EP0354891A1 - Method and device for regenerating a solution for the electrolytic deposition of iron - Google Patents

Method and device for regenerating a solution for the electrolytic deposition of iron Download PDF

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EP0354891A1
EP0354891A1 EP89870107A EP89870107A EP0354891A1 EP 0354891 A1 EP0354891 A1 EP 0354891A1 EP 89870107 A EP89870107 A EP 89870107A EP 89870107 A EP89870107 A EP 89870107A EP 0354891 A1 EP0354891 A1 EP 0354891A1
Authority
EP
European Patent Office
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solution
iron
electrolytic
electrolytic solution
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89870107A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marios Economopoulos
Nicole Lambert
Jean Crahay
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Original Assignee
Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
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Filing date
Publication date
Application filed by Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL filed Critical Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/04—Wires; Strips; Foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12—Process control or regulation
    • C25D21/14—Controlled addition of electrolyte components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/20—Electroplating: Baths therefor from solutions of iron

Definitions

  • the present invention relates firstly to a process for regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron on a substrate, both in the form of a detachable film or "foil" and in the form of a permanent coating. It also relates to a device allowing the implementation of this process. Finally, it extends to a method and a device for the electrolytic deposition of iron on a substrate, which make use of the present method or of the present regeneration device.
  • sheet of iron simply called “sheet of iron” or “foil” for simplicity.
  • This iron sheet is obtained by electrolytic deposition of iron on a mobile substrate from an aqueous solution of ferrous chloride (FeCl2) followed by the separation of the substrate and the deposited film which thus constitutes the sheet of iron.
  • FeCl2 ferrous chloride
  • this reaction is favored by an elevated temperature of the solution. This temperature is therefore kept as high as possible while remaining below the boiling point; in this case, this temperature is around 105 degrees C.
  • the iron produced by this reaction is entrained out of the solution, since it constitutes the coating deposited on the mobile substrate.
  • the solution depletes in FeCl2.
  • it quickly enriches in FeCl3 since the deposition of 1 kg of iron leads to the formation of 2 kg of FeCl3. It is therefore necessary to reconstitute the solution to maintain the conditions of the deposit.
  • the solution poor in FeCl2, and enriched in FeCl3 will now be called “spent solution", as opposed to a "fresh solution” rich in FeCl2.
  • This fresh solution is preferably obtained by regeneration of the spent solution; for this reason, it can also be called “regenerated solution”.
  • a conventional process for regenerating this spent solution consists in reacting it with scrap, according to the following reduction reaction: 2 FeCl3 + Fe - 3 FeCl2 (2).
  • This iron reduction reaction requires an amount of iron which exactly corresponds to the amount of iron consumed by the deposition reaction (1). Reactions (1) and (2) therefore balance each other theoretically perfectly.
  • reaction (2) is carried out in a scrap dissolution reactor, in which it is however always accompanied by a corrosion reaction of the scrap with hydrochloric acid present in the solution.
  • This corrosion reaction is part of: Fe + 2 HCl - FeCl2 + H2
  • the reaction (3) here constitutes a parasitic reaction, because it per the equilibrium resulting from reactions (1) and (2). It indeed produces an excess amount of FeCl2 which it is necessary to evacuate for example by drainage, which leads to high costs and significant losses of materials, in particular Fe and Cl; it also gives rise to the release of hydrogen and therefore to the consumption of hydrochloric acid.
  • the object of the present invention is to propose a regeneration process of the aforementioned type, which does not require the cooling and reheating of the solution and which makes it possible to operate with low circulation speeds of the solution in the regeneration step.
  • a method of regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron in which the electrolytic solution is regenerated by means of an iron source, is characterized in that the regeneration of said said is carried out.
  • the speed of circulation of the electrolytic solution in the regeneration stage is less than 1 m / s and preferably less than 0.3 m / s.
  • the other parameters of the electrolytic deposition are maintained essentially at their conventional values; these are in particular the concentrations of Fe++ and Fe+++ ions, the current density and the temperature of the solution, which is between 100 ° C. and 110 ° C.
  • the particular characteristics introduced by the present process are, on the one hand, that the temperature of the solution during regeneration is substantially equal to that which the solution exhibits during electrolytic deposition, and, on the other hand, that the pH of this solution is clearly increased from 1 in conventional methods to 2 - 3 in the present method.
  • Such an increase in pH corresponds to a decrease, by a factor of 20, in the concentration of H+ ions in the electrolytic solution.
  • the equalization of the electroplating and regeneration temperatures makes it possible to integrate these two operations into a common circuit, where the circulation of the solution is ensured by a single pump.
  • Another aspect of the present invention relates to a device for regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron, which makes it possible to implement the process which has just been described.
  • FIG. 1 there is shown a cross section through the electrolytic deposition and regeneration device, along the line A-A of FIG. 2. It should be emphasized that this Fig. 2 is only a longitudinal view of the electrolytic deposition device, intended to facilitate understanding of the corresponding elements of FIG. 1; it does not include any element of the regeneration device.
  • the electrolytic cell 1 consists of two parts 1 ′, 1 ⁇ , arranged in parallel, corresponding respectively to the upper and lower strands of the movable cathode 2.
  • the two parts 1 ′ and 1 ⁇ of the electrolytic cell are supplied with electric current, in a manner known per se, from an appropriate source 3.
  • the device comprises a reactor 4, which is supplied with scrap 5 by a conveyor belt 6 which is not part of the invention.
  • a reservoir 7 for storing and homogenizing the electrolytic solution is also part of the device.
  • the circulation circuit of the electrolytic solution comprises a first pipe 8, which directly connects the reservoir 7 to the inlet of parts 1 ′ and 1 ⁇ of the electrolysis tank 1.
  • a second pipe 9 directly connects the outlet of these parts 1 ′ and 1 ⁇ to reactor 4.
  • a third pipe 10 directly connects reactor 4 to tank 7.
  • a pump 11, mounted for example in the first pipe 8, ensures the circulation of the electrolytic solution throughout the entire circuit.
  • the reservoir 7 can be provided with means, not shown, for adding water or hydrochloric acid.
  • the device of the invention therefore comprises only a single circuit for circulation of the electrolytic solution, which comprises in series the electrolysis tank 1, the regeneration reactor 4 and the storage tank 7.
  • the electrolytic solution sucked from the tank 7 by pump 11, successively passes through: - line 8, with pump 11, where the solution is "fresh” or regenerated; - the electrolysis tank 1, where the solution is consumed according to reaction (1); - Line 9, where it is a "used”solution; - reactor 4, where the "used” solution is regenerated by reaction (2); the line 10, which returns the "regenerated” solution to the storage tank 7.
  • This device thus proves to be particularly advantageous, because not only does it have only one circulation circuit with a single pump, but also it no longer has the slightest heat exchanger.

