CN204779871U - 一种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，是在铝棒芯(10)表面复合铅或铅基多元合金层(9)形成铝基铅合金复合棒，一组平行排列的竖向铝基铅合金复合棒顶端与带耐高温绝缘防腐涂层(6)的横向导电梁(4)相焊接，铝基铅合金复合棒中部相互之间采用浇铸的铅或铅基多元合金横条(2)连接固定，在两端的铝基铅合金复合棒上套装绝缘护套(3)固定强化，并用绝缘铆钉(5)连接固定，在铝基铅合金复合棒和铅或铅基多元合金横条表面制备有致密的PbO2导电陶瓷层(8)，铝基铅合金复合棒、横向导电梁和铅或铅基多元合金横条组装成栅栏型阳极板(1)。本阳极板可降低阳极泥的清洗难度，减少短路现象。其结构稳定可靠，可提高使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于电解技术领域，具体涉及到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、钻、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、钻、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如下：
1、铅银合金(含银0.5-1％)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、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。
6、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，同时也减轻了极板重量，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，极板整体结构稳定性不够。
此外，如专利CN20283019U所述，其栅栏型阳极板为在钛及钛合金、铝及铝合金或镁及镁合金棒芯表面复合一层铅基多元合金制备成圆棒状结构的复合棒，复合棒表面拉制出瓦楞型或者锯齿型花纹，同时复合棒之间采用绝缘夹边条连接固定，组装成栅栏型阳极板，并在其复合棒表面涂覆或者电沉积一层PbO2-MnO2-碳纳米管导电陶瓷复合镀层。
专利CN103572331A描述了一种栅栏型钛基PbO2阳极，包括钛包铜导电排和连接于钛包铜导电排下方的竖直钛棒，每根钛棒经表面处理工艺后镀上PbO2复合层，棒之间采用绝缘夹边条连接，组装成栅栏型钛基PbO2阳极板。
专利CN103572331A描述了一种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，组成栅栏型阳极板支架的每根铝棒铅合金复合阳极棒相互之间采用绝缘夹边条连接固定，绝缘夹边条相互焊接组成一整体框架；再在栅栏型阳极板支架表面覆着一层β-PbO2-聚苯胺导电陶瓷。
上述不同阳极板在使用过程或多或少存在极板结构稳定性不够、整体易变形、复合棒电流分布不均、导电梁腐蚀等问题；同时，在使用过程中，阳极泥的清理难度大，因阳极泥沉积过多容易造成极板短路。采用绝缘夹边条连接固定复合棒的栅栏型阳极板在加工过程中制造工艺复杂繁琐，影响了生产效率，且绝缘条长期浸泡在电解液中易发生老化变形，不利于阳极板结构的稳定性。
发明内容
本实用新型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。
本实用新型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，
