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CELLULE POUR LA RECUPERATION ELECTROLYTIQUE DU MANGANESE.
La présente Invention concerne des cellules pour la récupération électrolytique du manganèse, en particulier des cellules du type à comparti- ments.
On a proposé jusqu'à présent de nombreuses constructions de cel- lules,mais aucune n'a résolu de manière satisfaisante le problème de main- tenir un pH uniforme dans tous les compartiments à catholyte, tout en four- nissant en même temps un mode efficace d'élimination de la boue anbdique.
Par exemple, un type connu de cellule propose des sacs à catholyte perméa- bles aux solutions, entourant chacune des cathodes. Ces sacs sont suspendus dans un compartiment à anolyte commun et sont alimentés en catholyte par des conduits d'alimentation individuels. Tandis que la boue anodique provenant- de toutes les anodes s'accumule dans le fond du compartiment à anolyte d'où on peut facilement l'évacuer, le catholyte contenu dans les différents sacs à catholyte tend à présenter des valeurs différentes du pH au cours de 1' électrolyse par suite de différences physiques locales, de sorte qu'il en résulte des actions de dépôt électrolytique variables aux diverses cathodes de la cellule. On a essayé de résoudre ce problème en prévoyant un catholyte commun dans lequel sont immergés des sacs à anolyte entourant les anodes.
Toutefois, cette disposition s'est avérée comme ne donnant pas satisfaction du fait que la boue anodique avait tendance à s'accumuler à l'Intérieur des sacs, de sorte qu'il était nécessaire de procéder à des arrêts périodiques afin d'enlever la boue qui sans cela aurait provoqué finalement une déforma- tion et un éclatement des sacs.
En conséquence, l'Invention se propose de réaliser une cellule de récupération électrolytique dont on puisse enlever facilement la boue ano-
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dique et dans laquelle on puisse facilement maintenir uniforme la valeur du pH dans les divers compartiments à catholyte.
Plus particulièrement, l'invention se propose de réaliser une cellule pour la récupération électrolytique du manganèse, comprenant un ré- cipient dans lequel sont suspendues plusieurs anodes et cathodes et des ca,- dres de support de diaphragmes perméables aux solutions et entourant chacu- ne des cathodes de façon à délimiter des compartiments à catholyte indivi- duels dont chacun est séparé d'un compartiment à anolyte commun, Selon l'in- vention, les compartiments individuels à catholyte du récipient sont munis de passages de communication destinés à faire circuler le catholyte entre un compartiment commun d'alimentation en catholyte et chacun des comparti- ments à catholyte individuels.
Le compartiment d'alimentation en catholyte peut être disposé à l'Intérieur du récipient ou à l'extérieur de celui-ci, auquel cas il est établi une communication au moyen de conduits convenable- ment disposés.
Au dessin annexé : la fig, 1 est une coupe antérieure verticale d'une cellule de récupération électrolytique selon l'invention, certaines parties étant arra- chées et en coupe, la fig. 2 est une vue de bout de la cellule, observée à partir de la ligne 2-2 de la fig, l, et la fig. 3 est une vue en plan à plus grande échelle de la cellu- le, observée à partir de la ligne 3-3 de la fig, 1, certaines parties étant arrachées et en coupe.
La cellule 1 représentée comprend un récipient en forme de caisse ayant des parois latérales 2 en bois ou autre matériau convenable, des parois de fond 3, un support de cellule 4 et un revêtement 5 en un métal convenable ou autre matériau résistant, Une cloison verticale 6 divise l'Intérieur de la cellule 1 en deux compartiments 7 et 8. Le compartiment 8, qui est rela- tivement le plus grand, comporte dans son fond un bâti 9 de support des com- partiments cathodiques.
Des diaphragmes 10 divisent la partie supérieure du compartiment 8 en plusieurs compartiments 11 à catholyte qui sont séparés - les uns des autres de façon à délimiter des espaces 12 en vue de l'insertion des anodes, Chacun des compartiments à catholyte communique, par l'intermé- diaire d'une cloison verticale 6, avec le compartiment 7 qui sert de compar- timent commun d'alimentation en catholyte. Cette communication est établie au moyen de la série de conduits 13 et 14 qui alimentent chacun des compar- timents en catholyte et enlèvent respectivement de chacun d'eux le catholyte épuisé.
La série des divers compartiments à catholyte consiste en des compartiments fermés qui ne communiquent avec le reste du compartiment 8 qu'à travers la série de diaphragmes, La série des compartiments ou espaces anodiques 12 formés entre les divers compartiments à catholyte communiquent librement par leurs cotés et par leur fond avec le reste du compartiment 8 à anolyte. Il s'ensuit que la plus grande partie du compartiment 8 fonction- ne comme compartiment à anolyte commun, communiquant avec chacun des espaces anodiques délimités entre les divers compartiments à catholyte. La boue ano- dique formée dans la série des anodes Individuelles peut ainsi pa3ser jusqu' au fond du compartiment 8, d'où on peut l'enlever facilement par l'intermé- diaire du tuyau d'évacuation de l'anolyte décrit ci- après.
