一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法，属于有色金属电积技术领域。本发明专利技术钛基梯度复合二氧化锰阳极板包括钛包铝导电梁和钛基氧化物阳极板，钛基氧化物阳极板包括钛板、钛包铝复合棒、双层钛网和钛棒，钛板顶端与钛包铝导电梁底端固定连接，钛包铝复合棒竖直设置在钛板底端，双层钛网设置在相邻钛包铝复合棒之间，钛棒设置在钛包铝复合棒的底端，双层钛网的顶端与钛板固定连接，双层钛网的底端与钛棒固定连接；钛板、钛包铝复合棒、双层钛网和钛棒上的钛表面均依次包覆设置有金属氧化物中间层和复合二氧化锰活性层。本发明专利技术应用于有色金属电积中，相比传统铅合金阳极，槽电压降低，使用寿命延长，电流效率提高，阴极产品品质高。阴极产品品质高。阴极产品品质高。

【技术实现步骤摘要】
一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法，属于有色金属电积


技术介绍

[0002]在有色金属冶炼过程中，大约90％以上锌和30％左右铜是由湿法冶金技术提取的。尤其在湿法炼锌过程中，电积工序消耗了整个锌提取过程2/3的能耗，湿法炼锌吨锌的生产能耗为3200
‑‑
4200kwh/t.Zn。工业用的铅合金阳极的析氧电位高达1V左右，这样会增加无用电耗大约为1000kWh，约占锌电积总能耗的30％。
[0003]目前国内外使用的阳极材料主要有以下四类：
[0004]第一类铅合金阳极：由于耐腐蚀性能较差、有毒且对人体有害、污染溶液、在电解过程中容易变形以及会在阴极析出等缺点，而且生产铅基合金阳极污染大，不符合国家政策正逐步被市场淘汰；
[0005]第二类钛基铂族氧化物涂层阳极：贵金属涂层钛阳极具有较好的性能，电解过程中不消耗，稳定性好，析氧过电位低，催化活性高，但由于其较高的价格，限制了其大规模的应用；
[0006]第三类钛基二氧化铅涂层阳极：钛基二氧化铅阳极继承了涂层钛阳极以及铅阳极各自的优点，它充分结合了钛阳极良好的外形稳定性和铅阳极价格优势，充分克服了铅阳极容易腐蚀、易弯曲以及涂层钛阳极价格高等缺点。但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沉积层具有陶瓷脆性，越致密内应力越大；(3)导电耐腐蚀β
‑
PbO2沉积层与钛基体结合力不强，使用过程中易脱落；(4)PbO2电极在电积应用中槽电压高。
[0007]第四类钛基二氧化锰涂层阳极：二氧化锰涂层阳极的优点为：析氧过电位低，耐腐蚀性好，阴极产品纯度高；缺点为：制备工艺复杂，成本较高；此外，二氧化锰涂层阳极大多会在其表面出现明显的裂纹，在长时间的电解过程中，容易暴露出基体，增加金属基体的腐蚀速率，若基体为钛基，会在暴露出的基体表面氧化生成不导电的二氧化钛，导致电压升高，能耗增大。
[0008]此外，目前工业化生产的钛基阳极在实际使用中容易发生变形，极易造成阴阳极短路，严重可致阳极严重损坏，导致电耗增加，阴极产品质量下降。
[0009]因此，急需开发电流效率高、能耗低、价格低廉、工艺简单、阴极产品品质高(含铅量少)的阳极。

