Brevet FR2606795A1 — publié le 19880520

La présente invention concerne une cellule de traitement des solutions par percolation en vue de récupérer par voie électrochimique des métaux qui y sont dissous, du type de celles comprenant une anode et une cathode constituée par des granules conducteurs formant un lit fixe. L'utilisation d'une cathode constituée par des granules augmente considérablement la surface active de cette cathode et par conséquent son efficacité à capter les ions positifs existants dans la solution percolée. Ces ions se déposent sur les granules conducteurs situés à une tension égale à celle à laquelle ces ions réagissent formant ainsi un dépôt plus ou moins étendu sur la profondeur du lit, ceci en fonction de la répartition de tension dans le dit lit et aussi en fonction de la variété d'ions du même métal, existants dans la solution, ou des différents ions métalliques, coexistants dans la dite solution. I1 est connu que certains métaux ont tendance à se déposer sur la cathode pendant l'électrolyse, d'une façon préférentielle dans l'espace. Certains ions métalliques se déposent sur la cathode en formant des dendrites qui se dirigent vers l'anode, une fois que ceux-ci s'approchent suffisament de l'anode un court circuit s'établit. La demarche à effectuer dans ce cas est de démonter la cellule, d'enlever les dendrites formées et de remonter la cellule de nouveau pour continuer l'électrolyse. Dans le cas où le métal à une forte tendance à former ces dendrites, comme par exemple le cas du cadmium, l'arrêt d'électrolyse devient fréquent et génant. Pour remédier à cet inconvénient, la présente invention propose une cellule de traitement des solutions par percolation en vue de récupérer des métaux qui y sont dissous par voie électrochimique du type ci-dessus énnoncé caractérisée en ce qu'elle comprend un organe, situé entre la cathode et l'anode effectuant un mouvement cyclique coupant chaque cycle, les lignes de champ électrique créées à travers la solution entre les deux électrodes. De cette façon la cellule peut fonctionner sans risque de court circuit, laissant ainsi le métal se déposer de plus en plus même avec une vitesse de dépôt importante, vue la nature de la cathode. Cette cellule peut encore fonctionner avec des solutions riches en ce type de métaux sans risque d'établissement de court circuit. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après et accompagnée par des dessins dans lesquels: - la figure 1 est un schéma qui montre la cellule. - la figure 2 est un schéma qui montre transversalement l'anode et l'organe rotatif. La cellule de traitement des solutions,selon 1' invention,est @@@@@@@@@@ @@@pérer par voie électrochimique des métaux dissous destinée à récupérer par 0S dans les dites solutions. La cellule, objet de l'invention, est utile, surtout,pour récupérer les métaux ayant tendance à se déposer en formant des dendrites comme par exemple le cadmium. La solution à traiter est percolée à travers la cellule, elle passe à travers une cathode poreuse,constituée des granules conducteurs, ce qui permet comme c'est connu, une vitesse élevée de dépôt. Pour empêcher les éventuelles dendrites formées à partir de la cathode d'atteindre l'anode, un organe situé entre le lit cathodique et l'anode effectue un mouvement cyclique coupant, chaque cycle, les lignes de champ électrique créées entre les deux électrodes. La fréquence de ce mouvement est réglable en fonction de la vitesse de croissance des dites dendrites dans la direction cathode-anode. Cet organe n a aucun rôle dans la réaction électrochimique proprement dite, il n'est relié à aucune tension extérieure. Au repos, c'est-à-dire avant le démarrage de l'electrolyse il ne touche ni la cathode ni l'anode. Par contre pendant le fonctionnement, cet organe est appelé par son mouvement cyclique à briser les éventuelles dendrites formées à partir de la cathode. Dans une cellule d'une forme générale cylindrique, dans laquelle la cathode occupe, par exemple, la partie supérieure sur toute la section de la cellule et l'anode occupe la partie supérieure et dans laquelle la solution à traiter est percolée d'en bas vers le haut pour être évacuée par la partie supérieure,le dit organe est un râteau (1) horizontal tenu en place par un axe vertical (2) celui-ci est animé par un mouvement rotatif cyclique. La cellule de traitement des solutions selon l'invention est composée de deux parties séparables une partie inférieure (9) et une partie supérieure (10). Ces deux parties sont assemblées d'une façon étanche à l'aide d'un joint d'étanchéité (11). La partie inférieure (9) comporte les entrées (E) de la solution à traiter, la cathode (3) constituée des granulés conducteurs (4) contenus entre deux parois non conductrices horizontales et perforée, l'une (6) inférieure pour porter les granules et l'autre (5) supérieure pour empêcher l'entraînement de ces granules pour la solution percolée. Des plots (7) verticaux,mis à la même tension et répartis sur la section de la cellule, pénétrent la paroi inférieure (6), traversent le lit de granules (4) jusqu'au niveau proche de la paroi supérieure (5) qui est amovible. La cathode constitue un lit fixe qui occupe toute la section de la cellule. La partie supérieure de la cellule comporte d'une part l'anode constituée de plusieurs lamelles (8), mises à la même tension et réparties sur la section de la cellule,et d'autre part le râteau horizontal (1) porté par l'axe vertical (2) et situé à un niveau inférieur à celui de 1' anode,autrement dit entre la cathode et l'anode et comporte enfin aussi la sortie (S) de la solution. Les lamelles qui constituent l'anode peuvent avoir toutes les formes possibles à condition de remplir deux rôles contribuer avec le lit cathodique à faire repartir le champ électrique à créer dans la solution sur toute la section de la cellule, et laisser passer l'axe (2) qui porte le râteau (1). Une forme possible d'agencement de ces lamelles est de les faire partir en formant des rayons de deux points opposés, situés sur la circonférence d'une section transversale de la cellule. Dans cette forme d'agnecement,ces lamelles sont disposées dens la cellule de telle sorte que leur côté large soit parallèle à l'axe de la cellule, ceci pour éviter le fléchissement sous l'action de percolation de la solution et par conséquent pour garder une distance égale entre l'anode et la cathode sur toute la section de la cellule. Au commencement de l'électrolyse la tension appliquée sur les plots (7) est ajustée à la valeur désirée, ceci en fonction du métal à récupérer. La solution est percolée à travers la cellule à une vitesse à calculer en fonction de la nature et de la concentration des ions existants dans la solution à traiter. Le métal commence d'abord à se déposer sur les granules près de la paroi supérieure (5). Ce dépôt s'étend sur la profondeur du lit en fonction de la plage de potentiel à laquelle les différents ions du métal à récupérer se déposent. Si le métal à tendance à se déposer en formant des dendrites qui grossissent en s'approchant de l'anode, celles-ci sont brisées chaque fois que le râteau (1) effectue son mouvement rotatif. Les parties de dendrites brisées retombent sur la paroi (5) ou sur les autres dendrites qui sont en train de se former. Ces parties brisées constituent de nouvelles surfaces qui favorisent le dépôt des nouveaux ions métalliques à l'extérieur du lit contenu entre les deux parois (5) et (6). En continuant la percolation, le phénomène de grossissement du métal à l'extérieur du lit s'accrott, vu que la surface disposnible pour ce dépôt grandit et devient de plus en plus importante chaque fois que les dendrites allongeant vers l'a- node sont brisées sous l'effet du mouvement cyclique du râteau. Au bout d'un temps suffisant,une galette poreuse de dépôt métallique se forme essentiellement à l'extérieur du lit fixe mais aussi à l'intérieur de lui jusqu'à une profondeur correspondant à la plage de tension à laquelle le métal en question se dépose. Dans le cas du cadmium dissous dans une solution acide, le dépôt métallique se fait en quasi-totalité à l'extérieur du lit,ce dépôt commence juste sur les dernières rangées de granules conducteurs, ceci bien evidemment en ajustant convenablement la tension appliquée aux plots (7), puis se développe à partir de ces granules vers l'extérieur de la manière ci-avant détaillée. En fin d'opération on obtient une galette poreuse de cadnium sur une base de quelques granules constitués par la (les) dernière(s) couche(s) du lit cathodique. La paroi supérieure (5) est prisonnière entre les granules, sur lesquels le dépôt a commencé et-le dépôt à l'extérieur du lit. Cette paroi est à remplacer pour une autre dans la cellule pour l'opération suivante. I1 est à noter que la distance entre le râteau et l'anode a comme fonction leur séparation, elle peut être la plus courte possible. Par contre celle entre la cathode,plus précisément la paroi supérieure (5),et le râteau a comme fonction de contenir la galette métallique à former,donc elle doit être plus importante que celle entre le râteau et l'anode. La profondeur du lit cathodique, c'est a dire la distance entre les deux parois (5) et (6) doit être