从“浇铸→轧制→滚花”改变为“浇铸→大压力轧制→滚花→注塑”，不仅通过大压力轧制提高了阳极板的密度，提高了导电率，减少了晶间腐蚀。

方案2：用于制作插片3的材料包括以下成分(按重量比)∶银Ag（0.8‰）、锑Sb（2.5‰）、锡Sn（2％）、砷As（4.5‰）、钙Ca（2‰）、锶Sr（2‰）、其余为铅Pb。加工技术方面，从“浇铸→轧制→滚花”改变为“浇铸→大压力轧制→滚花→注塑”，不仅通过大压力轧制提高了阳极板的密度，提高了导电率，减少了晶间腐蚀。

方案3：用于制作插片3的材料包括以下成分(按重量比)∶银Ag（1.0‰）、锑Sb（4‰）、锡Sn（3％）、砷As（6‰）、钙Ca（3‰）、锶Sr（3‰）、其余为铅Pb。加工技术方面，从“浇铸→轧制→滚花”改变为“浇铸→大压力轧制→滚花→注塑”，不仅通过大压力轧制提高了阳极板的密度，提高了导电率，减少了晶间腐蚀。

如图1-2所示，制造电解金属锰合金铅塑复合阳极的方法，方案1：包括如下步骤：

（1）、按现有生产环节准备好已焊接好的成品阳极板；

（2）、在三项界面（三项界面是指电解液面、空气、阳极板三项交汇的界面）附近上下:2cm处分别冲孔5个作为定位孔；

（3）、准备好模具并安装于注塑机上；

（4）、将阳极板置于模具中；

（5）、注塑；

（6）、开模，取出合金铅塑复合阳极板成品。

注塑使用材料为聚丙烯；注塑防腐保护层厚度为2mm。

制造电解金属锰合金铅塑复合阳极的方法，方案2：包括如下步骤：

（1）、按现有生产环节准备好已焊接好的成品阳极板；

（2）、在三项界面（三项界面是指电解液面、空气、阳极板三项交汇的界面）附近上下:3cm处分别冲孔6个作为定位孔；

（3）、准备好模具并安装于注塑机上；

（4）、将阳极板置于模具中；

（5）、注塑；

（6）、开模，取出合金铅塑复合阳极板成品。

注塑使用材料为ABS树脂；注塑防腐保护层厚度为3mm。

制造电解金属锰合金铅塑复合阳极的方法，方案3：包括如下步骤：（此为最佳方案）

（1）、按现有生产环节准备好已焊接好的成品阳极板；

（2）、在三项界面（三项界面是指电解液面、空气、阳极板三项交汇的界面）附近上下:4cm处分别冲孔8个作为定位孔；

（3）、准备好模具并安装于注塑机上；

（4）、将阳极板置于模具中；

（5）、注塑；

（6）、开模，取出合金铅塑复合阳极板成品。

注塑使用材料为聚丙烯；注塑防腐保护层厚度为4mm。

本发明公开一种电解金属锰用新型防氯氟阳极板，即电解金属锰合金铅塑复合阳极。电解金属锰行业在国内已发展成熟，各种技术、工艺较为先进和稳定，阳极板作为电解金属锰一种易耗性辅助产品，亦进步较快，目前也相对成熟和稳定。由于目前国内大型矿石资源的深度开采，以及相当一部分进口矿石材料，其矿石中含有超标氯或氟元素，但是从当前生产水平和工艺而言，尚无有效办法在电解制液过程彻底去除氯或氟元素，或是将其控制在标准值以下，所以就导致电解液中含有超标氯或氟元素，而氯或氟元素对阳极板具有极大腐蚀性，主要体现为结合生成氯化铅和氟化铅结晶，并不断脱落，从而导致阳极板的腐蚀与断裂。针对此情况，我公司经过长期研究试验，通过在电解阳极的三项界面处（三项界面：指电解液面、空气、阳极板三项交汇的界面），利用防腐较好的聚丙烯注塑形成一层包裹紧密的保护层，达到将氯氟元素与原来的铅合金板身隔离的效果，从而防止氯氟对阳极板三项界面的腐蚀，大大延长了铅合金阳极板在电解液中氯氟元素超标环境下的使用寿命。同时，通过对阳极三项界面的保护，减少了板身的腐蚀，从而使阳极板在电解过程中通过此处的电流得以顺利通行，大大降低了因为腐蚀而产生的电阻，有利于电解生产时降低电耗、提高电效、增加产量。

