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" CUVE ELEOTROLYTIQUE, ET METHODE D'UTILISATION DE LADITE POUR REOUPERER DU MANEANESE"
Cette invention concerne des cuves électrolytiques du type à compartiment, utilisées pour obtenir ou récupérer du manganèse ou des métaux analogues, et une nouvelle méthode d'utiliser ladite pour en retirer les boues anodiques en vue d'améliorer son ren- dement. L'invention s'applique plus particulièrement à des cuves électrolytiques du type où les anodes sont suspendues dans un compartiment et séparées des cathodes par un diaphragme poreux.
L'invention a pour objet parmi d'autres de réaliser un modèle de cuve dans laquelle l'on peut employer une ligne d'alimentation simple pour l'électrolyte, à la place de lignes d'alimentation séparées pour chaque cathode. Un autre but est de réaliser un
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modèle de cuve dans laquelle toutes les cathodes sont, suspendues dans un électrolyte cathodique commun, de composition sensiblement uniforme qui conduit à une disposition uniforme des cathodes.
Un autre objet estencore de réaliser un modèle de cuve construite de façon telle que le volume d'électrolyte cathodique, par rapport à l'anodique;, peut être fortement accru sans les difficultés causées par la dilatation des sacs de diaphragme remplis de boues qui ont été rencontrées da.ns les tentatives précédentes de maintenir une telle relation sans accroître l'espa- cement des électrodes. Cet arrangement rend le contrôle du pH et des concentrations de la solution plus facile et moins critique.
Un autre objet très important,est de réaliser un modèle de cuve électrolytique, capable de comporter un grand volume de catholyte par cathode, sans augmenter l'espacement des électrodes, de façon à ce que le manganèse introduit dans la solution d'ali- mentation reste longtemps, en tant que catholyte, dans la cuve.
Il en résulte que la cuve pourra être utilisée avec capacité ou sous une densité de courant beaucoup plus élevée qu'il a été possible jusqudà présent.
L'idée principale est d'accroître la quantité de manganèse qui peut être retirée d'une quantité donnée de solution passant à travers la cuve, diminuant ainsi l'encombrement nécessaire et le prix de l'installation de lessivage et de purification nécessaire
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description ci-jointe d'une réalisation démonstrative de 1' appareil servant à mettre en oeuvre la méthode comme indiquée aux dessins annexés, où:
La figure 1 est une élévation latérale d'une cuve conforme à l'invention, certaines parties étant retirées et vues en, coupe,
La figure 2 est une vue en plan, par dessus, d'un diaphragme anodique à châssis.
La figure 3 est une vue de face agrandie du diaphragme ano- dique à cadre.
La. figure 4 est une coupe partielle transversale à travers
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le centre de la cuve. jusqu'à présent, dans les cuves 4 compartiment anodique, utilisées pour la préparation électrolytique du manganèse et des métaux semblables, la boue anodique pouvait être ramassée au fond du compartiment anodique, si les cathodes étaient ren- fermées dans des chassis supportant un diaphragme, ou, 'dans le fond des sacs anodiques, si les anodes étaient complètement enfermées dans des diaphragmes poreux. Dans les deux cas, l'accu- mulation des boues à causé des difficultés considérables, Pour remédier à ces difficultés, un espacement accru des électrodes et un volume accru du compartement anodique ont, jusqu'à présent, été nécessaires.
Les inconvénients de ces dispositions sont évi- dents. Si les anodes sont complètement enfermées dans des dia- phragines-sacs ou des diaphragmes-enveloppe, les sacs sont suscep- tibles de se remplir avec les boues accumulées, et d'éclater.
La présente invention réalise un modèle de cuve comportant des moyens grâce auxquels les boues anodiques sont constamment retirées-de l'intervalle entre les cathodes et les anodes, ren- dant ainsi possible de conserver un volume de catholyte grand relativement à l'anolyte, sans accroître l'espacement des élec- trodes et les dimensions de la cuve. Accessoirement, cet arran- gement est tel que la cellule peut être utilisée avec un ren- dement beaucoup plus élevé, et les gaines de toile à voile, ou les diaphragmes entourant les anodes dureront beaucoup plus longtemps que les sacs anodiques utilisés jusqu'à présent.
