有色金屬電積用柵欄型鋁棒鉛合金陽(yáng)極板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種有色金屬電積用陽(yáng)極板技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在濕法提取鋅、銅、鎳、鈷、錳、鉻等金屬過程中，陽(yáng)極材料目前仍使用鉛及鉛合金，其缺點(diǎn)是:槽電壓高(3.4?3.8V)，電流效率低(75?88%)，電積過程能耗高(3400?4200度/噸鋅)，陽(yáng)極使用壽命短(0.5?I年)，陽(yáng)極鉛易溶解而進(jìn)入陰極產(chǎn)品中，導(dǎo)致陰極產(chǎn)品質(zhì)量下降。為了降低鋅、銅、鎳、鈷、錳、鉻等電積的能耗及防止陽(yáng)極鉛對(duì)陰極產(chǎn)品的污染。國(guó)內(nèi)外對(duì)上述金屬電積過程用不溶性陽(yáng)極進(jìn)行了深入研宄和開發(fā)。綜合國(guó)內(nèi)外目前的研宄和使用情況，主要有以下六類:
[0003]1、鉛銀合金(含銀0.5 —1.0%)陽(yáng)極:制造工藝簡(jiǎn)單，但由于含銀較高而造價(jià)較高，Pb—Ag — Ca三元合金陽(yáng)極和Pb—Ag — Ca — Sr四元合金極板具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但使用時(shí)易產(chǎn)生局部腐蝕，表面陽(yáng)極泥結(jié)殼堅(jiān)硬，不易去除而導(dǎo)致槽電壓高，且陽(yáng)極回收時(shí)銀鈣損失大。
[0004]2、鈦基表面涂(鍍)尺寸穩(wěn)定陽(yáng)極(涂覆貴金屬或其氧化物):其外形尺寸穩(wěn)定，無(wú)變形彎曲引起的短路問題；陰極品級(jí)率高；極板重量輕，方便搬運(yùn)和處理更換；但壽命短，鈦基體容易鈍化以及陽(yáng)極涂層中采用的金屬易引起燒板現(xiàn)象等。
[0005]3、新型惰性二氧化鉛陽(yáng)極:此電極的制備，通常選用鈦、石墨、塑料和陶瓷等為基體材料，通過基體表面粗化處理、涂鍍底層、a-PbO2*間層以及電鍍P-PbO2等基本過程，鍍制得到PbO2電極。但這樣電鍍制得的PbO2電極作為不溶性陽(yáng)極，在使用中會(huì)出現(xiàn)以下問題:(I) PbO2沉積層與電極表面結(jié)合不緊密或沉積層不均勻；(2) PbO 2沉積層多孔且粗糙，內(nèi)應(yīng)力大；(3)Pb02沉積層易剝落或腐蝕，壽命不長(zhǎng)。而摻雜含氟樹脂和(或)不活潑的顆粒PbO2電極用在有色金屬電積中的槽電壓高。
[0006]4、以輕質(zhì)金屬鋁為內(nèi)芯與外層鉛合金通過熔鑄或電鍍的形式來(lái)互溶得到的陽(yáng)極:存在一些難以解決的問題，一是解決不了鉛合金液的流動(dòng)性以及大尺寸陽(yáng)極板局部可能出現(xiàn)的孔洞；二是鍍層會(huì)出現(xiàn)一些晶界縫隙，電解時(shí)產(chǎn)生的氧氣透過鍍層的晶界縫隙氧化鋁基體，形成導(dǎo)電性差的三氧化二鋁膜層，惡化陽(yáng)極性能。
[0007]5、有色金屬電積用柵欄型陽(yáng)極板:改善了電解液的流動(dòng)性能，提高了電解有色金屬收集的效果和質(zhì)量，避免了陰極板進(jìn)行起吊時(shí)，觸碰陽(yáng)極板的缺陷。采用廉價(jià)的鋁棒作為基體，材料成本明顯降低，但依然存在界面電阻和壽命短的問題。
[0008]6、表面預(yù)處理的鉛陽(yáng)極:鉛基合金本身在硫酸溶液中是不穩(wěn)定的。當(dāng)鉛基合金陽(yáng)極放入硫酸溶液中，會(huì)很快的在新鮮陽(yáng)極表面發(fā)生，漸漸的陽(yáng)極表面被一層不導(dǎo)電的PbSO4層覆蓋。不導(dǎo)電的PbSOJl—方面阻止了鉛合金內(nèi)部進(jìn)一步腐蝕，另一方面導(dǎo)致陽(yáng)極電位升高。由于鉛表面高的析氧過電位，導(dǎo)致Pbo2形成。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)特征？1^02可以分成CX-PbO2和f3-Pb02?，F(xiàn)有技術(shù)預(yù)處理的鉛陽(yáng)極表面是a-Pbo2，是斜方晶系結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)電性差(其固有電阻率為β -PbOdA 7倍)，且硬度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的存在的缺點(diǎn)，提供一種電催化活性好、槽電壓低、使用壽命長(zhǎng)、成本低、電效高的有色金屬電積用柵欄型鋁棒鉛合金陽(yáng)極板。