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Abstract

Process for regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron, in which the electrolyte solution is regenerated by means of a source of iron, consisting in that the regeneration of the said solution is performed at a temperature which is substantially equal to the temperature of the electrolytic deposition, the pH of the said electrolyte solution being between 2 and 3. In the most favourable operating conditions the speed of travel of the electrolyte solution in the regeneration stage is lower than 1 m/s, while the temperature of the said electrolyte solution is between 100<o>C and 110<o>C. The invention also covers a device for implementing the process. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne en premier lieu un procédé de régé­nération d'une solution destinée au dépôt électrolytique de fer sur un substrat, tant sous la forme d'un film détachable ou "foil" que sous la forme d'un revêtement permanent. Elle porte également sur un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Elle s'étend enfin à un procédé et à un dispositif de dépôt électroly­tique de fer sur un substrat, qui font application du présent pro­cédé ou du présent dispositif de régénération.The present invention relates firstly to a process for regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron on a substrate, both in the form of a detachable film or "foil" and in the form of a permanent coating. It also relates to a device allowing the implementation of this process. Finally, it extends to a method and a device for the electrolytic deposition of iron on a substrate, which make use of the present method or of the present regeneration device.

La description qui va suivre sera consacrée plus spécialement à la production d'une feuille de fer extra-mince, appelée simplement "feuille de fer" ou "foil" pour simplifier. Cette feuille de fer, d'une épaisseur généralement inférieure à 100 µm, est obtenue par dépôt électrolytique de fer sur un substrat mobile à partir d'une solution aqueuse de chlorure ferreux (FeCl₂) suivi de la séparation du substrat et du film déposé qui constitue ainsi la feuille de fer.The description which follows will be devoted more specifically to the production of an extra-thin sheet of iron, simply called "sheet of iron" or "foil" for simplicity. This iron sheet, generally less than 100 μm thick, is obtained by electrolytic deposition of iron on a mobile substrate from an aqueous solution of ferrous chloride (FeCl₂) followed by the separation of the substrate and the deposited film which thus constitutes the sheet of iron.

