Brevet FR2215388A1 — publié le 19740823

Une perturbation bien connue dans l'opération d'une cellule d'électrolyse de chlorures de métaux alcalins dans le procédé à l'amalgame est la formation de ce que lton appelle le beurre d'amalgame, c'est-à-dire la formation d'impuretés qui s'accumulent dans certaines parties de 1'appareil d'électrolyse au cours de l'électrolyse et qui influencent défavorablement l'électrolyse de diverses manières.La formation de beurre d1amal- gambe peut affecter la circulation du mercure au point qu'il est bloqué et peut causer des courts-circuits entre la cathode et l'anode. I1 peut être responsable d'une plus grande teneur en hydrogène dans le chlore produit et peut causer une augmentation prématurée et inéconomique de l'écartement entre électrodes tandis que l'appareil d'électrolyse est en opération.La raison principale de la formation du beurre d'amalgame tarait etre l'appari- tion de métaux alcalino-terreux et de fer dans le mercure utilisé comme matériau de cathode (Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie E19574 vol. 5, page 365), parce qu'on sait que le mercure molztre une certaine solubilité envers un certain nombre d'éléments chimiques, spécialement les métaux. te.s procédés conventionnels ont pour objet l'élimination des impuretés du mercure dans un stade de traitement séparé. Par exemple la demande de brevet de la RFA mise à l'inspection publique sous le N02.020.480 décrit un procédé pour purifier par intermittence le mercure s'accumulant après la décomposition de l'amalgame de sodium avec des solutions contenant du chlore ou du clalorure de fer(III). Par l'application de ce procédé il est possible en particulier d'éliminer le fer, bien que la teneur en fer ne puisse-pas être abaissée au-dessous de O,Q1 en poids sans rencontrer le danger que le mercure se dissolve lui-meme en quantitis appréciables.Ce niveau est insuffisant pour prévenir la contamination nuisible de la base de la cellule au cas où sont présents des champs magnétiques intenses qui correspondent à une charge spécifique élevée des cellules d'électrolyse. C'est pourquoi un objet de l'invention est a sapporter un procédé pour réduire la formation de beurre d'amalgame dans une cellule de ce type. On a découvert que ce n'est pas en fait la base de la cellule d'électrolyse ou d'autres grandes surfaces de contact entre métal et mercure qui joue un rôle pour ce qui concerne la formation du beurre d'amalgame, mais bien des parties de ltappa- reil d'électrolyse où le mercure ou l'amalgame subit un mouvement turbulent et vient en contact avec des surfaces métalliques. La présente invention se rapporte à une telle cellule dans laquelle l'amalgame, avant sa décomposition en hydroxyde de métal alcalin et mercure, ou le mercure ainsi produit, est soumis une action turbulente soit pendant la décomposition ou pendant le recyclage. Conformément à la présente invention la chambré dans laquelle l'action turbulente se produit, par exemple une pompe ou un décomposeur vertical, est enduit ou construit en un matériau qui est non-métallique et inerte envers le mercure et l'amalgame. A l'aide du procédé conforme à l'invention il est possible, d'une manière techniquement simple, de réduire la formation dc beurre d'amalgame et d'augmenter ainsi la période de service ininterrompu de la cellule. A cet effet, certaines parties de la cellule sont construites en des matériaux qui, comparativement aux aciers ou à la fonte grise utilisés dans le passé, sont plus capables de résister à l'attaque chimique et mécanique du mercure ou de l'amalgame soumis à un mouvement turbulent dans ces parties de la cellule, ou qui ne favorisent pas la formation de beurre d'amalgame, méme s'il n'est pas possible de prévenir un certain degré d'érosion à cause de la haute turbulence.Des matériaux appropriés conformément à l'invention pour ces parties de la cellule, qui se sont avérés remplir une fonction-clé dans la formation de beurre d'amalgame, sont les matériaux non métalliques comme les matériaux céramiques (par exemple du corundun fritté), le caoutchouc, l'émail ou les matières plastiques (par exemple le polypropylène). I1 est possible également d'appliquer des enduits de ces matériaux sur les matériaux conventionnels tels que les aciers, par exemple sous la forme d'un enduit de coutchouc ou d'émail. les parties de ce genre, dans lesquelles le mercure ou l'amalgame sont soumis à un mouvement turbulent, sont en particulier les pompes ou les décomposeurs verticaux (Vinnacker-Kuchlers Chem.Technologie g96 ff vol.l, page 255). Dans un type conventionnel de cellule d'électrolyse pour l'électrolyse des chlorures de métaux alcalins, l'amalgame de sodium s'écoule dans un récipient décomposeur dans lequel la solution d'hydroxyde alcalin est formée- par décomposition de amalgame avec de l'eau en présence d'un catalyseur. Le mercure est pompé de nouveau dans la cellule depuis le récipient décompo seur. Dans un autre type, l'amalgame au contraire est pompé dans un récipient décomposeur situé à un niveau plus élevé (déco.mpo- seur vertical) duquel le mercure exempt de sodium revient ensuite par écoulement dans l cellule.Des coupes Aussiger (Winnacke,r- Kuchler, loc.cit.) ou des pompes à mouvement de va-et-vient sont genéralement utilisées comme pompes. On va décrire davantage l'invention en se rapportant aux dessins d'accompagnement dans lesquels la figure 1 est un dessin schématique représentant une cellule d'électrolyse où l'on utilise une pompe pour recycler le mercure régénéré depuis le récipient décomposeur vers la cellule, et