一種有色金屬電積用柵欄型陽(yáng)極板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電解技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種有色金屬電積用柵欄型陽(yáng)極板。
【背景技術(shù)】
[0002]在濕法提取鋅、銅、鎳、鉆、錳、鉻等金屬過(guò)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(guò)程能耗高(3400-4200度/噸鋅)，陽(yáng)極使用壽命短(0.5-1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、鉆、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(guò)程用不溶性陽(yáng)極進(jìn)行了深入研究和開(kāi)發(fā)。綜合國(guó)內(nèi)外目前的研究和使用情況如下:
[0003]1、鉛銀合金(含銀0.5-1%)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、使用時(shí)表面形成的Pb02& MnO 2較致密，析出鋅含鉛低、降低電能消耗等優(yōu)點(diǎn)，但其制造工藝較為復(fù)雜，且變質(zhì)元素在鉛合金中分布的均勻性難以控制。
[0004]2、鈦基表面涂(鍍)尺寸穩(wěn)定陽(yáng)極:此類(lèi)陽(yáng)極是以鈦(Ti)為基體，表面涂覆貴金屬或其氧化物，但是這種陽(yáng)極存在以下不足:(I)采用鈦基體，電極成本高；(2)由于電解生產(chǎn)中貴金屬涂層溶解和基體鈦的鈍化，導(dǎo)致電極的壽命短；(3)在電積溶液中，雜質(zhì)離子，如錳，氧化后以氧化物態(tài)在陽(yáng)極的沉積降低了涂覆貴金屬層的作用。
[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(guò)基體表面粗化處理、涂鍍底層、α-ΡΚ)2ψ間層以及電鍍P-PbO2等基本過(guò)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(wèn)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) PbO2沉積層多孔且粗糙，內(nèi)應(yīng)力大；(3) PbO2沉積層易剝落或腐蝕，壽命不長(zhǎng)。而摻雜含氟樹(shù)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(guò)熔鑄或電鍍的形式來(lái)互溶得到的陽(yáng)極存在以下問(wèn)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(guò)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、表面改性陽(yáng)極:鉛陽(yáng)極表面處理在鋅電解中受到越來(lái)越多的研究者重視，它能增大陽(yáng)極的比表面積、減小陽(yáng)極的腐蝕速率、改善陽(yáng)極的物化性能以及降低陽(yáng)極泥的數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)。在噴丸和噴砂強(qiáng)化、KMnO4溶液化學(xué)、KF溶液電化學(xué)、涂覆催化活性物質(zhì)的海綿鈦顆粒擠壓以及多孔陽(yáng)極處理等研究領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。但仍然解決不了鉛基易彎曲，導(dǎo)致短路，降低電流效率和陽(yáng)極壽命等現(xiàn)象。
[0008]6、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，同時(shí)也減輕了極板重量，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(wèn)題，極板整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不夠。
[0009]此外，如專(zhuān)利CN20283019U所述，其柵欄型陽(yáng)極板為在鈦及鈦合金、鋁及鋁合金或鎂及鎂合金棒芯表面復(fù)合一層鉛基多元合金制備成圓棒狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合棒，復(fù)合棒表面拉制出瓦楞型或者鋸齒型花紋，同時(shí)復(fù)合棒之間采用絕緣夾邊條連接固定，組裝成柵欄型陽(yáng)極板，并在其復(fù)合棒表面涂覆或者電沉積一層PbO2-MnO2-碳納米管導(dǎo)電陶瓷復(fù)合鍍層。
[0010]專(zhuān)利CN103572331A描述了一種柵欄型鈦基PbO2陽(yáng)極，包括鈦包銅導(dǎo)電排和連接于鈦包銅導(dǎo)電排下方的豎直鈦棒，每根鈦棒經(jīng)表面處理工藝后鍍上？1^02復(fù)合層，棒之間采用絕緣夾邊條連接，組裝成柵欄型鈦基PbOJH極板。
[0011]專(zhuān)利CN103572331A描述了一種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，組成柵欄型陽(yáng)極板支架的每根鋁棒鉛合金復(fù)合陽(yáng)極棒相互之間采用絕緣夾邊條連接固定，絕緣夾邊條相互焊接組成一整體框架；再在柵欄型陽(yáng)極板支架表面覆著一層β -PbO2-聚苯胺導(dǎo)電陶瓷。