La réaction de base du dépôt électrolytique du fer à partir d'une solution de FeCl₂ est la suivante :
3 FeCl₂ → Fe + 2 FeCl₃      (1)The basic reaction of electrolytic deposition of iron from a FeCl₂ solution is as follows:
3 FeCl₂ → Fe + 2 FeCl₃ (1)

Toutes les autres conditions étant égales, cette réaction est favo­risée par une température élevée de la solution. Cette température est donc maintenue à un niveau aussi élevé que possible tout en restant inférieure au point d'ébullition; dans le cas présent, cette température est de l'ordre de 105 degrés C.All other conditions being equal, this reaction is favored by an elevated temperature of the solution. This temperature is therefore kept as high as possible while remaining below the boiling point; in this case, this temperature is around 105 degrees C.

Le fer produit par cette réaction est entraîné hors de la solution, puisqu'il constitue le revêtement déposé sur le substrat mobile. La solution s'appauvrit en FeCl₂. Par contre, elle s'enrichit rapide­ment en FeCl₃, puisque le dépôt de 1 kg de fer entraîne la forma­tion de 2 kg de FeCl₃. Il est dès lors nécessaire de reconstituer la solution pour maintenir les conditions du dépôt. Dans la suite de la description, la solution pauvre en FeCl₂, et enrichie en FeCl₃ sera désormais appelée "solution usée", par opposition à une "solution fraîche" riche en FeCl₂. Cette solution fraîche est de préférence obtenue par régénération de la solution usée; pour cette raison, elle pourra également être appelée "solution régénérée".The iron produced by this reaction is entrained out of the solution, since it constitutes the coating deposited on the mobile substrate. The solution depletes in FeCl₂. On the other hand, it quickly enriches in FeCl₃, since the deposition of 1 kg of iron leads to the formation of 2 kg of FeCl₃. It is therefore necessary to reconstitute the solution to maintain the conditions of the deposit. In the following description, the solution poor in FeCl₂, and enriched in FeCl₃ will now be called "spent solution", as opposed to a "fresh solution" rich in FeCl₂. This fresh solution is preferably obtained by regeneration of the spent solution; for this reason, it can also be called "regenerated solution".

Un procédé conventionnel pour régénérer cette solution usée consiste à la faire réagir avec des ferrailles, suivant la réaction de réduction suivante :
2 FeCl₃ + Fe ― 3 FeCl₂      (2).A conventional process for regenerating this spent solution consists in reacting it with scrap, according to the following reduction reaction:
2 FeCl₃ + Fe - 3 FeCl₂ (2).

Cette réaction de réduction du fer nécessite une quantité de fer qui correspond exactement à la quantité de fer consommée par la réaction de dépôt (1). Les réactions (1) et (2) s'équilibrent donc mutuellement de façon théoriquement parfaite.This iron reduction reaction requires an amount of iron which exactly corresponds to the amount of iron consumed by the deposition reaction (1). Reactions (1) and (2) therefore balance each other theoretically perfectly.

Dans le cadre de ce procédé conventionnel, la réaction (2) est effectuée dans un réacteur de dissolution des ferrailles, dans le­quel elle est cependant toujours accompagnée par une réaction de corrosion des ferrailles par l'acide chlorhydrique présent dans la solution. Cette réaction de corrosion s'inscrit :
Fe + 2 HCl ― FeCl₂ + H₂|      (3).In the context of this conventional process, reaction (2) is carried out in a scrap dissolution reactor, in which it is however always accompanied by a corrosion reaction of the scrap with hydrochloric acid present in the solution. This corrosion reaction is part of:
Fe + 2 HCl - FeCl₂ + H₂ | (3).

La réaction (3) constitue ici une réaction parasite, car elle per­ turbe l'équilibre résultant des réactions (1) et (2). Elle produit en effet une quantité excédentaire de FeCl₂ qu'il est nécessaire d'évacuer par exemple par drainage, ce qui entraîne des frais élevés et d'importantes pertes de matières, notamment de Fe et de Cl; elle donne lieu également à un dégagement d'hydrogène et donc à une consommation d'acide chlorohydrique.The reaction (3) here constitutes a parasitic reaction, because it per the equilibrium resulting from reactions (1) and (2). It indeed produces an excess amount of FeCl₂ which it is necessary to evacuate for example by drainage, which leads to high costs and significant losses of materials, in particular Fe and Cl; it also gives rise to the release of hydrogen and therefore to the consumption of hydrochloric acid.

