EP2806053A2

EP2806053A2 - Electrolyseur, anode pour cet électrolyseur et procédé d'électrolyse dans cet électrolyseur

Info

Publication number: EP2806053A2
Application number: EP20140169276
Authority: EP
Inventors: Philippe Beauvier; Francis Boiocchi
Original assignee: Aureus
Current assignee: Aureus
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-11-26
Also published as: EP2806053A3; FR3005965B1; FR3005965A1

Abstract

L'invention concerne un électrolyseur comportant une anode (22) et une cathode centrées sur un axe central (7) et s'étendant essentiellement selon cet axe, la cathode délimitant un espace cylindrique à l'intérieur duquel l'anode (22) est placée. L'anode (22) est un cylindre dont la génératrice est parallèle à l'axe central et dont la courbe directrice est une étoile comportant plusieurs branches (40) s'étendant radialement d'une extrémité proximale jusqu'à une extrémité distale, chaque branche comportant un premier (42) et un second flancs (44) s'étendant essentiellement, respectivement, dans des premier et second plans parallèles à l'axe central (7), l'angle au sommet entre le premier et le second plans étant compris entre 10° et 90° et la largeur de chaque flanc (42, 44) dans une direction perpendiculaire à l'axe central étant supérieure à 10 mm.

Description

L'invention concerne un électrolyseur pour récupérer des métaux à partir d'un bain contenant des ions métalliques, un procédé d'électrolyse dans cet électrolyseur, et une anode pour cet électrolyseur.
Des électrolyseurs connus comportent :

une cuve d'électrolyse fermée, apte à contenir le bain contenant les ions métalliques, qui comporte au moins un orifice d'aspiration et au moins un orifice d'évacuation,
un circuit hydraulique apte à faire circuler le bain et à le brasser à l'intérieur de la cuve,
une cathode et une anode, placées à l'intérieur de la cuve, aptes à être raccordées à une source d'alimentation électrique, la cathode étant apte à recevoir un dépôt métallique obtenu par électrolyse du bain, la cathode et l'anode étant centrées sur un axe central et s'étendant essentiellement selon cet axe et, la cathode délimitant un espace cylindrique à l'intérieur duquel l'anode est placée.

Le déposant connaît aussi un électrolyseur comportant plusieurs anodes cylindriques concentriques entre lesquelles sont logées des cathodes également cylindriques. Un tel électrolyseur est par exemple décrit dans la demande de brevet US4039422 . Un autre électrolyseur, décrit dans la demande de brevet FR2463822 ( US4276147A ), comporte une cathode cylindrique et une anode cylindrique au centre de la cathode.
D'autres électrolyseurs sont également connus de : FR2607832A1 , US3784455A et US5873986A .
Le déposant s'est rendu compte expérimentalement que la surface des électrodes était un facteur important dans le rendement de l'électrolyseur. Le rendement d'un électrolyseur peut être mesuré en fixant les conditions de fonctionnement de l'électrolyseur puis en mesurant le poids de métal récupéré à l'issue d'une durée prédéterminée. Pour pouvoir comparer le rendement d'un électrolyseur à celui d'un autre électrolyseur, les conditions expérimentales fixées sont les mêmes pour ces deux électrolyseurs. Par exemple, ici, le rendement d'un électrolyseur correspond au poids de métal récupéré pendant une heure avec une intensité de courant électrique de 10 A. Expérimentalement, le déposant s'est aperçu que le rendement augmente lorsque la surface de l'anode est supérieure à celle de la cathode, le rapport de surface étant différent selon le métal électrolysé.
Le déposant a également souhaité fabriquer un électrolyseur qui présente un encombrement limité.
Le déposant a donc cherché à concevoir un électrolyseur qui reste compact, tout en comportant une anode ayant une surface supérieure à la surface de la cathode.
L'invention concerne donc un électrolyseur conforme à la revendication 1.
Un électrolyseur comportant une anode dont la courbe directrice est une étoile permet d'obtenir une surface de l'anode supérieure à la surface de la cathode tout en conservant l'anode à l'intérieur de la cathode. Ainsi, on n'augmente pas l'encombrement global de l'électrolyseur. L'angle au sommet doit être supérieur à 10°, car pour des valeurs inférieures, le déposant s'est aperçu que le rendement de l'électrolyseur n'était pas assez performant. Pour des valeurs de l'angle au sommet supérieures à 90°, l'encombrement de l'électrolyseur n'est pas réduit ou que faiblement réduit.
La largeur des flancs supérieure à 10 mm permet d'obtenir une surface de l'anode élevée. Une largeur inférieure ne permet pas d'augmenter de manière suffisante la surface de l'anode par rapport à la surface de la cathode.
Les modes de réalisation de cet électrolyseur peuvent comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques des revendications dépendantes.
Les modes de réalisation de cet électrolyseur présentent en outre les avantages suivants :

