MMOルテニウム・イリジウム・チタン陽極工場 - Wstitanium
ルテニウム・イリジウム・チタン陽極は、最も広く使用され、最も高性能な陽極である。 MMOアノードシステム純チタン(Gr1/Gr2)を基材とし、ルテニウム酸化物(RuO₂)とイリジウム酸化物(IrO₂)をコア活性成分とする混合金属酸化物膜でコーティングしたアノードは、極めて高い電気触媒活性、優れた耐食性、長寿命を誇ります。ルテニウム・イリジウム・チタンアノードは、当初の塩素アルカリ工業での応用から、廃水処理、電気めっき、湿式冶金、陰極防食、新エネルギー水素製造、ハイエンド電子機器製造など、数十の分野にまで応用範囲が拡大しています。
ルテニウム・イリジウム陽極 - コーティングシステム
コーティングの元素比は、アノードの電気触媒活性、耐食性、適用可能な動作条件、および耐用年数を直接決定します。Wstitaniumは、GB/T 38955-2020「チタン系酸化物コーティング電極コーティングの技術要件」を厳格に遵守し、ルテニウム-イリジウム系コーティングの全範囲を提供しています。10年以上にわたる研究開発と応用経験に基づき、Wstitaniumは6つの成熟したルテニウム-イリジウム-チタンアノードコーティングシステムを社内で開発しました。
RuO₂:IrO₂=70:30
標準コーティング厚さ:8~12μm。塩素発生反応性が最も高く、過電圧が最も低いだけでなく、耐食性と安定性にも優れています。塩素発生電位は、電流密度1000A/m²において1.12V(対SCE)以下です。
- pH:1-12
- 寿命:3〜5年
- 電流密度 ≤3000A/m²
- 動作温度 ≤80℃
RuO₂:IrO₂=50:50
コーティング厚さ:10~15μm。1 mol/L H₂SO₄溶液中、電流密度20000 A/m²における加速寿命:2000分以上。塩素発生電位:電流密度1000 A/m²において1.15V(対SCE)以下。より過酷な酸性環境および高温環境下での使用に適しています。
- pH:1-12
- 寿命:5〜8年
- 電流密度 ≤5000A/m²
- 動作温度 ≤85℃
RuO₂:IrO₂=80:20
少量のSnO₂が導電性を向上させ、コーティングの厚さは8~15μmです。塩素発生反応活性はピークに達し、電流効率は94%以上です。電流密度1000A/m²における塩素発生電位は1.10V(対SCE)以下です。
- pH値:1-12
- 寿命:4〜6年
- 電流密度 ≤3000A/m²
- 動作温度 ≤60℃
希土類元素の改質
CeO₂、La₂O₃、およびその他の希土類酸化物が助触媒として使用されます。La/(Ru+La)のモル比は20~30%です。3.5% NaCl溶液中、1000 A/m²、25℃において、塩素発生電位は1.05V以下(vs SCE)です。
- pH:1-12
- 寿命:5〜10年
- 電流密度 ≤3000A/m²
- 動作温度 ≤80℃
フッ素耐性
コーティングの厚さは10~15μmです。RuO₂:IrO₂:SnO₂:Sb₂O₃の比率は25:15:55:5です。1000A/m²、25℃の3.5% NaCl溶液中での塩素発生電位は1.08~1.15V(vs SCE)です。
- pH:1-12
- 寿命:3年以上
- 電流密度 ≤3000A/m²
- 動作温度 ≤80℃
高電流密度向け
RuO₂:IrO₂:SnO₂=3:1:6、0.5%~1%のRGO-CNTをドープ。コーティング厚さ15~20μm。26.5% NaCl溶液中、5000A/m²、85℃(塩素アルカリ工業条件)における塩素発生電位は1.10V以下。
- pH:1-12
- 寿命:5年以上
- 電流密度 ≤10000A/m²
- 動作温度 ≤80℃
チタン 当社は、電気化学分野の専門家、エンジニア、技術者からなるチームを擁しています。チームメンバーは豊富な理論的知識と実践経験を有し、継続的な探求と革新により、より先進的なルテニウム-イリジウムコーティングチタンアノード技術の開発に取り組んでいます。アノードの形状やサイズ、コーティングの厚さ、組成比など、様々なニーズに合わせて多様な製品仕様を提供することができます。ルテニウム-イリジウムコーティングチタンアノードのカスタマイズには、基本的な材料特性から具体的な応用シナリオの要件、製造プロセス管理まで、複数の要素を総合的に考慮する必要があります。
| 標準仕様 | カスタマイズ可能な範囲 | |
|---|---|---|
| 基板材料 | Gr1 / Gr2 純チタン(ASTM B265) | Gr5 チタン、ニオブ、タンタル |
| コーティング組成物 | RuO₂ + IrO₂(標準比率 70:30) | RuO₂ + IrO₂ + X、カスタム比率(30:70、50:50など) |
| コーティングの厚さ | 8-12μm | 5-20μm |
| 形状 | メッシュ、プレート、シート、ロッド、チューブ、ワイヤー、バスケット、アセンブリ | 形状はすべて顧客の図面に基づいています |
| サイズ | 100*100mm、200*200mm、500*500mmなど | 最大サイズは2000×1000mmまで |
| 動作電流密度 | 1000-5000A/m² | 最大 10000 A/m² |
| 使用温度 | 80℃未満(標準) | 最高90℃まで対応(特殊配合) |
| pH範囲 | 0-12 | 0~14歳(特別配合) |
| 標準耐用年数 | 36-60ヶ月 | 最長10年(労働条件による) |
MMOルテニウム・イリジウム・チタン陽極 - 形状
MMOルテニウム・イリジウム・チタン陽極の形状は、電流分布の均一性、設置適合性、および電解質との接触面積を直接的に決定します。これは選定の核心となる要素です。Wstitaniumは、形状の完全カスタマイズサービスを提供しています。
メッシュアノード