采用本专利技术后，重量及成本计算：

（1）、由于添加的钙、锶含量不大，单块成品阳极板约增加10元。

（2）、增加注塑部分约为125g，市场价约14元/kg,增加约1.75元。而同时因注塑而冲约14个固定位孔，每个重约50g,共计700g,按现有30元/kg，减少约21元。

（3）、人工费、材料损耗、电费每块成本平均增加为3元。

综合而论，通过现有阳板板产品改进而成的合金铅塑复合阳极板产品总重量变化不大，略有减少；总成本每块下降约6.25元。

采用本专利技术后，使用寿命：

合金铅塑复合阳极板的在含有氯氟电解液中的使用寿命，三项界面处已经可以通过注塑环节杜绝断裂现象的产生，而阳极板的板身则根据电解液中所含氯氟比重不同而使产品有着不同的使用寿命，不能一概而论，但因为增加了钙锶元素，相比以前的寿命时间有适当的延长。就新产品整体而言，产品的使用寿命可以由原来的2～6个月提高到了现在的10～18个月。

采用本专利技术后，使用效果：

通过对阳极板三项界面的保护，减少了板身的腐蚀，从而使阳极板在电解过程中通过此处的电流得以顺利通行，大大降低了因为腐蚀而产生的电阻，有利于电解生产时降低电耗、提高电效、增加产量。

以上所述仅为本发明的较佳实施一例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电解金属锰合金铅阳极的制造方法，其特征在于：所述的合金铅塑复合阳极包括导电杆（1）、内置导电杆里的铜条（2）及其下部的插片用于制作插片（3）的材料包括以下成分(按重量比)∶银Ag（0.6-1.0‰）、锑Sb（1-4‰）、锡Sn（1-3％）、砷As（3-6‰）、钙Ca（1-3‰）、锶Sr（1-3‰）、其余为铅Pb。

2.根据权利要求1所述的一种电解金属锰合金铅阳极的制造方法，其特征在于：用于制作插片（3）的材料包括以下成分优选值（按重量配比）：银Ag（1‰）、锑Sb（2‰）、锡Sn（3％）、砷As（6‰）、钙Ca（1.2‰）、锶Sr（2‰）、其余为铅Pb。

3.一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法，其特征在于：制造电解金属锰合金铅塑复合阳极的方法，包括如下步骤：

（1）、按现有生产环节准备好已焊接好的成品阳极板；

（2）、在三项界面上下2-4cm处分别冲孔5-8个作为定位孔；

（3）、准备好模具并安装于注塑机上；

（4）、将阳极板置于模具中；

（5）、注塑；

（6）、开模，取出合金铅塑复合阳极板成品。

4.根据权利要求3所述的一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法，其特征在于：制造电解金属锰合金铅塑复合阳极的方法，包括如下步骤：

（1）、按现有生产环节准备好已焊接好的成品阳极板；

（2）、在三项界面上下4cm处分别冲孔6个作为定位孔；

（3）、准备好模具并安装于注塑机上；

（4）、将阳极板置于模具中；

（5）、注塑；

（6）、开模，取出合金铅塑复合阳极板成品。

5.根据权利要求3所述的一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法，其特征在于：所述的注塑使用材料为聚丙烯或ABS树脂。

6.根据权利要求3所述的一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法，其特征在于：所述的注塑防腐保护层（4）厚度为2-6mm。

7.根据权利要求6所述的一种电解金属锰合金铅塑复合阳极的制造方法，其特征在于：所述的注塑防腐保护层（4）厚度优选值为4mm。

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