■ l'angle au sommet compris entre 10° et 40° permet d'obtenir un optimum entre d'une part un rendement élevé et d'autre part un encombrement réduit,
■ la largeur de chaque flanc inférieure à 70 mm permet d'éviter des dépôts de métal sur l'anode; en effet, le déposant s'est aperçu que réduire la largeur des flancs limite les courants de Foucault produits lors de l'électrolyse, ces courants étant à l'origine d'un dépôt non souhaité sur l'anode,
■ le rapport de surfaces en vis-à-vis de l'anode et de la cathode égal à 2,9 à 10% près est le rapport de surfaces offrant le meilleur rendement d'électrolyse lors de l'électrolyse de l'or,
■ la cathode avec des plaques amovibles permet de récupérer facilement l'or déposé sur chacune des plaques, en les retirant de l'électrolyseur, et les plaques étant planes, il est facile de les racler et de tout récupérer, donc les pertes sont limitées,
■ une anode comportant trente-deux branches identiques et les caractéristiques citées ci-dessus permet d'optimiser le rendement de l'électrolyse pour l'or,
■ le rapport de surfaces en vis-à-vis de l'anode et de la cathode égal à 2,2 à 10% près est le rapport de surfaces offrant le meilleur rendement d'électrolyse lors de l'électrolyse de l'argent,
■ une anode comportant dix-huit branches identiques et les caractéristiques citées ci-dessus permet d'optimiser le rendement de l'électrolyse pour l'argent,
■ le conduit situé entre l'anode et la cathode comportant au moins une buse propulsant le bain tangentiellement à la cathode, permet de brasser le bain dans la cuve et d'augmenter le rendement de l'électrolyse en projetant les ions métalliques sur la cathode,
■ chaque branche s'étendant entre deux cercles permet de fabriquer une anode simplement avec une symétrie de révolution autour de l'axe central.

L'invention concerne également un procédé d'électrolyse dans un électrolyseur comportant une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessus, dans lequel l'intensité du courant électrique qui circule entre l'anode et la cathode est inférieure à 40 A. Pour une intensité supérieure, le déposant s'est rendu compte expérimentalement que le rendement de l'électrolyse était plus faible.
L'invention concerne également des électrodes pour l'électrolyseur ci-dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :

la figure 1 est une illustration schématique, en coupe verticale, d'un électrolyseur,
la figure 2 est une vue en perspective d'une anode de l'électrolyseur de la figure 1,
la figure 3 est une illustration schématique, en coupe horizontale, de l'anode de la figure 2,
la figure 4 est une vue, en perspective, d'une cathode de l'électrolyseur de la figure 1,
la figure 5 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'une anode de l'électrolyseur de la figure 1,
la figure 6 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'une cathode de l'électrolyseur de la figure 1,
la figure 7 est un organigramme d'un procédé d'électrolyse dans l'électrolyseur de la figure 1.

Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.
Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail.
La figure 1 représente un électrolyseur 2. L'électrolyseur 2 est destiné à récupérer des métaux à partir d'un bain contenant des ions métalliques. Le métal récupéré peut être de l'or, de l'argent, du cuivre, ou tout autre métal dont l'ion métallique associé est un cation. Dans ce premier mode de réalisation, le métal que l'on cherche à récupérer est l'argent. Typiquement, le bain peut être un bain de rinçage obtenu, par exemple, après des opérations de placage de bijoux. Le bain peut aussi être un bain de démétallisation, c'est-à-dire un bain dans lequel des pièces métalliques sont introduites sur lesquelles on cherche à récupérer l'or, l'argent ou tout autre métal.
La figure 1 est orientée selon un repère orthogonal XYZ où Z est la direction verticale. Le plan XY et les plans parallèles au plan XY sont des plans horizontaux. Dans la suite de la description, les termes « inférieur », « supérieur », « dessus » et « dessous », « sur » et « sous » sont définis en référence à la direction Z.
L'électrolyseur 2 comporte une cuve 4 fermée, de manière étanche, par un couvercle 6. La cuve 4 et le couvercle 6 sont constitués d'une matière plastique, ici le polychlorure de vinyle couramment appelé PVC. La cuve 4 est ici un cylindre à section circulaire qui s'étend selon la direction verticale. La cuve 4 présente une symétrie de révolution par rapport à un axe central vertical 7. Le diamètre de la cuve 4 est inférieur à 50 cm, et de préférence inférieur à 40 cm. La hauteur h selon la direction verticale de la cuve 4 et de son couvercle 6 est inférieure à 50 cm, et de préférence inférieure à 40 cm. Ici, par exemple, la hauteur h est égale à 32 cm. Le couvercle 6 est ici circulaire, de diamètre supérieur de 2 à 10 cm au diamètre de la cuve 4. Ici, le couvercle 6 a un diamètre égal à 40 cm.
La cuve 4 est posée sur un support 8. L'ensemble du support 8 et de la cuve 4 doit avoir un encombrement limité. Ici, le support 8 est parallélépipédique. La longueur selon la direction X du support 8 est inférieure à 80 cm, et de préférence inférieure à 70 cm. Ici, la longueur est égale à 60 cm. La largueur selon la direction Y du support 8 est inférieure à 60 cm, et de préférence inférieure à 50 cm. Ici, la largeur est égale à 46 cm. La hauteur du support 8 selon la direction verticale est inférieure à 20 cm, et de préférence inférieure à 15 cm. Ici, la hauteur est égale à 14 cm.
La cuve 4 est destinée à contenir un bain liquide 10 contenant des ions métalliques, ici des ions argent Ag⁺. Le bain 10 remplit totalement la cuve 4. Le bain 10 est typiquement un bain basique, ici un bain cyanuré. La cuve 4 comporte ici un orifice 12 d'aspiration et un orifice 14 de refoulement du bain 10. Les orifices 12 et 14 sont ici des orifices circulaires, de diamètres identiques, ici égaux à 2 cm. L'électrolyseur 2 comporte également un circuit hydraulique 15. Le circuit 15 a pour fonction de faire circuler et brasser le bain 10 dans la cuve 4. Le circuit 15 comporte une pompe 16 et des tuyaux 18. La pompe 16 est reliée mécaniquement aux orifices 12 et 14 par des tuyaux 18, ici en PVC, de diamètre égal au diamètre des orifices 12 et 14. La pompe 16 a un débit supérieur à 1 m³/h, et de préférence supérieur à 2 m³/h. Ici, le débit de la pompe est égal à 3 m³/h.
L'électrolyseur 2 comporte également un tuyau 19 d'évacuation des gaz produits lors de l'électrolyse du bain 10. Le tuyau 19 traverse le couvercle 6 et débouche à l'intérieur et au sommet de la cuve 4. Une légère surpression est créée dans la cuve 4 afin que les gaz s'évacuent par le tuyau 19.
L'électrolyseur 2 comporte deux électrodes, une cathode 20 et une anode 22, placées à l'intérieur de la cuve 4. La cathode 20 et l'anode 22 s'étendent selon la direction verticale et sont centrées sur l'axe 7. Les hauteurs respectives de la cathode 20 et de l'anode 22 selon la direction verticale sont notées h₁ et h₂. Les valeurs de h₁ et h₂ sont telles que ni la cathode 20 ni l'anode 22 ne sont en contact mécanique direct avec un fond de la cuve 4 reposant sur le support 8. Ici, la hauteur h₁ est égale à 28,5 cm et la hauteur h₂ est égale à 24,9 cm.
