DE3341011A1

DE3341011A1 - Lead alloy and anode produced therefrom

Info

Publication number: DE3341011A1
Application number: DE19833341011
Authority: DE
Inventors: Michael John Eshowe Natal Thom
Original assignee: Castle Lead Works Pty
Current assignee: Castle Lead Works Pty
Priority date: 1983-11-04
Filing date: 1983-11-12
Publication date: 1985-05-23
Also published as: AU2101383A; ZA838224B; GB8329738D0; JPS60114547A; FR2555203A1; GB2149424A

Abstract

A lead alloy and an anode produced therefrom is particularly suitable for electrolytically extracting zinc from sulphate solutions. A preferred alloy is composed of: Ag:0.50% + 0.02%, Ca:0.10% + 0.01%, Sb:less than 0.0002% and Pb:the remainder. The alloy may contain barium so as to avoid calcium losses in regenerating the anode.

Description

Blei legierung und daraus hergestellte Anode. Lead alloy and anode made from it.

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf die Herstellung von Blei legierungen und insbesondere auf aus solchen Legierungen gefertigte Anoden, die für die elektrolytische Gewinnung von Metallen, wie Zink, Kupfer und Nickel geeignet sind.The invention relates generally to the manufacture of Lead alloys and in particular on anodes made from such alloys, those for the electrowinning of metals such as zinc, copper and nickel are suitable.

Es ist bekannt, Bleianoden, die mit 0,5 bis 1,0% Silber legiert sind, bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink aus verdünnten schwefelsauren Lösungen, die Mangan enthalten, zu verwenden. Die Gegenwart einer bestimmten Menge an Mangan wirkt sich günstig auf den Elektrolyt aus. Es schlagen sich jedoch übermäßig große Mengen an Mangandioxid auf den Anoden ab, wenn der Silbergehalt des Bleis zu niedrig ist, d. h.It is known to use lead anodes, which are alloyed with 0.5 to 1.0% silver, in the electrolytic extraction of zinc from dilute sulfuric acid solutions, which contain manganese, to use. The presence of a certain amount of manganese has a beneficial effect on the electrolyte. However, excessively large ones are hitting themselves Amounts of manganese dioxide on the anodes depend on when the silver content of the lead is too low is, d. H.

unter 0,5%.below 0.5%.

Es erscheint so, daß 0,5% Silber ausreichen, um die Abscheidung von Mangandioxid zu begrenzen, wobei bei zunehmendem Silbergehalt in der Legierung der Abscheidungsvorgang wirksamer unter Kontrolle gehalten werden kann. Aufgrund des hohen Silberpreises werden die Kosten für die Anoden jedoch übermäßig hoch, wenn der Silbergehalt über 1,0% steigt.It appears that 0.5% silver is sufficient to cause the deposition of Limit manganese dioxide, with increasing silver content in the alloy The deposition process can be kept under control more effectively. Because of the However, if the price of silver is high, the cost of the anodes becomes excessively high the silver content rises above 1.0%.

Deshalb besitzen in der Industrie eingesetzte Bleianoden im allgemeinen einen Silbergehalt von 0,5 bis 1,0 Gewichtsprozent. Solche Anoden haben, obwohl sie relativ wirksam sind, die folgenden Nachteile: 1. Die Legierung ist vergleichsweise weich, und die Anoden können sich während der Handhabung biegen oder sich verwerfen, wenn hohe Stromdichten zur Anwendung kommen.Therefore, lead anodes used in industry generally have a silver content of 0.5 to 1.0 percent by weight. Have such anodes, though They are relatively effective, the following disadvantages: 1. The alloy is comparative soft, and the anodes may bend or warp during handling, when high current densities are used.

Verworfene oder unregelmäßige Anoden verursachen einen von Zelle zu Zelle verschiedenen Spannungsabfall. Warped or irregular anodes will cause cellulosity to cell different voltage drop.

2. Es besteht die Tendenz, daß sich Zink abscheidet, welches übermäßige Mengen an Blei enthält, d. h. > 100 ppm.2. Zinc tends to deposit, which is excessive Contains quantities of lead, d. H. > 100 ppm.