[0010]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011]有色金屬電積用柵欄型鋁棒鉛合金陽(yáng)極板，包括有鋁或鋁合金導(dǎo)電梁、焊接于導(dǎo)電梁上的銅鋁爆炸復(fù)合導(dǎo)電頭、焊接于鋁或鋁合金導(dǎo)電梁下方的柵欄型陽(yáng)極板支架；所述柵欄型陽(yáng)極板支架由鋁棒鉛合金復(fù)合陽(yáng)極棒組裝而成，柵欄型陽(yáng)極板支架的邊框采用絕緣夾邊條固定，絕緣夾邊條相互焊接組成一整體框架；在柵欄型陽(yáng)極板支架表面覆著一層β-Pbo2-聚苯胺導(dǎo)電陶瓷。
[0012]本實(shí)用新型所述鋁棒鉛合金復(fù)合陽(yáng)極棒的鋁或鋁合金棒芯為橢圓形棒，其長(zhǎng)軸為10?20mm，短軸為4?8mm，包覆在銷或銷合金棒芯外的鉛或鉛合金的厚度為2?10mm。所述鋁棒鉛合金復(fù)合陽(yáng)極棒的鋁或鋁合金棒芯的柱面為異構(gòu)齒型柱面或鋸齒型柱面。所述銅鋁爆炸復(fù)合導(dǎo)電頭的銅層厚度為4?12mm，鋁層厚度為10?50mm。采用的絕緣夾邊條材質(zhì)為PVC或改性PE或ABS。所述P-PbO2導(dǎo)電陶瓷層通過陽(yáng)極電沉積獲得，β-PbO2導(dǎo)電陶瓷層的厚度為10-50Mm。所述鋁棒鉛合金復(fù)合陽(yáng)極棒的鋁或鋁合金棒芯表面復(fù)合的鉛合金是鉛銀、鉛銀鈣鍶、鉛銀鈣稀土、鉛銀錫銻、鉛鈣錫稀土中的一種。
[0013]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、采用柵欄型陽(yáng)極板替代傳統(tǒng)的平板型陽(yáng)極板，與傳統(tǒng)平板型陽(yáng)極板相比，可改善電解液的流動(dòng)性，降低陰極區(qū)金屬離子(銅、鋅、鎳)的濃差極化，提高陰極金屬的沉積量，從而提高陰極電流效率。
[0015]2、采用橢圓鋁棒并拉拔處理處理成表面為異構(gòu)齒型柱面或鋸齒型柱面，極大地提高了鉛合金與基體的結(jié)合力，縮短了棒的有效直徑，避免了因電解過程中二氧化物脫落易導(dǎo)致的短路現(xiàn)象，延長(zhǎng)電極使用壽命。
[0016]3、導(dǎo)電梁的導(dǎo)電頭采用銅鋁爆炸復(fù)合導(dǎo)電頭，并采用鋁導(dǎo)電梁，節(jié)約了材料成本，并且導(dǎo)通電流在整個(gè)鋁基流過鉛合金中，利用了鋁的優(yōu)良導(dǎo)電性，電流損耗極大降低，提高了電流效率。
[0017]5、對(duì)鉛合金進(jìn)行表面處理，產(chǎn)生P-PbO2陶瓷膜層，P-PbO2是四方晶系的金紅石結(jié)構(gòu)，β -PbOdt為最外層具有良好的導(dǎo)電性和良好的耐腐蝕性，可以抵抗硫酸的腐蝕，提高陽(yáng)極的強(qiáng)度，延長(zhǎng)陽(yáng)極使用壽命。
[0018]6、在β -Pbo2鍍層中引入導(dǎo)電性好、耐蝕性強(qiáng)的聚苯胺，減少了涂層的裂紋，避免溶液滲透到基體，提高電極使用壽命。
[0019]本實(shí)用新型陽(yáng)極板與傳統(tǒng)鉛基合金陽(yáng)極板相比，導(dǎo)電性顯著提高，槽電壓可降低12%，材料成本降低30%，電流效率提高2 — 5%。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型有色金屬電積用柵欄型鋁棒鉛合金陽(yáng)極板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為圖1的A-A剖