La cathode 20 et l'anode 22 sont reliées à une source 24 d'alimentation électrique, située à l'extérieur de la cuve 4, par des connexions 26. Les connexions 26 sont respectivement situées sur un pourtour supérieur de la cathode 20 et de l'anode 22. Des trous sont aménagés dans le couvercle 6 pour les connexions 26, afin qu'elles puissent être connectées à la source 24. Ici, la cathode 20 comporte trois connexions électriques et l'anode 22 en comporte quatre. Ici, les connexions 26 sont toutes identiques et sont essentiellement constituées d'une tige verticale métallique. Pour simplifier la figure, seules quatre connexions 26 sont représentées. Dans ce mode de réalisation, ces connexions 26 permettent aussi de maintenir la cathode 20 et l'anode 22 suspendues au-dessus du fond de la cuve 4. De préférence, la partie des connexions 26 qui trempe dans le bain 10 est recouverte d'une gaine électriquement isolante.
La cathode 20, dont la forme sera décrite en référence à la figure 4, délimite un espace 28 cylindrique. L'anode 22 est placée à l'intérieur de l'espace 28. L'anode 22 est un cylindre, dont la forme sera décrite plus en détail en référence aux figures 2 et 3. La distance entre la cathode 20 et l'anode 22 mesurée dans un plan horizontal est notée d. Afin d'optimiser le fonctionnement de l'électrolyse, la distance d est inférieure à 30 cm, et de préférence, inférieure à 20 cm. Ici, la distance d est égale à 10,5 cm.
Le circuit hydraulique 15 comporte également un conduit 30 raccordé fluidiquement à l'orifice 14. Le conduit 30 est situé entre la cathode 20 et l'anode 22. Il s'étend verticalement sur toute la hauteur de la cathode 20 et comporte des buses 32, réalisées sur le conduit 30. Le bain 10 circule dans le conduit 30 grâce à la pompe 16. Chaque buse 32 est conçue pour propulser le bain 10 dans une direction horizontale et tangentielle à la surface de la cathode 20. Le nombre de buses 32 est supérieur à trois, et de préférence supérieur à cinq. Les buses 32 sont régulièrement réparties sur la hauteur du conduit 30.
L'anode 22 va maintenant être décrite plus en détail en référence à la figure 2. L'anode 22 est un cylindre dont la génératrice est parallèle à l'axe 7. La courbe directrice du cylindre est une étoile comportant plusieurs branches 40. Le nombre de branches est supérieur à dix et de préférence supérieur à quinze. Ici, le nombre de branches est égal à dix-huit. Les branches 40 sont toutes identiques.
Chaque branche 40 comporte un premier flanc 42 et un second flanc 44. Les premier flanc 42 et second flanc 44 s'étendent respectivement dans un premier plan et un second plan verticaux. L'angle au sommet entre le premier et le second plan est noté α (figure 3). La mesure de l'angle α est comprise entre 10° et 90°, et, de préférence, entre 10° et 40°, ou encore entre 10° et 20° dans le cas où le métal récupéré est de l'argent. Ici, l'angle α est égal à 14°.
Les deux flancs 42 et 44 se rejoignent en formant une arête verticale 46 dont le rayon de courbure, dans un plan horizontal, est inférieur à 1 cm, et de préférence supérieur à 1 mm.
Chaque flanc 42 et 44 a une largeur notée l mesurée dans un plan horizontal. Les largeurs l sont toutes identiques et comprises entre 10 mm et 70 mm, et de préférence entre 40 mm et 65 mm, ou encore entre 57 mm et 60 mm. Ici, la largeur l est égale à 58,4 mm.
Un anneau circulaire 48 est fixé sans aucun degré de liberté sur une partie supérieure de l'anode 22. L'anneau 48 est centré sur l'axe 7 et s'étend dans un plan horizontal. Les connexions 26 sont fixées sans aucun degré de liberté et réparties régulièrement sur l'anneau 48.
Les branches 40 vont maintenant être décrites plus en détail en référence à la figure 3.
Chaque branche 40 s'étend radialement d'une extrémité proximale 50 jusqu'à une extrémité distale 52 confondue avec l'arête 46. Dans ce mode de réalisation, chaque extrémité proximale 50 se situe sur un cercle intérieur 54, centré sur l'axe 7. Le diamètre du cercle 54 noté d₁ est ici compris entre 6 cm et 10 cm, et de préférence entre 7 et 9 cm. Ici, le diamètre d₁ est égal à 8,1 cm. Chaque extrémité distale 52 se situe sur un cercle extérieur 56, centré sur l'axe 7, de diamètre d₂. Le diamètre d₂ est ici compris entre 18 cm et 21 cm, et de préférence entre 19 et 20 cm. Ici, le diamètre d₂ est égal à 19,7 cm. Le diamètre de l'anneau 48 (figure 2) est compris entre d₁ et d₂.
L'intérieur du cercle 54 est ici évidé sur toute la hauteur de l'anode 22. Par exemple, un filtre est disposé à l'intérieur du cercle 54 afin de filtrer le bain 10.
La cathode 20 va maintenant être décrite en référence à la figure 4.