ASTM B265規格Gr1/2チタン板をCNC加工で打ち抜き、菱形、正方形、円形のメッシュ形状に延伸したもの。これは現在最も広く使用されている陽極形状である。
- 厚さ:0.5-5.0mm
- メッシュサイズ:12mm~1020mm
- 最大サイズ:3000 * 1500mm
プレート陽極
ソリッドプレート、穴あきプレート、パンチングプレートなどが含まれます。高い構造強度、優れた電流密度許容能力、良好なコーティング均一性を備えています。
- 厚さ:0.3-10.0mm
- 最大サイズ:3000 * 1500mm
- 最大電流密度:7500A/m²。
ロッドアノード
均一な放射状電流分布、コンパクトな構造、容易な設置が特長です。管状電解槽、深井戸型陽極、陰極防食システムなどに適しています。
- 直径:φ6~φ219mm
- 最大長さ:3000mm
- 最大電流密度:10000A/m²。
フレキシブル/リボン型アノード
非常に柔軟で曲げやすく、複雑な設置環境にも適応可能です。単位長さあたりの電流出力が安定しているため、長距離にわたって均一な保護を実現します。
- 線径:φ0.5~φ6.0mm
- 厚さ:0.2-3.0mm
- 幅:5-50mm
管状陽極
ASTM B338規格グレード1/2シームレスチタン管。シングル/ダブルねじ込み式およびフランジ接続のカスタム仕様。内壁と外壁の両方に両面コーティングが可能。
- パイプ径:φ6mm~φ250mm
- 最大長さ:3000mm
- 厚さ:0.5-3mm
バスケット型陽極
チタンメッシュとチタン板を溶接して作られています。大容量、広い比表面積、そして容易な設置性から、電気めっきや陽極酸化処理に最適な形状となっています。
- 利用可能なカスタムサイズ
- 厚さ:1.0-3.5mm
- メッシュサイズ:2×3mm、3×5mmなど
MMOルテニウム・イリジウム・チタン陽極 - 用途
MMOルテニウム・イリジウム・チタンアノードは、世界中の様々な産業電気化学分野で広く使用されています。Wstitanium社は、様々な用途における主要な課題を解決するために、カスタマイズされたソリューションを開発してきました。
次亜塩素酸ナトリウムの場合
様々な濃度(3~30g/L)の塩水に対応するため、カスタマイズされたルテニウム・イリジウムコーティング配合を採用し、塩素発生電流効率92%以上を確保しています。最大有効塩素生成量100kg/hの発電機に適しています。耐用年数は3年以上です。
塩素アルカリ用
イオン交換膜法および隔膜法を用いた、カスタマイズされたRu-Ir-Sn-Ti四元コーティングシステムが、塩素アルカリプラント向けに提供されており、90℃以下の高温条件および6000 A/m²以下の高電流密度条件に適しています。
産業廃水用
シアン化物含有廃水、染色廃水、高塩分廃水向けには、高活性のRu-Ir系陽極材をご用意しております。高COD有機廃水向けには、Ru-Ir-Sn-Pb系多成分複合陽極材をご用意しております。メッシュ型、プレート型、グリッド型の陽極は、お客様のご要望に合わせてカスタマイズ可能です。
湿式冶金用
カスタマイズされたルテニウム・イリジウム・タンタル複合多元素コーティング。鉛合金陽極と比較して、セル電圧が0.3~0.5V低減されます。電解採取時のエネルギー消費量が15~25%削減されます。鉛イオン汚染が除去され、鉛含有量が90%削減されます。
電気めっき用
亜鉛めっき、カドミウムめっき、アルカリ銅めっき用の標準Ru-Ir合金は、水素発生過電圧を向上させます。クロムめっきおよび硬質クロムめっき用のRu-Ir-Sn合金。金、銀、白金めっき用の高純度Ru-Ir合金。
ICCP向け
標準的なRu-Ir組成で、電流出力効率は95%以上です。海水や海洋環境向けに耐腐食性に優れたRu-Ir-Taは、最長25年の寿命を誇ります。高アルカリ性コンクリート環境に適した高活性Ru-Irもご用意しています。チューブ、ロッド、ストリップ、リボン、メッシュ、深井戸用陽極など、様々な形状でご利用いただけます。
プールの消毒用
ルテニウム・イリジウム陽極は、高純度の次亜塩素酸を連続的に生成します。その殺菌効率は従来の塩素系殺菌剤の80倍で、大腸菌、黄色ブドウ球菌、レジオネラ菌などの病原菌の99.99%を30秒以内に死滅させます。
飲料水の消毒用
ルテニウム・イリジウム・チタン陽極は、次亜塩素酸ナトリウム発生装置の「心臓部」です。この陽極は、電解塩素生成において90%を超える電流効率を実現します。利用可能な塩素1トンあたりの消費電力は、わずか3.5kWhに抑えることができます。
廃水処理用
ルテニウム・イリジウム陽極は、強力な酸化剤であるヒドロキシルラジカルと活性塩素を大量に生成します。これらは廃水中の芳香環構造やアゾ結合を分解することができます。COD除去率は85%を超える場合もあります。
海水淡水化用
ルテニウム・イリジウム・チタン陽極は、その場で次亜塩素酸を生成し、海水中の細菌、藻類、微生物、および残留農薬を効果的に殺菌します。有害物質の除去効率は99.9%以上に達します。
食品消毒用
ルテニウム・イリジウム・チタン陽極は、大腸菌、黄色ブドウ球菌、サルモネラ菌、リステリア菌など、食品業界でよく見られる病原菌を30秒以内に完全に死滅させることができます。残留農薬の分解効率は90%以上です。
PCB回路基板用
RuO₂-IrO₂チタン陽極は、プリント基板めっきの均一性偏差を±5%以内に抑えることができます。また、銅イオンの酸化効率を98%以上に高め、エッチング液のリサイクル率を95%以上に向上させます。
ルテニウム・イリジウムチタン陽極の製造
Wstitaniumは、ISO 9001:2015品質マネジメントシステムおよびGB/T 38955-2020「チタン系酸化物被覆電極コーティングの技術要件」を厳格に遵守し、標準化されたエンドツーエンドの製造技術を確立しています。各工程には厳格な品質管理基準が設けられており、納品されるすべての陽極が設計要件および国際規格を満たすことを保証しています。
