Brevet FR2207997A1 — publié le 19740621

La présente invention concerne l'élimination de la majeure partie du plomb contenu dans une solution aqueuse de sels de nickel et notamment de chlorure de nickel. On sait en effet que le plomb constitue une Impureté nuisible pour certaines applications du nickel et il est important de pouvoir abaisser sa teneur dans les solutions aaueuses que l'on utilise pour fabriauer du nickel pur, par exemple selon les techniques décrites dans les demandes de brevet français nO 71-18.631 et 71-18.633 déposées le 24 Mai 1971 par la Demanderesse. On connait un procédé d'élimination du plomb contenu dans de telles solutions, procédé qui consiste à faire passer la solution à purifier sur une résine échangeuse d'ions faiblement basique. Toutefois, ce procédé connu présente un certain nombre d'inconvénients, Darmi lesquels il faut citer le coût élevé de la résine utilisée et le fait qu'une quantité de nickel non négligeable se fixe sur la résine en même temps que le plomb. Aussi I l'un des buts de la présente invention est-il de fournir un procédé permettant d'éllminer la majeure partie du plomb contenu dans une solution aqueuse de sel de nickel, de manière simple et peu coûteuse et avec une perte de nickel extrêmement réduite. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de ce genre qui permette de contrôler aisément la teneur résiduelle en plomb de la solution à ~purifier. Ces buts, et d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints au moyen du procédé selon l'invention dans leauel on soumet la solution à purifier à une électrolyse en anode insoluble avec une forte agitation du bain au voisinage de la cathode, la densité de courant étant comprise entre 0,05 et O,5-A/dm2, la tension entre 1 et 3 volts et la température du bain entre 50 et 900C. Dans un mode de réalisation avantageux de la présente Invention, I'agitatTon du bain au-voisinage de la cathode est obtenue par rotation de cette derniere autour de son axe. L'expérience montre, de façon surprenante, que ce procédé permet d'abaisser considérablement la teneur en p-lomb d'une solution nickélifère, par dépôt de ce nickel sur la cathode, sans qu'une quantité importante de nickel ne s'y fixe simultanément. Ce phénomène résulte probablement du fait que le potentiel électriaue au voisinage de-la cathode n'est pas suffisant pour entraîner un dépôt de nickel, alors qu'll est suffisant pour le dépôt du plomb. Quoiqu'il en soit, il a été mis en évidence le rôle préDondérant de l'agitation du-bain au voisinage de la cathode. Sans vouloir être lié par aucune théorie, il semble qu'au cours de l'électrolyse, il se forme près de la cathode une couche de diffusion ou de polarisation qui se traduit par un gradient de concentration, les couches les plus appauvries en plomb étant les plus proches de la cathode. II convient donc de troubler ces couches en augmentant le mouvement rotatif de la cathode par rapport à l'électrolyse, ce qui permet le renouvellement des ions pb2+ au voisinage de la cathode. En outre, un autre enseignement important de l'invention est que le dépôt du plomb est un processus relativement lent, de sorte qu'il est possible de contrôler la teneur résiduelle en cette impureté en fonction du niveau tolérable pour l'application envisagée. La description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit etre lue en regard du dessin annexé où - La figure 1 représente, de manière schématique, un disDositif permettant la mise en service du procédé selon l'invention ; - La figure 2 reproduit une courbe montrant l'évolution de la teneur en plomb de la solution en cours de l'électrolyse. La solution à purifier est, par exemple, une solution de chlorure de nickel qui, pour s'en tenir aux éléments importants pour le procédé, contient 158 g/I de nickel et 0,015 g/I de plomb et dont le pH est de l'ordre de 3,5. Elle est introduite dans l'appareillage représenté sur la figure 1 qui comprend une cuve d'électrolyse 1 munie d'anodes en graphite 2 et d'une cathode tournante 3 constituée par un disque en acier inoxydable entraînée en rotation autour de son axe horizontal 4 par un moteur 5. L'appareil est en outre muni d'un