On sait que la réaction (2) et surtout la réaction (3) précitées sont favorisées par une température élevée. Dans la pratique cou­rante, on utilise cette influence pour favoriser la réaction de régénération (2) au détriment de la réaction de corrosion (3). A cet effet, on abaisse la température de régénération, ce qui limite modérément la réaction (2) et beaucoup plus nettement la réaction (3), ainsi que les conséquences défavorables de cette dernière. En outre, on augmente la vitesse relative de la solution à régénérer par rapport aux ferrailles, afin de limiter le temps de contact et ainsi l'importance de la corrosion des ferrailles.It is known that the above reaction (2) and especially the above reaction (3) are favored by an elevated temperature. In current practice, this influence is used to favor the regeneration reaction (2) to the detriment of the corrosion reaction (3). To this end, the regeneration temperature is lowered, which moderately limits the reaction (2) and much more clearly the reaction (3), as well as the unfavorable consequences of the latter. In addition, the relative speed of the solution to be regenerated is increased relative to the scrap, in order to limit the contact time and thus the extent of corrosion of the scrap.

Cette méthode conventionnelle présente cependant de sérieux incon­vénients. D'une part, l'augmentation de la vitesse de circulation de la solution entraîne une augmentation de la perte de charge dans l'étape de régénération; l'opération nécessite dès lors des puis­sances de pompage qui deviennent rapidement prohibitives. D'autre part, l'abaissement de la température de régénération implique non seulement le refroidissement de la solution usée chaude jusqu'à cette température de régénération, mais aussi le réchauffage ulté­rieur de la solution régénérée, relativement froide, jusqu'à la température requise pour le dépôt électrolytique. Ces opérations nécessitent l'emploi d'échangeurs de chaleur à contre-courants entre la cuve de dépôt électrolytique et le régénérateur. De tels échangeurs sont très coûteux, car ils doivent être réalisés en matériaux résistant à la corrosion par la solution électrolytique, par exemple en titane. En outre, leur fonctionnement est très délicat en raison de la faible différence de température entre les solutions "froide" et "chaude".This conventional method has serious drawbacks, however. On the one hand, the increase in the speed of circulation of the solution leads to an increase in the pressure drop in the regeneration stage; the operation therefore requires pumping powers which quickly become prohibitive. On the other hand, the lowering of the regeneration temperature involves not only the cooling of the hot spent solution to this regeneration temperature, but also the subsequent reheating of the relatively cold regenerated solution to the required temperature. for electroplating. These operations require the use of countercurrent heat exchangers between the electrolytic deposition tank and the regenerator. Such exchangers are very expensive, because they must be made of materials resistant to corrosion by the electrolytic solution, for example titanium. In addition, their operation is very delicate due to the small temperature difference between the "cold" and "hot" solutions.

La présente invention a pour objet de proposer un procédé de régé­nération du type précité, qui ne nécessite pas le refroidissement et le réchauffage de la solution et qui permet d'opérer avec de faibles vitesses de circulation de la solution dans l'étape de régénération.The object of the present invention is to propose a regeneration process of the aforementioned type, which does not require the cooling and reheating of the solution and which makes it possible to operate with low circulation speeds of the solution in the regeneration step.

Conformément à la présente invention, un procédé de régénération d'une solution destinée au dépôt électrolytique de fer, dans lequel la solution électrolytique est régénérée au moyen d'une source de fer, est caractérisé en ce que l'on opère la régénération de ladite solution à une température sensiblement égale à la température du dépôt électrolytique et en ce que le pH de ladite solution électro­lytique est compris entre 2 et 3.According to the present invention, a method of regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron, in which the electrolytic solution is regenerated by means of an iron source, is characterized in that the regeneration of said said is carried out. solution at a temperature substantially equal to the temperature of the electrolytic deposit and in that the pH of said electrolytic solution is between 2 and 3.

Selon une variante particulière de l'invention, la vitesse de cir­culation de la solution électrolytique dans l'étape de régénération est inférieure à 1 m/s et de préférence inférieure à 0,3 m/s.According to a particular variant of the invention, the speed of circulation of the electrolytic solution in the regeneration stage is less than 1 m / s and preferably less than 0.3 m / s.