チタン基板
すべてのチタン基板は以下に準拠します ASTM B265 規格に準拠。チタン、鉄、炭素、窒素、水素、酸素などの不純物は厳しく管理されています。グレード1は99.6%以上、グレード2は99.5%以上です。引張強度、降伏強度、伸びは規格要件を満たすことが保証されています。
精密加工
図面に基づき、CNC加工センター、レーザー切断・曲げ加工機などを用いて、穴あけ、ねじ切り、曲げ加工、旋削加工、フライス加工などを行う。公差は±0.05mm以下。溶接強度は母材強度の90%以上。表面粗さRaは1.6μm以下。
サンドブラスト
0.4~0.6MPaの圧力下で、チタン基板の表面を均一にサンドブラスト処理することで、均一な微細粗面を形成し、コーティングと基板との密着性を向上させる。
脱脂と洗浄
アルカリ性脱脂剤を塗布(50~60℃、10~15分)→温水ですすぎ→アセトン/エタノールを用いて超音波洗浄(10分)を順に行います。油分、指紋、埃を徹底的に除去し、表面に有機汚染物質が一切残っていないことを確認してください。
化学エッチング
基板を80~90℃の10%シュウ酸溶液中で2~4時間煮沸およびエッチングする。これにより、基板表面に均一なハニカム状の微細構造が形成され、コーティングと基板間の機械的密着性がさらに向上する。
MMOコーティングの準備
コーティングの組成比は、ルテニウム、イリジウム、チタン、スズ、タンタル、および希土類元素のモル比を含め、精密に設計されています。これにより、コーティングの触媒活性と耐食性が確保されます。許容誤差は±0.0001g以下です。
コーティング
多層サイクルコーティング。単層コーティングの厚さは1~2μmに制御。コーティング後、低温(120~140℃、20~30分)で乾燥。単回のコーティング・乾燥工程では薄い遷移層しか形成されないため、コーティングの総厚を5~20μmまで徐々に厚くするには15~20サイクルが必要となる。
乾燥
焼結は中核となる工程です。焼結工程は、①低温予備焼成(350~400℃、10~15分保持)、②中温熱分解(450~500℃、20~30分保持)、③高温焼結(470~560℃、30~60分保持)の3段階からなります。
品質検査
総合試験: ① 外観。 ② 厚さ: 渦電流厚さ計、偏差 ≤ ±0.2μm ③ 密着性: クロスカット試験 (1mm × 1mm グリッド) ④ 電気化学的性能: 分極曲線試験、塩素/酸素発生過電圧 ≤1.2V vs Ag/AgCl ⑤ 耐食性。
品質検査
Wstitaniumは、チタン基板、ルテニウムおよびイリジウムの有機塩など、使用する原材料が品質基準を満たしていることを確認するため、厳格な原材料検査を実施しています。原材料の各バッチは、化学分析、物理的性能試験、その他の検査項目に合格する必要があります。
チタン基板の前処理、コーティング準備、コーティング、コーティング熱処理などのプロセスをリアルタイムで監視し、安定性と品質の一貫性を確保します。同時に、機器の定期的なメンテナンスと校正を実施し、正常な動作を確保します。
ルテニウム-イリジウムコーティングされたチタン陽極の外観検査を行い、コーティング面が均一で滑らかであるか、ひび割れや剥離などの欠陥がないかを確認します。電気化学性能試験(過電圧試験、電流効率試験など)、耐食性試験(各種電解液中での腐食試験など)、コーティング厚さ試験など、一連の性能試験を実施します。
外観
塗膜表面は均一で緻密であり、塗り残し、垂れ、ピンホール、ひび割れ、剥離、欠けなどは一切ありません。端部はバリがなく、溶接部は滑らかです。
寸法
穴の直径、穴の間隔、厚さ、長さの検査には、座標測定機(CMM)とマイクロメーターを使用しました。寸法誤差は±0.05mm以下です。
貴金属の充填
重力法とICP定量分析法を用いて、コーティング中の貴金属(Ru+Ir)の総含有量を検出した。含有量の誤差は±5%以下である。
コーティング組成物
ICP-OES(誘導結合プラズマ発光分光法)を用いて、Ru、Ir、Tiのモル比を検出した。組成誤差は±2%以下である。
コーティングの厚さ
コーティングの厚さは日立製走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定した。厚さの均一性誤差は±10%以下であり、設計要件を満たしていた。
コーティング接着
塗膜の密着強度は20MPa以上である。90°曲げ試験では剥離やひび割れは見られず、塗膜の柔軟性と密着性が確認された。
電気化学的性能
25℃の1 mol/L NaCl溶液中で、1000 A/m²の電流密度で塩化物発生電位を測定した。標準システムでは≤1.15V(vs SCE)を示した。25℃の0.5 mol/L H₂SO₄溶液中で、1000 A/m²の電流密度で酸素発生電位を測定した。標準システムでは≤1.12V(vs SCE)を示した。
生涯テスト
60±2℃、電流密度20000 A/m²の1 mol/L H₂SO₄溶液中で、タンク電圧の変化を記録した。タンク電圧が5Vを超えた場合、陽極故障とみなし、故障時間を記録した。標準陽極時間は100分以上、超厚膜長寿命陽極時間は300分以上である。
絶縁と耐電圧
絶縁封止が必要な陽極の場合、絶縁抵抗は100MΩ以上、絶縁破壊電圧は10kV以上です。管状陽極に対して静水圧試験を実施します。試験圧力は使用圧力の1.5倍で、30分間保持します。漏れや変形が見られないことから、製品の密閉性と構造強度が保証されます。
ルテニウム・イリジウム・チタン陽極の応用事例
ルテニウム - イリジウム - チタン陽極は、優れた電極材料として、塩素アルカリ産業、下水処理、電気めっき産業、湿式冶金、海水淡水化などの多くの分野で広く使用されています。その優れた電気触媒活性、高い耐腐食性、低いセル電圧、長い耐用年数により、電気化学の分野では欠かせない重要な部分となっています。