技术实现思路

[0010]针对工业化生产中，钛基阳极在实际使用中容易发生变形，极易造成阴阳极短路，严重可致阳极严重损坏，导致电耗增加，阴极产品质量下降的问题，本专利技术提供一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板及其制备方法，本专利技术将掺Ag
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碳纤维
‑
β
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PbO2复合颗粒嵌入含钨
γ
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MnO2镀层中，极大地提高了γ
‑
MnO2导电性能和减少镀层内应力，使复合二氧化锰电极寿命提高，槽电压降低；同时Sn
‑
Ru
‑
TaOx包覆空心玻璃微珠嵌入含钨γ
‑
MnO2镀层中，不仅提高了γ
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MnO2的催化活性，而且极大地降低了γ
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MnO2镀层脆性，使电极使用过程中稳定性更好；钛基梯度复合二氧化锰阳极板应用于有色金属电积中，相比传统铅合金阳极，槽电压降低8％以上，使用寿命延长1倍以上，电流效率高2％以上，阴极产品品质高。
[0011]一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板，包括钛包铝导电梁1和钛基氧化物阳极板2，钛基氧化物阳极板2固定设置在钛包铝导电梁1底端，钛基氧化物阳极板2上设置有绝缘子7；
[0012]钛基氧化物阳极板2包括钛板3、钛包铝复合棒4、双层钛网5和钛棒6，钛板3顶端与钛包铝导电梁1底端固定连接，钛包铝复合棒4竖直设置在钛板3底端，钛棒6设置在钛包铝复合棒4的底端，钛板3、钛包铝复合棒4和钛棒6形成钛基氧化物阳极板框架，双层钛网5设置在相邻钛包铝复合棒4之间，双层钛网5的顶端与钛板3固定连接，双层钛网5的底端与钛棒6固定连接；钛基氧化物阳极板框架的钛表面上依次包覆设置有金属氧化物中间层I和复合二氧化锰活性层，双层钛网5的钛表面上依次包覆设置有金属氧化物中间层II和复合二氧化锰活性层。
[0013]所述钛包铝导电梁1钛层的厚度为1～3mm，钛包铝导电梁1的一端焊接有铜铝复合导电头，钛板3厚度为3～5mm，钛包铝复合棒4的钛层厚度为0.5～2mm，双层钛网5的双层钛网孔长轴为3～16mm，短轴为1～6mm，截面厚度为0.5～3mm；金属氧化物中间层I和金属氧化物中间层II的厚度为1～5μm，复合二氧化锰活性层厚度为0.3～2mm。
[0014]所述金属氧化物中间层I为Sn
‑
SbOx，金属氧化物中间层II为Pt
‑
Sn
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SbOx/Sn
‑
SbOx氧化物中间层或Pd
‑
Ti
‑
Sn
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SbOx/Sn
‑
SbOx氧化物中间层，复合二氧化锰活性层中含有掺Ag
‑
碳纤维
‑
β
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PbO2复合颗粒、Sn
‑
Ru
‑
TaOx包覆空心玻璃微珠和γ
‑
MnO2。
[0015]进一步的，所述碳纤维的粒度为1～10μm，掺Ag
‑
碳纤维
‑
β
‑
PbO2复合颗粒粒径为10～100μm，空心玻璃微珠粒径为10～100μm。
[0016]进一步的，所述Pt
‑
Sn
‑
SbOx中Pt、Sn和Sb的摩尔比为1
‑
7:80
‑
87:6
‑
19，Pd
‑
Ti
‑
Sn
‑
SbOx中Pd、Ti、Sn和Sb的摩尔比为1
‑
5:3
‑
8:70
‑
85:2
‑
24，Sn
‑
SbOx中Sn和Sb的摩尔比为70
‑
80:20
‑
30。
[0017]进一步的，以复合二氧化锰活性层的质量百分数为100％计，掺Ag
‑
碳纤维
‑
β
‑
PbO2复合颗粒占1～6％，Sn
‑
Ru
‑
TaOx包覆空心玻璃微珠占0.5～4％，W占0.05～2％，其余为γ
‑
MnO2；掺Ag
‑
碳纤维
‑
β
‑
PbO2复合颗粒中Ag的质量百分含量为0.5～5％，碳纤维粉末的质量百分含量为0.1～1％，其余为β
‑
PbO2；Sn
‑
Ru
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛基梯度复合二氧化锰阳极板，其特征在于：包括钛包铝导电梁(1)和钛基氧化物阳极板(2)，钛基氧化物阳极板(2)固定设置在钛包铝导电梁(1)底端，钛基氧化物阳极板(2)上设置有绝缘子(7)；钛基氧化物阳极板(2)包括钛板(3)、钛包铝复合棒(4)、双层钛网(5)和钛棒(6)，钛板(3)顶端与钛包铝导电梁(1)底端固定连接，钛包铝复合棒(4)竖直设置在钛板(3)底端，钛棒(6)设置在钛包铝复合棒(4)的底端，钛板(3)、钛包铝复合棒(4)和钛棒(6)形成钛基氧化物阳极板框架，双层钛网(5)设置在相邻钛包铝复合棒(4)之间，双层钛网(5)的顶端与钛板(3)固定连接，双层钛网(5)的底端与钛棒(6)固定连接；钛基氧化物阳极板框架的钛表面上依次包覆设置有金属氧化物中间层I和复合二氧化锰活性层，双层钛网(5)的钛表面上依次包覆设置有金属氧化物中间层II和复合二氧化锰活性层。2.根据权利要求1所述钛基梯度复合二氧化锰阳极板，其特征在于：钛包铝导电梁(1)钛层的厚度为1～3mm，钛包铝导电梁(1)的一端焊接有铜铝复合导电头，钛板(3)厚度为3～5mm，钛包铝复合棒(4)的钛层厚度为0.5～2mm，双层钛网(5)的双层钛网孔长轴为3～16mm，短轴为1～6mm，截面厚度为0.5～3mm；金属氧化物中间层I和金属氧化物中间层II的厚度为1～5μm，复合二氧化锰活性层厚度为0.3～2mm。3.根据权利要求1所述钛基梯度复合二氧化锰阳极板，其特征在于：金属氧化物中间层I为Sn
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SbOx，金属氧化物中间层II为Pt
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Sn
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SbOx/Sn
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SbOx氧化物中间层或Pd
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Ti
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Sn
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SbOx/Sn
