Procédé et appareil pour la récupération
du zinc de déchets zincifères industriels La présente invention concerne une technique industrielle pour la récupération du zinc et éventuellement d'autres composants ou constituants de déchets zincifères industriels, par exemple l'acier. Par déchet zincifère on entend ici tout produit résiduaire industriel ou solution obtenue à partir de résidus industriels.
La récupération du zinc sous une forme valorisable revêt un intérêt économique considérable pour l'industrie en raison de la plus-value importante qu'elle confère aux déchets zincifères industriels, par exemple de l'industrie sidérurgique et des tôleries. Si l'on considère par exemple les industries en aval des unités sidérurgiques,
on note que la récupération du zinc des déchets de tôles galvanisées est intéressante car le recyclage de ces déchets vers les unités sidérurgiques sans traitement préalable entraîne des inconvénients que l'on peut résumer comme suit : les réfractaires des convertisseurs sont attaqués par le zinc et son oxyde et d'autre parties poussières recueillies dans les hottes et recyclées vers le haut-fourneau sont contaminées par l'oxyde de zinc qui attaque les réfractaires avec accumulation de dépôts qui perturbent le fonctionnement de l'ensemble. Par ailleurs, ces déchets peuvent être valorisés si l'on en récupère le zinc qui est un élément précieux. Une récupération rationnelle du zinc des déchets galvanisés permettrait enfin de séparer les deux constituants : acier et zinc, et de les valoriser séparément.
Le traitement vers lequel on se tourne d'instinct lorsqu'il s'agit de dégalvaniser l'acier est la dissolution du zinc dans un milieu acide. Cette technique est toutefois loin d'être satisfaisante car si elle débarrasse bien l'acier de son revêtement gênant et le rend ainsi apte à un recyclage en aciérie, elle s'accompagne par contre de l'obligation de se débarrasser de solutions acides chargées de sels de zinc et de fer. Un traitement de neutralisation de ces solutions est par conséquent nécessaire, par exemple à l'aide de chaux, pour permettre le rejet des eaux résiduaires. On note à ce sujet que l'acide utilisé pour la dissolution ne se trouve pas régénéré et qu'en outre un traitement de neutralisation donne lieu à la formation de boues difficilement valorisables sans un traitement coûteux du fait de la présence du zinc.
De plus, le traitement de neutralisation doit faire l'objet d'un contrôle soigné pour éviter de rejeter en rivière des sels de zinc.
On pourrait également envisager un procédé de récupération par électrolyse en milieu acide, des solutions de décapage des tôles galvanisées, ce qui permettrait d'obtenir immédiatement un dépôt cathodique de zinc micro-cristallin compact et aisément fusible. On pourrait dans ce cas utiliser une cellule d'électrolyse classique comme cela est pratiqué traditionnellement dans l'électro-métallurgie du zinc. Toutefois, à la cathode apparaît une surtension hydrogénée due au dégagement d'hydrogène, qui pourrait rendre le dépôt de zinc sur la cathode extrêmement difficile sans une purification très poussée des solutions soumises à l'électrolyse afin d'�n éliminer dans toute la mesure du possible tous les éléments qui abaissent cette surtension.
D'autre part, dans cette hypothèse on se trouverait confronté à des difficultés considérables du fait de la contamination'des solutions par les sels de fer. A titre indicatif, on peut signaler que les solutions destinées à l'électrolyse du zinc doivent avoir une teneur maximale en fer de 30 mg/1. Pour limiter l'attaque du fer, le décapage acide des tôles galvanisées devrait être conduit dans des conditions très strictes et nécessiter l'emploi d'inhibiteurs de corrosion coûteux. Le décapage alcalin dont il sera question plus loin ne donne pas lieu aux inconvénients précités.
En résumé, aucune des techniques connues ne permet de traiter les résidus industriels de façon économique afin d'en récupérer le zinc sous une forme directement valorisable industriellement.