一种有色金属电积用栅栏型阳极板，该阳极板是在铝棒芯表面复合铅或铅基多元合金层形成铝基铅合金复合棒，一组平行排列的竖向铝基铅合金复合棒顶端与带耐高温绝缘防腐涂层的横向导电梁相焊接，铝基铅合金复合棒中部相互之间采用浇铸的铅或铅基多元合金横条连接固定，在两端的铝基铅合金复合棒上套装绝缘护套固定强化，并用绝缘铆钉将铝基铅合金复合棒与绝缘护套连接固定，在铝基铅合金复合棒和铅或铅基多元合金横条表面制备有致密的PbO2导电陶瓷层；铝基铅合金复合棒、横向导电梁和铅或铅基多元合金横条组装成栅栏型阳极板。
本实用新型所述铅或铅基多元合金横条为相互间隔一定距离的平行的2～8条。所述的铝棒芯为矩形或椭圆形或圆形或不规则外形的铝棒芯。所述矩形铝棒芯横截面的宽度为4～20mm，厚度为1～6mm。所述铅或铅基多元合金复合层厚度为1～10mm。所述铝棒芯表面沿纵向带有方型齿状或圆弧状或锯齿状竖纹。所述耐高温绝缘防腐涂层为改性环氧有机硅类防腐涂料或改性环氧类陶瓷涂料或改性环氧类粉末涂料或改性乙烯基酯类涂料或改性聚脲涂料。所述的绝缘护套由PP、ABS、HIPS、PB-1、PP-ABS塑料合金中的任意一种或者任一种的改性物注塑成型制成。所述的绝缘护套为带卡槽的方型绝缘护套。在铝基铅合金复合棒和铅或铅基多元合金横条表面制备的PbO2导电陶瓷层通过阳极氧化工艺获得，PbO2晶型为β型PbO2，氧化工艺条件为电流密度100-800A/m2，电解液温度10-30℃，氧化时间0.5-4h。
本实用新型制成的有色金属电积用阳极棒，除具备原有栅栏型阳极板的优点外，还具有如下优点：
(1)采用铝基铅合金复合棒状结构形式，可降低阳极泥的清洁难度，同时也可减少因阳极泥沉积造成极板短路的现象；
(2)采用带有耐高温绝缘防腐涂层的导电梁，可消除导电梁的腐蚀现象，延长其使用寿命，能有效实现导电梁的重复利用；
(3)在铝基铅合金复合棒之间采用浇铸铅或铅基多元合金横条连接固定的形式，不仅可增强阳极板整体结构的稳定性，也可避免因少数复合棒导电不良造成的电流分布不均；
(4)阳极板两边采用绝缘护套固化增强的形式，使得阳极板整体结构的牢固性更强，也可很好的起到绝缘防护作用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中A-A剖面图；
图3是图1中B-B剖面图；
图4是图1中C-C剖面图；
图5是绝缘护套的横截面形状示意图；
图6(a)～图6(w)是各种形状铝基铅合金复合棒的截面图。
图中各标号为：1-栅栏型阳极板；2-铅或铅基多元合金横条；3-绝缘护套；4-导电梁；5-绝缘铆钉；6-耐高温绝缘防腐涂层；7-卡槽；8-导电陶瓷层；9-铅或铅基多元合金层；10-铝棒芯。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本实用新型进行进一步的具体说明。
实施例1：
一种有色金属电积用栅栏型阳极板，该阳极板是在铝棒芯10表面复合铅或铅基多元合金层9形成铝基铅合金复合棒，一组平行排列的竖向铝基铅合金复合棒顶端与带耐高温绝缘防腐涂层6的横向导电梁4相焊接，铝基铅合金复合棒中部相互之间采用浇铸的铅或铅基多元合金横条2连接固定，在两端的铝基铅合金复合棒上套装绝缘护套3固定强化，并用绝缘铆钉5将铝基铅合金复合棒与绝缘护套连接固定，在铝基铅合金复合棒和铅或铅基多元合金横条表面制备有致密的PbO2导电陶瓷层8；铝基铅合金复合棒、横向导电梁和铅或铅基多元合金横条组装成栅栏型阳极板1。铅或铅基多元合金横条3浇铸有相互间隔一定距离的平行的2～8条。矩形铝棒芯横截面的宽度为4～20mm，厚度为1～6mm，铅或铅基多元合金复合层厚度为1～10mm。耐高温绝缘防腐涂层6为改性环氧有机硅类防腐涂料或改性环氧类陶瓷涂料或改性环氧类粉末涂料或改性乙烯基酯类涂料或改性聚脲涂料。绝缘护套3为带卡槽7的方型或圆形绝缘护套，由PP、ABS、HIPS、PB-1、PP-ABS塑料合金中的任意一种或者任一种的改性物注塑成型制成。在铝基铅合金复合棒和铅或铅基多元合金横条表面制备的PbO2导电陶瓷层8通过阳极氧化工艺获得，PbO2晶型为β型PbO2，氧化工艺条件为电流密度100-800A/m2，电解液温度10-30℃，氧化时间0.5-4h。
