CN109797311A - 一种锌电积阳极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌电积阳极的制备方法，其包括，配料混粉：将铅粉、银粉、二氧化铅粉进行配料，将配料后的粉体滚动混合至均匀；以质量百分数计，所述银粉0.1～1％、所述二氧化铅粉0.1～10％，其余为铅粉；压制烧结：将混合均匀的粉体压制、还原保护气氛下烧结；冷却：将烧结后材料自然冷却。本发明对设备要求低，易于阳极的制备。本发明制备的阳极有着析氧过电位低、机械强度高、耐腐蚀性好、使用寿命长等优点，可代替传统铸造Pb‑Ag阳极。

Description

一种锌电积阳极的制备方法
技术领域
本发明属于有色金属湿法冶金技术领域，具体涉及一种锌电积阳极的制备方法。
背景技术
锌是一种有色金属，广泛应用于机械制造、汽车、航空、船舶、电池等领域，在国民经济中起着至关重要的作用。金属锌以湿法冶炼为主，约占锌总产量的85％左右，而湿法冶炼约80％的电耗用于电积。在锌电积过程中，铸造Pb-Ag(0.3～1％)阳极由于原料易得、稳定性好等优点被广泛应用于锌电积工业中，但铸造Pb-Ag(0.3～1％)阳极同时也存在以下问题：1)由于析氧过电位较高而产生的无用电耗约占锌电积总电耗的20～30％；2)铅易溶解并进入阴极产品中，影响析出锌的品质；3)使用寿命仅0.5～1年。
为了解决上述问题，众多研究者一直致力于开发新型阳极材料。主要有以下几类：
1、Pb基合金阳极，如Pb-Sn、Pb-Ti等二元合金，Pb-Ag-Ca、Pb-Ag-Sr等三元合金，Pb-Ag-Ca-Sn、Pb-Ag-Ca-Sr等四元合金，此类阳极能一定程度减少Ag的使用，但仍存在析氧过电位高、使用寿命短、铅易溶解进入阴极锌等问题。
2、涂(镀)层阳极，如Ti基涂层阳极(Ti/IrO2-Ta2O5)、Al基涂层阳极(Al/α-PbO2)、Pb基涂层阳极(Pb/MnO2)、石墨基镀层阳极(石墨/β-PbO2)，此类阳极存在制造工序复杂，制造成本高等缺点，限制了该类阳极的工业应用。
3、质子掺杂聚苯胺阳极，该类阳极能有效降低析氧过电位，但此类阳极存在机械强度低、使用寿命短等问题，限制了其在工业上的广泛应用。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种锌电积阳极的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种锌电积阳极的制备方法，其包括，
配料混粉：将铅粉、银粉、二氧化铅粉进行配料，将配料后的粉体滚动混合至均匀；以质量百分数计，所述银粉0.1～1％、所述二氧化铅粉0.1～10％，其余为铅粉；
压制烧结：将混合均匀的粉体压制、还原保护气氛下烧结；
冷却：将烧结后材料自然冷却。
作为本发明所述的锌电积阳极的制备方法的一种优选方案：还包括二氧化铈粉，以质量百分数计，所述二氧化铈粉占混粉的0.1～10％。
作为本发明所述的锌电积阳极的制备方法的一种优选方案：所述配料混粉，其粉体平均粒度为：铅粉平均粒度30～40μm、银粉平均粒度3～8μm、二氧化铅粉平均粒度12～20μm。
作为本发明所述的锌电积阳极的制备方法的一种优选方案：所述二氧化铈粉平均粒度10μm。
作为本发明所述的锌电积阳极的制备方法的一种优选方案：以质量百分数计，所述银粉0.5％、所述二氧化铅粉3％、所述二氧化铈粉1％。
作为本发明所述的锌电积阳极的制备方法的一种优选方案：所述压制，压力为2MPa，时间为50～100s。
作为本发明所述的锌电积阳极的制备方法的一种优选方案：所述烧结，包括在氢气保护气氛下，320℃等温烧结6～10h。