イオン交換膜クロルアルカリ工業 - ヨーロッパ
あるヨーロッパの化学グループが手掛ける、年間生産量200,000万トンのイオン交換膜式苛性ソーダ製造プロジェクト。既存の陽極は、8年間の稼働後、コーティングの剥離、セル電圧の継続的な上昇、電流効率の低下といった問題が発生し、陽極システムのアップグレードが必要となった。
- 単位セル電圧:3.22V
- 電流効率:94.2%
- 直流消費電力:2380 kWh/t NaOH
- 年間エネルギー消費量:4億7600万kWh
Wstitaniumのカスタマイズソリューション
カスタマイズされたゼロギャップルテニウム・イリジウム多元素複合MMOチタンアノード。基板には、コーティングの密着性を向上させるため、120メッシュのサンドブラストと高温シュウ酸エッチングによる前処理を施したGr1高純度チタンメッシュを使用。コーティングにはRuO₂-IrO₂-TiO₂三元系を採用し、コーティング厚を20μm、焼結温度を520℃に最適化し、1.8mmのゼロギャップ構造に適合させている。カスタマイズされたダイヤモンド形状のメッシュ構造と導電性銅製ヘッドにより、電流分布の均一性を最適化し、既存の電解セル設置寸法と互換性があり、セル構造の変更は不要である。
解決策の結果
アップグレード後、ユニットセルの平均電圧は2.95Vに低下し、8.39%の削減となりました。電流効率は97.1%に向上し、2.9パーセントポイントの改善となりました。直流電力消費量は2150kWh/t NaOHに減少し、アルカリ1トンあたり230kWhの節約となり、年間4600万kWhの電力節約(標準石炭14,200トンに相当)と年間CO₂排出量の38,000トンの削減につながりました。陽極の設計寿命は12年に延び、年間メンテナンスコストは35%削減され、ユニットの生産能力は年間215,000トンに増加し、107.5%のコンプライアンス率を達成しました。
自動車部品電気めっき生産ライン - 中国
国内で運営されている全自動硬質クロムめっき生産ラインは、鉛アンチモン合金陽極を使用している。しかし、めっき液への陽極スラッジの混入、高クロム無水物消費量、高エネルギー消費量、低いめっき収率、高有害廃棄物処理コストといった問題を抱えている。
- 単体タンク容量:1200L、タンク電圧:6.8V
- 化学無水物濃度:250g/L
- 元の電流密度:50A/dm²
- 無水クロム消費量:120 kg/10 dm²
- 塗膜収率:88.2%
- 陽極の寿命:1.5年。
- 硫酸濃度:2.5g/L
- 年間陽極スラッジ発生量:2.8トン
Wstitaniumのカスタマイズソリューション
硬質クロムめっき用のカスタム設計ルテニウム-イリジウムMMOチタン陽極が必要です。基材にはGr2チタン板を使用します。メッシュ構造によりめっき液の循環効率が向上します。コーティングにはRuO₂-IrO₂-SnO₂多成分系を採用し、高濃度クロム酸系における耐食性と酸素発生過電圧を最適化し、副反応を抑制します。既存のめっき槽の電極間隔に合わせて陽極の寸法と設置構造をカスタマイズし、陽極配置を最適化してコーティングの均一性を向上させます。また、専用の導電構造を設計することで接触抵抗を低減します。
結果と影響
アップデート後、タンク電圧は5.2Vに低下し、23.5%削減されました。電流密度は65A/dm²で安定し、効率が30%向上しました。無水クロムの消費量は45kg/10,000dm²に減少し、62.5%削減され、年間18.6トンの無水クロムが節約されました。コーティングの合格率は99.4%に上昇し、11.2パーセントポイント増加しました。陽極スラッジは発生せず、有害廃棄物が年間2.8トン削減されました。廃水処理コストは420,000人民元/年に減少し、67.2%削減されました。陽極の寿命は5年に延びました。年間メンテナンスコストは68%削減されました。
陰極防食用MMOルテニウム-イリジウム陽極
海上橋の橋脚の鋼構造は、潮汐域と完全水没域に位置している。既存の高ケイ素鋳鉄製陽極は、電流効率が低く、保護電位が不均一で、寿命が短く、設置とメンテナンスが困難であるという問題があった。
- 12の主要桟橋
- 単一橋脚の表面積:1280 m²
- 当初の電流効率:45%
- 保護電位偏差:±150mV
- 年間腐食速度:0.12 mm/年
- MMO陽極の設計寿命:10年
カスタマイズされたソリューション
海洋環境向けに特別に設計された、カスタム仕様の管状ルテニウム・イリジウムMMOチタン陽極。基材はGr2シームレスチタン管。RuO₂-IrO₂-TiO₂複合コーティングシステムを採用。このコーティングは、塩素発生電位と海水侵食腐食に対する耐性を最適化。深井戸設置と表面設置を組み合わせることで陽極配置を最適化し、複雑な海洋水理環境に適応。
結果と影響
アップデート後、陽極電流効率は92%に向上し、従来比104%の改善となりました。保護電位の偏差は±30mV以内に抑えられました。鋼構造物の年間腐食速度は0.008mm/aに低下し、93.3%の削減となり、標準値0.05mm/aを大きく下回りました。陽極の設計寿命は30年に延びました。年間維持管理費は72%削減され、鋼構造物の保護範囲は100%に達しました。
廃水処理用ルテニウム-イリジウムMMOチタン陽極
1日あたり10万立方メートルの排水を処理するように設計された市営下水処理場は、課題に直面している。既存の生物処理プロセスでは、CODとアンモニア性窒素の排出基準を常に満たすことができない。従来のフェントン法による高度処理は、試薬消費量が多く、汚泥発生量が多く、運転コストが高く、操作が複雑であるという問題がある。
- アンモニア態窒素 8~15 mg/L
- 生物学的排水のCOD 50~70 mg/L
- 排水中のCOD必要値 ≤ 50 mg/L
