鎳冠生產(chǎn)的陰極極板試驗研究

李少龍，曹康學(xué)

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038；2.中國金川集團有限公司,甘肅 金昌 737100)

鎳冠生產(chǎn)的陰極極板試驗研究

李少龍1，曹康學(xué)2

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038；2.中國金川集團有限公司,甘肅 金昌 737100)

介紹了三種不同鎳冠極板電解生產(chǎn)的試驗情況，對試驗結(jié)果進(jìn)行了分析及對比，為下一步試驗工作提供了建議及參考。

鎳冠;陰極極板;試驗

0 前言

電解鎳冠作為一種重要的電鍍工業(yè)原料，主要用于籃式電鍍工業(yè)的陽極材料。鎳冠在電鍍工業(yè)上應(yīng)用愈來愈廣泛，與電解鎳板相比優(yōu)點有：表面圓滑，裝籃流暢；密度大,電接觸性能好，電流分布均勻；溶解時均勻下降，不易出現(xiàn)懸料現(xiàn)象；含硫活性鎳冠電化學(xué)活性高,殘渣少，利用率較高；槽電壓低，可節(jié)省大量的電能。隨著我國電鍍工業(yè)的迅速發(fā)展，鎳冠的需求在不斷增加，因此鎳冠的生產(chǎn)具有很好的市場前景。同時，鎳冠的生產(chǎn)對于調(diào)整鎳產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加市場份額，提高市場競爭力和產(chǎn)品的附加值都具有非常重要的意義。

硫化鎳可溶陽極電解工藝生產(chǎn)含硫或不含硫鎳冠的工藝技術(shù)已在國內(nèi)外成功應(yīng)用。就國內(nèi)而言，由于所采用的鎳冠極板存在著壽命短、成本高、勞動生產(chǎn)率低等缺點，制約了該工藝的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。因此，在恒定電流條件下，通過對不同極板的試驗研究,尋求一種能滿足鎳冠生產(chǎn)的成本低、效率高的鎳冠極板，為鎳冠的規(guī)?；a(chǎn)提供依據(jù)。

1 鎳冠生產(chǎn)原理及工藝流程

1.1 試驗原理

在混酸(硫酸及鹽酸)體系中，以硫化鎳陽極板為可溶陽極，不銹鋼板鑲嵌不銹鋼柱為模板，其表面按要求涂絕緣層，經(jīng)過特殊處理后作為電解陰極。電解過程中，陰極板導(dǎo)電柱表面析出鎳，形成鎳冠，與此同時陽極氧化溶解。由于導(dǎo)電面僅集中在導(dǎo)電基圓上，因此電流密度為一般電解精煉生產(chǎn)的2.5倍，其主要化學(xué)反應(yīng)式為：

陰極反應(yīng)：Ni2++2e=Ni

陽極反應(yīng)：Ni3S2-6e=3Ni2++2S

1.2 工藝流程

鎳冠試驗以凈化后的新液為電解液進(jìn)行生產(chǎn)。陰極達(dá)到生產(chǎn)周期后，鎳冠極板出槽，進(jìn)行鎳冠的剝離，隨后采用專用試劑對鎳扣表面進(jìn)行漂洗、燙洗，使鎳冠產(chǎn)品表觀光亮。電解陽極液送凈化工序處理，電解產(chǎn)生的陽極泥及殘極送外車間處理利用，生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 鎳冠生產(chǎn)原則工藝流程圖

2 試驗研究

本次試驗采用三種極板進(jìn)行對比試驗，包括絲網(wǎng)印刷極板、永久極板及貼膜極板。

2.1 絲網(wǎng)印刷極板

采用絲網(wǎng)印刷極板生產(chǎn)鎳冠在英柯公司已經(jīng)得以成功應(yīng)用。鑒于該工藝的技術(shù)保護(hù)，本次絲網(wǎng)印刷極板系國內(nèi)首次進(jìn)行探索，即采用不銹鋼板對焊銅雙耳作為電解鎳扣的極板坯料，打磨焊縫、校平鋼板，噴砂除去鋼板表面鐵銹和污漬，以高壓風(fēng)吹掃砂塵浮灰。使用后的舊板(剝冠后的絲網(wǎng)極板)需用泡膜液浸泡板、晾置、水洗、噴砂，然后采用絲網(wǎng)印刷機和專用絲網(wǎng)油墨對除銹的極板表面進(jìn)行印刷。印刷后的極板在烘爐中加熱干燥，使油墨充分交聯(lián)，形成致密的耐腐蝕、不導(dǎo)電的墨層。

該技術(shù)產(chǎn)出的鎳冠表面比較粗糙，氣孔相對較多，成型差，連片情況多，漏電點多，鎳冠剝離時底部粘有油墨，難以處理。

2.2 永久極板

該技術(shù)采用不銹鋼作基材，導(dǎo)電柱間用有機高分子絕緣，邊緣用絕緣膠條鑲邊。試驗表明，大部分極板使用壽命能達(dá)到半年以上。試驗中有1/3的極板邊部有1～4個漏點，極板中間基本無漏點，但在試驗中存在鎳冠長毛刺現(xiàn)象和鎳冠剝離后導(dǎo)電柱上粘有鎳皮情況。為了改善此情況，試驗中對極板表面進(jìn)行了機械打磨處理。通過試驗發(fā)現(xiàn)，打磨后極板長毛刺和導(dǎo)電柱長鎳皮現(xiàn)象明顯減少，另外因永久極板導(dǎo)電柱少，四邊鎳冠偏大的情況比較明顯。通過在極板增加導(dǎo)電柱的方法后，這種情況得到改善。