Une cathode métallique 15, en acier Inoxydable ou autre matériau approprié en forme de feuille, maintenue dans un support 16, est suspendue dans chacun des compartiments à catholyte.
Une anode métallique, composée d'un alliage de 99% de plomb et de 1% d'argent, ou autre matériau convenable, est suspendue dans chacun des espaces 12 à anolyte. Ces anodes peuvent avoir toute forme convenable, telle
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que celle de tige comme représenté. Ainsi qu'on le voit, chaque anode con- siste en une série de tiges cylindriques 17 qui sont assemblées et mainte- nues dans un support de façon à constituer un ensemble unitaire d'anode 18.
La cellule est représentée comme étant pourvue d'une auge d'a- limentation 19 de laquelle l'électrolyte frais s'écoule dans la cellule.
Cette charge s'écoule ensuite à travers des orifices 20 dans le compartiment commun 7 d'alimentation en catholyte. Un tuyau 21 de trop-plein du catholyte est également prévu afin de maintenir le niveau du catholyte à la hauteur désirée et d'assurer la circulation de la solution de catholyte, si on le désire,
On prévoit également un tuyau de trop-plein 22 pour l'anolyte afin de permettre d'enlever du compartiment à anolyte l'anolyte épuisé. On peut arriver à ce résultat en enlevant l'anolyte du bas du compartiment 8 par un conduit vertical 23 qui communique entre le fond du compartiment 8 à anolyte et le tuyau 22.
Lorsqu'on désire enlever l'anolyte (ou la boue anodique et le catholyte de la cellule, on peut y arriver grâce au tuyau 24 d'évacuation de l'anolyte et au tuyau 25 d'évacuation du catholyte qui sont disposés dans le fond de la cellule.
Pour fonctionner suivant un cycle complet de la cellule, on fournit celle-ci en catholyte par l'Intermédiaire de l'auge 19, d'oû il s' écoule à travers les orifices 20 dans le compartiment commun 7 d'alimenta- tion en catholyte. Le catholyte circule entre ce compartiment 7 et les com- partiments Individuels à catholyte à travers les divers orifices d'admis- sion 13 et d'évacuation 14. Au fur et à mesure que l'électrolyse se pour- suit, le catholyte s'appauvrit en manganèse dans les compartiments catho- diques 11 et s'écoule à travers les diaphragmes 10 dans les espaces ano- dlques 12 du compartiment 8 à anolyte. L'anolyte circule entre les divers espaces 12 et le reste du compartiment 8, à l'exception de la partie du com- partiment 8 qui est occupée par les divers compartiments à catholyte 11.
L'anolyte est enlevé du système à travers le conduit vertical 23 et le tuyau de trop-plein 22 selon des quantités équivalentes à l'alimentation de la cellule, qu'on ajoute constamment à la cellule.
On a constaté que la cellule telle que décrite ci-dessus fournit une solution simple au problème de l'enlèvement de la boue anodique, tout en fournissant en même temps un moyen simple pour régler la valeur du pH et la concentration en manganèse de la solution du catholyte. Le premier problème est résolu du fait de la présence d'un compartiment de grande di- mension au-dessous des diverses anodes, tandis que le second problème est résolu grâce au compartiment commun d'alimentation en catholyte, dans lequel on peut régler dans une seule solution le pH et la teneur en manga- nèse de toutes les solutions de charge de la cellule.
Voici un exemple du fonctionnement d'une cellule selon l'in- vention :
Anode (99% Pb, 1% Ag.
(9 tiges de 1,27 cm de diamètre sur 97 cm de long.
(5 anodes par cellule.
Cathode (Acier inoxydable (102 cm x 56 cm x 1,5 mm.
(4 cathodes par cellule.
Densité courant 0,149 amp/cm2 (anode)
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Densité du courant 0,048 amp/cm2 (cathode) Tension de la cellule 5,5 volts Solution de charge (Mn: 34-36 g par litre
EMI4.1
( (Nfi)z S04 : 125 - 145 g par litre "42 4 25 %5 P (SO2: plus de 0,10 g par litre.
EMI4.2
CathoJ.yte ( i'n : 10-12 g par litre (NH4)2 SO4: 145-165 g par litre ( (calculé en teneur en ammoniaque) (SO2: plus de 0,10 g par litre.
Anolyte (Mn: 10-12 g par litre
EMI4.3
H2S0 4 : 39-46 g par litre ((NH4)2 SO4: 125-145 g Par litre.
Diaphragme Toile (609 g par m2) Durée de l'électrolyse : 48 heures Mn par cathode : 13,9-5 Kgs.
Rendement du courant : 65 %.
Il est évident que la présente invention comprend également une disposition dans laquelle le compartiment commun d'alimentation en catholyte est situé à l'écart et à distance du reste du récipient de la cellule et communique par plusieurs conduits avec les divers compartiments individuels à catholyte.