3. Die Anoden bedürfen einer beträchtlichen Wartung während des Betriebes.3. The anodes require considerable maintenance during operation.

4. Die Stromdichte über ihrer Oberfläche kann bei den Anoden erheblichen Schwankungen unterliegen. Dies verursacht ein übermäßiges Wachstum an Zinkkristallen an Stellen mit hoher Stromdichte und möglicherweise einem Kurzschluß zwischen den Anoden und benachbarten Kathoden.4. The current density over their surface can be considerable in the case of the anodes Subject to fluctuations. This causes an excessive growth of zinc crystals in places with high current density and possibly a short circuit between the Anodes and neighboring cathodes.

Durch solche rapide an-steigehde Stromdichten an bestimmten Stellen werden Löcher in die Anoden gebrannt und Blei in die Lösung überführt. Die Lebenszeit wird dadurch natürlich erheblich verkürzt. Due to such rapidly increasing current densities at certain points holes are burned in the anodes and lead is transferred into the solution. The life time is of course shortened considerably.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Blei legierung, die für die Herstellung von Anoden geeignet ist, zu schaffen. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine langlebige wartungsfreie Anode zu schaffen, bei der die Tendenz zur Verwerfung unter hohen Stromdichten vermindert ist. Zusätzlich soll mit der Anode die Arbeitsspannung der Zelle, in der sie eingesetzt wird, herabgesetzt werden können.The invention is based on the object of an improved lead alloy, which is suitable for the manufacture of anodes. The invention lies continue to be based on the task of creating a long-lasting, maintenance-free anode, in which the tendency to warp under high current densities is reduced. Additionally is intended to reduce the working voltage of the cell in which it is used with the anode can be.

Diese Aufgaben werden gelöst und entsprechende Vorteile werden erzielt durch Schaffung einer Bleilegierung mit, auf Gewichtsbasis: Ag : von 0,40% bis 1,00% und X : von 0,05% bis 0,15%, wobei X Ca und/oder Sr ist.These tasks are solved and corresponding advantages are achieved by creating a lead alloy with, on a weight basis: Ag: from 0.40% to 1.00% and X: from 0.05% to 0.15%, where X is Ca and / or Sr.

Eine Bleianode für die elektrolytische Gewinnung von Zink ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung im wesentlichen frei von Antimon, und bei einer bevorzugten Ausführung liegt der Antimongehalt der Legierung unter 0,0002 Gewichtsprozent.A lead anode for the electrowinning of zinc is at an advantageous development essentially free of antimony, and in one In a preferred embodiment, the antimony content of the alloy is less than 0.0002 percent by weight.

Eine aus einer solchen Legierung hergestellte Anode führt zu extrem guten Ergebnissen bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink.An anode made from such an alloy leads to extreme good results in the electrowinning of zinc.

Der Silbergehalt der Legierung wird normalerweise an der unteren Grenze des angegebenen Bereichs gehalten, um die Kosten gering zu halten, im allgemeinen sind 0,5% Silber ausre i chend.The silver content of the alloy is usually at the lower limit of the specified range in order to keep costs down, in general 0.5% silver is sufficient.

Die Löslichkeit von Calcium in Blei liegt bei ca. 0,07% bei 327" C, aber selbst 0,05% Calcium erhöhen die Härte und mech- chanische Festigkeit von Blei erheblich. Blei mit einem Calciumgehalt von 0,1% ist so hart und fest wie etwa 6%iges Antimon-Blei.The solubility of calcium in lead is approx. 0.07% at 327 "C, but even 0.05% calcium increases the hardness and mechanical chanical Significant strength of lead. Lead with a calcium content of 0.1% is so hard and solid such as about 6% antimony lead.

