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Installation d'électrodéposition La présente invention concerne une installation d'électrodéposition d'un métal sur un substrat mobile, qui comprend une section d'électrodéposition dudit métal et une section de régénération de l'électrolyte.
La description qui va suivre portera plus spécialement sur une installation de fabrication d'un feuil de fer par dépôt sur une cathode verticale mobile, avec régénération de l'électrolyte au moyen de ferrailles.
Dans le cas présent, l'électrolyte utilisé est le chlorure ferreux (PeCI), à partir duquel on dépose sur une cathode mobile un film de fer détachable. L'électrodéposition de fer s'accompagne d'une production de chlorure ferrique (FeCl3), selon la réaction
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L'électrolyte usé, c'est-à-dire appauvri en Fecal mais enrichi en Fecal3, doit être régénéré pour être restauré dans les conditions nécessaires à une bonne électrodéposition.
A cet effet, il est usuellement envoyé directement dans la section de régénération, où il est mis en contact avec une source de fer, de préférence des ferrailles ; sa teneur en FeCI est ainsi rétablie par la réaction
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L'électrolyte régénéré est ensuite stocké dans un réservoir d'homogénéisation, d'où il est prélevé pour être envoyé à la section d'électrodéposition. Le réservoir d'homogénéisation est en général pourvu de moyens de purge et d'addition d'eau ou d'acide chlorhydrique, pour corriger de manière appropriée la composition et la quantité de l'électrolyte régénéré.
En effet, à côté de la réaction de régénération désirée (2), il se produit une réaction indésirable qui provoque la corrosion des ferrailles par l'acide chlorhydrique, à savoir
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Cette réaction (3) tend à affaiblir l'acidité du bain et à augmenter inutilement la concentration en électrolyte FeC12.
De plus, dans les installations conventionnelles, les différentes sections sont généralement situées au même niveau, habituellement le niveau du sol ; la circulation de l'électrolyte nécessite dans ce cas de nombreuses canalisations et plusieurs pompes, car il n'y a pas d'écoulement naturel par gravité entre les différents composants.
La présente invention propose une installation d'électrodéposition d'un métal, qui permet d'assurer une régénération plus complète de l'électro- lyte usé et une meilleure homogénéisation de l'électrolyte régénéré.
Conformément à la présente invention, une installation d'électrodéposition d'un métal sur un substrat mobile, qui comporte une section d'électrodéposition dudit métal, une section de régénération de l'électrolyte usé, un réservoir d'homogénéisation et une pompe de circulation, est caractérisée en ce que la sortie de la section de régénération est reliée directement à l'entrée de la section d'électrodéposition, en ce que le réservoir d'homogénéisation est placé en série entre la sortie de la section d'électrodéposition et l'entrée de la section de régénération, et en ce qu'une conduite de dérivation relie directement la sortie de la section de régénération à une entrée dudit réservoir d'homogénéisation.
Suivant une forme de réalisation particulière, la section d'électrodéposition est située à un niveau supérieur à celui de la section de régénération, le réservoir d'homogénéisation est disposé sensiblement au même niveau que la section d'électrodéposition, et la pompe de circulation est placée dans la partie inférieure de l'installation, de préférence dans la conduite qui relie la sortie du réservoir d'homogénéisation à l'entrée de la section de régénération.
Cette disposition de la pompe de circulation s'avère particulièrement intéressante, parce qu'elle assure à cette pompe une importante hauteur de charge, qui garantit son fonctionnement régulier. Il faut en effet
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souligner que l'électrolyte se trouve en permanence à une température proche de son point d'ébullition, ce qui n'exclut pas la présence de bulles de vapeur au voisinage de sa surface supérieure dans le réservoir d'homogénéisation et ce qui oblige à prévoir des mesures de protection contre la cavitation dans la pompe.
On va maintenant décrire plus en détail l'invention, en faisant référence à la figure unique annexée, qui représente schématiquement en coupe la forme de réalisation particulière précitée. Dans la figure, on n'a reproduit que les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. Les sens de circulation de l'électrolyte y sont indiqués par des flèches.
Dans la forme de réalisation illustrée, l'installation comprend une section d'électrodéposition, désignée globalement par le repère numérique 1, une section de régénération, désignée globalement par le repère numérique 2, un réservoir d'homogénéisation 3 et une pompe de circulation 4.
Sans entrer dans le détail, on indiquera que la section d'électrodéposition 1 comprend une cathode 5 et une anode 6, disposées dans une cuve d'électrodéposition 7. L'anode 6 est fixe ; la cathode 5 est suspendue verticalement à un chariot 8 qui peut se déplacer horizontalement le long d'une trajectoire définie par l'anode 6. La cathode 5 et l'anode 6 sont raccordées respectivement à la borne négative et à la borne positive d'un redresseur 9, lui-même alimenté par un réseau alternatif triphasé 10.