Les autres paramètres du dépôt électrolytique sont maintenus essen­tiellement à leurs valeurs conventionnelles; il s'agit notamment des concentrations en ions Fe⁺⁺ et Fe⁺⁺⁺, de la densité de courant et de la température de la solution, qui est comprise entre 100°C et 110°C.The other parameters of the electrolytic deposition are maintained essentially at their conventional values; these are in particular the concentrations of Fe⁺⁺ and Fe⁺⁺⁺ ions, the current density and the temperature of the solution, which is between 100 ° C. and 110 ° C.

A cet égard, il s'est avéré particulièrement intéressant de réaliser le dépôt électrolytique d'une feuille de fer dans les con­ditions suivantes :

  • a) Composition de la solution électrolytique :
    Fe⁺⁺ : 150 - 200 g/l
    Fe⁺⁺⁺ : 0,1 - 1 g/l
    Fe(OH)₃(c)
    : 0,5 - 6 g/l
    Ca⁺⁺ : 25 - 35 g/l
    moulliant : 1 - 3 ml/l
  • b) pH de la solution électrolytique : 2 - 3.
  • c) Densité du courant d'électrolyse : 100 - 200 A/dm².
In this respect, it has proved particularly advantageous to carry out the electrolytic deposition of an iron sheet under the following conditions:
  • a) Composition of the electrolytic solution:
    Fe⁺⁺: 150 - 200 g / l
    Fe⁺⁺⁺: 0.1 - 1 g / l
    Fe (OH) ₃ (c)
    : 0.5 - 6 g / l
    Ca⁺⁺: 25 - 35 g / l
    molding: 1 - 3 ml / l
  • b) pH of the electrolytic solution: 2 - 3.
  • c) Density of the electrolysis current: 100 - 200 A / dm².

Les caractéristiques particulières introduites par le présent procédé sont d'une part que la température de la solution pendant la régénération est sensiblement égale à celle que la solution présente pendant le dépôt électrolytique et, d'autre part, que le pH de cette solution est nettement augmenté, passant de 1 dans les procédés conventionnels à 2 - 3 dans le présent procédé.The particular characteristics introduced by the present process are, on the one hand, that the temperature of the solution during regeneration is substantially equal to that which the solution exhibits during electrolytic deposition, and, on the other hand, that the pH of this solution is clearly increased from 1 in conventional methods to 2 - 3 in the present method.

Une telle augmentation du pH correspond à une diminution, d'un fac­teur 20, de la concentration en ions H⁺ dans la solution électro­lytique.Such an increase in pH corresponds to a decrease, by a factor of 20, in the concentration of H⁺ ions in the electrolytic solution.

L'égalisation des températures de dépôt électrolytique et de régé­nération permet d'intégrer ces deux opérations dans un circuit commun, où la circulation de la solution est assurée par une seule pompe.The equalization of the electroplating and regeneration temperatures makes it possible to integrate these two operations into a common circuit, where the circulation of the solution is ensured by a single pump.

Par ailleurs, une conséquence directe de l'augmentation du pH de la solution est la précipitation de Fe(OH)₃ colloïdal, dont on pouvait craindre a priori qu'il perturbe le fonctionnement de l'étape de dépôt électrolytique.Furthermore, a direct consequence of the increase in the pH of the solution is the precipitation of colloidal Fe (OH) ₃, which it was feared a priori that it would disturb the operation of the electrolytic deposition step.

Il est cependant apparu au cours des essais, et ceci à la surprise du demandeur, que non seulement ce précipité ne donnait lieu à aucun problème de bouchage des conduites ou de la pompe, mais qu'en outre sa présence n'avait aucun effet défavorable sur la qualité de la feuille de fer.However, it appeared during the tests, and this to the surprise of the applicant, that not only did this precipitate give rise to no problem of clogging of the pipes or of the pump, but also that its presence had no unfavorable effect on the quality of the iron sheet.

En particulier, l'aspect de surface de la feuille de fer, ainsi que ses propriétés mécaniques ne sont pas altérés. Il n'y a aucun dépôt décelable de particules de Fe(OH)₃ sur la feuille de fer, qui ne présente par ailleurs aucune piqûre. Enfin, la conductibilité électrique apparente de la solution, de même que le rendement du courant ne sont pas affectés par la présence de ce précipité avec des concentrations pouvant atteindre 6 g/l.In particular, the surface appearance of the iron sheet, as well as its mechanical properties are not altered. There is no detectable deposit of Fe (OH) ₃ particles on the iron sheet, which moreover does not show any pitting. Finally, the apparent electrical conductivity of the solution, as well as the current efficiency are not affected by the presence of this precipitate with concentrations up to 6 g / l.