本发明的有益效果：本发明对设备要求低，易于阳极的制备。本发明制备的阳极有着析氧过电位低、机械强度高、耐腐蚀性好、使用寿命长等优点，可代替传统铸造Pb-Ag阳极。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
取平均粒度为40μm的铅粉、平均粒度为8μm的银粉、平均粒度为20μm的二氧化铅粉，按铅粉：银粉：二氧化铅粉质量配备为94.5：0.5：4进行配料。将配料后粉体用滚筒球磨机滚动混合3h。将混粉置入模具内，用压机在压力为2MPa压力下压制50s。将压制好的材料放进烧结炉中并通入氢气，在烧结温度为320℃下等温烧结6h，烧结结束后，将材料从烧结炉中取出，自然冷却至室温。
将上述制备的阳极，在160g/L的H2SO4、50g/L的Zn2+溶液中，在温度35℃、电流密度500A/m2条件下电积100h，电积结果显示该阳极的析氧过电位比传统的同比例浇铸Pb-Ag阳极低800mV，电流效率明显提高，且锌的纯度也较高，达到了99.997％。
本发明复合阳极能有效降低锌电积过程析氧过电位，提高阳极的耐腐蚀性能并延长阳极的使用寿命。
实施例2：
取平均粒度为30μm的铅粉、平均粒度为3μm的银粉、平均粒度为12μm的二氧化铅粉、平均粒度为10μm的二氧化铈粉，按铅粉：银粉：二氧化铅粉：二氧化铈粉质量配备为94.5：0.5：3：1进行配料。将配料后粉体用滚筒球磨机滚动混合5h。将混粉置入模具内，用压机在压力为2MPa压力下压制100s。将压制好的材料放进烧结炉中并通入氢气，在烧结温度为325℃下等温烧结6h，烧结结束后，将材料从烧结炉中取出，自然冷却至室温。
将上述制备的阳极，在160g/L的H2SO4、50g/L的Zn2+溶液中，在温度35℃、电流密度500A/m2条件下电积100h，在160g/LH2SO4中，析氧过电位达到1.68V，电积结果显示该阳极的析氧过电位比传统的同比例浇铸Pb-Ag阳极低980mV以上，电流效率明显提高，腐蚀电流变小，抗腐蚀性能提高，且锌的纯度也较高，达到了99.999％。
本发明复合阳极能有效降低锌电积过程析氧过电位，提高阳极的耐腐蚀性能并延长阳极的使用寿命。
实施例3(对照例)：
取平均粒度为30μm的铅粉、平均粒度为3μm的银粉、平均粒度为12μm的二氧化铅粉，按铅粉：银粉：碳化钨粉质量配备为94.5：0.5：4进行配料。将配料后粉体用滚筒球磨机滚动混合5h。将混粉置入模具内，用压机在压力为2MPa压力下压制100s。将压制好的材料放进烧结炉中并通入氢气，在烧结温度为325℃下等温烧结6h，烧结结束后，将材料从烧结炉中取出，自然冷却至室温。
将上述制备的阳极，在160g/L的H2SO4、50g/L的Zn2+溶液中，在温度35℃、电流密度500A/m2条件下电积100h，在160g/LH2SO4中，析氧过电位为1.79V。
实施例4(对照例)：
取平均粒度为30μm的铅粉、平均粒度为1μm的银粉、平均粒度为5μm的二氧化铅粉、平均粒度为5μm的二氧化铈粉，按铅粉：银粉：二氧化铅粉：二氧化铈粉质量配备为94.5：0.5：3：1进行配料。将配料后粉体用滚筒球磨机滚动混合5h。将混粉置入模具内，用压机在压力为2MPa压力下压制100s。将压制好的材料放进烧结炉中并通入氢气，在烧结温度为325℃下等温烧结6h，烧结结束后，将材料从烧结炉中取出，自然冷却至室温。
将上述制备的阳极，在160g/L的H2SO4、50g/L的Zn2+溶液中，在温度35℃、电流密度500A/m2条件下电积100h，在160g/LH2SO4中，析氧过电位为1.75v。
实施例5(对照例)：