La cathode 20 comporte, dans ce mode de réalisation, une plaque 60 enroulée autour de l'axe 7. La plaque 60 déroulée a une forme rectangulaire. La plaque 60, enroulée, délimite l'espace 28. Elle comporte deux extrémités verticales qui se chevauchent sur une longueur, mesurée le long d'une direction horizontale et tangente à l'une de ces extrémités, comprise entre 0,5 et 2 cm. La longueur totale de la plaque 60 déroulée est comprise entre 90 cm et 100 cm. La longueur totale est ici égale à 95,5 cm. La largeur de la plaque 60 est égale à la hauteur h₁.
Un pourtour supérieur de la plaque 60 comporte des accroches 62, fixées mécaniquement sur la plaque 60. Sur chaque accroche 62 est fixée une connexion 26. Ici, la cathode 20 comporte trois accroches régulièrement espacées sur le pourtour supérieur de la plaque 60. Chaque accroche 62 a la forme d'une équerre, comportant un côté vertical et un côté horizontal. Le côté vertical, ici de forme rectangulaire, est fixé sans aucun degré de liberté sur la plaque 60. La connexion 26 est fixée sur le côté horizontal supérieur de l'accroche 62.
L'anode 22 et la cathode 20 sont constituées d'un matériau conducteur résistant au cyanure contenu dans le bain 10. Ici, la cathode 20 et l'anode 22 sont en acier inoxydable, par exemple, l'acier inoxydable 316L. La surface de la cathode 20 doit être lisse afin de pouvoir récupérer facilement le dépôt d'argent. L'épaisseur des flancs 42 et 44, et l'épaisseur de la plaque 60 sont ici identiques et comprises entre 0,5 et 3 mm, et de préférence entre 0,8 et 2 mm. Ici, l'épaisseur est égale à 1 mm.
Dans ce mode de réalisation, la cathode 20 et l'anode 22 sont telles que le rapport des surfaces en vis-à-vis de l'anode 22 et la cathode 20 est égal à 2,2 à 10% près, et de préférence à 5% près, ou encore à 2,5% près. Le rapport des surfaces en vis-à-vis est celui de la surface de l'anode sur la surface de la cathode.
Les surfaces en vis-à vis de l'anode 22 comprennent la surface totale des flancs 42 et 44, soit la surface d'un flanc 42 multipliée par deux fois le nombre de branches 40 de l'anode 22.
Ici, la surface en vis-à-vis de la cathode 20 est égale à la longueur de la plaque 60 multipliée par la hauteur h₂ de l'anode 22 car l'anode est plus courte que la cathode dans ce mode de réalisation.
Les figures 5 et 6 représentent un autre mode de réalisation, respectivement, d'une anode 70 et d'une cathode 72 spécialement conçues pour améliorer le rendement d'un électrolyseur lorsqu'il est utilisé pour récupérer de l'or. Cet électrolyseur spécialement conçu pour récupérer de l'or est identique à l'électrolyseur 2 sauf qu'il comporte l'anode 70 et la cathode 72 à la place, respectivement, de l'anode 22 et de la cathode 20. De plus, dans ce mode de réalisation, le bain est un bain contenant des ions or, Au³⁺.
L'anode 70 est identique à l'anode 22, sauf que le nombre et les dimensions des branches sont différents. Plus précisément, l'anode 70 comporte ici un nombre de branches supérieur à vingt, et de préférence, supérieur à trente. Ici, elle comporte trente-deux branches. La hauteur de l'anode 70 est ici égale à 29,4 cm. La largeur de chaque flanc est ici comprise entre 15 mm et 35 mm, et de préférence entre 20 mm et 30 mm. Ici, la largeur de chaque flanc est égale à 25,9 mm. Le diamètre du cercle extérieur est compris entre 17 cm et 20 cm, et de préférence entre 18 cm et 19 cm. Ici, le diamètre du cercle extérieur est égal à 18,6 cm. Le diamètre du cercle intérieur est compris entre 12 cm et 15 cm, et de préférence entre 13 cm et 14 cm. Ici, le diamètre du cercle intérieur est égal à 13,6 cm. L'angle au sommet α est ici compris entre 10° et 90°, et de préférence entre 15° et 40°. Ici, l'angle α est égal à 30°.
La cathode 72 (figure 6) comporte ici six plaques 78 planes disposées verticalement autour de l'axe 7. Les plaques 78 sont toutes identiques et sont rectangulaires. La hauteur de chaque plaque 78 est comprise entre 27 cm et 31 cm, et de préférence entre 28 et 30 cm. Ici, chaque plaque 78 a une hauteur égale à 29 cm. La largeur de chaque plaque 78 est comprise entre 8 cm et 11 cm, et de préférence entre 9 cm et 10 cm. Ici, chaque plaque 78 a une largeur de 9,5 cm.
La cathode 72 comporte également une armature 80. Ici, l'armature 80 est un anneau s'étendant dans un plan horizontal. Le pourtour intérieur de l'armature 80 est circulaire et son pourtour extérieur est de forme essentiellement hexagonale, Chaque plaque 78 est fixée de manière amovible sur un côté de l'hexagone constituant l'armature 80 grâce à un mécanisme de fixation 82. Le mécanisme 82 est déplaçable de façon réversible entre:

une position verrouillée dans laquelle il fixe sans aucun degré de liberté la plaque 78 sur l'armature 80, et
une position déverrouillée dans laquelle la plaque 78 peut être librement retirée de l'armature 80.

Le mécanisme 82 est ici constitué d'une accroche 84 solidaire mécaniquement de la plaque 78. L'accroche 84 est en forme d'équerre dont une partie verticale se trouve dans un même plan vertical que la plaque 78 et une partie horizontale repose, en position verrouillée, sur l'armature 80. La partie horizontale comporte un trou. Le mécanisme 82 comporte également une vis 86, fixée sans aucun degré de liberté à l'armature 80. La vis 86 passe dans le trou de la partie horizontale de l'accroche 84 et se visse ici dans un écrou borgne, non représenté ici. Lorsque la vis 86 est vissée, cela permet de fixer la partie horizontale de l'accroche 84 sur l'armature 80. A l'inverse, en dévissant la vis 86, la plaque 78 peut être désolidarisée de l'armature 80 et donc des autres plaques 78.
Les connexions 26 sont ici fixées mécaniquement sans aucun degré de liberté sur l'armature 80.
Dans ce mode de réalisation, l'anode 70 et la cathode 72 sont telles que le rapport des surfaces en vis-à-vis de l'anode 70 et la cathode 72 est égal à 2,9 à 10% près, et de préférence à 5% près, ou encore à 2,5% près.
Ici, la surface de la cathode 72 en vis-à-vis de l'anode 70 est égale au nombre de plaques 78 (ici, six) multipliée par la surface d'une plaque 78.
La surface en vis-à vis de l'anode 70 est ici égale à la largeur d'un flanc 42 multipliée par la hauteur d'une plaque 78 (car ici, c'est la hauteur des plaques 78 qui est inférieure à la hauteur de l'anode 70) multipliée par deux fois le nombre de branches 40 de l'anode 70.
La figure 7 illustre les étapes d'un procédé d'électrolyse dans l'électrolyseur 2 dans le cas particulier où le métal à récupérer est de l'or et où c'est l'anode 70 et la cathode 72 qui sont utilisées.
Lors d'une étape 90, la cuve 4 est remplie du bain 10.
Puis, lors d'une étape 92, le circuit 15 assure la circulation et le brassage du bain 10 dans la cuve 4.
En parallèle, lors d'une étape 94, la source d'alimentation électrique 24 délivre un courant électrique entre l'anode et la cathode dont l'intensité est comprise entre 1 A et 40 A. Typiquement, l'intensité délivrée varie dans le temps pour compenser la variation de la résistivité du bain 10 au fur et à mesure que l'or se dépose sur la cathode 72.
Également, en parallèle, lors d'une étape 96, l'électrolyse des ions métalliques contenus dans le bain 10 se produit. Un dépôt d'or se forme alors sur la cathode 72. Les gaz produits par l"électrolyse sont évacués par le tuyau 19.
Lors d'une étape 98, un utilisateur arrête le fonctionnement de la source d'alimentation 24 et ouvre la cuve 4. Il peut alors librement retirer la cathode 72. Lors d'une étape 100, l'utilisateur déverrouille le mécanisme 82. Ici, l'utilisateur dévisse les vis 86 pour libérer les plaques 78 puis racle chaque plaque 78 libérée afin de récupérer le dépôt d'or formé lors de l'électrolyse.
Lors d'une étape 102, l'utilisateur replace les plaques 78 sur la cathode 72 en verrouillant le mécanisme 82, puis replace la cathode 72 dans la cuve 4. L'électrolyseur est alors prêt pour être utilisé à nouveau.
Le procédé d'électrolyse de l'argent est identique sauf que ce sont la cathode 20 et l'anode 22 qui sont utilisées. De plus, lors de l'étape 100, l'utilisateur n'a pas à libérer les plaques 78, mais à dérouler la plaque 60 puis à la racler de manière à récupérer le dépôt d'argent formé lors de l'électrolyse.
A titre d'exemple, dans le cas de la récupération d'argent, un rendement d'électrolyse égal à 3 g /A.h a été atteint. Dans le cas de la récupération d'or, un rendement égal à 3,6 g/A.h a été atteint.
De nombreux autres modes de réalisation sont possibles.
Par exemple, toutes les extrémités distales 52 ne sont pas nécessairement disposées chacune sur un même cercle. Il en est de même pour les extrémités 50 des branches. Ainsi, en variante, quelle que soit la branche de l'anode, chaque branche de l'anode s'étend d'une extrémité proximale se trouvant sur une même ellipse intérieure jusqu'à une extrémité distale se trouvant également sur une même ellipse extérieure.
Le nombre de branches des anodes 22 et 70 peut être différent, tant que le rapport des surfaces en vis-à-vis de l'anode et de la cathode demeure dans les plages énoncées ci-dessus, respectivement, pour l'argent et l'or.
Le bain peut contenir des ions métalliques d'un autre métal à récupérer que l'or ou l'argent. Par exemple, le bain peut contenir des ions cuivre. Dans ce cas, le rapport des surfaces en vis-à-vis de l'anode et de la cathode permettant d'obtenir le rendement optimal doit être déterminé, par exemple, expérimentalement. Cela peut donc conduire à choisir un rapport de surface différent de ceux cités pour l'or et l'argent. Toutefois, pour la construction de l'anode, on respectera les contraintes suivantes :