En se rapportant à la réalisation indiquée de la construc- tion de la cuve, l'on a représenté un compartiment en forme de boite 1, qui peut être fait en bois ou tout autre matériel con- venable qui ne sera pas affecté par l'électrolyte; il est re- présenté comme supportant des anodes suspendues 2, montées sur des barres transversales 3, en contact avec des barres omnibus 4 leurs extrémités opposées, ces anodes étant guidées dans les châssis 5 suspendus également dans le compartiment, et ayant des diaphragmes en toile 6 sur les côtés opposés.
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Des plaques cathodiques 7 sont suspendues dans le compar- timent des barres transversales 8 en contact avec les barres omnibus 9 à leur extrémité opposée, ces plaques peuvent être supportées par des cadres convenables (non figures) qui peuvent être faits en résines phénoliques ou antres matières convenables, Les chassis sont maintenus en place par des cales entaillées convenables 10.
Conformément à l'invention, la portion inférieure de la boite ou du compartiment de la cuve est représentée comme étant munie d'un 'faux-fond 11, de préférence en bois, et du fond de la bojte pour former une chambre de boues inférieure.
Ioi, le faux-fond est représenté comme ayant une ouverture rectangulaire, dont la largeur est déterminée par celle des châssis anodiques, et des cales transversales ou des bandes de bois 12 sont installées au-dessous des cadres cathodiques succes- sifs, ménageant des intervalles destinés à recevoir les fonds ouverts des châssis cathodiques, en vue de séparer la chambre des boues du compartiment principal supérieur de la cuve. Les extrémités inférieures ouvertes, des châssis anodiques recou- vertes par les diaphragmes en toile, sont disposées de façon à se vidanger directement dans la chambre des boues, au fond de la boite ou de la cuve.
Une solution documentation purifiée est amenée à l'élec- trolyte cathodique à travers une simple conduite 13, placée de préférence à une extrémité au compartement, et l'électrolyte anodique est évacué de la chambre aux boues par le tuyau de vidange 14.
Dans le présent exemple, le tuyau de vidange est représenté comme montant jusque un point au-dessus du faux-fond, et s'étend extérieurement jusqu'à la paroi terminale de la cuve, au niveau désiré de la solution dans la cuve, de sorte que l'électrolyte anodique sera évacué en s'écoulant par gravite.
Un bac ordinaire en bois ( non représenté) est.utilisé pour amener l'électrolyte épuisé à un réservoir d'accumulation, d'où
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il est pompé vers l'usine de lessivage, pour lessiver un minerai plus réduit. Les boues accumulées sont évacuées périodiquement, à travers une conduite à boues 15, au fond de la chambre à boues.
Le fond est muni d'un élément de puisard, de façon à faciliter l'évacuation de toutes les boues par gravité.
L'électrolyte dans la cuve est refroidi, de préférence, de la façon habituelle, par circulation d'eau froide à travers des serpentins convenables (non représentés) en tube de plomb.
L'eau peut être refraidie artificiellement l'été par réfri- gération mécanique:
Dans l'utilisation de la cuve électrolytique, les anodes doivent être enlevées périodiquement c'est à dire à intervalles de six ou huit semaines, pour nettoyer les plaques et remplacer les diaphragmes colmatés. Des cristaux de sulfate de calcium se forment sur les côtés des diaphragmes anodiques, et réduisent leur porosité dans une proportion telle que la solution ne s' écoule plus au travers de ceux-ci, Il est donc nécessaire de les remplacer quand les plaques et les châssis sont enlevés.
Les cathodes sont faites de préférence.- bien que non néces- sairement- d'acier spécial inoxydable, et les barres sont, de préférence, recouvertes de plomb, tandis que les anodes sont de préférence constituées de 99% de plomb et 1% d'argent et percées de trous de façon à diminuer d'environ 40% leur surface. De telles anodes produisent une quantité minima de boues.
La cuve est employée continuellement, et les cathodes peu. vent être retirées à intervalles d'environ 24 heures, et plon- gées dans la solution usuelle de bichromate de potassium ou de sodium, pour prévenir l'oxydation du manganèse, et elles sont ' ensuite lavées dans une cuve à ruissellement, et ensuite séchées à l'air.
Le manganèse déposé est détaché des plaques cathodiques de la manière habituelle, avec récupération de pratiquement tout le métal.
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Ce qui suit est un exemple d'utilisation d'une cuve utilisant l'invention:
EMI6.1
.An.oàe, m .......99oPbp 1;0 Ils, dimension 381x813x6jm ( environ
EMI6.2
<tb> vides <SEP> 40%, <SEP> 28 <SEP> anodes <SEP> par <SEP> cuve.