La section de régénération 2 comprend une enceinte 11, remplie de ferrailles, qui est située à un niveau nettement inférieur à celui de la cuve d'électrodéposition 7. Cette enceinte est pourvue d'un orifice d'entrée 12 à sa partie inférieure et d'un orifice de sortie 13 à sa partie supérieure. Dans le sens de circulation de l'électrolyte, l'enceinte 11 est suivie d'un filtre 14, destiné à retenir d'éventuelles impuretés provenant des ferrailles, ainsi que les particules de fer qui apparaissent à la fin de la dissolution des ferrailles.
Le réservoir d'homogénéisation 3 est situé au même niveau que la cuve d'électrodéposition 7. Il présente deux orifices d'entrée situés à des niveaux différents dans sa partie supérieure, qui communiquent l'un avec
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un orifice de sortie de la cuve d'électrodéposition 7 par une conduite horizontale 15 et l'autre avec l'orifice de sortie du filtre 14 par une conduite ascendante 16. Il présente également un orifice de sortie, situé à sa partie inférieure, qui communique avec l'orifice d'entrée de l'enceinte 11 par une conduite descendante 17. La pompe de circulation 4 est placée dans cette conduite 17, par exemple dans un tronçon horizontal au niveau de l'orifice d'entrée de l'enceinte 11.
L'orifice de sortie du filtre 14 communique d'une part avec l'orifice d'entrée 19 de la cuve d'électrodéposition 7 par une conduite ascendante 18, et d'autre part avec l'orifice d'entrée supérieur 20 du réservoir d'homogénéisation 3 par la conduite ascendante 16.
Pendant une opération d'électrodéposition, cette installation fonctionne de la manière suivante : L'électrolyte usé quitte la cuve d'électrodéposition 7 par l'orifice de sortie 15, dont le bord inférieur peut faire office de déversoir et maintenir constant le niveau de l'électrolyte dans le compartiment cathodique de la cellule d'électrolyse. L'électrolyte usé se déverse dans le réservoir d'homogénéisation 3, d'où il s'écoule par la conduite descendante 17 vers l'enceinte Il de la section de régénération 2. Cet écoulement est facilité par la pompe de circulation 4 et par la grande hauteur de charge existant sur cette pompe.
Après avoir traversé le lit de ferrailles présent dans l'enceinte 11, l'électrolyte régénéré traverse le filtre 14 et il est renvoyé, par la conduite ascendante 18, vers l'orifice d'entrée 19 de la cuve d'électrodéposition 7, où il arrive dans le compartiment anodique de la cellule.
Parallèlement, une partie de l'électrolyte régénéré quittant le filtre 14 est envoyé par la conduite ascendante 16 dans le réservoir d'homogénéisation 3 où il se mélange à l'électrolyte usé provenant de la cuve d'électrodéposition 7 ; celui-ci subit dès lors un début de régénération par enrichissement en chlorure ferreux (ions Fe-) venant de l'enceinte 11.
L'homogénéisation de l'électrolyte est assurée par l'agitation existant en permanence dans le réservoir 3. On peut également placer dans la conduite 16 une vanne de réglage, non repérée, qui permet d'agir sur le débit
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dans cette conduite 16 et ainsi de régler la pression et le débit de l'électrolyte dans la cellule.
L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation qui vient d'être décrite et illustrée. Elle englobe diverses modifications que pourrait lui apporter un homme du métier, notamment en ce qui concerne le type de cellule d'électrolyse, les niveaux relatifs des différents composants et l'emplacement de la pompe de circulation.
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The present invention relates to an installation for electrodeposition of a metal on a movable substrate, which comprises an electroplating section of said metal and an electrolyte regeneration section.
The description which follows will relate more specifically to an installation for manufacturing an iron film by deposition on a mobile vertical cathode, with regeneration of the electrolyte by means of scrap.
In the present case, the electrolyte used is ferrous chloride (PeCI), from which a detachable iron film is deposited on a mobile cathode. Iron plating is accompanied by production of ferric chloride (FeCl3), depending on the reaction
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The spent electrolyte, that is to say depleted in Fecal but enriched in Fecal3, must be regenerated to be restored under the conditions necessary for good electrodeposition.
For this purpose, it is usually sent directly to the regeneration section, where it is brought into contact with a source of iron, preferably scrap; its FeCI content is thus restored by the reaction
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The regenerated electrolyte is then stored in a homogenization tank, from which it is removed to be sent to the electroplating section. The homogenization tank is generally provided with means for purging and adding water or hydrochloric acid, in order to appropriately correct the composition and the quantity of the regenerated electrolyte.
In fact, alongside the desired regeneration reaction (2), there is an undesirable reaction which causes the corrosion of scrap metal by hydrochloric acid, namely
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This reaction (3) tends to weaken the acidity of the bath and unnecessarily increase the concentration of electrolyte FeC12.
In addition, in conventional installations, the different sections are generally located at the same level, usually the ground level; the circulation of the electrolyte in this case requires numerous pipes and several pumps, since there is no natural flow by gravity between the various components.
