CH641499A5 - Procede de preparation electrolytique des chlorates alcalins. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé amélioré de fabrication du chlorate de sodium par électrolyse et plus particulièrement un moyen de pallier les inconvénients causés par la présence de cations alcalino-terreux dans l'électrolyte.

La fabrication industrielle du chlorate de sodium est effectuée essentiellement par électrolyse d'une solution de chlorure de sodium. Le chlorure de sodium industriel, l'eau industrielle et les matières premières utilisées lors de la fabrication contiennent pratiquement toujours des cations de métaux alcalino-terreux, tels le calcium et le magnésium. De tels cations se déposent à la cathode à l'état de carbonate dans le cas où l'on emploie des anodes en graphite, et à l'état essentiellement d'hydroxyde dans le cas où l'on emploie des anodes métalliques. La formation de croûtes cathodiques est d'autant plus rapide que la température de travail et la densité de courant électrique sont plus élevées, ce qui est caractéristique de l'emploi d'anodes métalliques.

Ces dépôts qui présentent une texture compacte adhèrent fortement à la cathode, tendent à l'isoler électriquement et entraînent par conséquent une hausse de la tension électrique totale aux bornes de la cellule pour que soit maintenue une intensité électrique constante.

La présence de cations alcalino-terreux dans l'électrolyte de préparation du chlorate de sodium conduit donc d'une part à une augmentation de la consommation spécifique d'énergie, d'autre part à la nécessité de procéder à des nettoyages périodiques des cathodes et cellules, d'autant plus fréquents que la température de travail et la densité du courant électrique sont plus élevées.

De tels nettoyages doivent être effectués très fréquemment dans le cas où l'on utilise des anodes constituées d'un support métallique et d'une couche superficielle, dont l'intérêt majeur est précisément de permettre une électrolyse à haute température et sous forte densité de courant.

La technique actuellement utilisée pour réaliser ce nettoyage périodique des cathodes consiste à arrêter l'électrolyse, à vidanger les cellules, décaper les cathodes par un traitement acide, rincer la cellule, réintroduire l'électrolyte et remettre en route la cellule. Elle est donc coûteuse par suite en particulier de l'interruption de l'exploitation qu'elle entraîne.

Le traitement acide généralement réalisé est un traitement chlor-hydrique effectué avec de l'acide chlorhydrique dilué de concentration inférieure à 10% en poids. Pour éviter la corrosion des cathodes en acier et des autres éléments en acier des cellules, il est recommandé d'ajouter au bain chlorhydrique un inhibiteur de corrosion.

La titulaire, dans la cadre de ses études sur le perfectionnement des procédés de préparation des chlorates alcalins et en particulier du chlorate de sodium par électrolyse des chlorures avec anodes métalliques, a mis au point un procédé qui permet d'allonger de façon très notable la période entre les nettoyages des cellules.

Dans les ateliers de préparation du chlorate de sodium par électrolyse du chlorure de sodium avec des anodes métalliques, les conditions opératoires sont généralement les suivantes.

Concentration (g/1) des solutions aqueuses NaC103 0 à 700

NaCl 320 à 120

La conduite des lignes d'électrolyse se fait en utilisant des procédés classiques, maintenant automatisés, pour régler la température et le pH, les caractéristiques électriques étant essentiellement fonc-15 tion du type de cellule utilisé.

Le procédé mis au point par la titulaire consiste, lorsque la tension des cellules a atteint un niveau entraînant une consommation d'énergie électrique trop élevée, à abaisser la température de fonctionnement de 30 à 50° C. Ces modifications de régime d'électro-20 lyse s'effectuent sans arrêt de la fabrication en agissant sur les appareils de réglage de la température.

Le choix de la tension à laquelle on décide de procéder à ce traitement dépend des conditions économiques propres à l'atelier en cause, telles que le prix de l'énergie électrique, le coût des arrêts de 25 production et la pureté de l'électrolyte.

