Brevet FR2000457A1 — publié le 19690905

La présente invention concerne une cellule électrolytiquc destinée à l'obtention de substances alcalines par le procédé au mercure et plus particulièrement une réalisation améliorée de la plaque de hase en fer d'une cellule électrolytique. 5 II est connu de prévoir de petites rainures longitudinales le long des parois latérales d'une cellule électrolytique pour l'obtention de substances alcalines par le procédé au mercure ou le long des deux côtés d'un support de l'anode faisant saillie vers le haut de la plaque de base afin de rendre 1'écoule-10 ment du mercure sur la plaque de base uniforme. le fait de prévoir de telles rainures latérales longitudinales a la signification suivante ï Si la surface de la plaque de base est parfaitement plane suivant la direction transversale dans une cellule électrolyti-15 que sans qu'aucun support d'anode ne fasse saillie de la plaque de base, le mercure s'écoule comme un bloc, ce qui lui procure une tension superficielle et une force de cohésion extrêmement élevées, il en résulte que lorsque l'on essaye de provoquer un écoulement du mercure sous la forme d'une mince pellicule, il 20 est très difficile d'obtenir l'écoulement du mercure sous la forme d'une mince pellicule d'épaisseur uniforme. Lorsque des rainures latérales longitudinales sont prévues sur les deux bords latéraux de la plaque de base, les courants du mercure qui s'écoulent à travers ces rainures attirent le courant de mercure 25 qui se déplace dans la partie centrale de la plaque de base vers les bords latéraux opposés de sorte que le mercure s'écoule sous la forme d'une mince pellicule d'épaisseur uniforme. Dans une cellule électrolytique présentant un support d'anode longitudinal le long de l'axe longitudinal de la plaque de base, un écou-50 lement uniforme analogue du mercure peut être obtenu en prévoyant des rainures latérales longitudinales sur les côtés opposés du support de l'anode. A des fins de clarté, les parois latérales longitudinales et le support d'anode longitudinal sont appelés ci-après "parois longitudinales" ou "éléments de parois 35 longitudinaux". MSise dans une cellule électrolytique comportant de telles rainures latérales, la plaque de base en fer est souvent exposé» à ces rainures, ce qui permet des fluctuations ou des mouvements latéraux des courants de mercure. Etant donné que la surface fie bad original 69 00841 ces éléments de parois longitudinaux est généralement constituée ou garnie avec une substance isolante du point de vue électriques telle que le caoutchouc, une résine synthétique, les céramiques et analogues, et étant donné qu'une tension interne extrêmement 5 élevée est produite entre ces matières isolantes et le mercure, celui-ci a tendance à être chassé de la surface des éléments de parois longitudinaux. En général, comme le mercure s'écoule dans une direction parallèle à la surface des éléments de parois longitudinaux, il est inévitable que ce dernier se déplace sui-10 vant une trajectoire sinueuse ou qu'il forme des ondes transversales à sa surface en raison de la légère inclinaison ou irrégularité de la surface de la plaaue de base ou du fait de l'effet d'écoulement non uniforme de 1'électrolyte provoqué par des obstacles, tels que l'électrode immergée ou des bulles provoquées 15 par le dégagement de chlore. L'écoulement sinueux du courant de mercure ou ses ondes transversales à sa surface aide à la répul-tion entre le mercure et les parois longitudinales,' ce qui les sépare entièrement des parties exposées de la surface en fer à la base des rainures latérales. Ainsi, 1'électrolyte et les 20 substances contaminantes, telles que le beurre de mercure, essentiellement constitué par l'amalgame à base de mercure et de fer formé dans la cellule électrolytique, entrent dans l'espace entre le mercure et les éléments de parois longitudinaux. Comme le beurre de mercure a une tension interne plus petite par rap-25 port à la matière isolante que le mercure, il adhère aux éléments de parois. Lorsque des parties de la plaque de base sont exposées ou lorsque le beurre de nercure adhère aux éléments de parois longitudinaux, de l'hydrogène est dégagé de ces parties en provoquant une diminution de l'intensité du courant et une corro-30 sion de la plaque de base. En outre, 1'électrolyte qui