Für Anoden, die einer rauhen Behandlung und hohen Stromdichten ausgesetzt werden sollen, ist eine Legierung mit 0,10% Calcium schon ausreichend. Deshalb besteht eine bevorzugte Legierung für die Herstellung von Anoden für die Gewinnung von Elektro-Zink aus: Ag : 0~,50% + 0,02%, Ca : 0,10% + 0,01% Sb : weniger als 0,0002% und (Formel I) Pb : der Rest.For anodes that are exposed to rough treatment and high current densities an alloy with 0.10% calcium is sufficient. Therefore exists a preferred alloy for making anodes for the production of electro-zinc from: Ag: 0 ~, 50% + 0.02%, Ca: 0.10% + 0.01% Sb: less than 0.0002% and (formula I) Pb: the rest.

(Alle Prozentangaben sind auf Basis Gewicht/Gewicht.) In dieser Beschreibung wird Bezug genommen auf Blei, das den Rest der Legierung ausmacht. Naturgemäß kann dieses Blei normale Verunreinigungen enthalten, und der entsprechende Ausdruck sollte in diesem Sinne verstanden werden.(All percentages are on a weight / weight basis.) In this description reference is made to lead, which makes up the remainder of the alloy. Naturally, can this lead should contain normal impurities, and the appropriate term should be understood in this sense.

Es gibt andere Metalle außer Calcium, welche die mechanische Festigkeit und Härte von Blei deutlich erhöhen. Zwei solcher Metalle, die besonders wertvoll als Legierungsbestandteile für Blei sind, sind Barium und Strontium. Barium ist zusätzlich sehr wertvoll als Deoxidationsmittel in Silber/Calcium/ Blei-Legierungen und Silber/Strontium/Blei-Legierungen.There are other metals besides calcium which have mechanical strength and increase the hardness of lead significantly. Two such metals that are particularly valuable as alloy constituents for lead are barium and strontium. Is barium also very valuable as a deoxidizer in silver / calcium / lead alloys and silver / strontium / lead alloys.

Versuche mit Silber/Strontium/Blei-Legierungen führen im allgemeinen zu besseren Ergebnissen als solche mit Silber/Calcium Blei-Legierungen. Strontium ist jedoch teurer als Calcium. Es ist ein selteneres Metall. Ein guter Kompromiß vom Standpunkt der Wirksamkeit und der Kosten ist eine Legierung mit der folgenden Zusammensetzung auf Gewichtsbasis: Ag : 0,50$ +- 0,02%, Ca + Sr : 0,10% + 0,01%, Sb : < 0,0002% und Pb : der Rest.Tests with silver / strontium / lead alloys generally lead results in better results than those with silver / calcium lead alloys. strontium however, it is more expensive than calcium. It's a rarer metal. A good compromise from the point of view of effectiveness and cost is an alloy having the following composition on a weight basis: Ag: $ 0.50 + - 0.02%, Ca + Sr : 0.10% + 0.01%, Sb: <0.0002% and Pb: the remainder.

Bleilegierungen, die Barium und Calcium enthalten, sind besonders zäh und fest. Wie bereits erwähnt, wirkt das Barium darüber hinaus als Endoxidierungsmittel und verhindert übermäßige Verluste an Calcium während des Schmelzens von Barren und des Gießens der Anoden. Dies ist eine hervorragende Eigenschaft, welche es ermöglicht, die Anoden ohne wesentliche Calciumverluste wieder aufzuarbeiten.Lead alloys containing barium and calcium are special tough and firm. As already mentioned, the barium also acts as an end-oxidizing agent and prevents excessive loss of calcium during ingot melting and casting the anodes. This is an excellent property which enables reconditioning the anodes without significant loss of calcium.

Eine Legierung mit einer besonders guten Leistungsfähigkeit setzt sich zusammen aus: Ag : 0,40% bis 1,00% mit einem bevorzugten Wert von 0,50% +- 0,02%, X : 0,05% bis 0,15% mit einem bevorzugten Wert von 0,10% +- 0,01%, Ba : 0,02% bis 0,10%, Sb : < 0,0002% und Pb : der Rest, wobei X = Ca, Sr oder Ca + Sr bedeutet.An alloy with particularly good performance sets made up of: Ag: 0.40% to 1.00% with a preferred value of 0.50% + - 0.02%, X: 0.05% to 0.15% with a preferred value of 0.10% + - 0.01%, Ba: 0.02% up to 0.10%, Sb: <0.0002% and Pb: the remainder, where X = Ca, Sr or Ca + Sr.

