[发明专利]一种铜电积用栅栏型复合阳极板及其制备方法

说明书

一种铜电积用栅栏型复合阳极板及其制备方法，所述阳极板包括铝或铝合金导电梁及防腐层、焊接于导电梁顶部两边的铜铝压铸复合导电挂耳、焊接于导电梁下方的栅栏型阳极板；栅栏型阳极板由铝棒铅合金/钛基活性氧化物复合阳极棒组装而成，复合阳极棒的顶部插入导电梁中，底部固定安装于铅或铅合金板上，栅栏型阳极板的左右两侧用绝缘护套固定；复合阳极棒包括铝或铝合金棒、锡锑包覆层、铅合金包覆层、钛基活性氧化物；铜铝压铸复合导电挂耳包括铜合金拐形挂臂、铝或铝合金包覆层、防腐层；栅栏型阳极板下部安装有绝缘子。本发明的阳极板电催化活性好、槽电压低、使用寿命长、成本低、电效高。

技术领域

本发明涉及一种铜电积用的阳极材料及其制备方法技术领域。

背景技术

电积技术在铜湿法冶炼中占有相当重要的地位。槽电压是电积过程的重要技术指标，它 由硫酸铜分解电压以及电解质溶液电阻、接线的接触电阻、阳极泥电阻、极板电阻等引起的 电压降组成。其中，硫酸铜分解电压是构成槽电压的主要部分，占槽电压的75～80％。因此， 要降低铜电积电耗必须降低硫酸铜分解电压。而硫酸铜的分解电压为理论分解电压与全部超电压之和。铜电积的阴极超电压值较小，仅为0.02～0.05V。阳极过电位是氧在阳极上析出 所引起，其值约为0.75V，占阳极总电压的30％左右，是无用电耗的主要根源。故要降低槽电压，降低氧的析出过电位为重中之重。经计算，槽电压每降低0.1V，析出1吨阴极铜的 电耗将降低80～100kWh。

在铜电积工业上最初用的不溶阳极是Pb-Sb或Pb-Sb-Ag阳极。研究发现Sb可以降低 Pb-Sb阳极在铜电积过程中的析氧过电位Pb-Sb阳极虽然容易制作，但其表面的氧化铅膜 (PbO₂)容易脱落，因此Pb-Sb阳极的使用寿命短，电积铜时阴极铜容易受铅的污染而使其标 准降低。

目前，在铜电积生产过程中，几乎所有工厂都采用Pb-Ca-Sn阳极，但Pb-Ca-Sn阳极的缺点是析氧过电位超过700mV，造成铜电积的电耗高达2000kWh/吨铜。由于铜电积的 电耗过高，导致整个湿法炼铜的成本增加。且阳极板在操作上也有很大的缺陷：便携式阴极吊架对阴极板进行起吊时，经常会触碰阳极板，不利于阳极板稳固的放置在电解液槽中，增加了因出铜而需要重新排列阳极板的工作量。

铅基Pb-Co合金阳极和铅基Pb-Co₃O₄复合阳极是以铅或铅合金为基体，在其表面复合电 沉积Pb-Co或Pb-Co₃O₄合金层。Co₃O₄被广泛用于电化学领域，具有优异的电催化活性。试 验结果表明Co³⁺和Co₃O₄在铜电积过程中具有优异的电催化活性；工业试验表明以Pb合金 为基体,在其表面复合沉积Pb-Co₃O₄复合合金层制得的阳极在电积铜过程中槽电压比传统 Pb-Ca-Sn合金阳极降低了大约70mV，能耗降低了4％左右。Co₃O₄和Co的掺杂不仅可以降低析氧过电位，还可以增加阳极的耐腐蚀性。但铅合金基体本身导电性差、易弯曲变形及易污染阴极产品等现象不可避免。

钛基表面涂(镀)尺寸稳定阳极(涂覆贵金属或其氧化物)：其外形尺寸稳定，无变形弯曲 引起的短路问题；阴极品级率高；极板重量轻，方便搬运和处理更换；但寿命短，钛基体容 易钝化以及阳极涂层中采用的金属易引起烧板现象等。

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：存在一些 难以解决的问题，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。

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，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、寿命短和槽电压高的缺点。