实施例2：
在横截面最宽处10mm、最厚处3mm的类似矩形或椭圆形铝棒芯表面复合厚度2.5mm的铅基多元合金制得如图6(p)～图6(w)所示的外形为矩形的铝基铅合金复合棒，该铝基铅合金复合棒截面宽度为15mm，厚度为8mm，其铝棒芯10为矩形或椭圆形或圆形或不规则外形的铝棒芯，在铝棒芯表面沿纵向可加工方型齿状或圆弧状或锯齿状竖纹。将32根铝基铅合金复合棒安装在带有改性环氧有机硅防腐涂层的导电梁下方，浇铸三条铅基多元合金横条将铝基铅合金复合棒连接固定。在两端的铝基铅合金复合棒上套装宽30mm、厚35mm的带卡槽7的方型PP绝缘护套，用绝缘铆钉连接，再在铝基铅合金复合棒及浇铸横条表面通过阳极氧化工艺氧化一层致密的β-PbO2，氧化工艺条件为电流密度100A/m2，电解液温度25℃，氧化时间3h，最终完成尺寸为1.2m2的栅栏型阳极的制造，所述的铅基多元合金复合棒，按常规的拉、拔、挤、压工艺制得。
实施例3：
在横截面最宽处12mm、最厚处4mm的矩形或椭圆形或类似矩形的铝棒芯表面复合厚度2.5mm的铅基多元合金制得如图6(a)～图6(f)所示的外形为椭圆形的铝基铅合金复合棒，该铝基铅合金复合棒截面长径为17mm，短径为9mm，其铝棒芯10为矩形或椭圆形或圆形或不规则外形的铝棒芯，在铝棒芯表面沿纵向可加工方型齿状或圆弧状或锯齿状竖纹。将50根铝基铅合金复合棒安装在带有改性乙烯基酯类防腐涂层的导电梁下方，浇铸五条铅基多元合金横条将椭圆形铝基铅合金复合棒连接固定。在两端的铝基铅合金复合棒上套装长径60mm、短径35mm的带卡槽的椭圆形PP-ABS塑料合金绝缘护套，用绝缘铆钉连接，再在铝基铅合金复合棒及浇铸横条表面通过阳极氧化工艺氧化一层致密的β-PbO2，氧化工艺条件为电流密度300A/m2，电解液温度20℃，氧化时间1h，最终完成尺寸为3.2m2的栅栏型阳极的制造，所述的铅基多元合金复合棒，按常规的拉、拔、挤、压工艺制得。
实施例4：
在横截面宽5×5mm2的方形及类似方形铝棒芯表面复合厚度2.5mm的铅基多元合金制得如图6(g)～图6(o)所示的外形为圆形的铝基铅合金复合棒，该铝基铅合金复合棒截面直径为10mm，其铝棒芯10为方形或圆形或不规则外形的铝棒芯，在铝棒芯表面沿纵向可加工方型齿状或圆弧状或锯齿状竖纹。将42根铝基铅合金复合棒安装在带有改性聚脲防腐涂层的导电梁下方，浇铸五条铅基多元合金横条将椭圆形铝基铅合金复合棒连接固定。在两端的铝基铅合金复合棒上套装直径40mm的带卡槽的圆形HIPS绝缘护套，用绝缘铆钉连接，再在铝基铅合金复合棒及浇注横条表面通过阳极氧化工艺氧化一层致密的β-PbO2，氧化工艺条件为电流密度800A/m2，电解液温度10℃，氧化时间0.5h，最终完成尺寸为3.2m2的栅栏型阳极的制造，所述的铅基多元合金复合棒，按常规的拉、拔、挤、压工艺制得。
实施例5：
在横截面最宽处8mm、最厚处5mm的类似矩形或椭圆形铝棒芯表面复合厚度4mm的铅基多元合金制得如图6(p)～图6(w)所示的外形为矩形的铝基铅合金复合棒，该铝基铅合金复合棒截面宽度为16mm，厚度为13mm，其铝棒芯10为矩形或椭圆形或圆形或不规则外形的铝棒芯，在铝棒芯表面沿纵向可加工方型齿状或圆弧状或锯齿状竖纹。将28根铝基铅合金复合棒安装在带有改性环氧类粉末防腐涂层的导电梁下方，浇铸三条铅基多元合金横条将铝基铅合金复合棒连接固定。在两端的铝基铅合金复合棒上套装宽50mm、厚45mm的带卡槽的方型PP绝缘护套，用绝缘铆钉连接，再在铝基铅合金复合棒及浇注横条表面通过阳极氧化工艺氧化一层致密的β-PbO2，氧化工艺条件为电流密度400A/m2，电解液温度20℃，氧化时间1.5h，最终完成尺寸为1.1m2的栅栏型阳极的制造。
实施例6：