<tb>
<tb>
Cathode.......Acier <SEP> inoxydable, <SEP> type <SEP> 316, <SEP> dimensions:
<tb>
457x914x1,6m/m (environ),27 cathodes par cuve.
Densité de courant anodique: Environ 9 à 10 ampères par dm2 Voltage aux bornes de la cuve: 5,0 à 5,3 volts Solution d'alimentation : Mn 34 . 36 grs par litre (NH4)2 SO4 : 135 à 140 gr. par litre
SO2 : 0,15 gr par litre
EMI6.3
ElbOtrolyte cathodique Mn : s 8 10 gr par litre (NH4)2 SO4 : 155 gr par litre ( calculé à partir de la teneur en ammoniaque)
SO2 : 0,10 gr par litre Electrolyte anodique : Mn : 8 à 10 grammes par litre (NH4) 2 S04 :
135 140 grammes par litre
H2SO4 :43 à 50 grammes par litre Diaphragme :toile de 18 onces Durée de l'électrolyse : 24 heures Kgs de MN par cathode : 4,5 à 5,4 Rendement en courant 60 à 65%
Il est évident que la présente invention n'est pas restrein- te à sa réalisation particulière décrite ci-dessus, mais que la construction de la, cuve est susceptible d'une large variété de modifications, tout en restant dans les limites de ladite in- vention.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"ELEOTROLYTIC TANK, AND METHOD OF USING THE SAID TO REOUPERER THE MANEANESE"
This invention relates to compartment type electrolytic cells used to obtain or recover manganese or the like, and a new method of using said to remove anode slurry therefrom to improve its yield. The invention applies more particularly to electrolytic cells of the type where the anodes are suspended in a compartment and separated from the cathodes by a porous diaphragm.
One object of the invention is among others to provide a cell model in which a single feed line for the electrolyte can be employed, instead of separate feed lines for each cathode. Another goal is to achieve a
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cell model in which all the cathodes are, suspended in a common cathode electrolyte, of substantially uniform composition which leads to a uniform arrangement of the cathodes.
A still further object is to achieve a cell model constructed in such a way that the volume of cathode electrolyte, relative to the anode, can be greatly increased without the difficulties caused by the expansion of the diaphragm bags filled with sludge which have have been encountered in previous attempts to maintain such a relationship without increasing the electrode spacing. This arrangement makes the control of the pH and the concentrations of the solution easier and less critical.
Another very important object is to achieve a model of electrolytic cell capable of including a large volume of catholyte per cathode, without increasing the spacing of the electrodes, so that the manganese introduced into the feed solution. remains a long time, as a catholyte, in the tank.
As a result, the vessel can be used with capacity or at a much higher current density than has been possible heretofore.
The main idea is to increase the amount of manganese that can be removed from a given amount of solution passing through the tank, thus reducing the space required and the cost of the necessary leaching and purification plant.
Other objects and advantages of the invention will emerge from the attached description of a demonstrative embodiment of the apparatus used to carry out the method as indicated in the accompanying drawings, where:
Figure 1 is a side elevation of a vessel in accordance with the invention, certain parts removed and seen in section,
Figure 2 is a top plan view of a frame anode diaphragm.
Figure 3 is an enlarged front view of the anodic framed diaphragm.
Figure 4 is a partial cross section through
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the center of the tank. until now, in the 4-compartment anode tanks, used for the electrolytic preparation of manganese and similar metals, the anode slurry could be collected at the bottom of the anode compartment, if the cathodes were enclosed in frames supporting a diaphragm, or, 'in the bottom of the anode bags, if the anodes were completely enclosed in porous diaphragms. In both cases the sludge build-up has caused considerable difficulties. To overcome these difficulties, increased electrode spacing and increased volume of the anode compartment have heretofore been required.
The drawbacks of these arrangements are obvious. If the anodes are completely enclosed in diaphragine-bags or diaphragms-envelope, the bags are liable to fill with the accumulated sludge, and to burst.
The present invention provides a design of a vessel having means by which the anode sludge is constantly removed from the gap between the cathodes and the anodes, thus making it possible to maintain a large volume of catholyte relative to the anolyte, without increase electrode spacing and tank dimensions. Incidentally, this arrangement is such that the cell can be used with a much higher output, and the sailcloth sleeves, or the diaphragms surrounding the anodes will last much longer than the anode bags used heretofore. .