Un autre aspect de la présente invention concerne un dispositif de régénération d'une solution destinée au dépôt électrolytique de fer, qui permet de mettre en oeuvre le procédé qui vient d'être décrit.Another aspect of the present invention relates to a device for regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron, which makes it possible to implement the process which has just been described.

De manière classique, ce dispositif comprend :

  • (a) une cuve d'électrolyse équipée d'au moins une anode et une cathode et destinée à contenir une solution électrolytique;
  • (b) un réacteur pour produire et/ou régénérer ladite solution électrolytique par dissolution de ferrailles à l'aide d'acide chlorhydrique;
  • (c) un réservoir de stockage et d'homogénéisation de ladite solu­tion électrolytique, éventuellement équipé de moyens destinés à maintenir la température de ladite solution.
Conventionally, this device comprises:
  • (a) an electrolysis tank equipped with at least one anode and a cathode and intended to contain an electrolytic solution;
  • (b) a reactor for producing and / or regenerating said electrolytic solution by dissolving scrap using hydrochloric acid;
  • (c) a storage and homogenization tank for said electrolytic solution, possibly equipped with means intended to maintain the temperature of said solution.

Conformément à cet aspect de l'invention le dispositif comporte en outre :

  • (d) une première canalisation reliant directement ledit réservoir à la cuve d'électrolyse;
  • (e) une deuxième canalisation reliant directement ladite cuve d'électrolyse au réacteur;
  • (f) une troisième canalisation reliant directement ledit réacteur au réservoir de stockage et d'homogénéisation;
  • (g) des moyens pour faire circuler la solution électrolytique dans le circuit précité.
In accordance with this aspect of the invention, the device further comprises:
  • (d) a first pipe directly connecting said tank to the electrolysis tank;
  • (e) a second pipe directly connecting said electrolysis tank to the reactor;
  • (f) a third pipe directly connecting said reactor to the storage and homogenization tank;
  • (g) means for circulating the electrolytic solution in the above-mentioned circuit.

L'invention sera décrite de manière plus détaillée ci-dessous, à l'aide d'un exemple de réalisation du dispositif illustré dans les dessins annexés, dans lesquels la

  • Fig. 1 représente, en coupe transversale, un dispositif à circuit unique de dépôt électrolytique et de régénération; et la
  • Fig. 2 illustre schématiquement, en coupe longitudinale, un dispo­ sitif de fabrication de feuille de fer par dépôt électroly­tique.
The invention will be described in more detail below, with the aid of an embodiment of the device illustrated in the accompanying drawings, in which the
  • Fig. 1 shows, in cross section, a device with a single electrolytic deposition and regeneration circuit; and the
  • Fig. 2 schematically illustrates, in longitudinal section, a dispo sitive iron sheet manufacturing by electroplating.

Ces figures ne constituent bien entendu que des représentations schématiques, dans lesquelles on n'a volontairement reproduit que les éléments constitutifs de l'invention et/ou nécessaires pour la bonne compréhension de celle-ci. Des éléments identiques ou analo­gues sont en outre désignés par les mêmes repères numériques dans les deux figures.These figures are, of course, only schematic representations, in which only the constituent elements of the invention and / or necessary for the proper understanding thereof have been purposely reproduced. Identical or analogous elements are further designated by the same reference numerals in the two figures.

Dans la Fig. 1, on a représenté une coupe transversale à travers le dispositif de dépôt électrolytique et de régénération, suivant la ligne A-A de la Fig. 2. Il faut souligner que cette Fig. 2 ne cons­titue qu'une vue longitudinale du dispositif de dépôt électrolyti­que, destinée à faciliter la compréhension des éléments correspon­dants de la Fig. 1; elle ne comporte aucun élément du dispositif de régénération.In Fig. 1, there is shown a cross section through the electrolytic deposition and regeneration device, along the line A-A of FIG. 2. It should be emphasized that this Fig. 2 is only a longitudinal view of the electrolytic deposition device, intended to facilitate understanding of the corresponding elements of FIG. 1; it does not include any element of the regeneration device.