un angle au sommet compris entre 10° et 90° et, de préférence, entre 10° et 40°,
une largeur pour les flancs supérieure à 10 mm et, de préférence, inférieure à 70 mm,
un nombre de branches, de préférence, supérieur à dix.

On remarquera que les ratios de surface en vis-à-vis donnés précédemment ne varient pas si les hauteurs de la cathode et de l'anode sont augmentées ou diminuées d'une même valeur. La hauteur de l'anode peut donc être adaptée, par exemple, en fonction de la quantité maximale de métal susceptible de se fixer sur la cathode avant d'interrompre l'électrolyse.
La cuve 4 peut ne pas être cylindrique. Elle peut avoir une forme cubique, par exemple.
L'intérieur de l'anode peut ne pas être évidé. Il peut par exemple, être rempli, d'une matière non conductrice.
La cathode 72 peut comporter plus de six plaques planes amovibles. Si nécessaire, la cathode 72 peut aussi être utilisée, après adaptation des dimensions de ses plaques, pour la récupération d'autres métaux que l'or.
Le nombre de buses peut être inférieur à trois.
Le nombre de connexions électriques peut être différent.
Les accroches de la cathode 20 sur lesquelles sont fixées les connexions 26 peuvent être réalisées différemment. Par exemple, le côté vertical de l'accroche fait saillie au-delà du pourtour supérieur de la plaque 60 pour éloigner la connexion 26 des faces de la plaque 60.
En variante, l'admission du bain dans la cuve peut être réalisée par l'intermédiaire d'un autre conduit que le conduit 30. Dans ce cas, le conduit 30 est omis.

Claims

Electrolyseur (2) pour récupérer des métaux à partir d'un bain contenant des ions métalliques, comportant:
- une cuve (4) d'électrolyse fermée, apte à contenir le bain (10) contenant les ions métalliques, qui comporte au moins un orifice (12) d'aspiration et au moins un orifice (14) de refoulement,

- un circuit hydraulique (15) apte à faire circuler le bain et à le brasser à l'intérieur de la cuve (4),

- une cathode (20; 72) et une anode (22; 70), placées à l'intérieur de la cuve, aptes à être raccordées à une source d'alimentation électrique (26), la cathode (20; 72) étant apte à recevoir un dépôt métallique obtenu par électrolyse du bain (10), la cathode (20; 72) et l'anode (22; 70) étant centrées sur un axe central (7) et s'étendant essentiellement selon cet axe et, la cathode (20; 72) délimitant un espace cylindrique (28) à l'intérieur duquel l'anode (22; 70) est placée,
caractérisé en ce que l'anode (22; 70) est un cylindre dont la génératrice est parallèle à l'axe central (7) et dont la courbe directrice est une étoile comportant plusieurs branches (40) s'étendant radialement d'une extrémité proximale (50) jusqu'à une extrémité distale (52),
chaque branche (40) comportant un premier (42) et un second flancs (44) s'étendant essentiellement, respectivement, dans des premier et second plans parallèles à l'axe central (7), l'angle au sommet entre le premier et le second plans étant compris entre 10° et 90° et la largeur de chaque flanc (42, 44) dans une direction perpendiculaire à l'axe central (7) étant supérieure à 10 mm.
Electrolyseur (2) selon la revendication 1, dans lequel l'angle au sommet est compris entre 10° et 40°.
Electrolyseur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la largeur de chaque flanc (42, 44) dans une direction perpendiculaire à l'axe central (7) est inférieure à 70 mm.
Electrolyseur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport des surfaces en vis-à-vis de l'anode (70) et de la cathode (72) est égal à 2,9 à 10% près.
Electrolyseur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la cathode (72) comporte:
- au moins six plaques (78) planes amovibles identiques s'étendant selon une direction parallèle à l'axe central (7), régulièrement espacées les unes des autres, et délimitant l'espace cylindrique (28) dans lequel est placée l'anode (70),