Le nouveau régime de marche obtenu généralement très rapidement en 1 ou 2 h peut être immédiatement abandonné pour reprendre les conditions initiales ou maintenu un certain temps. Si par suite des conditions opératoires d'une installation l'efficacité du trai-30 tement diminue dans le temps, amenant à constater qu'après un certain nombre d'opérations la chute de tension obtenue n'est pas suffisante, il peut alors être utile d'arrêter l'installation pour un détartrage selon les méthodes classiques.

L'utilisation de ce procédé présente deux avantages essentiels. 35 Tout d'abord il permet d'éviter ou tout au moins de réduire au minimum les arrêts de production pour détartrage des cellules, arrêts dont la durée peut atteindre 24 h et qui entraînent donc une perte importante de production; puis il limite et réduit périodiquement la hausse de tension due au dépôt cathodique, diminuant ainsi la con-40 sommation d'énergie électrique.

Cette technique est particulièrement appropriée aux ateliers modernes de préparation de chlorate de sodium par électrolyse dans des cellules d'électrolyse comportant des anodes métalliques revêtues de couches électroactives, par exemple de platine/iridium ou d'oxyde de ■>5 ruthénium, mais elle est également appropriée à la préparation élec-trolytique du chlorate de potassium et des chlorates des métaux alcalins en général.

L'exemple suivant illustre le procédé selon l'invention.

50 Exemple:

On effectue une fabrication électrolytique de chlorate de sodium dans une cellule industrielle dans les conditions suivantes.

Composition du bain

55 Chlorure de sodium 120 g/1

Chlorate de sodium 520 g/1

Hypochlorite de sodium 1,5 g/1

Bichromate de sodium 7 g/1

pH du bain 6,3

60 Température d'électrolyse 70° C sous 2500 A/m2

Anode en titane avec revêtement à base de bioxyde de ruthénium.

Teneur en impuretés de l'électrolyte entrant dans la cellule: calcium 30 ppm 65 magnésium 5 ppm

A la mise en route de la cellule préalablement nettoyée, la tension électrique est de 3,15 V; les cathodes s'entartrant progressi-

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vement, la tension augmente régulièrement et, au bout de 60 d,

atteint la valeur de 3,60 V.

Selon le procédé précédemment utilisé, on arrêtait alors la fabrication, vidangeait la cellule, la remplissait d'une solution d'acide chlorhydrique à 20 g/1, additionnée d'un inhibiteur de corrosion; on s laissait en contact dans la cellule pendant 8 h, on vidangeait et lavait à l'eau la cellule avant de remettre en route l'installation; l'ensemble de ces opérations durait de 12 à 14 h.

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Selon le procédé de la présente invention, l'installation reste en fonctionnement, on abaisse la température de la cellule de 70 à 35° C en jouant sur la régulation de température, ce qui dure 45 min. On se remet alors immédiatement dans les conditions initiales d'exploitation indiquées plus haut, ce qui demande 45 min et on constate alors que la tension de la cellule est descendue à 3,20 V, tension proche de la tension initiale, et la cellule peut de nouveau être utilisée pendant une durée normale d'exploitation.

Claims (2)

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   2

   REVENDICATIONS

   1. Procédé de fabrication des chlorates alcalins par électrolyse des chlorures alcalins sur anodes métalliques, caractérisé en ce que la température d'électrolyse est abaissée de 30 à 50° C lorsque la tension des cellules a atteint un niveau entraînant une consommation d'énergie électrique trop élevée.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température d'électrolyse est abaissée à des intervalles réguliers.

   Température de fonctionnement pH de fonctionnement

   Densité de courant (A/m2) Tension de la cellule (V) Anodes

   55 - 85°C

   6 - 6,5 (généralement obtenu par addition de HCl)

   1500 à 6000 2,8 à 3,9

   support titane avec revêtement Pt/Ir, ou métaux précieux ou oxyde de métaux précieux