L'invention apporte une solution industrielle attrayante qui comble cette lacune grâce à un procédé caractérisé en ce qu'on plonge les déchets zincifères dans une première solution, de préférence alcaline, en présence d'une nappe de mercure et d'une électrode reliée électriquement à un potentiel électrique positif puis, par électrolyse, on dépose cathodiquementle zinc des déchets zincifères pour former un amalgame de zinc. On sépare ensuite l'amalgame de zinc de la première solution et on met l'amalgame de zinc en contact avec une seconde solution acide, neutre
ou complexante en présence d'une cathode connectée électriquement à un potentiel électrique négatif. Par électrolyse, on redissout alors anodiquement le zinc de l'amalgame pour produire un dépôt de zinc pur sur la cathode.
Ce procédé selon l'invention est avantageusement mis en oeuvre dans une cellule d'électrolyse comprenant une cuve caractérisée par deux compartiments séparés par une cloison et communiquant entre eux par une ouverture ménagée à la partie inférieure de la cloison, le fond de la cuve étant couvert d'une nappe de mercure en circulation forcée;quis'étend dans le fond des deux�compartiments à travers 1' ouverture précitée, le premier compartiment contenant un premier électrolyte dans lequel est plongée une électrode reliée électriquement à un potentiel électrique positif, le second compartiment contenant un second électrolyte dans lequel est plongée une cathode reliée à un potentiel électrique négatif, la nappe de mercure constituant à
la fois une barrière mécanique pour éviter le mélange des deux électrolytes et une barrière électrochimique sélective vis-à-vis des ions à séparer. L'électrolyte contenu dans le compartiment anodique est, sans que ce facteur soit limitatif, de préférence une solution alcaline, par exemple une solution de NaOH, et l'électrolyte contenu dans le compartiment cathodique est une solution acide, neutre ou complexante, par exemple une solution de sulfate de zinc ou un bain de galvanisation électrolytique.
Les électrodes peuvent être connectées électriquement aux pôles d'une même source de tension électrique
ou à des sources de tension électrique distinctes.
La technique selon l'invention permet une récupération aisée du zinc et de l'acier des déchets de tôles galvanisées avec notamment les avantages suivants :
a. Les réactions de dissolution et d'électrolyse se
réalisent avec un rendement très élevé à la température ordinaire et avec une faible consommation d'énergie.
b. Le matériel requis est très simple.
c. La consommation en réactifs est très faible puisqu'on
doit simplement compenser les pertes dues à la présence d'impuretés éventuelles (par exemple solubilisation de traces d'aluminium).
d. Le zinc est obtenu sous forme mono-cristalline compacte stable, aisément fusible et valorisable. On peut également le récupérer, dans une des variantes du procédé, sous forme d'un revêtement de tôles d'acier (zingage électrolytique).
e. L'acier débarrassé du zinc peut être recyclé en aciérie
sans problèmes.
f. Absence de tout problème de rejet d'eaux résiduaires ou
de gaz ou poussières polluants .
La technique selon l'invention permet également la production de zinc pur valorisable par récupération de déchets zincifères industriels divers : poussières résiduaires d'aciéries électriques (qui contiennent des teneurs appréciables de zinc pouvant atteindre 20 % et davantage), poussières résiduaires de hauts-fourneaux, mattes de galvanisation et même minerais de zinc lixiviés à la soude. Cette technique confère ainsi une plus-value importante à tous ces déchets résiduaires.
Un avantage supplémentaire de la cellule d'électrolyse selon l'invention est qu'elle permet de réaliser en une seule opération à la fois la récupération électrolytique et l'électro-raffinage du zinc.
De plus, cette cellule permet de réaliser des chaînes de galvanisation capables de travailler avec des matières de départ de faible coût, ce qui procure de substantielles économies de matières premières.
