隨著時代的發(fā)展，我國鋅產(chǎn)量也相繼增加，而電解鋅在整體所占比重超出了65%。在濕法煉鋅中，其中能耗較大的的環(huán)節(jié)是電解鋅過程，在整個濕法煉鋅中，其能量消耗大概占據(jù) 63%。在新時期能源資源越加緊張的環(huán)境下，環(huán)保要求不斷提升，能源價格也不斷上漲，為此需要加強無污染、高效率、低能耗電解鋅鈦陽極的研究。

1、試驗方法

1.1 制備TI 基DSA

在試驗中可以選擇2毫米厚度的TAI鈦板，隨后對鈦板實施除油處理，并將其放置在由10% 的氯化氫溶液、10% 的H2C2O4溶液和20%的H2SO4溶液制成的混合溶液中，并煮沸，維持1.5h之后，通過蒸餾水清洗干凈，在將其晾干后進行備用。把TI、TA、IR、RU的氯化物根據(jù)標準的質(zhì)量比放置于異丙醇溶液、正丁醇溶液和鹽酸溶液中，將其徹底攪拌均勻，將其制成3種涂層，分別是RULRTATI型、IRTA型和RUTIIR型，通過軟頭尼龍刷把上述幾種配液在3個備用的鈦板中進行均勻涂抹，隨后將其放置到溫度加熱到100℃的烘箱中進行烘干，隨后將其放置到溫度為450℃的馬弗爐中，持續(xù)燒結(jié)十分鐘，隨后將其取出，等待其冷卻到室溫后，繼續(xù)重復上面幾項步驟，直到把所有的配置溶液全部涂抹完畢，最后將其放置在溫度為450℃的環(huán)境下，持續(xù)退火1h，制成涂層鈦陽極3種形式，分別是RULRTA?TI型、IRTA型和RUTIIR型體系電極，并對其所呈現(xiàn)出來的化學性能進行分析。

1.2 電極綜合性能分析

利用電子探針對制作出來的樣本成品進行詳細觀察，分析其微觀形貌。利用電化學測試設(shè)備嚴格按照相應(yīng)的規(guī)范標準針對3種鉛板和試樣實施析氯過電位的測試活動。測試3種樣 本試樣的應(yīng)用壽命，需要把3種鉛板安置到模擬電解鋅的溶液當中，開始進行壽命老化測試。

2、結(jié)果和討論

2.1 電極微觀形貌

通過對3種類型涂層進行分析，可以發(fā)現(xiàn)RULRTI涂層表面氧化物存在晶粒粗大的現(xiàn)象，同時伴隨著嚴重的龜裂紋，在對這種電極實施點解的過程中，電解液能夠填滿并充斥整個龜

縫，隨后開始電化學析氣反應(yīng)，在反應(yīng)中會出現(xiàn)氣泡不斷擴大、聚集和擴撒的現(xiàn)象，在氣泡擴大的過程中會不斷地沖刷龜裂兩側(cè)，并腐蝕涂層。此外，在陽極中還會產(chǎn)生一種新生態(tài)氧，其中部分內(nèi)容會在電解液界面以及活性涂層表面中出現(xiàn)放電現(xiàn)象，隨后脫離電極表層轉(zhuǎn)化成氧氣融入溶液當中。因為涂層陽極中出現(xiàn)較為明顯的裂縫問題，而另一部分是被電極表層所吸附，并在化學吸附的作用下，附著于鈦基體表層當中，和鈦反應(yīng)后，生成一種不具備導電性質(zhì)的氧化膜，生成P-N結(jié)，這是一種反向電阻[1]。

2.2 電極析氯過電位

根據(jù)HG/T2471-1993標準，對IRTA、RUIRTI、PB和RUIR?TATI這四種電極實施極化析氯測試，通過最終的測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)PB金屬其析氯過電位較強，基本上沒有發(fā)生鈍化的問題，因為PB擁有較高的析氯過電位，而陽極的PB板無法將CL-轉(zhuǎn)化成CL2，進而導致CL-時刻腐蝕PB板，導致持續(xù)出現(xiàn)PB-PB2+反應(yīng)，而在陽極區(qū)中，也出現(xiàn)了PB2+-PB4+反應(yīng)，最終生成了PB02，其主要是附著于陽極當中，從而使PB陽極很快便失去了應(yīng)有的效用。此外，其他3種涂層的鈦陽極都擁有交寬的鈍化區(qū)，按照電化學相關(guān)理論，使圍鈍電流和鈍電位逐漸降低，鈍化區(qū)的寬度也相繼擴大，材料的抗腐蝕能力也相繼提升，為此從析氯抗腐蝕性方面分析，鈦陽極要高于PB板。在現(xiàn)實應(yīng)用中，隨著電位的不斷降低，產(chǎn)品生產(chǎn)中所需要消耗的電能也相繼擴大，因此通過選擇RUIRTATI和RUIRTI涂層可以有效減少能耗，降低電解槽壓[2]。