Revenant à la Fig. 1, la cuve d'électrolyse 1 est constituée de deux parties 1′, 1˝, disposées en parallèle, correspondant respec­tivement aux brins supérieur et inférieur de la cathode mobile 2. Les deux parties 1′ et 1˝ de la cuve d'électrolyse sont alimentées en courant électrique, de façon connue en soi, à partir d'une source appropriée 3. Le dispositif comporte un réacteur 4, qui est alimenté en ferrailles 5 par une bande transporteuse 6 qui ne fait pas partie de l'invention. Enfin, un réservoir 7 de stockage et d'homogénéisation de la solution électrolytique fait également partie du dispositif. Ces éléments sont en soi connus et ils ne sont pas revendiqués comme tels ici.Returning to FIG. 1, the electrolytic cell 1 consists of two parts 1 ′, 1˝, arranged in parallel, corresponding respectively to the upper and lower strands of the movable cathode 2. The two parts 1 ′ and 1˝ of the electrolytic cell are supplied with electric current, in a manner known per se, from an appropriate source 3. The device comprises a reactor 4, which is supplied with scrap 5 by a conveyor belt 6 which is not part of the invention. Finally, a reservoir 7 for storing and homogenizing the electrolytic solution is also part of the device. These elements are known per se and they are not claimed as such here.

Le circuit de circulation de la solution électrolytique comprend une première canalisation 8, qui relie directement le réservoir 7 à l'entrée des parties 1′ et 1˝ de la cuve d'électrolyse 1. Une deuxième canalisation 9 relie directement la sortie de ces parties 1′ et 1˝ au réacteur 4. Une troisième canalisation 10 relie direc­tement le réacteur 4 au réservoir 7.The circulation circuit of the electrolytic solution comprises a first pipe 8, which directly connects the reservoir 7 to the inlet of parts 1 ′ and 1˝ of the electrolysis tank 1. A second pipe 9 directly connects the outlet of these parts 1 ′ and 1˝ to reactor 4. A third pipe 10 directly connects reactor 4 to tank 7.

Une pompe 11, montée par exemple dans la première canalisation 8, assure la circulation de la solution électrolytique dans la tota­lité du circuit. Le réservoir 7 peut être pourvu de moyens, non représentés, d'addition d'un appoint d'eau ou d'acide chlorhydri­que.A pump 11, mounted for example in the first pipe 8, ensures the circulation of the electrolytic solution throughout the entire circuit. The reservoir 7 can be provided with means, not shown, for adding water or hydrochloric acid.

Le dispositif de l'invention ne comporte donc qu'un seul circuit de circulation de la solution électrolytique, qui comporte en série la cuve d'électrolyse 1, le réacteur de régénération 4 et le réservoir de stockage 7. La solution électrolytique, aspirée du réservoir 7 par la pompe 11, traverse successivement :
- la canalisation 8, avec la pompe 11, où la solution est "fraîche" ou régénérée;
- la cuve d'électrolyse 1, où la solution est consommée suivant la réaction (1);
- la canalisation 9, où il s'agit de solution "usée";
- le réacteur 4, où la solution "usée" est régénérée par la réaction (2);
- la canalisation 10, qui renvoie la solution "régénérée" dans le réservoir de stockage 7.The device of the invention therefore comprises only a single circuit for circulation of the electrolytic solution, which comprises in series the electrolysis tank 1, the regeneration reactor 4 and the storage tank 7. The electrolytic solution, sucked from the tank 7 by pump 11, successively passes through:
- line 8, with pump 11, where the solution is "fresh" or regenerated;
- the electrolysis tank 1, where the solution is consumed according to reaction (1);
- Line 9, where it is a "used"solution;
- reactor 4, where the "used" solution is regenerated by reaction (2);
the line 10, which returns the "regenerated" solution to the storage tank 7.

Ce dispositif s'avère ainsi particulièrement intéressant, du fait que non seulement il ne comporte qu'un seul circuit de circulation avec une seule pompe, mais qu'en outre il ne possède plus le moindre échangeur de chaleur.This device thus proves to be particularly advantageous, because not only does it have only one circulation circuit with a single pump, but also it no longer has the slightest heat exchanger.