L'invention est exposée dans ce qui suit sur un exemple de réalisation illustré sur les dessins ci-annexés. Sur ces dessins :
. la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un exemple de cellule selon l'invention. . la figure 2 est une vue de dessus de la cellule de la
La technique selon l'invention est basée sur la technologie appelée métallurgie des amalgames qui consiste à utiliser une électrode de mercure pour extraire un métal d'un alliage ou d'un composé. Cette technique se trouve mise en oeuvre dans une cellule d'électrolyse telle que montrée par exemple sur les dessins. La cellule 10 comprend deux compartiments 1, 2 séparés par une cloison 3 et communiquant entre eux par une ouverture 4 ménagée à la partie inférieure de la cloison 3. Dans le fond de la cellule
se trouve une nappe de mercure 5 qui s'étend dans les deux compartiments 1 et 2 à travers l'ouverture 4 et qui est maintenue en circulation forcée par une pompe 11. Le premier compartiment contient un électrolyte 6 dans lequel est plongée une électrode 7 reliée électriquement à une source de potentiel électrique positif + V. Dans l'exemple d'exécution illustré sur les dessins, l'électrode 7 consiste en une chaîne transporteuse circulant dans le bain électrolytique à une certaine distance au-dessus de la nappe de mercure et est destinée à porter les déchets zincifères à traiter. Dans ce cas, l'électrolyte 6 est de préférence mais sans que ce facteur soit limitatif, une solution alcaline, par exemple une solution de NaOH. L' électrode anodique 7 pourrait aussi être un panier tournant par exemple, qui plongerait les déchets à traiter dans l'électrolyte 6.
Dans d'autres modes d'exécution l'électrode anodique pourrait être prévue pour ne pas porter les déchets zincifères à traiter.
Les déchets zincifères à traiter sont plongés dans l'électrolyte 6 du compartiment anodique 1. Les déchets sont soit directements des déchets métalliques (tôles galvaninisées, mattes de galvanisation) soit une solution zincifère obtenue par traitement chimique de poussières d'aciéries, boues de hauts-fourneaux ou minerais de zinc par exemple. Dans le compartiment 1 la nappe de mercure 5 fonctionne comme cathode. Lorsque la tension électrique est appliquée à la cellule, le zinc se dépose cathodiquement et s'amalgame avec le mercure. La nature de la réaction anodique dans le compartiment 1 peut être sélectionnée judicieusement par l'agencement de ce compartiment en fonction de la nature des déchets à traiter.
Dans le cas de déchets de tôles galvanisées ou de mattes de galvanisation, on choisit par exemple une électrode anodique en acier plongeant dans une solution de NaOH. Il se produit alors une dissolution électrochimique du zinc dans l'électrolyte. Dans le cas de solutions zincifères obtenues à partir de poussières d'aciéries, de boues de hauts-fourneaux ou de minerais de zinc par exemple, la réaction anodique provoque un dégagement d'oxygène.
Lorsqu'on utilise comme électrolyte du compartiment anodique 1 une solution de zincate de soude, la solution sera renouvelée en continu par apport d'électrolyte frais.
Si pour l'électrolyte du compartiment anodique 1 on choisit une solution alcaline, on obtient une dissolution sélective du zinc par rapport au fer et aux autres impuretés contenues dans les déchets zincifères traités.
On élimine ainsi la dissolution d'éléments indésirables peu ou pas solubles en milieu alcalin (par exemple le fer, le cuivre...), ce qui permet de récupérer de façon rentable le zinc de résidus industriels tels que poussières d'aciéries, boues de hauts-fourneaux, mattes de galvanisation, déchets de tôles galvanisées par exemple.
De plus, l'électrolyse en milieu alcalin permet d'éliminer les problèmes liés au dégagement d'hydrogène qui ne se manifeste pas avec la même acuité qu'en milieu acide par suite du pH élevé.