取平均粒度为30μm的铅粉、平均粒度为3μm的银粉、平均粒度为12μm的二氧化铅粉、平均粒度为5μm的二氧化铈粉，按铅粉：银粉：碳化钨粉：二氧化铈粉质量配备为94.5：0.5：3：1进行配料。将配料后粉体用滚筒球磨机滚动混合5h。将混粉置入模具内，用压机在压力为2MPa压力下压制100s。将压制好的材料放进烧结炉中并通入氢气，在烧结温度为325℃下等温烧结6h，烧结结束后，将材料从烧结炉中取出，自然冷却至室温。
将上述制备的阳极，在160g/L的H2SO4、50g/L的Zn2+溶液中，在温度35℃、电流密度500A/m2条件下电积100h，在160g/LH2SO4中，析氧过电位为1.74v。
实施例6(对照例)：
取平均粒度为30μm的铅粉、平均粒度为3μm的银粉、平均粒度为12μm的二氧化铅粉、平均粒度为10μm的二氧化铈粉，按铅粉：银粉：二氧化铅粉：二氧化铈粉质量配备为94.5：0.5：3：1进行配料。将配料后粉体用滚筒球磨机滚动混合5h。将混粉置入模具内，用压机在压力为5MPa压力下压制100s。将压制好的材料放进烧结炉中并通入氢气，在烧结温度为325℃下等温烧结10h，烧结结束后，将材料从烧结炉中取出，自然冷却至室温。
制备的阳极出现明显裂纹。
实施例7(对照例)：
取平均粒度为30μm的铅粉、平均粒度为3μm的银粉、平均粒度为12μm的二氧化铅粉、平均粒度为10μm的二氧化铈粉，按铅粉：银粉：二氧化铅粉：二氧化铈粉质量配备为94.5：0.5：3：1进行配料。将配料后粉体用滚筒球磨机滚动混合5h。将混粉置入模具内，用压机在压力为1MPa压力下压制150s。将压制好的材料放进烧结炉中并通入氢气，在烧结温度为325℃下等温烧结6h，烧结结束后，将材料从烧结炉中取出，自然冷却至室温。
将上述制备的阳极，在160g/L的H2SO4、50g/L的Zn2+溶液中，在温度35℃、电流密度500A/m2条件下电积100h，在160g/LH2SO4中，析氧过电位达到1.77v。
综上，本发明对设备要求低，易于阳极的制备。本发明制备的阳极有着析氧过电位低、机械强度高、耐腐蚀性好、使用寿命长等优点，可代替传统铸造Pb-Ag阳极。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种锌电积阳极的制备方法，其特征在于：包括，
配料混粉：将铅粉、银粉、二氧化铅粉进行配料，将配料后的粉体滚动混合至均匀；以质量百分数计，所述银粉0.1～1％、所述二氧化铅粉0.1～10％，其余为铅粉；
压制烧结：将混合均匀的粉体压制、还原保护气氛下烧结；
冷却：将烧结后材料自然冷却。
2.如权利要求1所述的锌电积阳极的制备方法，其特征在于：还包括二氧化铈粉，以质量百分数计，所述二氧化铈粉占混粉的0.1～10％。
3.如权利要求1所述的锌电积阳极的制备方法，其特征在于：所述配料混粉，其粉体平均粒度为：铅粉平均粒度30～40μm、银粉平均粒度3～8μm、二氧化铅粉平均粒度12～20μm。
4.如权利要求2所述的锌电积阳极的制备方法，其特征在于：所述二氧化铈粉平均粒度10μm。
5.如权利要求2所述的锌电积阳极的制备方法，其特征在于：以质量百分数计，所述银粉0.5％、所述二氧化铅粉3％、所述二氧化铈粉1％。
6.如权利要求1～5任一所述的锌电积阳极的制备方法，其特征在于：所述压制，压力为2MPa，时间为50～100s。
7.如权利要求1～5任一所述的锌电积阳极的制备方法，其特征在于：所述烧结，包括在氢气保护气氛下，320℃等温烧结6～10h。
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