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SbOx氧化物中间层，复合二氧化锰活性层中含有掺Ag
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碳纤维
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β
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PbO2复合颗粒、Sn
‑
Ru
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TaOx包覆空心玻璃微珠和γ
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MnO2。4.根据权利要求3所述钛基梯度复合二氧化锰阳极板，其特征在于：碳纤维的粒度为1～10μm，掺Ag
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碳纤维
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β
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PbO2复合颗粒粒径为10～100μm，空心玻璃微珠粒径为10～100μm。5.根据权利要求3所述钛基梯度复合二氧化锰阳极板，其特征在于：Pt
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Sn
‑
SbOx中Pt、Sn和Sb的摩尔比为1
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7:80
‑
87:6
‑
19，Pd
‑
Ti
‑
Sn
‑
SbOx中Pd、Ti、Sn和Sb的摩尔比为1
‑
5:3
‑
8:70
‑
85:2
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24，Sn
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SbOx中Sn和Sb的摩尔比为70
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80:20
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30。6.根据权利要求3所述钛基梯度复合二氧化锰阳极板，其特征在于：以复合二氧化锰活性层的质量百分数为100％计，掺Ag
‑
碳纤维
‑
β
‑
PbO2复合颗粒占1～6％，Sn
‑
Ru
‑
TaOx包覆空心玻璃微珠占0.5～4％，W占0.05～2％，其余为γ
‑
MnO2；掺Ag
‑
碳纤维
‑
β
‑
PbO2复合颗粒中Ag的质量百分含量为0.5～5％，碳纤维粉末的质量百分含量为0.1～1％，其余为β
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PbO2；Sn
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Ru
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TaOx包覆空心玻璃微珠中Sn、Ru和Ta的摩尔比为40
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50:30
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42:8
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30，Sn
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Ru
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TaOx氧化物占Sn
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Ru
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TaOx包覆空心玻璃微珠质量的1～8％。7.根据权利要求3所述钛基梯度复合二氧化锰阳极板，其特征在于：掺Ag
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碳纤维
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β
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PbO2复合颗粒的制备方法，具体步骤如下：以不锈钢为阳极、钛网为阴极，在酸性硝酸铅复合镀液中电沉积4～8h得到掺Ag
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碳纤维
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β
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PbO2复合镀层，掺Ag
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碳纤维
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β
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PbO2复合镀层剥离后球磨得到掺Ag
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碳纤维
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β
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PbO2复合颗粒；其中酸性硝酸铅复合镀液中含有硝酸铅50～200g/L、硝酸银0.5～20g/L、硫脲4～20g/L和碳纤维颗粒4～20g/L，酸性硝酸铅复合镀液的pH值为0～2；电沉积的温度为60～90℃，电流密度为6～12A/dm2。8.根据权利要求3所述钛基梯度复合二氧化锰阳极板，其特征在于：Sn
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R...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈步明，单汝恒，黄惠，郭忠诚，李学龙，周应平，董劲，何亚鹏，满东旭，罗开亮，
申请(专利权)人：昆明理工恒达科技股份有限公司晋宁理工恒达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：