2.3 電極老化壽命測試

對煙道中的電解鋅曾進行分析，可以發(fā)現(xiàn)其電解液組成介質(zhì)主要有每升50g 的ZN，每升10g 的PB，每升6g 的MN、每升120g的HSO、每升2000mg的HSO，把6mm厚的PB板、RUIRTA?TI涂層、IRTA涂層和RUIRTI涂層等四種電極放置在上面幾種介質(zhì)內(nèi)實施老化試驗，把電流密度控制為每平方米20000A，隨后開始老化試驗。

通過對最終的老化試驗結(jié)果進行分析可以發(fā)現(xiàn)，RUIRTA?TI涂層擁有最長的陽極老化壽命，大概是PB陽極的6～7倍，而在析氧環(huán)境中，IRTA體系的應(yīng)用優(yōu)勢較為突出，但對于析氧和析氯環(huán)境相比，便稍顯遜色。TUIRTI體系于析氯環(huán)境下，盡管整體性能良好，但在這種介質(zhì)環(huán)境中，其應(yīng)用效果卻比較差。

RUIRTATI涂層體系中融合了IRTI析氧體系以及RUIRTI析氯體系等優(yōu)勢，而性能最好的低析氯過電元素是RU，至于TA元素可以有效預防基材的氧化問題，為導電元素IR提供可靠的防護，從使用壽命和低槽壓等方面分析，RUIRTATI這種涂層體系能夠更加適用于電解鋅這種析氧兼析氯的介質(zhì)環(huán)境[3]。

3、實際掛片試驗

在某一電鋅廠中實施掛片實驗，其涂層體系是RUIRTATI，陽極尺寸大小是2mm×1010mm×620mm，一共有4片涂層，可以和原電解槽內(nèi)PB板進行混合應(yīng)用，在連續(xù)運行了十3個月之后，依然可以維持有序活動。

同時安裝鉛陽極和鈦陽極，其中鈦陽極的槽壓是3.4伏，小于3.7伏的鉛陽極。經(jīng)過1周的時間之后，兩種電極槽壓出現(xiàn)同步上升現(xiàn)象，鈦陽極是3.8伏，而鉛陽極是4.2伏，和鉛陽極相比，鈦陽極運行中的電解效率相繼提升，兩片鉛陽極平均單槽的產(chǎn)鋅量在12h中達到了4.2伏，而鈦陽極電解率上升幅度較為明顯，兩片鉛陽極鋅單槽產(chǎn)量在12h內(nèi)幾乎生成出18kg，整體產(chǎn)浪上漲了285。

通過對兩種陽極在電鋅廠中的實際應(yīng)用狀況分析，如果將單槽改為全面應(yīng)用鉛陽極，則1A材料成本會消耗18萬元，如果將鈦陽極全部應(yīng)用到單槽生當中，則需要消耗大概10萬元左右，從電力節(jié)約層面分析，選擇鈦陽極，大概能夠幫助每年節(jié)省電費1.5萬元，促進鋅產(chǎn)量提升至20%以上，如果全部替換成鈦陽極，可以保障鋅產(chǎn)品標準達到0＃級，進而減少鉛陽極應(yīng)用中所產(chǎn)生的清洗次數(shù)和清槽系數(shù)，降低了整體勞動強度。此外因為鈦陽極屬于一種環(huán)保型產(chǎn)品，因此在應(yīng)用中不會造成環(huán)境污染現(xiàn)象。當鈦陽極的點解失效后，鈦基材依然可以在涂層后進行反復應(yīng)用，進一步減少了基材的應(yīng)用生產(chǎn)成本。通過對掛片試驗進行分析，可以發(fā)現(xiàn)其中存在的幾種問題，并對應(yīng)用鈦陽極過程中的注意事項進行總結(jié)：第一是鈦的電阻為銅電阻27倍之多，因此導電性能差，為此在設(shè)置中，需要盡量避免鈦陽極和銅排接觸，鈦耳位置，可以選擇鈦銅復合材料。

4、結(jié)語

綜上所述，RULRTATI涂層鈦陽極其電極應(yīng)用壽命比較久，而析氯過電位相對較低。通過某一電鋅廠中針對鈦陽極掛片實施相關(guān)試驗，發(fā)現(xiàn)引用RULRTATI涂層鈦陽極能夠有效節(jié)省投入成本，進一步提升鋅品味，控制人工勞動強度，提高及環(huán)保效率。在使用鈦陽極時還需要注意將銅排和電極兩者進行導電接觸，對電解液中的F 離子和MN 離子質(zhì)量濃度進行嚴格控制。

參考文獻：

[1]蔡天曉,楊文柱.涂層鈦陽極的研制及在電解鋅中的應(yīng)用[J].濕法冶金,2019,28(04):242-245.

[2]張招賢,李海濤.硫酸鹽體系電積金屬鎳中活性涂層鈦陽極的研制[J].廣東有色金屬學報,2016(01):30-34.

[3]胡葵英,黃斌.一種新型陽極材料——釕-鈦-銥-錳涂層鈦陽極研制成功[J].海洋科學,2017(02):24.

作者簡介：林琳（1984-），女，漢族，陜西渭南人，碩士，昆明冶金研究院助理工程師，主要研究方向：材料成型與控制。

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