adhère à la partie inférieure des éléments de parois longitudinaux réagit avec l'amalgame de mercure pour dégager de l'hydrogène. En même temps, 1'électrolyte est concentré pour précipiter des cristaux. Les cristaux précipités d'un sel absorbent 1 *électrolyte pour 35 agir comme des noyaux. Le cette façon, la croissance des cristaux provoque graduellement une sévère corrosion locale de la plaque de base. L'invention crée une cellule électrolytique destinée à ^obtention de substances alcalines par le procédé au mercure dans OOPY 69 00841 2000457 laquelle celui-ci est amené à s'écouler sous la forme d'une mince pellicule d'épaisseur uniforme en supprimant les divers problèmes mentionnés plus haut. Conformément à l'invention, dans une cellule électrolytique 5 du type utilisant le procédé au mercure, munie d'une plaque de base comportant des rainures longitudinales disposées très près d'éléments de parois longitudinaux qui définissent un passage d'écoulement pour le mercure dans la chambre électrolytique, on prévoit à la surface de la plaque de base des rainures auxiliai-10 res disposées en parallèle avec les éléments de parois longitudinaux et qui en sont espacées d'une grandeur comprise dans la gamme de 1 à 10 cm, de préférence de 2 à 5 cm, pour empêcher des. fluctuations ou des mouvements latéraux du mercure. L'invention est illustrée, à titre d'exemple non limitatif, 15 aux dessins annexés. La fig. 1 est un plan de dessus d'une cellule électrolytique conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe à plus grande échelle de la cellule électrolytique prise suivant la ligne II-II de la fig. 1. 20 La cellule électrolytique 1 illustrée aux dessins annexés comprend une chambre électrolytique 11 définie par des parois latérales verticales longitudinales 3, des parois d'extrémité 12, une plaque de base en fer 2 et un ou r.lusieurs supports d'anode longitudinaux 4. La surface "intérieure des parois la-25 térale et d'extrémité 3 et 12 est garnie de caoutchouc ou d'une autre matière d'isolation appropriée 3a. Les supports d'anode 4 sont également fabriqués avec une matière isolante appropriée telle qu'une résine fluorée. Les rainures latérales longitudinales 5 et 6 sont situées sur la surface supérieure 30 de la plaque de base 2 très près de la surface des parois latérales 3 et des supports d'anode 4. Dans une cellule électrolytique de type classique ayant une construction comme représenté ci-dessus, le mercure amené à la rainure 9 sur le côté d'entrée s'écoule à travers des passages parallèles définis par les 35 parois latérales 3 et les supports d'anode 4 ou les éléments de parois longitudinaux et est déchargé de la cellule par un conduit 10 sur le côté de déchargement. Conformément à cet exemple, on prévoit des rainures longitudinales auxiliaires 7 et 8 sur la surface de la plaque de base, disposée en parallèle par 69 00841 2000457 rapport aux rainures 5 et 6 mais à une distance convenable de celles-ci. Dans l'exemple de l'invention, les rainures auxiliaires 7 et 8 sont à une distance d'environ 3 cm des surfaces des parois latérales 3 et respectivement des supports 5 d'électrode 4» Dans une cellule électrolytique classique ne comportant pas de rainures auxiliaires 7 et 8, lorsque le mercure 11 s'écoule dans la direction transversale ou lorsque des ondes transversales sont engendrées sur la surface du mercure, celui-ci 10 vient en contact avec la surface des éléments de parois longitudinaux puis est renvoyé vers la surface opposée. Il résulte de ces déplacements par réflexion répétée des surfaces opposées des éléments de parois longitudinaux que le mercure s'écoule suivant des trajets sinueux • Dans certains cas, le mercure est tota-15 lement séparé des éléments de parois longitudinaux de façon à exposer localement des parties sur la plaque de base» Toutefois, conformément à l'invention, lorsque la profondeur du courant de mercure est plus grande dans les rainures auxiliaires 7 et 8, un mouvement latéral du mercure présente une difficulté dans ces 20 rainures. La plupart de ces mouvements latéraux ou ondes qui ont lieu dans les zones situées entre les rainures auxiliaires 7 et 8 sont arrêtés par ces rainures de façon à empêcher leur influence sur les parties de mercure situées très près des éléments de parois longitudinaux. Pour cette raison, l'exposition 