电沉积提取金属用钛阳极,使经浸出、净化处理的电解液中的待提取金属离子在阴极还原,制得纯金属。电解冶金在湿法冶金工业中已经占有很大的比重。采用电解冶金生产的有色金属有Zn, Cd, Cu, Mn, Co, Cr等。电沉积提取金属最大困难是选用合适的阳极材料。对阳极要求稳定、耐蚀,可长期使用,对阳极过程具有良好的电催化活性,以降低阳极反应的过电位和槽电压。近些年来电沉积提取金属工业已广泛使用涂层钦电极,随着湿法冶金技术成为主流技术,贵金属表面改性钦阳极板材料必将成为这一领域的关键材料。
氯化物溶液电积金属,过去使用石墨阳极。石墨材料电阻大,因此电能消耗大;石墨阳极强度低,容易损耗,工作寿命短;石墨污染阴极产品,很难获得高纯金属。
氯化物溶液电解时,阳极上主要发生放氯反应。阳极上析出氯气,活性涂层最主要的特性是氯过电位低,导电性能好,耐氯腐蚀性强,阳极使用寿命长。采用贵金属表面钌铱钛阳极材料可提高阳极氧化电位,有利于延长阳极工作寿命。如在氯化钻溶液电积Co时,石墨阳极只能用几个月,而贵金属钌铱钛阳极材料工作寿命长达3年。氯化钴溶液电积时,石墨阳极槽电压为4.1 v,而钌铱钛阳极为3.7V,降低了0.4V;电流效率得到有效提高;在氯化银溶液电积银时,250A/m2时钌铱钛阳极的氯过电位值很小,电催化活性大大提高。
硫酸盐溶液电积金属一般使用铅基合金电极,在电解生产过程中,铅阳极会溶解,既消耗阳极材料,又影响阳极工作寿命,而且溶解在溶液中的铅会在阴极上析出,使金属中铅杂质含量增高,降低了产品质量。硫酸盐溶液电积金属时,阳极上主要产生氧气。活性涂层最重要的特性是对氧的电催化活性高,导电性能好,对氧的耐久性好,阳极工作寿命长。
采用铱钽钛阳极材料,在硫酸银溶液电积锦时,铅银阳极的交换电流密度值大于贵金属铱钽钛阳极,交换电流值越大,则所需过电位越小,反应速度越高,说明电极电催化活性越高。贵金属铱钽钛阳极材料电催化活性大大优于铅银阳极。与铅银阳极相比,可有效降低槽电压,节约电能。
蚀刻液铜回收用钛阳极
酸性氯化铜蚀刻液
原理:在酸性氯化铜蚀刻液中,主要成分是氯化铜(CuCl2)和盐酸(HCl)。钛阳极在这种蚀刻液中的电解回收铜过程较为典型。在电解时,阴极发生Cu2+2e-=Cu的反应,铜离子得到电子被还原成铜单质在阴极析出。阳极主要是氯离子放电,发生的反应。钛阳极在这种蚀刻液中有良好的化学稳定性,能够抵抗盐酸和氯化铜的腐蚀。
回收效果:这种蚀刻液中的铜回收效率较高。由于氯化铜在溶液中的电离程度高,溶液中铜离子浓度相对稳定,使得电解过程能够持续稳定地进行。同时,钛阳极的稳定性保证了阳极反应正常发生,不会因为阳极的溶解等问题影响电解效果。例如,在合适的电流密度(如)和温度(如)条件下,铜的回收率可以达到 90% 以上,而且回收得到的铜纯度也较高,因为杂质离子在这种电解条件下不太容易在阴极沉积。
碱性蚀刻液
原理:碱性蚀刻液主要成分是氨水、氯化铵和铜离子形成的络合物。在电解过程中,铜离子从络合物中得到电子被还原成铜。阳极反应则相对复杂,可能涉及到氨的氧化等反应。
回收效果:钛阳极在碱性蚀刻液中的回收效果受到一些因素的限制。一方面,碱性蚀刻液对钛阳极的腐蚀性相对较弱,这是有利的一面。但另一方面,由于铜离子是以络合物的形式存在,使得其在阴极还原的过程相对复杂,需要更高的分解电压来驱动反应。而且,在电解过程中,氨的挥发等问题可能会影响蚀刻液的成分稳定性,进而影响铜回收效果。在实际应用中,铜的回收率可能会比酸性氯化铜蚀刻液稍低,大约在 70% – 80% 左右,并且回收铜的纯度可能也会受到氨等杂质的影响而有所降低。