- 必要なアンモニア態窒素濃度:5 mg/L以下
- 不安定な排水水質
- 汚泥発生量 0.32 kg/m³
- 排水基準遵守率はわずか82%
- 年間汚泥発生量11,680トン。
カスタマイズされたソリューション
高度な電気化学酸化のためのカスタムメイドのルテニウム-イリジウムMMOチタンアノード。基板は高純度GR1チタン板です。RuO₂-IrO₂-SnO₂-Sb₂O₅四元コーティングシステムを使用しています。コーティングの触媒活性は、ヒドロキシルラジカル生成効率を向上させるように最適化されています。カスタムメイドのアノード細孔構造とモジュール式電気化学反応器を使用し、電極間隔を3mm、電流密度を15mA/cm²に最適化しています。
解決策の結果
MMO陽極を稼働させた結果、排水のCODは28~42mg/L、アンモニア態窒素は1.2~3.5mg/Lで安定し、クラスA基準を100%満たし、100%の適合率を達成しました。水1トンあたりの運転コストは0.64元に削減され、フェントン法と比較して50%削減されました。フェントン試薬は不要で、汚泥発生量は0.03kg/m³に削減され、90.6%削減され、年間9855トンの汚泥削減につながりました。年間運転コストは233万6000元削減され、陽極の設計寿命は5年で、不動態化することなく安定運転が実現しました。
湿式製錬による亜鉛の電解採取
年間100,000万トンの亜鉛電解採取ラインでは、鉛-銀(0.8%)合金陽極が使用されている。このプロセスは、高電圧、高エネルギー消費、鉛汚染、大量の陽極スラッジ発生、および陽極寿命の短さといった問題を抱えている。陰極亜鉛は鉛含有量が高く、結果として低品位の0号亜鉛インゴットとなる。環境問題は深刻である。
- 電解採取セル:240
- 単セル電流:32kA
- 電流効率:89.6%
- 電流密度:500A/m²
- 既存のセル電圧:3.35V
- 0号亜鉛インゴットの品位:82%
- 陰極の亜鉛鉛含有量:0.0035%
- 電解液からの鉛溶出量:3.2mg/L
- 直流消費電力:3280kW・h/t Zn
- 年間陽極スラッジ発生量:1200トン
カスタマイズされたソリューション
亜鉛電解採取用のカスタムメイドのルテニウム・イリジウムMMOチタン陽極。基材はGr2純チタン。最適化されたグリッド構造により、剛性と導電率の均一性が向上しています。RuO₂-IrO₂-TiO₂多成分複合コーティング。希土類元素により、コーティングの酸素発生電位と硫酸腐食耐性が最適化されています。カスタムメイドの陽極サイズと導電性銅製ヘッド構造により、接触抵抗が低減され、元の電解採取セルの設置寸法に完全に適合します。
解決策の結果
MMO陽極を稼働させたところ、セル電圧は2.98Vに低下し、11.0%減少しました。電流効率は92.8%に上昇し、3.2パーセントポイント向上しました。直流電力消費量は2890 kWh/t Znに減少し、亜鉛1トンあたり390 kWh、年間3900万 kWh(標準石炭1万2000トンに相当)の節約となりました。電解液中の鉛の浸出は0.12 mg/Lに減少し、96.25%の削減となりました。陰極亜鉛中の鉛含有量は0.0005%に減少しました。No.0亜鉛インゴットの品位は100%に向上しました。陽極スラッジは発生しません。有害廃棄物は年間1200トン削減されます。陽極の寿命は5年に延びました。
FAQ
A:陽極の寿命は、実際の運転条件(電流密度、電解液組成、温度、運転モードなど)に大きく左右されます。Wstitaniumは、お客様の運転パラメータに基づき、以下のとおり、製品寿命を保証いたします。
標準運転条件(電流密度≤1000A/m²、温度≤60℃、中性塩化物系、連続運転):標準配合陽極の寿命は12~24ヶ月、高耐食性配合陽極の寿命は3~5年です。
厳しい運転条件(電流密度1000~3000A/m²、温度60~80℃、中~強酸性システム):カスタム配合のアノード寿命は3~5年。
特別な動作条件:実際の動作条件に基づいた特別なテストを実施し、最大60ヶ月の明確な保証寿命を提供します。
保証規定:Wstitaniumは、全製品に対し12~36ヶ月間のフルサイクル品質保証を提供します。保証期間中、陽極が仕様に準拠した通常の条件下で動作し、コーティングの剥離、著しい性能低下、早期故障などの品質上の問題が発生した場合、Wstitaniumは無償で故障解析を行い、試験結果に基づき、無償交換、修理、または全額返金を行います。24時間体制のアフターサービス技術サポートも提供しています。
ルテニウム・イリジウム・チタン陽極:主要な活性成分はRuO₂ + IrO₂であり、塩素発生反応(CER)に最適な触媒です。塩素発生過電圧が極めて低く、電流効率が高く、エネルギー消費量も少ないのが特長です。次亜塩素酸ナトリウム製造、海水電解、クロルアルカリ工業、塩素含有廃水処理、電気めっき、その他の塩化物系電解など、塩素発生反応が支配的な用途に主に適しています。
イリジウム・タンタル・チタン陽極:中心となる活性成分はIrO₂ + Ta₂O₅で、酸素発生反応(OER)および強酸腐食に対して極めて高い耐性を示します。OERが発生する環境に最適な材料であり、OERが支配的な強酸性硫酸系に特に適しています。例としては、湿式冶金電解採取、電解酸素製造、有機電気合成、高酸素廃水処理などが挙げられます。
簡単に言うと、塩素発生反応にはルテニウム-イリジウム系が、酸素発生反応にはイリジウム-タンタル系が選ばれます。塩素と酸素が混在する発生反応システムの場合は、活性と耐食性のバランスを取るために、特別な複合材料配合をカスタマイズします。
A:WSTITANIUMは、ルテニウム・イリジウム・チタン陽極業界に12年間深く関わっており、専門的な研究開発、生産、技術サービスチームを誇っています。
