惰性电极材料的发展趋势及应用前景

应用于电子工业、国防工业和国民经济建设的各个部门；镍、锰、铬、和钴是钢铁工业中不可缺少的合金材料，这些金属在国民经济建设中发挥着重要的作用。

我国铅锌矿、铜矿、镍矿、锰矿等储量极为丰富，分布也广，遍及全国，在我国的东北、西南、中南、西北和华东等地区都有铅锌的矿藏。尤其是铅锌矿，锌的冶金工艺主要有火法炼锌和湿法炼锌两大类。自60年代起，热酸浸出及铁、锌有效分离的湿法炼锌工艺被研究出来并应用于生产以后，湿法炼锌得到快速发展。此外，随着人们环保意识的增加和矿产资源的日益枯竭，有价金属的综合回收利用，如湿法提取铜、镍、铬、锰、钴等新技术、新工艺在全国很多冶炼厂、废品回收站或矿山也越来越得到应用。

云南省俗称“有色金属王国”，尤其是铅锌矿储量几乎占全国的一半。如云南会泽弛宏锌锗股份有限公司、云南兰坪铅锌股份有限公司、昆明云冶锌业股份有限公司、云南罗平锌电股份有限公司、云南祥云飞龙锌业股份有限公司和个旧鸡街冶炼厂等10多家，年产锌锭在60万吨左右。

国内的锌冶炼厂如株洲冶炼厂、韶关冶炼厂、沈阳冶炼厂、西北铅锌冶炼厂、葫芦岛锌厂、水口山矿务局、柳州锌品厂等大小电锌厂150--200家，年产电锌200万吨左右，年消耗铅惰性电极材料20万片左右。在锌电积过程中均采用铅基合金作阳极。此外，湿法炼铜、镍、锰和钴也使用铅基合金作阳极。欧盟最近出台一个新标准（SGS标准）,要求所有出口到欧洲的产品，其铅含量不能超过100ppm。由此可见，若采用传统的铅基合金作惰性阳极材料，其产品中的铅含量肯定超过100ppm。比如在生产电解铜粉的过程中，为了保证溶液中铜离子浓度的稳定，一般阳极要使用部分惰性铅阳极材料，结果所的产品电解铜粉中的铅含量高达400ppm。

随着一些金属的逐渐由湿法取代火法，金属的电积过程在有色冶金工业中将日益显示其重要性，这也对传统金属电积生产提出了更高的要求-----产品纯度、能耗低，而达到此要求的关键之一是寻找功能优异的阳极材料。目前世界上80%以上的锌都是通过湿法冶炼生产出来的，锌电积是湿法炼锌过程中的一道主要程序。在湿法提取锌、锰、钴、镍、铜、铬等的过程中，阳极材料目前仍使用铅及铅合金，其缺点是：（1）槽电压高（3.4V～3.8V）；（2）电流效率低（75～88%）；（3）电积过程能耗高（3400～4200度/吨锌）；（4）阳极使用寿命短（0.5～1.0年）；（5）阳极强度低，易变形而引起电解过程短路。

为此，国内外科技工作者经过不歇努力，开发了一系列新型惰性阳极如Ti-IrO2 、Ti-RuO2以及钛/二氧化铅/二氧化锰电极。这类电极与传统铅-银合金电极相比，其电化学性能得到较大提高，铅-银合金阳极存在的缺点也能克服，但该系列阳极也存在很多问题：（1）制造成本高，多数阳极要使用贵金属和钛材；（2）使用寿命短，一般只有300-5000小时；（3）加工工艺复杂，目前新型阳极使用的基材都是钛材料，然后经过烧结或扩散形成钛基贵金属层。

综上所述，无论目前使用的传统阳极还是新开发的钛基阳极，都存在很多技术上的问题，为了解决上述难题，使锌、铜、镍、钴和锰等电积过程得到改进，降低它们的生产成本，提高阴极产品的质量，有必要研究开发新型的节能惰性电极材

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