L'amalgame de zinc formé dans le compartiment 1 passe
dans le compartiment cathodique 2 avec la.nappe de mercure 5 en circulation. Le compartiment 2 contient un électrolyte propre qui consiste en une solution acide, neutre ou complexante selon les applications. Dans cet électrolyte 8 est plongée une cathode 9 reliée électriquement à un potentiel électrique négatif -V. L'électrolyte 8 est par exemple une solution de sulfate de zinc dans laquelle plonge une cathode d'aluminium. Le zinc de l'amalgame se redissout anodiquement dans l'électrolyte 8 et le zinc dissous se dépose sur la cathode 9 sous une forme mono-cristalline pure, stable et non oxydable, qui présente une valeur marchande intéressante.
Le compartiment cathodique peut également constituer un compartiment de galvanisation électrolytique. Pour ce faire, on choisit pour électrolyte un bain de galvanisation
(bain cyanuré alcalin ou bain acide par exemple) et on utilise le support d'acier à galvaniser comme cathode. Le zinc se dépose alors directement sur l'acier sous forme d'un revêtement de galvanisation. La cellule d'électrolyse selon l'invention permet ainsi de constituer un poste de galvanisation directe particulièrement économique grâce à l'utilisation de zinc récupéré à partir de déchets zincifères. A noter que la cellule d'électrolyse élimine la présence de boues dans le compartiment cathodique.
Une particularité remarquable de la cellule d'électrolyse selon l'invention est que la nappe de mercure 5 joue le rôle d'une électrode bipolaire qui est perméable aux éléments amalgamables tels que zinc, plomb, bismuth, étain par exemple contenus dans le compartiment anodique 1 et qui est imperméable aux ions et au solvant . La nappe de mercure constitue ainsi à la fois une barrière mécanique empêchant le mélange des deux solutions électrolytiques
6 et 8 et une barrière électrochimique sélective vis-à-vis des ions à séparer. Il en résulte que la solution électrolytique 8 du compartiment cathodique ne se contamine pas en impuretés et éléments plus électropositifs que le zinc qui abaissent la surtension hydrogénée.
En choisissant judicieusement le milieu électrolytique du compartiment cathodique on évite le dégagement d'hydrogène gênant.
Une autre particularité remarquable de la cellule d'électrolyse selon l'invention est sa possibilité de réaliser également et de façon élégante un électroraffinage du zinc ou de tout_autre élément présentant des propriétés analogues. Les impuretés éventuelles du bain électrolytique se dissolvent dans le mercure en même temps que le zinc pourvu qu'elles soient plus électropositives que celui-ci et qu'elles soient amalgamables avec le mercure. Dans le cas contraire, les impuretés précipitent sous forme de boues ou restent en solution sans gêner : c'est le cas de l'aluminium par exemple. En maintenant le potentiel du mercure à une valeur suffisamment négative pour que seul le zinc
se redissolve, on élimine du compartiment cathodique tous les autres éléments indésirables plus électropositifs que le zinc (par exemple le plomb). Les propriétés sélectives de l'électrode bipolaire de mercure expliquent de la sorte que la cellule d'électrolyse selon l'invention permet l'électro-raffinage du zinc. Le mercure chargé d'impuretés amalgamées peut être régénéré en continu, par exemple par électrolyse dans une cellule auxiliaire, pour en extraire les éléments amalgamés avant d'être recyclé.
Les électrodes peuvent être connectées aux pôles positif et négatif d'une même source de tension électrique. Les deux compartiments peuvent cependant être également connectés à des sources de potentiel électrique différentes, ce qui permet de réguler séparément le fonctionnement des deux réactions dans les compartiments anodique et cathodique, les rendements électrochimiques des deux réactions n'étant généralement pas égaux. En outre, il est permis de choisir indépendamment les unes des autres la nature et la concentration de chaque composant des électrolytes.
Method and apparatus for recovery
The present invention relates to an industrial technique for the recovery of zinc and possibly other components or constituents of industrial zinciferous waste, for example steel. By zinciferous waste is meant here any industrial residual product or solution obtained from industrial residues.