Signalons également, et ceci constitue une particularité du procé­dé, que l'électrolyte circulant dans le dispositif décrit se trouve en état d'équilibre dynamique, mais non statique. Cela signifie que les concentrations en un point donné du réacteur ne varient pas avec le temps, mais par contre elles n'obéissent pas aux relations d'équilibre, notamment de précipitation. Autrement dit, ces concen­trations sont telles que :

Figure imgb0001
où K est le produit de solubilité du Fe(OH)3(c). Cette situation est possible grâce au fait que la précipitation du Fe(OH)₃ est beaucoup plus lente que la corrosion ou la régénération.Let us also point out, and this constitutes a particularity of the process, that the electrolyte circulating in the device described is in a state of dynamic equilibrium, but not static. This means that the concentrations at a given point in the reactor do not vary over time, but on the other hand they do not obey equilibrium relationships, in particular precipitation. In other words, these concentrations are such that:
Figure imgb0001
 where K is the solubility product of Fe (OH) 3 (c) . This situation is possible due to the fact that the precipitation of Fe (OH) ₃ is much slower than corrosion or regeneration.

Claims (7)

1. Procédé de régénération d'une solution destinée au dépôt élec­trolytique de fer, dans lequel la solution électrolytique est régénérée au moyen d'une source de fer, caractérisé en ce que l'on opère la régénération de ladite solution à une température sensi­blement égale à la température du dépôt électrolytique et en ce que le pH de ladite solution électrolytique est compris entre 2 et 3.1. Method for regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron, in which the electrolytic solution is regenerated by means of an iron source, characterized in that the regeneration of said solution is carried out at a substantially equal temperature at the temperature of the electroplating and in that the pH of said electroplating solution is between 2 and 3. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de circulation de la solution électrolytique dans l'étape de régénération est inférieure à 1 m/s et de préférence inférieure à 0,3 m/s.2. Method according to claim 1, characterized in that the circulation speed of the electrolytic solution in the regeneration step is less than 1 m / s and preferably less than 0.3 m / s. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la température de ladite solution électroly­tique est comprise entre 100°C et 110°C.3. Method according to either of claims 1 and 2, characterized in that the temperature of said electrolytic solution is between 100 ° C and 110 ° C. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la solution électrolytique contient de 0,5 à 6 g/l de Fe(OH)₃ colloïdal.4. Method according to either of claims 1 to 3, characterized in that the electrolytic solution contains from 0.5 to 6 g / l of colloidal Fe (OH) ₃. 5. Dispositif de régénération d'une solution destinée au dépôt électrolytique de fer, suivant un procédé conforme à l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, comportant :
(a) une cuve d'électrolyse (1) équipée d'au moins une anode et une cathode et destinée à contenir une solution électrolytique;
(b) un réacteur (4) pour produire et/ou régénérer ladite solution électrolytique par dissolution de ferrailles (5) à l'aide d'acide chlorohydrique;
(c) un réservoir (7) de stockage et d'homogénéisation de ladite solution électrolytique;
caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
(d) une première canalisation (8) reliant directement ledit réservoir (7) à la cuve d'électrolyse (1);
(e) une deuxième canalisation (9) reliant directement ladite cuve d'électrolyse (1) au réacteur (4);
(f) une troisième canalisation (10) reliant directement ledit réacteur (4) au réservoir de stockage (7);
(g) des moyens (11) pour faire circuler ladite solution électroly­tique dans le circuit (7, 8, 1, 9, 4, 10).5. Device for regenerating a solution intended for the electrolytic deposition of iron, according to a process in accordance with either of claims 1 to 4, comprising:
(a) an electrolytic cell (1) equipped with at least one anode and a cathode and intended to contain an electrolytic solution;
(b) a reactor (4) for producing and / or regenerating said electrolytic solution by dissolving scrap (5) using hydrochloric acid;
(c) a reservoir (7) for storing and homogenizing said electrolytic solution;
characterized in that it further comprises:
(d) a first pipe (8) directly connecting said tank (7) to the electrolysis tank (1);
(e) a second pipe (9) directly connecting said electrolysis tank (1) to the reactor (4);
(f) a third pipe (10) directly connecting said reactor (4) to the storage tank (7);
(g) means (11) for circulating said electrolytic solution in the circuit (7, 8, 1, 9, 4, 10). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens (11) sont constitués par une pompe montée de préfé­rence dans la première canalisation (8).6. Device according to claim 5, characterized in that said means (11) consist of a pump preferably mounted in the first pipe (8). 7. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le réservoir (7) est équipé de moyens desti­nés à maintenir le température de ladite solution électrolytique.7. Device according to either of Claims 5 and 6, characterized in that the reservoir (7) is equipped with means intended to maintain the temperature of said electrolytic solution.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3937765A1 (en) * 1989-11-14 1991-05-16 Bayerische Motoren Werke Ag Producing wear-resistant coating on light metal parts - using iron dispersion coating contg. silicon carbide

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