技術的優位性:当社は独自の電気化学研究所とコア技術を有しています。独自のグラデーションコーティング構造設計により、従来の均一コーティングと比較して密着性を50%以上向上させ、耐用年数を100%以上延長します。30種類以上の成熟したコーティング配合を有し、30以上の業界の多様な操業条件に対応可能です。
品質面での優位性:当社はISO9001品質マネジメントシステムを厳格に遵守し、厳格な内部統制基準を確立しています。全工程にわたる品質管理を実施し、すべての製品は包括的な性能試験を受け、工場合格率100%を達成することで、安定した性能と信頼性の高い品質を保証しています。
コスト効率のメリット:当社は独自の貴金属コーティング溶液調製工場を所有しており、業界の類似製品よりも10~20%低い価格で優れた性能を提供し、最高のコスト効率を実現しています。
カスタマイズのメリット:当社の専門技術チームがお客様一人ひとりのニーズに合わせたサービスを提供し、お客様の具体的な使用条件に合わせてコーティングの配合や構造設計をカスタマイズいたします。ソリューションは3日以内に、サンプルは7日以内にご提供いたします。お客様のカスタマイズニーズに迅速に対応いたします。
サービスのメリット:当社は、ソリューション設計、サンプルテスト、設置・試運転からアフターサービスまで、包括的な技術サービスを提供しています。24時間体制の技術サポート、12ヶ月保証、そして生涯メンテナンスを提供しています。また、お客様のあらゆるご不安を解消するため、再塗装サービスもご提供しております。
経験に基づくメリット:当社は、塩素アルカリ、水処理、電気めっき、冶金、陰極防食など、30以上の業界にわたる1000社以上のお客様にサービスを提供してきました。豊富な現場応用経験を有しており、お客様の様々な陽極応用に関する課題を迅速に解決いたします。
標準運転条件(電流密度≤1000A/m²、温度≤60℃、中性塩化物系、連続運転):標準配合陽極の寿命は12~24ヶ月、高耐食性配合陽極の寿命は3~5年です。
厳しい運転条件(電流密度1000~3000A/m²、温度60~80℃、中~強酸性システム):カスタム配合のアノード寿命は3~5年。
特別な動作条件:実際の動作条件に基づいた特別なテストを実施し、最大60ヶ月の明確な保証寿命を提供します。
保証規定:Wstitaniumは、全製品に対し12~36ヶ月間のフルサイクル品質保証を提供します。保証期間中、陽極が仕様に準拠した通常の条件下で動作し、コーティングの剥離、著しい性能低下、早期故障などの品質上の問題が発生した場合、Wstitaniumは無償で故障解析を行い、試験結果に基づき、無償交換、修理、または全額返金を行います。24時間体制のアフターサービス技術サポートも提供しています。
ルテニウム・イリジウム・チタン陽極:主要な活性成分はRuO₂ + IrO₂であり、塩素発生反応(CER)に最適な触媒です。塩素発生過電圧が極めて低く、電流効率が高く、エネルギー消費量も少ないのが特長です。次亜塩素酸ナトリウム製造、海水電解、クロルアルカリ工業、塩素含有廃水処理、電気めっき、その他の塩化物系電解など、塩素発生反応が支配的な用途に主に適しています。
イリジウム・タンタル・チタン陽極:中心となる活性成分はIrO₂ + Ta₂O₅で、酸素発生反応(OER)および強酸腐食に対して極めて高い耐性を示します。OERが発生する環境に最適な材料であり、OERが支配的な強酸性硫酸系に特に適しています。例としては、湿式冶金電解採取、電解酸素製造、有機電気合成、高酸素廃水処理などが挙げられます。
簡単に言うと、塩素発生反応にはルテニウム-イリジウム系が、酸素発生反応にはイリジウム-タンタル系が選ばれます。塩素と酸素が混在する発生反応システムの場合は、活性と耐食性のバランスを取るために、特別な複合材料配合をカスタマイズします。
A3:はい、Wstitaniumは100%完全カスタマイズ生産に対応しています。形状、サイズ、コーティング配合、厚さ、部品構造など、お客様からご提供いただいた図面、サンプル、設計要件に基づいて完全に製造いたします。
最小注文数量(MOQ)は1で、試作品のカスタマイズ、少量生産、大規模量産に対応しています。科学研究実験用の少量サンプルから、産業プロジェクト向けの大量生産品まで、お客様のニーズにお応えします。
A4:Wstitaniumは成熟した生産システムと豊富な原材料埋蔵量を有している。
標準サンプル(標準サイズ、標準配合のプレートおよびメッシュ陽極):1~3日以内に発送。
特注サンプル(図面に基づいてカスタマイズされた不規則な形状の部品、カスタマイズされた配合):3~5日以内に発送。
小ロット注文(50㎡以下):7~10日以内に納品。
大量注文(50~500㎡):10~15日以内に納品。
非常に大規模なプロジェクト注文の場合:プロジェクトの納期を確実に守るため、プロジェクトスケジュールに合わせて段階的な納品計画を策定することができます。
A:ルテニウム・イリジウムチタンアノードは、Gr1/Gr2チタンを基材とし、ルテニウムやイリジウムなどの貴金属酸化物を主成分とする触媒コーティングを施したものです。簡単に言うと、DSAアノードやMMOアノードは、このタイプのアノードの総称です。ルテニウム・イリジウムチタンアノードは最も広く使用されており、総合的に最も優れた性能を発揮します。塩素発生反応が支配的な運転条件に特化して最適化されており、現在、電気化学分野における主流のアノード材料となっています。
A:標準タイプ:3~5年。超厚膜長寿命タイプ:5~10年。陰極防食タイプ:15~30年。陽極の寿命は主に以下の要因によって左右されます。
パラメータ:電流密度、動作温度、電解液組成、pH値、逆電流の有無など。電流密度が高いほど、温度が高いほど、酸性度が高いほど、逆電流が存在するほど、寿命は短くなります。
貴金属コーティングの含有量:含有量が多いほど、耐用年数が長くなります。お客様の想定耐用年数に基づき、適切な貴金属含有量を設計いたします。