Bei dieser Legierung können die Barren einen Bariumgehalt in der Höhe von 0,10% besitzen, die Anoden können jedoch umgeschmolzen werden, bis der Bariumgehalt auf 0,02% oder weniger gesunken ist, ohne daß dadurch der Calciumgehalt wesentlich beeinflußt wird.With this alloy, the ingots can have a barium content in the amount of 0.10%, the anodes can, however, be remelted until the barium content is reached decreased to 0.02% or less without significantly affecting the calcium content being affected.

Der Anmelder hat Silber/Calcium/Blei-Legierungen, Silber/ Barium/Blei-Legierungen und Silber/Strontium/Blei-Legierungen unter Produktionsbedingungen der elektrolytischen Gewinnung von Zink intensiv geprüft. Dabei hat sich herausgestellt, daß Anoden aus Silber/Barium/Blei-Legierungen nur geringe oder keine Verbesserungen im Vergleich zu Anoden aus herkömmlichen Silber/Blei-Legierungen zeigen und schlechter sind als Anoden aus Silber/Calcium- und/oder -Strontium/Blei-Legierungen nach der Erfindung.Applicant has silver / calcium / lead alloys, silver / barium / lead alloys and silver / strontium / lead alloys under production conditions of the electrolytic The extraction of zinc has been intensively tested. It has been found that anodes from Silver / barium / lead alloys little or no improvement in comparison to show anodes made from conventional silver / lead alloys and are inferior to Anodes made of silver / calcium and / or strontium / lead alloys according to the invention.

Die Zugabe von einem oder beiden an Calcium und Strontium zu einer Silber/Blei-Legierung in den durch die Erfindung vorgesehenen Mengen verleiht dem Endprodukt gute mechanische Festigkeit, Härte und möglicherweise Alterungshärtungseigenschaften. Dies wiederum ermöglicht den Bau von festen, verwerfungsfreien Anoden, die für die elektrolytische Gewinnung von Metallen, insbesondere Zink geeignet sind. Da die Anoden mechanisch fest sind, können sie mit einer geringeren Masse gebaut werden. Dies führt zu beträchtlichen Materialeinsparungen. Zusätzlich können die Anoden leichter transportiert, gehandhabt und installiert werden und werden weniger leicht beschädigt.The addition of one or both of calcium and strontium to one Silver / lead alloy in the amounts contemplated by the invention imparts the End product good mechanical strength, hardness and possibly age hardening properties. This in turn enables the construction of solid, fault-free anodes that are used for the electrolytic extraction of metals, especially zinc, are suitable. Since the Anodes are mechanically strong, they can be built with a lower mass. This leads to considerable material savings. In addition, the anodes easier to transport, handle and install, and become less light damaged.

Die erfindungsgemäßen Anoden zeigen außerdem hervorragende elektrolytische Eigenschaften, welche zu einem bemerkenswerten Leistungsanstieg fUhren. Unter Verwendung der Legierung nach Formel I gebaute Anoden wurden unter kontrollierten vollen Einsatzbedingungen während eines ausgedehnten Zeitraumes (sechs Monate) bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink aus Sulfatlösung anhaltend geprüft und für den derzeitigen benutzten Anoden weit überlegen befunden.The anodes according to the invention also show excellent electrolytic properties Properties that lead to a remarkable increase in performance. Under use The anodes built with the alloy according to formula I were under controlled full operating conditions during an extended period (six months) in electrowinning of zinc from sulphate solution continuously tested and used for the current anodes found to be far superior.