The recovery of zinc in a recoverable form is of considerable economic interest for the industry because of the significant added value that it gives to industrial zinciferous waste, for example from the steel industry and sheet metal works. If we consider for example the industries downstream of the steel units,
it is noted that the recovery of the zinc from the waste of galvanized sheet is interesting because the recycling of this waste to the steel units without prior treatment involves drawbacks which can be summarized as follows: the refractories of the converters are attacked by zinc and its oxide and other dust parts collected in the hoods and recycled to the blast furnace are contaminated by zinc oxide which attacks the refractories with accumulation of deposits which disturb the functioning of the assembly. In addition, this waste can be recovered if zinc is recovered, which is a precious element. Rational recovery of zinc from galvanized waste would finally separate the two constituents: steel and zinc, and recover them separately.
The treatment to which we turn instinctively when it comes to degalvanizing steel is the dissolution of zinc in an acid medium. This technique is however far from satisfactory because if it rids the steel well of its annoying coating and thus makes it suitable for recycling in steelworks, it is accompanied on the other hand by the obligation to get rid of acid solutions charged with zinc and iron salts. A neutralization treatment of these solutions is therefore necessary, for example using lime, to allow the discharge of waste water. It should be noted in this regard that the acid used for the dissolution is not regenerated and that, in addition, a neutralization treatment gives rise to the formation of sludges which are difficult to recover without an expensive treatment due to the presence of zinc.
In addition, the neutralization treatment must be carefully monitored to avoid discharging zinc salts into the river.
One could also envisage a process of recovery by electrolysis in an acid medium, of pickling solutions of galvanized sheets, which would make it possible to immediately obtain a cathodic deposit of compact and easily fusible micro-crystalline zinc. In this case, a conventional electrolysis cell could be used as is traditionally practiced in the electro-metallurgy of zinc. However, at the cathode there appears a hydrogenated overvoltage due to the evolution of hydrogen, which could make the deposition of zinc on the cathode extremely difficult without very thorough purification of the solutions subjected to electrolysis in order to eliminate it in as much as possible all the elements which lower this overvoltage.
On the other hand, in this hypothesis we would be faced with considerable difficulties due to the contamination of the solutions by iron salts. As an indication, it can be noted that the solutions intended for the electrolysis of zinc must have a maximum iron content of 30 mg / 1. To limit iron attack, the acid pickling of galvanized sheets should be carried out under very strict conditions and require the use of expensive corrosion inhibitors. The alkaline pickling which will be discussed below does not give rise to the aforementioned drawbacks.
In summary, none of the known techniques makes it possible to treat industrial residues economically in order to recover the zinc in a form which can be used industrially.
The invention provides an attractive industrial solution which fills this gap by means of a process characterized in that the zinciferous waste is immersed in a first solution, preferably alkaline, in the presence of a sheet of mercury and an electrically connected electrode. at a positive electrical potential then, by electrolysis, zinc is deposited cathodically from the zinciferous waste to form a zinc amalgam. The zinc amalgam is then separated from the first solution and the zinc amalgam is brought into contact with a second acidic, neutral solution.
or complexing in the presence of a cathode electrically connected to a negative electrical potential. By electrolysis, the zinc of the amalgam is then anodically redissolved to produce a deposit of pure zinc on the cathode.
This method according to the invention is advantageously implemented in an electrolysis cell comprising a tank characterized by two compartments separated by a partition and communicating with each other by an opening made in the lower part of the partition, the bottom of the tank being covered with a sheet of mercury in forced circulation; which extends at the bottom of the two compartments through the abovementioned opening, the first compartment containing a first electrolyte in which is immersed an electrode electrically connected to a positive electrical potential , the second compartment containing a second electrolyte in which is immersed a cathode connected to a negative electrical potential, the sheet of mercury constituting
both a mechanical barrier to avoid mixing of the two electrolytes and a selective electrochemical barrier against the ions to be separated. The electrolyte contained in the anode compartment is, without this factor being limiting, preferably an alkaline solution, for example an NaOH solution, and the electrolyte contained in the cathode compartment is an acidic, neutral or complexing solution, for example a zinc sulphate solution or an electrolytic galvanizing bath.