コーティングの配合と技術:グラデーション構造コーティングは、通常の均一コーティングよりも長寿命です。Wstitanium独自のグラデーションコーティング技術は、寿命を100%以上延ばすことができます。
A:ルテニウム・イリジウム・チタン陽極の貴金属(Ru+Ir)含有量の標準範囲は5g/m²~30g/m²です。これは、運転条件と期待寿命に基づいて設計されています。
軽度の動作条件、短期間の使用:5~10 g/m²;通常の動作条件、3~5年の寿命:10~20 g/m²;極端な動作条件、5年以上の寿命:20~30 g/m²。
貴金属含有量が多いほど良いとは限らないことに注意が必要です。過剰な含有量はコーティング内部の応力を増加させ、密着性を低下させ、剥離やひび割れの原因となります。また、コストも大幅に増加します。WSTITANIUMは、お客様の使用条件と想定される耐用年数に基づいて最適な貴金属含有量を設計し、コストを抑えながら最高の費用対効果を実現し、長寿命を保証します。
A:ルテニウム・イリジウム・チタン陽極の標準的なpH範囲は1~12です。pH環境の違いは、陽極の性能と寿命に一定の影響を与えます。
中性、弱酸性、弱アルカリ性の環境(pH=3~11):これはルテニウム・イリジウム・チタン陽極にとって最適な動作範囲であり、最も安定した性能と最長の寿命を実現します。
強酸性環境(pH<3):コーティングの耐食性を向上させるには、IrO₂含有量を増やす必要があります。当社の高イリジウム改質ルテニウム・イリジウム・チタン陽極は、強酸性環境下でも長期間安定して動作します。
強アルカリ環境(pH>11):強アルカリ環境下では、コーティングが溶解するのを防ぐため、コーティング組成を最適化する必要があります。当社では、強アルカリ環境向けに最適化されたルテニウム・イリジウム・チタン陽極組成をご用意しております。WSTITANIUMは、お客様の電解液のpH値に合わせてコーティング組成をカスタマイズし、陽極の安定した動作と長寿命を実現します。
A:WSTITANIUM標準ルテニウム・イリジウム・チタン陽極の最大動作温度は60℃です。高温条件向けに最適化された特殊なルテニウム・イリジウム・チタン陽極は、95℃までの温度で長期間安定して動作します。動作温度が高くなると、コーティングの溶解が促進され、耐用年数が短くなります。動作温度が60℃を超える場合は、IrO₂と安定剤の含有量を増やすことで、コーティングの配合を最適化いたします。
A:WSTITANIUMルテニウム・イリジウム・チタン陽極の標準的な動作電流密度範囲は100~5000 A/m²です。高電流密度用途向けに最適化された特殊な陽極は、最大10000 A/m²の電流密度でも安定して動作します。
電流密度が高くなると、陽極での電気化学反応が速くなります。これはコーティングの摩耗を促進し、陽極の寿命を縮めます。お客様の用途で高電流密度が必要な場合は、貴金属含有量を増やすようにコーティング組成を最適化できます。
A:ルテニウム・イリジウム・チタン合金製の陽極を長時間逆電流供給に使用することは推奨されません。短時間、断続的な逆電流供給は許容範囲内ですが、長時間逆電流供給を行うと陽極に深刻な損傷を与えます。
逆電流を流すと、ルテニウム・イリジウム・チタン製の陽極が陰極となり、その表面に大量の水素ガスが発生します。この水素ガスはコーティングとチタン基板の界面に浸透し、コーティングの膨れや剥離を引き起こします。同時に、チタン基板の表面では水素化反応が起こり、チタン水素化物が形成されます。これによりチタン基板が脆化し、最終的に陽極が破損します。
電気めっきにおけるパルス電源や電解中の停電など、逆電流が発生するような運転条件の場合、WSTITANIUMは逆電流に耐えるように特別に設計されたルテニウム・イリジウム・チタン陽極をカスタマイズできます。
A:ルテニウム・イリジウム・チタン陽極のコーティング剥離の主な原因は以下のとおりであり、それに対応する回避方法は以下のとおりです。
理由1:チタン基材の前処理が不十分。表面の酸化層や油汚れが完全に除去されていないと、コーティングと基材の密着性が悪くなり、剥離しやすくなります。
回避策:WSTITANIUMは5段階のコア前処理技術を採用しています。各段階におけるパラメータの厳密な管理により、コーティングと基材間の密着性が20MPa以上であることを保証します。
理由2:コーティングの焼結不良。焼結温度や保持時間が不適切な場合、コーティングと基材との間に強固な冶金結合が得られず、内部応力が増大し、剥離しやすくなります。
回避策:Wstitaniumは勾配焼結法を採用しています。各層は厳密な低温乾燥と高温焼結を経て、強固な冶金結合を形成します。同時に、勾配構造設計によりコーティング内部の応力が緩和され、コーティングの剥離を防ぎます。
理由3:設置、分解、清掃の際に、硬い物でコーティングをこすったりぶつけたりすると、機械的な損傷や剥がれが生じる可能性があります。
予防措置:取り付け、取り外し、清掃の際は、コーティングを保護してください。硬い物でコーティングをこすったり、ぶつけたりしないでください。また、ワイヤーブラシなどの硬い工具を使用して清掃しないでください。
理由4:長時間逆電流が流れると、コーティングが膨らんで剥がれる可能性があります。
予防策:逆電流が長時間流れる状態はできる限り避けてください。運転条件に逆電流が発生する場合は、逆電流耐性のある当社製陽極をご使用ください。
理由5:運転条件が陽極の適用範囲を超えており、例えば過度に高い温度、過度の酸性度、または過度の電流密度などにより、コーティングの急速な腐食と剥離が発生する。
予防策:運転条件に基づいて適切な陽極を選択してください。WSTITANIUMは、お客様の運転条件に完全に適したカスタム陽極ソリューションをカスタマイズし、この問題を回避します。