試驗過程中永久極板上產(chǎn)出的鎳冠前期容易剝離，但隨著使用時間的延長，鎳冠剝離比較困難。因此需要定期對極板表面打磨處理。

2.3 貼膜極板

貼膜極板技術(shù)以不銹鋼作基材，粘貼帶圓孔的高分子薄膜作絕緣材料。在試驗中，因極板三邊用膠條，底角漏電現(xiàn)象明顯。貼膜極板生產(chǎn)的鎳冠比較均勻，鎳冠成型好。從試驗情況看，貼膜極板如果表面處理干凈，貼膜時間不超過3天時，鎳冠剝離較容易；使用時間相對較長時，比永久極板和絲網(wǎng)印刷極板剝離難度稍大。

2.4 三種極板的比較

從三種極板產(chǎn)出的鎳冠表面質(zhì)量看，貼膜極板外形最好，永久極板與絲網(wǎng)印刷極板相差不大，三種極板的鎳冠合格率見表1。

表1 3種極板生產(chǎn)鎳冠平均合格率? %

從極板漏點情況看，永久極板漏電點最少，其次是貼膜極板，再次是絲網(wǎng)印刷極板。

從產(chǎn)出鎳冠剝離難易程度分析，絲網(wǎng)印刷極板最容易剝離，其次是永久極板，再次是貼膜極板。

從使用壽命分析，永久極板能達(dá)到半年以上，但貼膜極板和絲網(wǎng)印刷極板只能使用一個周期。

從規(guī)?；a(chǎn)的需要分析，永久極板因板面平整，容易實現(xiàn)機械剝離。而絲網(wǎng)印刷和貼膜極板邊部有膠條，增加了機械剝離的難度。

三種極板的對比情況如表2所示。

表2 3種極板試驗參數(shù)對比

試驗期間所產(chǎn)鎳冠的化學(xué)成分均符合Q/YS?JC-CP17-2002中P-1標(biāo)準(zhǔn)，典型化學(xué)成分如表3所示。

表3 試驗期間所產(chǎn)鎳冠的化學(xué)成分 %

3 試驗結(jié)果分析

3.1 極板方面

貼膜極板能生產(chǎn)出符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的鎳冠，并且物理外觀比采用其它極板生產(chǎn)的鎳冠好，但該極板存在除膜、脫膠、再次貼膜勞動量大，工序繁鎖，工作效率低的問題，采用該極板實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)存在一定的局限性，建議該極板的制做工藝能實現(xiàn)自動化。絲網(wǎng)印刷極板主要存在漏電點較多、制做工藝繁鎖、工作效率低的問題，建議研發(fā)一次印刷過程完成兩面印刷，以減少中間工序勞動量。另外還需對油墨材質(zhì)及使用后表面油墨處理工藝進(jìn)行進(jìn)一步研究，以提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。永久性極板耐酸性能較好，使用壽命可達(dá)到半年以上，并且該極板在試驗過程中漏點較少。但存在隨著使用時間的延長，會出現(xiàn)一定數(shù)量的漏點，并會出現(xiàn)導(dǎo)電柱表面粘鎳皮和鎳冠周邊長毛刺的現(xiàn)象。使用該極板，需配備相應(yīng)的極板打磨機，鎳冠生產(chǎn)2～3個周期后需對極板表面打磨一次。另外，還存在因極板較重而搬運不便的弊端。

3.2 恒定電流生產(chǎn)

通過改變鎳冠極板實際導(dǎo)電面積，降低了在同等電流下極板的實際電流密度，從而達(dá)到在恒定電流情況下，消除因電流密度過高而造成的鎳冠邊部結(jié)粒，使鎳冠生長均勻。該技術(shù)可以替代階梯式提升電流的生產(chǎn)技術(shù)，解決以前試生產(chǎn)過程中需要頻繁升降電流，單槽產(chǎn)能較低的弊端。試驗表明采用恒定電流生產(chǎn)鎳冠技術(shù)上可行，有利于鎳冠規(guī)?；a(chǎn)。

3.3 鎳冠出槽后續(xù)處理

在鎳冠的試生產(chǎn)過程中，由于受現(xiàn)場設(shè)施及空間的限制，鎳冠出槽后的剝離、洗滌、晾曬、裝桶、計量、包裝等工序均為人工操作，勞動強度大，工作效率低，外觀質(zhì)量難以保證，不適合于鎳冠實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

4 結(jié)論

本次試驗研究在極板的研制方面已掌握了一定的技術(shù)經(jīng)驗，并且在永久性極板試驗研制方面取得了一定突破。但在鎳冠出槽后續(xù)處理，包括鎳冠剝離、漂洗、燙洗、干燥、拋光、計量、包裝工序的自動化方面仍需進(jìn)一步投入研發(fā)。

Abstract：The test work of electrowinning of three different Nickel Briquettes plates was introduced in this arti?cle.The test results were analyzed and compared.The suggestions and recommendations for the next stage test were proposed.

Key words:Nickel Briquettes;cathode plate;electrowinning

Test work of Nickel Briquettes production with cathode plates

LI Shao-long，CAO Kang-xue

TF815

B

1672-6103（2011）02-0035-03

李少龍(1979—)，男，山東招遠(yuǎn)人，工程師，從事冶金設(shè)計工作。

2010-08-25