The electrodes can be electrically connected to the poles of the same electric voltage source
or to separate sources of electrical voltage.
The technique according to the invention allows easy recovery of zinc and steel from galvanized sheet waste with in particular the following advantages:
at. Dissolution and electrolysis reactions occur
perform with very high efficiency at ordinary temperature and with low energy consumption.
b. The equipment required is very simple.
vs. The consumption of reagents is very low since
must simply compensate for losses due to the presence of possible impurities (for example solubilization of traces of aluminum).
d. Zinc is obtained in a stable compact mono-crystalline form, easily meltable and recoverable. It can also be recovered, in one of the process variants, in the form of a coating of steel sheets (electroplating).
e. Steel free of zinc can be recycled in steelworks
without problems.
f. Absence of any problem of discharge of waste water or
polluting gases or dust.
The technique according to the invention also allows the production of pure zinc recoverable by recovery of various industrial zinciferous waste: residual dust from electrical steelworks (which contain appreciable zinc contents which can reach 20% and more), residual dust from blast furnaces , galvanizing mat and even zinc ores leached with soda. This technique thus gives significant added value to all this residual waste.
An additional advantage of the electrolysis cell according to the invention is that it allows both electrolytic recovery and electro-refining of zinc to be carried out in a single operation.
In addition, this cell makes it possible to produce galvanizing chains capable of working with low-cost starting materials, which provides substantial savings in raw materials.
The invention is set out in the following on an exemplary embodiment illustrated in the accompanying drawings. In these drawings:
. Figure 1 is a cross-sectional view of an example cell according to the invention. . Figure 2 is a top view of the cell of the
The technique according to the invention is based on the technology called amalgam metallurgy which consists in using a mercury electrode to extract a metal from an alloy or a compound. This technique is implemented in an electrolysis cell as shown for example in the drawings. The cell 10 comprises two compartments 1, 2 separated by a partition 3 and communicating with each other by an opening 4 formed in the lower part of the partition 3. In the bottom of the cell
there is a sheet of mercury 5 which extends in the two compartments 1 and 2 through the opening 4 and which is maintained in forced circulation by a pump 11. The first compartment contains an electrolyte 6 in which an electrode 7 is immersed electrically connected to a source of positive electrical potential + V. In the embodiment illustrated in the drawings, the electrode 7 consists of a conveyor chain circulating in the electrolytic bath at a certain distance above the sheet of mercury and is intended to carry the zinciferous waste to be treated. In this case, the electrolyte 6 is preferably but without this factor being limiting, an alkaline solution, for example a NaOH solution. The anode electrode 7 could also be a rotating basket for example, which would immerse the waste to be treated in the electrolyte 6.
In other embodiments, the anode electrode could be provided so as not to carry the zinciferous waste to be treated.
The zinciferous waste to be treated is immersed in the electrolyte 6 of the anode compartment 1. The waste is either directly metallic waste (galvanized sheets, galvanizing mat) or a zinciferous solution obtained by chemical treatment of steelworks dust, high sludge - zinc furnaces or ores for example. In compartment 1 the sheet of mercury 5 functions as a cathode. When the electrical voltage is applied to the cell, zinc is deposited cathodically and amalgamates with mercury. The nature of the anodic reaction in compartment 1 can be judiciously selected by the arrangement of this compartment according to the nature of the waste to be treated.
In the case of waste galvanized sheet or galvanizing mat, for example, an anodic steel electrode is chosen, immersed in a NaOH solution. Electrochemical dissolution of the zinc then takes place in the electrolyte. In the case of zinciferous solutions obtained from steelworks dust, blast furnace sludge or zinc ores for example, the anodic reaction causes an evolution of oxygen.