With reference to the indicated embodiment of the construction of the vessel, there is shown a box-shaped compartment 1, which may be made of wood or any other suitable material which will not be affected by the. electrolyte; it is shown as supporting suspended anodes 2, mounted on transverse bars 3, in contact with bus bars 4 at their opposite ends, these anodes being guided in the frames 5 also suspended in the compartment, and having fabric diaphragms 6 on opposite sides.
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Cathode plates 7 are suspended in the compartment of the cross bars 8 in contact with the bus bars 9 at their opposite end, these plates can be supported by suitable frames (not figures) which can be made of phenolic resins or other materials. The frames are held in place by suitable notched wedges 10.
According to the invention, the lower portion of the box or the compartment of the tank is shown as being provided with a false bottom 11, preferably of wood, and the bottom of the box to form a lower sludge chamber. .
Ioi, the false bottom is shown as having a rectangular opening, the width of which is determined by that of the anode frames, and transverse wedges or wooden strips 12 are installed below the successive cathode frames, leaving gaps intended to receive the open ends of the cathode frames, in order to separate the sludge chamber from the upper main compartment of the tank. The open lower ends, anode frames covered by the canvas diaphragms, are arranged to drain directly into the sludge chamber at the bottom of the box or tank.
A purified documentation solution is supplied to the cathode electrolyte through a single line 13, preferably placed at one end of the compartment, and the anode electrolyte is discharged from the sludge chamber through the drain pipe 14.
In the present example, the drain pipe is shown as rising to a point above the false bottom, and extends outwardly to the end wall of the vessel, at the desired level of solution in the vessel, from so that the anode electrolyte will be discharged by flowing by gravity.
An ordinary wooden bin (not shown) is used to bring the spent electrolyte to an accumulation tank, from where
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it is pumped to the leaching plant, to leach a smaller ore. The accumulated sludge is periodically evacuated, through a sludge pipe 15, at the bottom of the sludge chamber.
The bottom is provided with a sump element, so as to facilitate the evacuation of all the sludge by gravity.
The electrolyte in the tank is cooled, preferably in the usual manner, by circulating cold water through suitable coils (not shown) of lead tube.
The water can be artificially cooled in summer by mechanical refrigeration:
In using the electrolytic cell, the anodes should be removed periodically, ie at six or eight week intervals, to clean the plates and replace clogged diaphragms. Calcium sulphate crystals form on the sides of the anode diaphragms, and reduce their porosity to such an extent that the solution no longer flows through them, so it is necessary to replace them when the plates and chassis are removed.
The cathodes are preferably made of special stainless steel, although not necessarily, and the bars are preferably coated with lead, while the anodes are preferably made of 99% lead and 1% lead. 'silver and pierced with holes so as to reduce their surface by about 40%. Such anodes produce a minimum amount of sludge.
The tank is used continuously, and the cathodes little. vent be removed at intervals of about 24 hours, and immersed in the usual solution of potassium or sodium dichromate, to prevent oxidation of the manganese, and they are then washed in a drip pan, and then dried. in the air.
The deposited manganese is detached from the cathode plates in the usual manner, with recovery of substantially all of the metal.
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The following is an example of the use of a tank using the invention:
EMI6.1
.An.oàe, m ....... 99oPbp 1; 0 Ils, dimension 381x813x6jm (approximately
EMI6.2
<tb> empty <SEP> 40%, <SEP> 28 <SEP> anodes <SEP> by <SEP> tank.
<tb>
<tb>
Cathode ....... Stainless steel <SEP>, <SEP> type <SEP> 316, <SEP> dimensions:
<tb>
457x914x1.6m / m (approximately), 27 cathodes per tank.
Anode current density: Approximately 9 to 10 amps per dm2 Voltage at the terminals of the tank: 5.0 to 5.3 volts Supply solution: Mn 34. 36 grs per liter (NH4) 2 SO4: 135 to 140 gr. per liter
SO2: 0.15 gr per liter
EMI6.3
Cathodic elbOtrolyte Mn: s 8 10 gr per liter (NH4) 2 SO4: 155 gr per liter (calculated from the ammonia content)
SO2: 0.10 gr per liter Anodic electrolyte: Mn: 8 to 10 grams per liter (NH4) 2 S04:
135 140 grams per liter
H2SO4: 43 to 50 grams per liter Diaphragm: 18 ounce cloth Duration of electrolysis: 24 hours Kgs of MN per cathode: 4.5 to 5.4 Current efficiency 60 to 65%
It is evident that the present invention is not restricted to its particular embodiment described above, but that the construction of the vessel is susceptible to a wide variety of modifications, while remaining within the limits of said invention. - vention.
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