- une armature (80) reliant mécaniquement entre elles les plaques (78) amovibles, et

- un mécanisme de fixation (82) de chaque plaque (78) sur l'armature (80), ce mécanisme étant déplaçable de façon réversible entre :
• une position verrouillée dans laquelle le mécanisme (82) verrouille la plaque (78) sur l'armature (80), et

• une position déverrouillée dans laquelle la plaque (78) peut être librement retirée de l'armature (80).
Electrolyseur (2) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel:
- l'anode (70) comporte trente-deux branches (40) identiques, la largeur de chaque flanc (42, 44) de chacune des branches mesurée dans une direction perpendiculaire à l'axe central (7) étant comprise entre 24 mm et 28 mm,

- la hauteur de chaque branche (40) mesurée selon une direction parallèle à l'axe central (7) est comprise entre 29 et 30 cm,

- la distance entre l'extrémité distale (52) de chaque branche et la cathode (72), mesurée dans un plan perpendiculaire à l'axe central (7), est comprise entre 8 et 9 cm.
Electrolyseur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le rapport des surfaces en vis-à-vis de l'anode (22) et de la cathode (20) est égal à 2,2 à 10% près.
Electrolyseur (2) selon la revendication 7, dans lequel:
- l'anode (22) comporte dix-huit branches (40) identiques, la largeur de chaque flanc (42, 44) de chacune des branches mesurée dans une direction perpendiculaire à l'axe central (7) étant comprise entre 57 et 60 mm,

- la hauteur de chaque branche (40) mesurée selon une direction parallèle à l'axe central (7) est comprise entre 24 et 26 cm,

- la distance entre l'extrémité distale (52) de chaque branche et la cathode (20), mesurée dans un plan perpendiculaire à l'axe central (7), est comprise entre 10 et 11 cm.
Electrolyseur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit hydraulique (15) comporte un conduit (30) situé entre l'anode (22; 70) et la cathode (20; 72), le conduit (30) comportant au moins une buse (32) agencée pour propulser le bain (10) dans une direction contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe central (7) et tangentielle à la cathode (20; 72).
Electrolyseur (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque branche (40) de l'anode (22; 70) s'étend depuis un cercle intérieur (54) centré sur l'axe central (7) jusqu'à une extrémité distale (52) située sur un cercle extérieur (56) également centré sur l'axe central (7).
Procédé d'électrolyse dans un électrolyseur (2) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'intensité du courant électrique qui circule entre l'anode (22; 70) et la cathode (20; 72) est inférieure à 40 A.
Electrode (70) pour former l'anode d'un électrolyseur (2) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle l'électrode (70) est un cylindre dont la génératrice est parallèle à un axe central (7) et dont la courbe directrice est une étoile comportant plusieurs branches (40) s'étendant radialement d'une extrémité proximale (50) jusqu'à une extrémité distale (52), chaque branche comportant un premier (42) et un second flancs (44) s'étendant essentiellement, respectivement, dans des premier et second plans parallèles à l'axe central (7), caractérisé en ce que :
- l'angle au sommet entre le premier et le second plans est compris entre 10° et 90°,

- l'électrode (70) comporte trente-deux branches (40) identiques, la largeur de chaque flanc (42, 44) de chacune des branches mesurée dans une direction perpendiculaire à l'axe central (7) étant comprise entre 24 mm et 28 mm,

- la hauteur de chaque branche (40) mesurée selon une direction parallèle à l'axe central (7) est comprise entre 29 et 30 cm.
Electrode (22) pour former l'anode d'un électrolyseur (2) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle l'électrode (22) est un cylindre dont la génératrice est parallèle à un axe central (7) et dont la courbe directrice est une étoile comportant plusieurs branches (40) s'étendant radialement d'une extrémité proximale (50) jusqu'à une extrémité distale (52), chaque branche comportant un premier (42) et un second flancs (44) s'étendant essentiellement, respectivement, dans des premier et second plans parallèles à l'axe central (7), caractérisé en ce que :
- l'angle au sommet entre le premier et le second plans est compris entre 10° et 90°,

- l'électrode (22) comporte dix-huit branches (40) identiques, la largeur de chaque flanc (42, 44) de chacune des branches mesurée dans une direction perpendiculaire à l'axe central (7) étant comprise entre 57 et 60 mm,

- la hauteur de chaque branche (40) mesurée selon une direction parallèle à l'axe central (7) est comprise entre 24 et 26 cm.