Die Arbeitsspannung einer elektrolytischen Zelle liegt in der Größe von 3,3 bis 4,0 Volt. Die erfindungsgemäße Legierung ist in der Lage, die Arbeitsbedingung um ca. 0,2 Vol zu senken. Dies bedeutet eine Einsparung an elektrischer Energie von 5 bis 6% und bei der infrage stehenden Anlage eine entsprechende erhebliche Verminderung der jährlichen Elektrizitätskosten in der Größe von US-$ 800.000,-.The working voltage of an electrolytic cell is in the size from 3.3 to 4.0 volts. The alloy according to the invention is able to meet the working condition by approx. 0.2 vol. This means a saving in electrical energy of 5 to 6% and a correspondingly significant amount for the investment in question Reduce annual electricity costs by US $ 800,000.

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf Anoden, die bei der Gewinnung von Elektro-Zink verwendet werden, sondern auch auf Bleianoden, die zur Elektrolyse von anderen Metallen wie Kupfer, Nickel und Kobalt verwendbar sind.The invention relates not only to anodes that are used in the extraction used by electro-zinc, but also on lead anodes used for electrolysis of other metals such as copper, nickel and cobalt can be used.

Kupfer und Nickel werden beispielsweise unter Verwendung von Bleianoden, die 6% Antimon enthalten, gewonnen. Antimon ist kein guter elektrischer Leiter, wogegen Calcium ein guter Leiter ist. Antimon neigt auch zu einem Anstieg der Oberspannung an der Anode, wogegen Calcium diese zu vermindern scheint. Eine erfindungsgemäße Legierung mit 0,1% Calcium im Blei ist zudem so zäh wie eine Legierung von 6% Antimon in Blei, ihr aber andererseits überlegen.Copper and nickel are, for example, using lead anodes, containing 6% antimony, extracted. Antimony is not a good conductor of electricity, whereas calcium is a good conductor. Antimony also tends to increase the maximum voltage at the anode, whereas calcium seems to reduce it. An inventive An alloy with 0.1% calcium in the lead is also as tough as an alloy with 6% antimony in lead, but on the other hand superior to it.

Die erfindungsgemäßen Legierungen und die Anoden können durch herkömmliche, dem Fachmann geläufige Techniken hergestellt werden und diese brauchen deshalb nicht weiter erläutert zu werden.The alloys according to the invention and the anodes can by conventional, Techniques familiar to the person skilled in the art can be produced and therefore do not need them to be further explained.

Claims

Lead alloy and anode made from it.

Claims 1. Lead alloy with a content of 0.40 to 1.00 Weight percent silver, characterized in that it contains Ca, Sr or Ca + Sr in quantities contains from 0.05 to 0.15 percent by weight.

2. lead alloy according to claim 1, characterized in that that it has an Sb content of less than 0.0002 weight percent.

3. lead alloy according to claim 1 or 2, characterized in that it has a Ba content of 0.02 to 0.10 percent by weight.

4. Lead alloy according to claim 1 or 2, characterized in that that, expressed in percent by weight, it is composed of: Ag: 0.50% t 0.02%, Ca: 0.10% + - 0.01%, Sb: <0.0002% and Pb: the rest.

5. Lead alloy according to claim 1 or 2, characterized in that that it is composed in percent by weight of: Ag: 0.50% f 0.02%, Ca + Sr : 0.10% r 0.01%, Sb: (0.0002% and Pb: the rest.

6. Lead alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that that it is composed in percent by weight of: Ag: 0.50% + 0.02%, X: 0.10% t 0.01%, Ba: 0.02% to 0.10%, Sb: 4 0.0002% and Pb: the remainder, where X is Ca, Sr or Ca + Sr.

7. Anode, characterized in that it is made of a lead alloy according to one of the preceding claims.

8. Anode for the electrolytic production of zinc, characterized in that that it consists of an alloy according to one of claims 1 to 6.

9. Anode, characterized in that it is made of an alloy with of the following composition in percent by weight: Ag: 0.40% to 1.00%, X: 0.05% to 0.15%, Ba: 0.02% to 0.10%, Sb: (0.0002% and Pb: the remainder, where X is Ca, Sr, or Ca + Sr.