25 des parties de la plaque de base près des éléments des parois longitudinaux, le dépôt de 1'électrolyte ou d'une substance contaminante telle que le beurre de mercure sur la surface des éléments de parois longitudinaux et la réduction de l'intensité du courant de même que la corrosion de la plaque de base qui en ré-30 suite, peuvent être empêchés d'une manière sûre. La profondeur des rainures auxiliaires longitudinales peut être de 1 et 5 mm. Une profondeur de plus de 5 mm n'entraîne pas d'avantages supplémentaires mais n'est par contre pas économique. La largeur de ces rainures auxiliaires peut se si— 35 tuer entre 1 et 3 mm, notamment à titre d'exemple à une valeur de 2 cm. La configuration en coupe transversale des rainures auxiliaires peut être triangulaire comme cela est représenté à la fig. 2 ou semi-circulaire. Il importe que les rainures latérales auxiliaires soient placées près des rainures 69 00841 2000457 latérales qui se trouvent à la "base dos éléments de parois longitudinaux. On s dét srauné que la distance entre une rainure auxiliaire et un éléiasat de paroi longitudinal associé doit être comprise dans l-s, gde 1 à 10 cm, en particulier de 2 à 5 5 cm, pour empêcher mouvement latéral du meycure. Ceci repose sur le fait que ^ans une cellule électrolytique présentant un grand passage pour le mercure, une rainure longitudinale doit être formée au cen'ore du passage. ïoutefois, une telle rainure longitudinale est habituellement espacée de plus de 20 cm des 10 éléments de parois longitudinaux, de telle sorte qu'elle n'empêche pas le mouvement latéral du mercure car ce mouvement latéral est le plus important près des éléments de parois longitudinaux. Par conséquent, les rainures auxiliaires agissent le mieux lorsqu'elles sont situées suivant une gaaiae prédéterminée près des 15 éléments de parois longitudinaux. Biai que dazB 3a cellule électrolytique représentée aux dessins, le mercure soit admis et déchargé depuis la cellule à travers les rainures transversales 9 et 10, il y a lieu de remarquer que l'invention n'est pas limitée à ce type particulier de 20 cellule électrolytique et que l'on pourrait 1 Appliquer à tout type de cellule électrolytique horizontal pour 1"obtention de substances alcalines par le procédé au mercure. A titre d'exemple, on peut supprimer le support d1anode de la plaque de base ou il n'est pas nécessaire que ce soit un élément continu, c'est-25 à-dire qu'il peut Être discontinu. De plus, les éléments de parois longitudinaux peuvent ne pas être nécessairement fabriqués en une substance d'isolation électrique telle que le caoutchouc, une résine fluorée et analogue mais la partie inférieure des élé= ments de parois longitudinaux qui sont immergés dans le mercure 30 peut être réalisée en fer. bad o9 00841 2000457 REYEIDICATI QHS 1 - Cellule électrolytique destinée à l'obtention de substances alcalines par le procédé au mercure, comportant des parois latérales 3, des parois d'extrémité 12 et une plaque de base 2 qui coopèrent pou? définir une chambre électrolytique 11, des moyens pour provoquer l'écoulement du mercure, normalement sous la forme d'une OGuahe mince sur la surface ds la plaque de base et des rainures latérales longitudinales prévues sur la surface de la plaque de base, ces rainures étant disposées très près des parois latérales, caractérisée en ea que des rainures longitudinales auxiliaires 7 et 8 sont prévues £ur la surface de la plaque de base 2 disposée en parallèle p.*r-rapport aux parcie latérales ? suivant des positions espacéss de 1 à 10 cm par rapport à sa surface. 2 - Cellule électrolytique suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les rainures auxiliaires sont à une distance de 2 à 5 cm de la surface des parois latérales. 3 - Cellule électrolytique suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les rainures auxiliaires présentent une profondeur de 1 à 5 4 - Cellule électrolytique suivant l'une des revendications 1 à 3$ caractérisée en ce qu'elle coiùporte au moins un support d'anode longitudinal Monté sur la plaques de base disposée en parallèle avec les parois latérales et des rainures auxiliaires supplémentaires sur les deux côtés du support d'anode, ces rainures auxiliaires stai-t placées en parallèle par rapport au support et étant espacées' de 1 à 10 cm. bad original