Cellule pour la préparation électrolytique du manganèse La présente invention concerne les cel lules pour la préparation électrolytique du manganèse, du type à compartiments.
On a proposé jusqu'à présent de nom- breuses constructions de cellules, mais aucune n'a résolu de manière satisfaisante le .problème de maintenir un <I>pH</I> uniforme dans tous les compartiments à cathalyte, tout en permettant en même temps une élimination efficace de la boue anodique. Par exemple, un type connu de cellule est muni de sacs @à catholyte per méables -aux solutions, entourant chacune des cathodes.
Ces sacs sont suspendus dans un compartiment à analyte commun et sont ali mentés en catholyte par des conduits d'ali mentation individuels. Tandis que la boue ano dique provenant de toutes les anodes s'accu mule dans le fond du compartiment à anolyte d'où on peut facilement l'évacuer,
le catho- lyte contenu dans les différents sacs à caiho- lyte tend à présenter des valeurs différentes du <I>pH</I> au cours de l'électrolyse par suite de dif férences physiques locales,
de sorte qu'il en résulte des variations dans le dépôt électro lytique aux diverses cathodes de la cellule. On -a essayé de résoudre ce problème en pré voyant un catholyte commun dans lequel sont immergés des sacs à anolyte entourant les anodes. Toutefois, cette disposition s'est avé rée 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 défor mation et un éclatement des sacs.
L'invention vise une cellule dont on puisse enlever facilement la boue anodique et dans laquelle on puisse facilement maintenir uni forme la valeur du<I>pH</I> dans les divers com partiments à catholyte.
Plus précisément, l'invention a pour objet une cellule électrolytique pour la préparation électrolytique du manganèse, ;du type compre nant un récipient dans lequel sont suspendues des séries d'anodes et de cathodes, des dia phragmes perméables aux solutions et montés sur des bâtis de support entourant chacune des cathodes de façon à délimiter des comparti ments à catholyte individuels séparés par ces diaphragmes d'un compartiment à anolyte com mun,
ladite cellule étant caractérisée par le fait qu'entre chacun desdits compartiments à catho- lyte et un compartiment commun d'alimen tation en catholyte, existent des moyens de communication propres à assurer la circu lation du catholyte entre ce compartiment commun d'alimentation en catholyte et cha cun des compartiments individuels à catho- lyte. Le compartiment d'alimentation en ca- tholyte peut être disposé à l'intérieur du ré cipient .ou à l'extérieur de celui-ci,
auquel cas il est établi une communication au moyen de conduits convenablement disposés.
Au dessin annexé la fig. 1 est une coupe antérieure verti cale d'une cellule de préparation électrolyti que conforme à l'invention, certaines parties étant arrachées et en coupe ; la fig. 2 est une vue d e bout de la cel lule, selon la ligne 2-2 de la fig 1, et la fig. 3 est une vue en plan à plus grande échelle de la cellule, selon la cligne 3-3 de la fig. 1, certaines parties étant arrachées et en coupe.
La cellule 1 représentée comprend un ré cipient en forme de caisse ayant des parois latérales 2 en bois ou autre matière conve nable, un fond 3, et muni de supports 4 et 11, d'un revêtement 5 en un métal ou autre matériau résistant. Une cloison verticale 6 divise l'intérieur de la cellule 1 en deux com partiments 7 et 8. Le compartiment 8, qui est le plus grand, comporte dans son fond du bâti 9 de support des compartiments catho diques. Des diaphragmes 10 divisent la partie supérieure du- compartiment 8 en plusieurs compartiments 11 à catholyte qui sont sépa rés les uns des autres par des espaces 12 dans lesquels sont disposées des anodes.
Cha cun des compartiments <B>à</B> ca#tholyte commu nique, à travers la cloison verticale 6, avec le compartiment 7 qui sert de compartiment commun d'alimentation en catholyte. Cette communication est établie nu moyen de la série de conduits 13 et 14 qui alimentent cha cun des compartiments en catholyte et en lèvent respectivement de chacun d'eux le ca- tholyte épuisé.
La série des divers compartiments à ca- tholyte est donc formée de compartiments fer més qui ne communiquent avec le reste du compartiment 8 qu'à travers la série de dia phragmes.
La série des compartiments ano diques 12 formés entre les divers comparti ments à catholyte communiquent librement par leurs extrémités et par leur fond avec le reste du compartiment 8 à anolyte. Il s'ensuit que la plus grande partie du compartiment 8 fonc tionne comme compartiment à anolyte com mun, communiquant avec chacun des espa ces anodiques délimités entre les divers com partiments à catholyte. La boue anodique for mée dans chaque série d'anodes individuel les peut ainsi passer jusqu'au fond du com partiment 8,
d'où on peut l'enlever facilement par l'intermédiaire 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 cadre 16, est suspendue dans chacun .des compartiments à catholyte.
Une anode métallique, composée d'un al liage de 99 Vo de plomb et de 1 % d'argent, ou autre matériau convenable, est suspendue dans chacun des espaces 12 à anolyte. Chaque anode est formée d'une série de tiges cylindri ques 17 qui sont maintenues dans un sup port 18 de façon à constituer un ensemble unitaire.