[0012]上述不同陽(yáng)極板在使用過(guò)程或多或少存在極板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不夠、整體易變形、復(fù)合棒電流分布不均、導(dǎo)電梁腐蝕等問(wèn)題；同時(shí)，在使用過(guò)程中，陽(yáng)極泥的清理難度大，因陽(yáng)極泥沉積過(guò)多容易造成極板短路。采用絕緣夾邊條連接固定復(fù)合棒的柵欄型陽(yáng)極板在加工過(guò)程中制造工藝復(fù)雜繁瑣，影響了生產(chǎn)效率，且絕緣條長(zhǎng)期浸泡在電解液中易發(fā)生老化變形，不利于陽(yáng)極板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實(shí)用新型的目的在于提供一種有色金屬電積用柵欄型陽(yáng)極板，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0014]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0015]—種有色金屬電積用柵欄型陽(yáng)極板，
[0016]—種有色金屬電積用柵欄型陽(yáng)極板，該陽(yáng)極板是在鋁棒芯表面復(fù)合鉛或鉛基多元合金層形成鋁基鉛合金復(fù)合棒，一組平行排列的豎向鋁基鉛合金復(fù)合棒頂端與帶耐高溫絕緣防腐涂層的橫向?qū)щ娏合嗪附樱X基鉛合金復(fù)合棒中部相互之間采用澆鑄的鉛或鉛基多元合金橫條連接固定，在兩端的鋁基鉛合金復(fù)合棒上套裝絕緣護(hù)套固定強(qiáng)化，并用絕緣鉚釘將鋁基鉛合金復(fù)合棒與絕緣護(hù)套連接固定，在鋁基鉛合金復(fù)合棒和鉛或鉛基多元合金橫條表面制備有致密的PbO2導(dǎo)電陶瓷層；鋁基鉛合金復(fù)合棒、橫向?qū)щ娏汉豌U或鉛基多元合金橫條組裝成柵欄型陽(yáng)極板。
[0017]本實(shí)用新型所述鉛或鉛基多元合金橫條為相互間隔一定距離的平行的2?8條。所述的鋁棒芯為矩形或橢圓形或圓形或不規(guī)則外形的鋁棒芯。所述矩形鋁棒芯橫截面的寬度為4?20mm，厚度為I?6mm。所述鉛或鉛基多元合金復(fù)合層厚度為I?10mm。所述招棒芯表面沿縱向帶有方型齒狀或圓弧狀或鋸齒狀豎紋。所述耐高溫絕緣防腐涂層為改性環(huán)氧有機(jī)硅類(lèi)防腐涂料或改性環(huán)氧類(lèi)陶瓷涂料或改性環(huán)氧類(lèi)粉末涂料或改性乙烯基酯類(lèi)涂料或改性聚脲涂料。所述的絕緣護(hù)套由PP、ABS、HIPS, PB-1、PP-ABS塑料合金中的任意一種或者任一種的改性物注塑成型制成。所述的絕緣護(hù)套為帶卡槽的方型絕緣護(hù)套。在鋁基鉛合金復(fù)合棒和鉛或鉛基多元合金橫條表面制備的PbO2導(dǎo)電陶瓷層通過(guò)陽(yáng)極氧化工藝獲得，PbO2晶型為β型PbO2，氧化工藝條件為電流密度100-800A/m2，電解液溫度10_30°C，氧化時(shí)間0.5-4ho
[0018]本實(shí)用新型制成的有色金屬電積用陽(yáng)極棒，除具備原有柵欄型陽(yáng)極板的優(yōu)點(diǎn)外，還具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)采用鋁基鉛合金復(fù)合棒狀結(jié)構(gòu)形式，可降低陽(yáng)極泥的清潔難度，同時(shí)也可減少因陽(yáng)極泥沉積造成極板短路的現(xiàn)象；
[0020](2)采用帶有耐高溫絕緣防腐涂層的導(dǎo)電梁，可消除導(dǎo)電梁的腐蝕現(xiàn)象，延長(zhǎng)其使用壽命，能有效實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電梁的重復(fù)利用；
[0021](3)在鋁基鉛合金復(fù)合棒之間采用澆鑄鉛或鉛基多元合金橫條連接固定的形式，不僅可增強(qiáng)陽(yáng)極板整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，也可避免因少數(shù)復(fù)合棒導(dǎo)電不良造成的電流分布不均；
[0022](4)陽(yáng)極板兩邊采用絕緣護(hù)套固化增強(qiáng)的形式，使得陽(yáng)極板整體結(jié)構(gòu)的牢固性更強(qiáng)，也可很好的起到絕緣防護(hù)作用。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是圖1中A-A剖面圖；
[0025]圖3是圖1中B-B剖面圖；
[0026]圖4是圖1中C-C剖面圖；
[0027]圖5是絕緣護(hù)套的橫截面形狀示意圖；
[0028]圖6(a)?圖6(w)是各種形狀鋁基鉛合金復(fù)合棒的截面圖。
[0029]圖中各標(biāo)號(hào)為:1_柵欄型陽(yáng)極板；2_鉛或鉛基多元合金橫條；3_絕緣護(hù)套；4-導(dǎo)電梁；5_絕緣鉚釘；6_耐高溫絕緣防腐涂層；7_卡槽；8_導(dǎo)電陶瓷層；9_鉛或鉛基多元合金層；10-鋁棒芯。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的具體說(shuō)明。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]—種有色金屬電積用柵欄型陽(yáng)極板，該陽(yáng)極板是在鋁棒芯10表面復(fù)合鉛或鉛基多元合金層9形成鋁基鉛合金復(fù)合棒，一組平行排列的豎向鋁基鉛合金復(fù)合棒頂端與帶耐高溫絕緣防腐涂層6的橫向?qū)щ娏?相焊接，鋁基鉛合金復(fù)合棒中部相互之間采用澆鑄的鉛或鉛基多元合金橫條2連接固定，在兩端的鋁基鉛合金復(fù)合棒上套裝絕緣護(hù)套3固定強(qiáng)化，并用絕緣鉚釘5將鋁基鉛合金復(fù)合棒與絕緣護(hù)套連接固定，在鋁基鉛合金復(fù)合棒和鉛或鉛基多元合金橫條表面制備有致密的PbO2導(dǎo)電陶瓷層8 ;鋁基鉛合金復(fù)合棒、橫向?qū)щ娏汉豌U或鉛基多元合金橫條組裝成柵欄型陽(yáng)極板I。鉛或鉛基多元合金橫條3澆鑄有相互間隔一定距離的平行的2?8條