在横截面宽6×6mm2的方形及类似方形铝棒芯表面复合厚度3mm的铅基多元合金制得如图6(g)～图6(o)所示的外形为圆形的铝基铅合金复合棒，该铝基铅合金复合棒截面直径为12mm，其铝棒芯10为方形或圆形或不规则外形的铝棒芯，在铝棒芯表面沿纵向可加工方型齿状或圆弧状或锯齿状竖纹。将52根铝基铅合金复合棒安装在带有改性环氧类陶瓷防腐涂层的导电梁下方，浇铸六条铅基多元合金横条将椭圆形铝基铅合金复合棒连接固定。在两端的铝基铅合金复合棒上套装直径60mm的带卡槽的圆形ABS绝缘护套，用绝缘铆钉连接，再在铝基铅合金复合棒及浇铸横条表面通过阳极氧化工艺氧化一层致密的β-PbO2，氧化工艺条件为电流密度600A/m2，电解液温度15℃，氧化时间1h，最终完成尺寸为3.6m2的栅栏型阳极的制造。
Claims (10)
1.一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于，该阳极板是在铝棒芯(10)表面复合铅或铅基多元合金层(9)形成铝基铅合金复合棒，一组平行排列的竖向铝基铅合金复合棒顶端与带耐高温绝缘防腐涂层(6)的横向导电梁(4)相焊接，铝基铅合金复合棒中部相互之间采用浇铸的铅或铅基多元合金横条(2)连接固定，在两端的铝基铅合金复合棒上套装绝缘护套(3)固定强化，并用绝缘铆钉(5)将铝基铅合金复合棒与绝缘护套连接固定，在铝基铅合金复合棒和铅或铅基多元合金横条表面制备有致密的PbO2导电陶瓷层(8)；铝基铅合金复合棒、横向导电梁和铅或铅基多元合金横条组装成栅栏型阳极板(1)。
2.根据权利要求1所述的一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于，所述铅或铅基多元合金横条(2)为相互间隔一定距离的平行的2～8条。
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阳极板，其特征在于，所述的铝棒芯(10)为矩形或椭圆形或圆形或不规则外形的铝棒芯。
4.根据权利要求3所述的一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于，所述矩形铝棒芯横截面的宽度为4～20mm，厚度为1～6mm。
5.根据权利要求1所述的一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于，所述铅或铅基多元合金复合层厚度为1～10mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于，所述铝棒芯表面沿纵向带有方型齿状或圆弧状或锯齿状竖纹。
7.根据权利要求1所述的一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于：所述耐高温绝缘防腐涂层(6)为改性环氧有机硅类防腐涂料或改性环氧类陶瓷涂料或改性环氧类粉末涂料或改性乙烯基酯类涂料或改性聚脲涂料。
8.根据权利要求1或2所述的一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于，所述的绝缘护套(3)由PP、ABS、HIPS、PB-1、PP-ABS塑料合金中的任意一种或者任一种的改性物注塑成型制成。
9.根据权利要求1所述的一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于，所述的绝缘护套为带卡槽(7)的方型绝缘护套。
10.根据权利要求1所述的一种有色金属电积用栅栏型阳极板，其特征在于，在铝基铅合金复合棒和铅或铅基多元合金横条表面制备的PbO2导电陶瓷层(8)通过阳极氧化工艺获得，PbO2晶型为β型PbO2，氧化工艺条件为电流密度100-800A/m2，电解液温度10-30℃，氧化时间0.5-4h。
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