The present invention provides an installation for the electrodeposition of a metal, which ensures more complete regeneration of the spent electrolyte and better homogenization of the regenerated electrolyte.
In accordance with the present invention, an installation for electrodeposition of a metal on a mobile substrate, which comprises a section for electrodeposition of said metal, a section for regeneration of spent electrolyte, a homogenization tank and a circulation pump , is characterized in that the outlet of the regeneration section is connected directly to the inlet of the electroplating section, in that the homogenization tank is placed in series between the outlet of the electroplating section and the entry of the regeneration section, and in that a bypass line directly connects the outlet of the regeneration section to an inlet of said homogenization tank.
According to a particular embodiment, the electroplating section is located at a level higher than that of the regeneration section, the homogenization tank is arranged substantially at the same level as the electroplating section, and the circulation pump is placed in the lower part of the installation, preferably in the pipe which connects the outlet of the homogenization tank to the inlet of the regeneration section.
This arrangement of the circulation pump proves to be particularly advantageous, because it provides this pump with a large head, which guarantees its regular operation. It is indeed necessary
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underline that the electrolyte is permanently at a temperature close to its boiling point, which does not exclude the presence of vapor bubbles in the vicinity of its upper surface in the homogenization tank and which requires planning protective measures against cavitation in the pump.
The invention will now be described in more detail, with reference to the single appended figure, which schematically shows in section the aforementioned particular embodiment. In the figure, only the elements necessary for understanding the invention have been reproduced. The directions of circulation of the electrolyte are indicated there by arrows.
In the illustrated embodiment, the installation comprises an electroplating section, generally designated by the reference numeral 1, a regeneration section, generally designated by the reference numeral 2, a homogenization tank 3 and a circulation pump 4 .
Without going into detail, it will be indicated that the electroplating section 1 comprises a cathode 5 and an anode 6, arranged in an electroplating tank 7. The anode 6 is fixed; the cathode 5 is suspended vertically from a carriage 8 which can move horizontally along a path defined by the anode 6. The cathode 5 and the anode 6 are connected respectively to the negative terminal and to the positive terminal of a rectifier 9, itself supplied by a three-phase alternating network 10.
The regeneration section 2 comprises an enclosure 11, filled with scrap, which is located at a level significantly lower than that of the electroplating tank 7. This enclosure is provided with an inlet orifice 12 at its lower part and d 'an outlet 13 at its upper part. In the direction of circulation of the electrolyte, the enclosure 11 is followed by a filter 14, intended to retain any impurities originating from the scrap, as well as the iron particles which appear at the end of the dissolution of the scrap.
The homogenization tank 3 is located at the same level as the electroplating tank 7. It has two inlet ports located at different levels in its upper part, which communicate with one
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one outlet port of the electroplating tank 7 by a horizontal pipe 15 and the other with the outlet port of the filter 14 by an ascending pipe 16. It also has an outlet port, located at its lower part, which communicates with the inlet opening of the enclosure 11 via a downward pipe 17. The circulation pump 4 is placed in this pipe 17, for example in a horizontal section at the inlet opening of the enclosure 11.
The outlet orifice of the filter 14 communicates on the one hand with the inlet orifice 19 of the electroplating tank 7 by an ascending pipe 18, and on the other hand with the upper inlet orifice 20 of the tank homogenization 3 by the ascending pipe 16.
During an electroplating operation, this installation works as follows: The spent electrolyte leaves the electroplating tank 7 through the outlet orifice 15, the lower edge of which can act as a weir and keep the level of l electrolyte in the cathode compartment of the electrolysis cell. The spent electrolyte is poured into the homogenization tank 3, from which it flows through the downward pipe 17 towards the enclosure II of the regeneration section 2. This flow is facilitated by the circulation pump 4 and by the large head that exists on this pump.
After having crossed the scrap bed present in the enclosure 11, the regenerated electrolyte passes through the filter 14 and it is returned, by the ascending pipe 18, to the inlet orifice 19 of the electrodeposition tank 7, where it arrives in the anode compartment of the cell.
In parallel, part of the regenerated electrolyte leaving the filter 14 is sent via the ascending pipe 16 into the homogenization tank 3 where it mixes with the spent electrolyte coming from the electrodeposition tank 7; the latter therefore undergoes a start of regeneration by enrichment in ferrous chloride (Fe- ions) coming from the enclosure 11.
The homogenization of the electrolyte is ensured by the agitation permanently existing in the reservoir 3. It is also possible to place in the pipe 16 an adjustment valve, not marked, which makes it possible to act on the flow
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in this line 16 and thus regulate the pressure and the flow rate of the electrolyte in the cell.
The invention is not limited to the embodiment which has just been described and illustrated. It encompasses various modifications that a person skilled in the art could make to it, in particular as regards the type of electrolysis cell, the relative levels of the various components and the location of the circulation pump.