suffisamment grande de telle façon que le dépôt métallique ne s'étends pas jusqu'à la paroi inférieure (6). Cette profondeur du lit est calculable en fonction de la conductivité du lit cathodique, la tension appliquée aux plots (7) et aussi la plage de potentiel à laquelle les ions métalliques en question se déposent c'est-à-dire l'étendu entre le poten tiel maximal et le potentiel minimal entre lesquels les ions métalliques en question se déposent. Dans la description donnée ci-dessus, le cadmium a été donné comme un exemple type des métaux ayant tendance à se déposer en formant des dendrites, en effet la cellule, objet de l'invention est destinée à récupérer non seulement le cadmium mais aussi tous les métaux présentant ce phénomène. D'autres métaux présentant cette tendance sont par exemple , l'argent, le palladium. En ce qui concerne la taille et la conductivité des granules conducteurs, les précautions habituelles sont à prendre pour éviter le colmatage de ces granules, le freinage inutile de la solution percolée et aussi pour minimiser la résistance électrique de la cellule. D'autres perfectionnements et d'autres modifications sont bien évidemment envisageables pour adapter la cellule à certaines circonstances particulières de récupération sans pour autant altérer la particularité de la cellule sujet de la présente invention. Cette particularité réside dans l'usage dans une cellule à cathode volumique et d'un organe qui brise au fur et à mesure les dendrites qui se forment entre les deux électrodes, ceci pour empêcher les courts circuits de s'établir. REVENDICATIONS RI/ Cellule de traitement des solutions par percolation en vue de récupérer des métaux qui y sont dissous par voie élec trochimique du type de celles comprenant une anode et une cathode constituée par des granules conducteurs formant un lit fixe caractérisée en ce qu'elle comprend un organe situé entre la dite cathode et la dite anode effectuant un mouvement cyclique coupant chaque cycle, les lignes de champ électrique créées à travers la solution à traiter entre les deux électrodes. R2/ Cellule selon la revendication 1 caractérisée en ce que le dit organe ne touche au repos c'est-à-dire avant le démar rage de l'électrolyse ni l'anode ni la cathode. R3/ Cellule selon les revendications 1 et 2 d'une forme généra le cylindrique à travers laquelle la solution à traiter est percolée d'en bas où se trouve la cathode, vers le haut où se trouve l'anode pour être évacuée par la partie supé rieure,cellule étant caractérisée en ce que le dit organe est un rêteau (1) horizontal tenu en place par un axe (2) vertical effectuant un mouvement rotatif cyclique. R4/ Cellule selon la revendication 3 dans laquelle la cathode (3) est constituée des granules conducteurs (4) contenus entre deux parois non conductrices horizontales et perfo rées l'une (6) inférieure pour porter les granules et l'autre (5) supérieure pour empêcher l'entrainement de ces granules par la solution percolée, cellule étant carac térisée en ce qu'elle est constituée des deux parties sépa rables, une partie inférieure (9) et une partie supérieure (10) ces deux parties étant assemblées à l'aide d'un joint d'étanchéité (11) dans la partie inférieure et de plu sieurs plots (7) verticaux mis à la même tension et répartis sur la section de la cellule pénétrant la paroi inférieure (6), traversant les granules (4) jusqu'à un niveau proche de la paroi supérieure (5), ces plots coopé rant avec plusieurs lamelles (8) mises à la même tension constituant l'anode située dans la partie supérieure et réparties elles aussi sur la section de la cellule, le râteau (1) étant situé dans la partie supérieure et main tenu en place par un axe (2) vertical traversant le niveau de la cellule auquel sont situées les dites lamelles. R5/ Cellule selon les revendications 3 et 4 caractérisée en ce que le râteau (1) est plus proche des lamelles (8) cons tituant l'anode que de la paroi supérieure (5). R6/ Cellule selon la revendication 4 caractérisée en ce que la distance entre les deux parois (5) et (6) autrement dit la hauteur du lit de granules est calculée de telle façon que le dépôt métallique se fait sur une partie seulement de cette hauteur, ceci bien évidemment en considérant la con ductivité des granules la tension appliquée sur les plots (7) et aussi la plage de potentiel à laquelle les ions métalliques à récupérer se déposent. R7/ Cellule selon la revendication 4 caractérisée en ce que les lamelles constituant l'anode sont disposées dans la cellule de telle sorte que chaque lamelle ait son côté de faible épaisseur dirigé vers la cathode.