When a sodium zincate solution is used as the electrolyte in the anode compartment 1, the solution will be continuously renewed by adding fresh electrolyte.
If for the electrolyte of the anode compartment 1 an alkaline solution is chosen, a selective dissolution of the zinc is obtained with respect to the iron and the other impurities contained in the treated zinciferous waste.
This eliminates the dissolution of undesirable elements that are sparingly or not soluble in an alkaline medium (for example iron, copper, etc.), which makes it possible to economically recover zinc from industrial residues such as steelworks dust, sludge. blast furnaces, galvanizing mat, waste of galvanized sheets for example.
In addition, electrolysis in an alkaline medium eliminates the problems associated with the release of hydrogen which does not manifest itself with the same acuity as in an acid medium due to the high pH.
The zinc amalgam formed in compartment 1 passes
in the cathode compartment 2 with the mercury layer 5 in circulation. Compartment 2 contains a clean electrolyte which consists of an acidic, neutral or complexing solution depending on the applications. In this electrolyte 8 is immersed a cathode 9 electrically connected to a negative electrical potential -V. The electrolyte 8 is for example a zinc sulphate solution in which an aluminum cathode is immersed. The zinc in the amalgam redissolves anodically in the electrolyte 8 and the dissolved zinc is deposited on the cathode 9 in a pure, stable and non-oxidizable mono-crystalline form, which has an attractive market value.
The cathode compartment can also constitute an electrolytic galvanizing compartment. To do this, a galvanizing bath is chosen for the electrolyte.
(alkaline cyanide bath or acid bath for example) and the steel support to be galvanized is used as the cathode. The zinc is then deposited directly on the steel in the form of a galvanizing coating. The electrolysis cell according to the invention thus makes it possible to constitute a particularly economical direct galvanizing station thanks to the use of zinc recovered from zinciferous waste. Note that the electrolysis cell eliminates the presence of sludge in the cathode compartment.
A remarkable feature of the electrolysis cell according to the invention is that the sheet of mercury 5 plays the role of a bipolar electrode which is permeable to amalgamable elements such as zinc, lead, bismuth, tin for example contained in the anode compartment 1 and which is impermeable to ions and to solvent. The mercury layer thus constitutes both a mechanical barrier preventing the mixing of the two electrolytic solutions
6 and 8 and a selective electrochemical barrier with respect to the ions to be separated. As a result, the electrolytic solution 8 of the cathode compartment does not become contaminated with impurities and elements more electropositive than zinc which lower the hydrogenated overvoltage.
By judiciously choosing the electrolytic medium of the cathode compartment, the annoying hydrogen release is avoided.
Another remarkable feature of the electrolysis cell according to the invention is its possibility of also and elegantly carrying out an electrorefining of zinc or any other element having similar properties. Any impurities in the electrolytic bath dissolve in the mercury at the same time as the zinc, provided that they are more electropositive than the latter and that they are amalgamable with mercury. Otherwise, the impurities precipitate in the form of sludge or remain in solution without interfering: this is the case of aluminum for example. By keeping the potential of mercury at a negative enough value that only zinc
redissolves, all other undesirable elements more electropositive than zinc (for example lead) are eliminated from the cathode compartment. The selective properties of the bipolar mercury electrode explain so that the electrolysis cell according to the invention allows the electro-refining of zinc. The mercury laden with amalgamated impurities can be regenerated continuously, for example by electrolysis in an auxiliary cell, in order to extract the amalgamated elements therefrom before being recycled.
The electrodes can be connected to the positive and negative poles of the same source of electrical voltage. The two compartments can however also be connected to different sources of electrical potential, which makes it possible to regulate separately the operation of the two reactions in the anode and cathode compartments, the electrochemical yields of the two reactions not generally being equal. In addition, it is permissible to independently choose from each other the nature and concentration of each component of the electrolytes.