一种多孔铅基合金阳极用于锌电积的工艺

摘要

本发明公开了一种多孔铅基合金阳极用于锌电积的工艺，以多孔铅基合金为阳极，压延铝板为阴极，含锰和锌浸出液为电解液，进行电解沉积锌；电解沉积过程中控制电解液中锰离子浓度低于0.5g/L。该工艺通过严格控制电解液中锰离子的含量，既能在多孔铅基合金阳极表面形成保护层，又不会有过多二氧化锰生成并造成多孔铅基合金阳极孔隙堵塞，保持多孔铅基合金阳极高比表面积，低电流密度的优势，该工艺可以降低软锰矿的消耗，减少阳极泥清理的频次，适用于工业化应用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔铅基合金阳极用于锌电积的工艺，属于有色金属冶金技 术领域。

背景技术

中国专利(ZL200710034340.6)公开了采用Pb或Pb基合金多孔节能阳极用 于锌电积的工艺，可以降低阳极真实电流密度，减少电化学极化，降低析氧过电 位，节约能耗，提高电流效率。当用于Cu、Zn、Mn、Ni、Co、Cd等的电积时， 阳极析氧过电位可降低50～180mV，电流效率提高1～10％。此外还可以减小阳 极的蠕变和变形，使表面形成的氧化膜更为致密，降低阳极腐蚀速率，提高电积 产品的质量。因此受到了越来越广泛的关注。但在锌电积过程中，为保护阳极不 被过度腐蚀，常在电解液中加入3-5g/L Mn²⁺。溶液中的Mn²⁺在电解过程中会被 氧化成MnO₂，即所谓的阳极泥，并部分附着在阳极表面，与PbO₂一起形成 PbO₂-MnO₂表面层，起到保护阳极的作用。对于多孔阳极来说，一定数量的阳极 泥附着，也同样有利于降低阳极腐蚀率，但阳极泥会随着时间的延长而在多孔阳 极孔洞内不断积累，逐渐阻塞孔洞，这对发挥多孔阳极比表面积大的特性不利。 此外，厚厚的MnO₂阳极泥导电性差，将大大增加界面电阻，提高槽电压，增加 电能消耗。中国专利(申请号CN 201110238768.9)提出了一种多孔铅阳极阳极 泥的去除方法，但是该方法会在不同程度破坏多孔阳极的孔结构，无法在传统含 锰离子锌电积电解液中完全发挥多孔阳极在电解过程中的多孔效应。

发明内容

针对现有的多孔铅基合金阳极的在使用过程中存在的缺陷，本发明的目的 是在于提供一种有效防止多孔铅基合金阳极孔隙堵塞，能充分发挥多孔铅合金阳 极的多孔效应优势的在传统含锰离子电解液中电解沉积锌的工艺，该工艺中多孔 铅基合金阳极能保持高比表面积，低电流密度的优势。

为了实现本发明的技术目的，本发明提供了一种多孔铅基合金阳极用于锌电 积的工艺，以多孔铅基合金为阳极，压延铝板为阴极，含锰和锌浸出液为电解液， 进行电解沉积锌；电解沉积过程中控制电解液中锰离子浓度低于0.5g/L。

本发明的技术方案中通过严格控制电解液中锰离子的含量小于0.5g/L，锰离 子在该范围内既能在多孔铅基合金阳极表面形成PbO₂-MnO₂保护层，又没有过 多的二氧化锰阳极泥生成，能有效防止多孔铅基合金阳极孔隙的堵塞，在一定程 度上保持多孔铅基合金阳极在电积锌过程中的高比表面积，低电流密度的优势。

本发明的多孔铅基合金阳极用于锌电积的工艺还包括以下优选方案。

优选的方案中含锰和锌浸出液由针铁矿浸出液除铁得到。

较优选的方案中在针铁矿浸出液除铁过程中以空气、氧气或双氧水替代或部 分替代软锰矿作为氧化剂，以保证电解液中锰离子浓度低于0.5g/L。

较优选的方案中在锌浸出液通过萃取法实现除铁，避免使用软锰矿氧化剂， 以保证电解液中锰离子浓度低于0.5g/L。

本发明的优选方案能有效控制电解液中锰离子含量在较低水平。

进一步优选的方案中多孔铅基合金阳极多孔Pb-Ag0.45合金阳极或多孔 Pb-Ag-RE合金阳极。

相对现有技术，本发明的有益效果是：本发明通过严格控制锌电解溶中锰离 子的含量在低于0.5g/L的范围内，既使多孔铅基合金阳极表面形成PbO₂-MnO₂保护层，又不会生成过量的二氧化锰阳极泥堵塞多孔铅基合金阳极的孔隙结构， 使多孔铅基合金阳极能充分发挥其在传统含锰离子锌电积电解液中多孔效应的 优势，保持多孔铅基合金阳极的高比表面积，低电流密度。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护 范围。

对比实施例1

采用传统软锰矿氧化Fe²⁺除铁工艺，电解液中Mn离子浓度为2～5g/L，以多 孔Pb-Ag0.45合金为阳极，压延铝板为阴极，电解过程中阳极电位约为1.41V vs. Hg/Hg₂SO₄/sat.K₂SO₄，阳极泥的清理周期一般为40天左右。

采用本发明技术方案之后，通过改变浸出液的除铁工艺，并控制电解液中的 Mn离子浓度，实施效果如下：

实施例1

采用针铁矿除铁法，电解液中Mn离子浓度为0.02g/L。以多孔Pb-Ag0.45 合金为阳极，压延铝板为阴极，电解过程中阳极电位为1.34V vs.Hg/Hg₂SO₄/sat. K₂SO₄。阳极泥清理周期大大延长，可以3个月清理一次。

实施例2

采用溶剂萃取-反萃-电积工艺，电解液中Mn离子浓度为10ppm，以多孔 Pb-Ag-RE合金为阳极，压延铝板为阴极，电解过程中阳极电位为1.37V vs. Hg/Hg₂SO₄/sat.K₂SO₄。阳极泥清理周期可以为8个月。

实施例3

采用赤铁矿除铁法，电解液中Mn离子浓度为0.2g/L，以多孔Pb-Ag-RE合 金为阳极，压延铝板为阴极，电解过程中阳极电位为1.35V vs.Hg/Hg₂SO₄/sat. K₂SO₄。阳极泥清理周期可以为3个月。

实施例4

采用溶剂萃取-反萃-电积工艺，电解液中Mn离子浓度为50ppm，以多孔 Pb-Ag-RE合金为阳极，压延铝板为阴极，电解过程中阳极电位为1.31V vs. Hg/Hg₂SO₄/sat.K₂SO₄。阳极泥清理周期可以为5个月。