| 比較 | ルテニウム-イリジウムコーティングチタン陽極 | グラファイト陽極 | 鉛陽極 |
|---|---|---|---|
| 寸法安定性 | 非常に良好で、動作中に変形はなく、電極間ギャップも一定です。 | 状態が悪く、腐食や消耗が起こりやすく、電極間のギャップが大きくなる。 | 品質が悪く、腐食や溶解を起こしやすく、寸法変化が大きい。 |
| セル電圧とエネルギー消費量 | 低塩素/低酸素発生過電圧、15~30%の省エネルギー。 | 過電圧が高く、エネルギー消費量も多い。 | 酸素発生過電圧が高く、エネルギー消費量が大きい。 |
| 耐用年数 | 寿命は3~10年と長く、従来の陽極の5~10倍である。 | 短期間、6~12ヶ月。 | 短期間、8~18ヶ月。 |
| 触媒活性と電流効率 | 電流効率は高く、95%を超えることも可能です。 | 電流効率が非常に低い。 | 電流効率が非常に低い。 |
| 汚染 | 溶解も重金属汚染も一切ありません。 | はい、炭素粒子はめっき液/電解液を汚染します。 | はい、鉛の溶解は重金属汚染を引き起こし、環境に大きな負荷を与えます。 |
| 陽極スラッジのメンテナンス | 陽極スラッジが発生しないため、頻繁な清掃は不要です。 | 大量の陽極スラッジが発生し、頻繁な清掃が必要となり、維持管理コストが高くなる。 | 大量の陽極スラッジが発生し、頻繁な清掃が必要となり、維持管理コストが高くなる。 |
| 重量と取り付け | 軽量で、チタンの密度はわずか4.5g/cm³なので、取り付けも簡単です。 | 重くて、設置が難しい。 | 非常に重く、鉛の密度は11.3g/cm³で、設置や交換には多大な労力を要する。 |
A:ルテニウム・イリジウム・チタン陽極をカスタマイズするには、以下のパラメータをご提供いただく必要があります。当社の技術エンジニアがお客様に最適なカスタマイズソリューションを設計いたします。
基本要件:適用業界、機器の種類、期待される耐用年数。
動作パラメータ:電解液組成、濃度、pH値、動作温度、電流密度、動作電圧、動作モード(連続/断続)、逆電流の有無。
寸法および構造要件:基材(TA1/TA2)、形状(板状/管状/メッシュ状/ワイヤー状/不規則形状)、外形寸法、厚さ、メッシュサイズ、開口部および間隔、接続方法、設置要件。
性能要件:貴金属含有量、コーティング配合、絶縁要件、その他の特別な要件。
既存のアノードの問題(ある場合):寿命が短い、エネルギー消費量が多い、コーティングの剥離、不動態化など。
パラメータがすべて揃っていなくても問題ありません。アプリケーションのシナリオとニーズをお知らせいただくだけで結構です。当社の技術エンジニアがお客様一人ひとりに寄り添い、パラメータの補完と最適なソリューションの設計をサポートいたします。
A:ルテニウム・イリジウム・チタン陽極の価格は、陽極の表面積、貴金属含有量、コーティング組成、基板構造、加工難易度、注文数量など、複数の要因を組み合わせて算出されます。
陽極表面積:価格算出の基本的な基準となる。表面積が大きいほど、使用される原材料が多くなり、価格も高くなる。
貴金属含有量:貴金属(ルテニウム、イリジウム)は陽極の製造コストの主要因です。含有量が多いほど価格も高くなります。
コーティングの配合:コーティングの配合によって貴金属の含有率が異なり、価格も異なります。イリジウム含有量の多い配合は、標準的な配合よりも高価です。
基板構造:標準的な板状構造やメッシュ状構造は安価ですが、管状、不規則な形状、複雑な構造は高価です。
注文数量:大量注文ほど単価が下がります。規模拡大により単位コストが削減されます。
リアルタイム貴金属価格:ルテニウムやイリジウムなどの貴金属の市場価格は変動し、陽極の価格に影響を与えます。WSTITANIUMは独自の貴金属コーティング溶液調製工場を保有しています。価格は業界の類似製品より10~20%低く、性能は優れています。
A:ルテニウム・イリジウム・チタン陽極の品質を判断する上で、以下の主要指標が重要となります。これらは、WSTITANIUMがすべての製品に対して厳格に検査している項目でもあります。
**コーティングの組成と貴金属含有量:** コーティングの組成比は設計要件を満たしていますか?貴金属含有量は規格を満たしていますか?誤差は妥当な範囲内ですか?これらは陽極の性能と寿命を決定する重要な指標であり、ICP試験によって検証できます。
**電気化学的性能:** 塩素発生過電圧、酸素発生過電圧、電流効率、およびサイクリックボルタンメトリー活性表面積。過電圧が低いほど活性表面積が大きくなり、触媒活性が向上し、エネルギー消費量も少なくなります。
**加速寿命試験時間:** これは陽極の寿命を評価するための重要な指標です。GB/T 20929規格に基づいて試験され、加速寿命時間が長いほど実際の寿命も長くなります。高品質の陽極は、加速寿命時間が60分以上である必要があります。
**コーティングの密着性:** コーティングとチタン基材との密着性が高いほど良い。コーティングの剥離を防ぐには、高品質の陽極酸化密着性が20MPa以上である必要がある。検証は、引張試験、引っ掻き試験、曲げ試験によって行われる。
塗膜厚と均一性:塗膜厚は設計要件を満たし、均一性も良好で、ピンホール、ひび割れ、塗り残しがあってはなりません。これは、渦電流式膜厚計と走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して確認できます。
外観および寸法:外観は均一で緻密であり、垂れ、剥がれ、または剥離があってはなりません。寸法は図面の要件に適合し、加工精度は規格を満たしている必要があります。
WSTITANIUMの製品はすべて、上記のすべての指標について試験を受けており、すべての指標が国家基準を満たしているか、それを上回っているため、製品の品質と性能が保証されています。