[发明专利]一种有色金属电积用新型阳极材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种有色金属电积用新型阳极材料的制备方法，具体涉及一种电解有色金属用复合阳极材料的制备方法。

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，主要有以下五类：

1、含银0.5-1.0％的铅银合金阳极，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/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。

另外，随着锌资源的不断开采，高品质的锌精矿越来越少，富含杂质的难冶锌精矿逐渐增多，以往不太放心使用的各种含锌物料也进入了回收运用流程。不少国内外高氯锌精矿以及锌氧粉的购入和运用，造成生产经济技术指标严重下滑的主要原因之一。实验证明，电解液含氯超过1000mg/L，氯离子将腐蚀阳极，阳极被氧化为氯酸盐，极板变薄、穿孔，寿命大大缩短。因此，寻找一种耐腐蚀、高导电、抗变形、长寿命的新型节能惰性阳极材料用在有色金属电积的工业化生产中具有重要的实际价值。

Rashkov和Dobrev等人研究发现Pb-0.5％Co阳极具有和Pb-1％Ag阳极相同的耐腐蚀性，而且Pb-0.5％Co阳极的析氧过电位低于Pb-1％Ag阳极；Co含量为3％时，阳极析氧过电位比Pb-1％Ag阳极低0.08～0.1V。但是钴在铅熔体中熔点极微，根据H.Schenck的测定，1550℃的富铅液相中钴含量仅为0.33％，这就极大地限制了它的应用。

有资料表明，在不降低电流效率的条件下，电解液含适量钴，可降低阳极电势，减轻阳极的腐蚀；同样，电解液含适量锑，可降低电解液中游离的氯离子，减轻阳极的腐蚀。