compte-tours 6 permettant de déterminer la vitesse de rotation de la cathode 3, de cannes chauffantes 7 plongeant dans le bain électrolytique et d'une amenée de courant 8 pour ia cathode. Un capot 9 en matière synthétique entoure la partie de la cathode 3 qui ne plonge pas dans le bain. La température du bain étant maintenue à 700C environ au moyen des cannes chauffantes 7 reliées à un thermostat non représenté, on fait tourner la cathode 3 à 150 tours par minute. Le volume de la cuve t est d'environ 18 litres, la surface utile de la cathode est de 10 dm2 et la distance inter-électrodes de 10 cm. Cela étant, on met la cuve d'électrolyse sous une tension de 2,5 volts avec une densité de courant de O,1.A/dm2. On constate que la teneur en plomb de la solution décroît en fonction du temps comme indiqué par la courbe C de la figure 2. On constate que cette teneur, initialement de 15 mg/l, n'est plus que de 7 mg/l au bout d'une heure environ et de 2 mg/l au bout de deux heures. Elle devient inférieure à 1 mg/l en moins de 3 heures. En outre, on constate que la quantité de nickel codéposée avec le plomb n'est que de 2,73 g, ce qui représente 0,09 % du nickel introduit dans la cuve. On volt donc que le procédé selon l'invention permet d'éliminer le plomb contenu dans une solution nickélifère sans perte aporéciable de nickel De plus, il est possible d'obtenir une teneur résiduelle en plomb prédéterminée en agissant sur la durée de l'électrolyse. Les spécialistes en la matière comprendront aisément que si le procédé est mis en oeuvrede manière discontinue, comme dans l'exemple précédent, il suffit d'arr8ter l'électrolyse après un temps fourni par la courbe de la figure 2, ou d'une courbe analogue abtenue simplement au moyen de quelaues essais.Si, au contraire, le procédé est mis en oeuvre "en continu", il suffira d'agir sur le débit de l'électrolyse, et, là aussl, quelques essais simples permettront de déterminer ce débit en fonction de la teneur résiduelle en plomb à obtenir. II faut indiquer encore que la courbe C de la figure 2 permet de déterminer la capacité volumique d'extraction du plomb pour chaque teneur résiduel le que l'on souhaite atteindre : cette capacité est égale à la pente de la tangente à la courbe C au point correspondant à la teneur résiduelle considérée. C'est ainsi que, sl cette teneur résiduelle a été fixée à 1 mgXI, la tangente Dl du point correpondant à cette teneur sur la courbe C présente une pente égale à 1,6, ce qui fournit la capacité volumique cherchée, soit 1,6 mg/l et par heure. De même, st la teneur résiduelle est de 2 mg/i, on lit aisément sur le graphique de la figure 2 que la pente de la tangente correpondante D2 a pour valeur 5, de sorte que la capacité volumique corresoondante est égale à 5 mg par litre et par heure. Enfin, la droite D tracée parallèlement à l'abscisse sur le graphique de la figure 2 correspond au seuil de détection des ions pb2+ dans la solution, soit 1 mg/t, pour la méthode analytiaue adoptée dans cet exemple. Bien que le dispositif décrit comporte une cathode tournante en forme de disque, Il est clair que d'autres moyens pourraient être utilisés pour obtenir une forte agitation de l'électrolyse au voisinage de la cathode. On pourrait ainsi, par exemple, fatre apDel à une cathode tournante cylindrique à axe vertical, à un balayage par insufflation de gaz, etc... II est en outre possible de renforcer l'effet d'agitation, notamment en disposant des volets ou chicanes fixes dans le bain d'électrolyse. REVENDICATIONS 1. Procédé pour éliminer le plomb contenu dans une solution aqueuse nickélifère, caractérisé par le fait que l'on soumet la solution à purifier à une électrolyse en anode Insoluble avec une forte agitation du bain au voisinage de la cathode, la densité de courant étant comprise entre 0,05 et 0,5 A/dm2, la tension entre 1 et 3 volts et la température du bain entre 50 et 900C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'agita- tion du bain au voisinage de la cathode est obtenue par rotation de cette dernière autour de son axe. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite cathode est constituée par un disque tournant autour de son axe horizontal.