la figure 2 est un diagramme du taux de formation de beurre d'amalgame dans une cellule comme celle représentée à la figure 1, mais avec divers garnissages de pompe. Se rapportant maintenant plus particulièrement à la figure 1, on représente un agencement d'électrolyse consistant -en une cellule 1, une pompe à mercure 2 (ditec-oupe Aussiger), un décomposeur d'amalgame 3 (appelé pile) et des boites terminales 4 pour enlever le beurre d'amalgame. Dans un montage d'électrolyse de ce genre, des pompes identiques en type et dimension, mais en un matériau différent, sont utilisées dans des conditions d'électrolyse à part cela exactement identiques et la quantité de beurre d'amalgame formée par jour dans le système dans son ensemble (boites terminales, cellule et pile) est mesurée au cours d'une périod prolongée.. Pour déterminer simplement l'effet des pompes (représentant dans cette forme de réalisation le site du mouve et turbulent du mercure ou de~l'amalgame de sodium), la cellule ct la pile sont entièrement construites en matière plastique Au-dessous du niveau du mercure, des bornes en fer de faible sur- aces introduites dans la base de matière plastique (Filzzellen, Ullmann's Encyklopàdie der technischen Chemie J195g, vol. 5, pages 352, 354, 365), assurent l'alimentation de courant à la cathode. Dans chaque cas, des plaques de graphite maintenues ensemble. par des vis en matière plastique sont utilisées comme catalyseur dans le décomposeur d'amalgame 3.On utilise du mer cure métallurgique de même qualité dans les tests comparatifs. Comme montré dans la figure 1, le mercure est repompé dans la cellule par 2 après la décomposition de l'amalgame. Dans la figure 2, la courbe 1 représente la formation de beurre d'amalgame dans l'agencement d'électrolyse tout entier cn fonction du temps, au cas où l'on utilise une pompe en acier non allié. La courbe 2 indique le taux de formation de beurre cllcmnalgame avec le même agencement d'électrolyse, suite à l'ins lallation dune pompe en acier chrome-nickel-molybdène. La courbe 3 indique le taux de formation de beurre d'amalgame dans le même agencement d'électrolyse dans le cas où l'on utilise des pompes enduites de polypropylène ou qui sont en irait fabriquées en polypropylène. La quantité mesurée (en ml) de beurre d'amalgame qui se ;orme après des intervalles de temps égaux (jours) - inecrits en abscis-ses - de la cellule elle-même, de la pile et des bbites terminales, au cours. de l'électrolyse, est -inscrite en ordonnées. La cellule même opère avec 900 ml de mercure. L'enlèvement et la mesure sont possibles parce que le beurre d'amalgame, qui est la phase ayant le poids spécifique le plus bas, flotte sur le mercure en circulation et est écrémé dans les boites terminales. On voit que la formation de beurre d'amalgame de la cellule est réduite à une valeur minima (courbe 3) lorsqu'on utilise des pompes en matière plastique, tandis que les pompes en acier non allié produisent une quantité uniforme de beurre (courbe 1) et que les pompes en acier allié produisent une quantité irrégulièrement croissante de beurre (courbe 2). Si de l'amalgame de sodium au lieu de mercure est fourni au moyen des pompes, des circonstances qualitativement identiques prévalent, bien que les quantités absolues de beurre d'amalgame formé soient-un peu plus petites. Les surfaces non métalliques inertes peuvent consister en des matières céramiques telles que l'alumine. te graphite ou les émaux vitrifiés sont également spécialement utilisables. te caoutchouc, naturel ou synthétique, peut aussi être utilisé, par exemple butadiène-styrène-acrylonitrile, éthylène-propylène, polyisoprène, etc. Les polymères plastiques non réticulés comme le polypropylène, le polyéthylène, le polybutylène, le polyacrylonitrile, etc, spécialement les-hydrocarbures chlorés et fluorés, par exemple le poly-tétrafluoréthylène, conviennent également. On comprendra que la présente spécification et les exeriples sont donnés en guise d'illustration et non de limita tion et que diverses modifications et changements peuvent être apportés sans s'écarter de l'esprit et de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de réduction de la formation de beurre d'amalgame dans le procédé à l'amalgame d'électrolyse d'un chlorure de métal alcalin, caractérisé en ce que le mercure ou l'amalgame est mis en contact avec une surface de matériau non métallique qui est inerte envers le mercure ou l'amalgame. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mercure est mis en contact là où il subit un mouvement turbulent. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface non métallique consiste en un matériau céramique, du caoutchouc, de l'émail ou de la matière plastique. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une pompe ou un décomposeur vertical est construit au moins en partie en un matériau céramique, en de l'émail, en du caoutchouc ou en des matières plastiques, ou est pourvu d'un enduit en un de ces matériaux. 5.- Métal alcalin ou composé de celui-ci, ou chlore, quand il est préparé en utilisant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6.- Appareil pour l'électrolyse d'un chlorure de métal alcalin par le procédé à l'amalgame, caractérisé en ce qu'il comprend une surface en matériau non métallique qui est inerte envers le mercure ou l'amalgame, l'agencement étant tel qu'au cours de l'utilisation de l'appareillage le mercure ou l'amalgame est mis en contact avec la surface. 7.- Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface se trouve sur une pompe ou un décomposeur vertical.