La cellule représentée est pourvue -d'une auge d'alimentation 19 dans laquelle est in troduit l'électrolyte frais. Cette charge s'écoule ensuite à travers des orifices 20 dans le com partiment commun 7 d'alimentation en ca- tholyte. Un tuyau 21 de trop-plein du catho- lyte est également prévu afin de maintenir le niveau de catholyte à la hauteur désirée et d'assurer la circulation de la solution de ca- tholyte, si on le désire.
On prévoit également un tuyau de trop- plein 22 pour l'anolyte afin de permettre d'en lever du compartiment à anolyte l'anolyte épuisé. On peut arriver à ce résultat en enle vant l'anolyte du bas du compartiment 8 par un conduit vertical 23 qui fait communiquer le fond du compartiment 8 à anolyte et le tuyau 22.
Lorsqu'on désire enlever l'anolyte (ou le boue anodique) et le catholyte de la cellule; on peut y arriver grâce au tuyau 24 d'évacua tion de l'anolyte et au tuyau 25 d'évacuation du catholyte qui sont disposés dans le fond de la cellule.
Pour faire fonctionner da cellule suivant un cycle complet, on alimente celle-ci en ca- tholyte par l'intermédiaire de l'auge 19, d'où celui-ci s'écoule à travers les orifices 20 dans le compartiment commun 7 d'alimentation en catholyte. Le catholyte circule entre ce com partiment 7 et les compartiments individuels à catholyte à travers les divers orifices d'ad mission 13 et d'évacuation 14.
Au fur et à mesure que l'électrolyse se poursuit, le catho- lyte s'appauvrit en manganèse dans les com partiments cathodiques 11 et s'écoule à tra vers les diaphragmes 10 dans les espaces ano diques 12 du compartiment 8 à anolyte. L'ano- lyte circule entre les divers espaces 12 et le reste du compartiment 8, à l'exception de la partie du compartiment 8 qui est occupée par les divers compartiments à catholyte 11.
L'ano- lyte est enlevé du système à travers le con- duit vertical 23 et le tuyau trop-plein 22 selon des quantités équivalentes à celles du catholyte introduit constamment dans la cel lule.
On a constaté que la cellule telle que dé crite ci-dessus fournit une solution simple au problème de l'enlèvement @de la boue anodi que, tout en fournissant en même temps un moyen simple pour régler la valeur du<I>pH</I> et la concentration en manganèse de la solution du catholyte. Le premier problème est ré solu du fait de la présence d'un comparti ment :de grande dimension au-dessous des di verses 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<I>pH</I> et la te neur en manganèse de toutes les solutions de charge de la cellule.
Voici un exemple du fonctionnement d'une cellule conforme à l'invention
EMI0003.0032
99 <SEP> % <SEP> Pb, <SEP> 1 <SEP> % <SEP> Ag.
<tb> Anode <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> , <SEP> 9 <SEP> tiges <SEP> de <SEP> 1,27 <SEP> cm <SEP> de <SEP> diamètre <SEP> sur <SEP> 97 <SEP> cm <SEP> de
<tb> long.
<tb> 5 <SEP> anodes <SEP> par <SEP> cellule.
<tb> Acier <SEP> inoxydable
<tb> Cathode <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 102 <SEP> cm <SEP> X <SEP> 56 <SEP> cm <SEP> X <SEP> 1,5 <SEP> mm
<tb> 4 <SEP> cathodes <SEP> par <SEP> cellule Densité du courant (anode) 0,149 amp/cm2 Densité du courant (cathode) 0,048 amp/cm2 Tension de la cellule 5,5 volts
EMI0003.0035
Mn<B>:</B> <SEP> 34-36 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre
<tb> Solution <SEP> de <SEP> charge <SEP> . <SEP> (NH4)2 <SEP> S04:
<SEP> 125-145 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre
<tb> S02 <SEP> : <SEP> plus <SEP> de <SEP> 0,10 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre
<tb> Mn<B>:</B> <SEP> 10-12 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre
<tb> Catholyte <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> (NHI <SEP> S04: <SEP> 145-165 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre
<tb> (calculé <SEP> en <SEP> teneur <SEP> en <SEP> ammoniaque)
<tb> SO. <SEP> : <SEP> plus <SEP> de <SEP> 0,10 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre.
<tb> Mn<B>:</B> <SEP> 10-12 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre
<tb> Anoiyte <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> H2S0, <SEP> : <SEP> 39-46 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre
<tb> (NH.1)2 <SEP> S04: <SEP> 125-145 <SEP> g <SEP> par <SEP> litre.
<tb> Diaphragme <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> Toile <SEP> (609 <SEP> g <SEP> par <SEP> m2) Durée de l'électrolyse: 48 heures Mn par cathode: 13,95 kg.
Rendement du courant: 65% Il est évident que le compartiment com mun d'alimentation en catholyte pourrait être situé à l'écart et à distance du reste du réci pient de la cellule et communiquer par plu sieurs conduits avec les divers compartiments individuels à catholyte.