CN204455313U

CN204455313U - 有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板

Info

Publication number: CN204455313U
Application number: CN201520106019.4U
Authority: CN
Inventors: 郭忠诚; 陈步明; 李学龙
Original assignee: KUNMING HENDERA SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Hunan Hengyuan Queensland new Mstar Technology Ltd
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2025-02-13

Abstract

有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，包括有铝或铝合金导电梁（1）、焊接于导电梁上的铜铝爆炸复合导电头（2）、焊接于铝或铝合金导电梁（1）下方的栅栏型阳极板支架（3）；所述栅栏型阳极板支架由铝棒铅合金复合阳极棒组装而成，栅栏型阳极板支架的边框采用绝缘夹边条（4）固定，绝缘夹边条相互焊接组成一整体框架；在栅栏型阳极板支架表面覆着一层β-PbO₂-聚苯胺导电陶瓷（5）。本实用新型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12%，材料成本降低30%，电流效率提高2-5%。

Description

有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板

技术领域

本实用新型属于电化学技术领域，具体涉及一种有色金属电积用阳极板技术领域。

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，主要有以下六类：

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、造价低等优点，但使用时易产生局部腐蚀，表面阳极泥结壳坚硬，不易去除而导致槽电压高，且阳极回收时银钙损失大。

2、钛基表面涂(镀)尺寸稳定阳极（涂覆贵金属或其氧化物）：其外形尺寸稳定，无变形弯曲引起的短路问题；阴极品级率高；极板重量轻，方便搬运和处理更换；但寿命短，钛基体容易钝化以及阳极涂层中采用的金属易引起烧板现象等。

3、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：存在一些难以解决的问题，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、有色金属电积用栅栏型阳极板：改善了电解液的流动性能，提高了电解有色金属收集的效果和质量，避免了阴极板进行起吊时，触碰阳极板的缺陷。采用廉价的铝棒作为基体，材料成本明显降低，但依然存在界面电阻和寿命短的问题。

6、表面预处理的铅阳极：铅基合金本身在硫酸溶液中是不稳定的。当铅基合金阳极放入硫酸溶液中，会很快的在新鲜阳极表面发生，渐渐的阳极表面被一层不导电的PbSO₄层覆盖。不导电的PbSO₄层一方面阻止了铅合金内部进一步腐蚀，另一方面导致阳极电位升高。由于铅表面高的析氧过电位，导致PbO₂形成。根据晶体结构特征PbO₂可以分成α-PbO₂ 和 β-PbO₂。现有技术预处理的铅阳极表面是α-PbO₂，是斜方晶系结构，其导电性差（其固有电阻率为β-PbO₂的7倍），且硬度低。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的存在的缺点，提供一种电催化活性好、槽电压低、使用寿命长、成本低、电效高的有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，包括有铝或铝合金导电梁、焊接于导电梁上的铜铝爆炸复合导电头、焊接于铝或铝合金导电梁下方的栅栏型阳极板支架；所述栅栏型阳极板支架由铝棒铅合金复合阳极棒组装而成，栅栏型阳极板支架的边框采用绝缘夹边条固定，绝缘夹边条相互焊接组成一整体框架；在栅栏型阳极板支架表面覆着一层β-PbO₂-聚苯胺导电陶瓷。

本实用新型所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯为椭圆形棒，其长轴为10～20mm，短轴为4～8mm，包覆在铝或铝合金棒芯外的铅或铅合金的厚度为2～10mm。所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯的柱面为异构齿型柱面或锯齿型柱面。所述铜铝爆炸复合导电头的铜层厚度为4～12mm，铝层厚度为10～50mm。采用的绝缘夹边条材质为PVC或改性PE或ABS。所述β-PbO₂导电陶瓷层通过阳极电沉积获得，β-PbO₂导电陶瓷层的厚度为10-50μm。所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯表面复合的铅合金是铅银、铅银钙锶、铅银钙稀土、铅银锡锑、铅钙锡稀土中的一种。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、采用栅栏型阳极板替代传统的平板型阳极板，与传统平板型阳极板相比，可改善电解液的流动性，降低阴极区金属离子（铜、锌、镍）的浓差极化，提高阴极金属的沉积量，从而提高阴极电流效率。

2、采用椭圆铝棒并拉拔处理处理成表面为异构齿型柱面或锯齿型柱面，极大地提高了铅合金与基体的结合力，缩短了棒的有效直径，避免了因电解过程中二氧化物脱落易导致的短路现象，延长电极使用寿命。

3、导电梁的导电头采用铜铝爆炸复合导电头，并采用铝导电梁，节约了材料成本，并且导通电流在整个铝基流过铅合金中，利用了铝的优良导电性，电流损耗极大降低，提高了电流效率。

5、对铅合金进行表面处理，产生β-PbO₂陶瓷膜层，β-PbO₂是四方晶系的金红石结构，β-PbO₂作为最外层具有良好的导电性和良好的耐腐蚀性，可以抵抗硫酸的腐蚀，提高阳极的强度，延长阳极使用寿命。

6、在β-PbO₂镀层中引入导电性好、耐蚀性强的聚苯胺，减少了涂层的裂纹，避免溶液渗透到基体，提高电极使用寿命。

本实用新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12%，材料成本降低30%，电流效率提高2—5%。

附图说明

图1为本实用新型有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面示意图；

图3为图1的B-B剖面示意图；

图4为图1的C-C剖面示意图；

图5为异构齿型柱面铝或铝合金棒芯的截面图；

图6为锯齿型柱面铝或铝合金棒芯的截面图；

图7为陶瓷膜的X-射线衍射图；

图8为铅合金陶瓷膜的SEM截面图。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型方法作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。

如图1～图4所示，本实用新型的有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，包括有铝或铝合金导电梁1、焊接于导电梁上的铜铝爆炸复合导电头2、焊接于铝或铝合金导电梁1下方的栅栏型阳极板支架3；所述栅栏型阳极板支架由铝棒铅合金复合阳极棒组装而成，栅栏型阳极板支架的边框采用绝缘夹边条4固定，绝缘夹边条相互焊接组成一整体框架；在栅栏型阳极板支架表面覆着一层β-PbO₂-聚苯胺导电陶瓷5。所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯为椭圆形棒，其长轴为10～20mm，短轴为4～8mm，包覆在铝或铝合金棒芯外的铅或铅合金的厚度为2～10mm。所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯表面复合的铅合金是铅银、铅银钙锶、铅银钙稀土、铅银锡锑、铅钙锡稀土中的一种。所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯的柱面为图5所示的异构齿型柱面或图6所示的锯齿型柱面，齿形花纹的齿深0.1～1.5mm，齿宽1～1.5mm。所述铜铝爆炸复合导电头的铜层2a厚度为4～12mm，铝层2b厚度为10～50mm。采用的绝缘夹边条材质为PVC或改性PE或ABS。所述β-PbO₂导电陶瓷层通过阳极电沉积获得，β-PbO₂导电陶瓷层的厚度为10-50μm。所制成的有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板规格尺寸一般为1.1m²、1.6m²、2.8m²、3.2m²、3.6m²五种规格。

本实用新型所述有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板的制备方法如下：

1）采用拉拔挤压工艺制备表面为异构齿型或锯齿型柱面纹的铝或铝合金棒芯，然后将其放入质量体积比为10％的氢氧化钠中浸泡2-10min，清水冲洗后放入体积比为10-30%的HNO₃中浸泡0.5～1min，清水冲洗后放入镀锡液或镀银液中浸泡0.5-10min，用去离子水清洗后，热风快速吹干，备用；

2）将步骤1）处理得到的铝或铝合金棒芯表面采用拉拔挤压工艺复合铅或铅合金得到铝棒铅合金复合阳极棒，再将铝棒铅合金复合阳极棒组装成栅栏型阳极板支架，最后将栅栏型阳极板支架焊接于铝或铝合金导电梁上，得到栅栏型铝棒铅合金阳极板体；

3）将步骤2）制备的栅栏型铝棒铅合金阳极板体的栅栏型阳极板支架置于电镀液中，在10～50℃，阳极电流密度为0.1～2A/dm²、机械搅拌50～100r/min的条件下电镀4～8小时，在栅栏型阳极板支架表面形成β-PbO₂-聚苯胺导电陶瓷覆盖层，β-PbO₂聚苯胺导电陶瓷层平均厚度一般为12～18μm。再经水洗、干燥后即得有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板；图7所示为陶瓷膜的X-射线衍射图。图8所示为铅合金陶瓷膜的SEM截面图。电镀液配方为：硫酸80～150g/L，苯胺2～20ml/L，硫酸钴2～8g/L,氟离子1～10g/L，混合后，经超声波分散10分钟后电沉积。

Claims

1.有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，其特征在于，包括有铝或铝合金导电梁（1）、焊接于导电梁上的铜铝爆炸复合导电头（2）、焊接于铝或铝合金导电梁（1）下方的栅栏型阳极板支架（3）；所述栅栏型阳极板支架由铝棒铅合金复合阳极棒组装而成，栅栏型阳极板支架的边框采用绝缘夹边条（4）固定，绝缘夹边条相互焊接组成一整体框架；在栅栏型阳极板支架表面覆着一层β-PbO₂-聚苯胺导电陶瓷（5）。

2.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，其特征在于，所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯为椭圆形棒，其长轴为10～20mm，短轴为4～8mm，包覆在铝或铝合金棒芯外的铅或铅合金的厚度为2～10mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，其特征在于，所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯的柱面为异构齿型柱面或锯齿型柱面。

4.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，其特征在于，所述铜铝爆炸复合导电头的铜层（2a）厚度为4～12mm，铝层（2b）厚度为10～50mm。

5.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，其特征在于，采用的绝缘夹边条材质为PVC或改性PE或ABS。

6.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，其特征在于，所述β-PbO₂导电陶瓷层通过阳极电沉积获得，β-PbO₂导电陶瓷层的厚度为10-50μm。

7.根据权利要求1所述的有色金属电积用栅栏型铝棒铅合金阳极板，其特征在于，所述铝棒铅合金复合阳极棒的铝或铝合金棒芯表面复合的铅合金是铅银、铅银钙锶、铅银钙稀土、铅银锡锑、铅钙锡稀土中的一种。