FR2606795A1 - Cell for metal recovery - Google Patents

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Abstract

Cell for recovery of solutions by percolation with a view to recovering by an electrochemical route metals which are dissolved therein, of the type of cells comprising an anode and a cathode consisting of conductive granules forming a stationary bed. The cell is characterised in that it comprises a member situated between the cathode and the anode performing a cyclic movement intersecting at each cycle the electrical field lines created through the solution to be treated between the two electrodes.

Description

La présente invention concerne une cellule de traitement des solutions par percolation en vue de récupérer par voie électrochimique des métaux qui y sont dissous, du type de celles comprenant une anode et une cathode constituée par des granules conducteurs formant un lit fixe.The present invention relates to a cell for treating solutions by percolation with a view to recovering electrochemically metals dissolved therein, of the type of those comprising an anode and a cathode constituted by conductive granules forming a fixed bed.

L'utilisation d'une cathode constituée par des granules augmente considérablement la surface active de cette cathode et par conséquent son efficacité à capter les ions positifs existants dans la solution percolée.The use of a cathode constituted by granules considerably increases the active surface of this cathode and consequently its effectiveness in capturing the positive ions existing in the percolated solution.

Ces ions se déposent sur les granules conducteurs situés à une tension égale à celle à laquelle ces ions réagissent formant ainsi un dépôt plus ou moins étendu sur la profondeur du lit, ceci en fonction de la répartition de tension dans le dit lit et aussi en fonction de la variété d'ions du même métal, existants dans la solution, ou des différents ions métalliques, coexistants dans la dite solution.These ions are deposited on the conductive granules located at a voltage equal to that to which these ions react, thus forming a more or less extensive deposit on the depth of the bed, this according to the distribution of tension in said bed and also according to of the variety of ions of the same metal, existing in the solution, or of the different metal ions, coexisting in the said solution.

I1 est connu que certains métaux ont tendance à se déposer sur la cathode pendant l'électrolyse, d'une façon préférentielle dans l'espace. It is known that certain metals tend to deposit on the cathode during electrolysis, preferably in space.

Certains ions métalliques se déposent sur la cathode en formant des dendrites qui se dirigent vers l'anode, une fois que ceux-ci s'approchent suffisament de l'anode un court circuit s'établit.Certain metal ions are deposited on the cathode by forming dendrites which go towards the anode, once these approach sufficiently the anode a short circuit is established.

La demarche à effectuer dans ce cas est de démonter la cellule, d'enlever les dendrites formées et de remonter la cellule de nouveau pour continuer l'électrolyse. Dans le cas où le métal à une forte tendance à former ces dendrites, comme par exemple le cas du cadmium, l'arrêt d'électrolyse devient fréquent et génant.The procedure to be carried out in this case is to dismantle the cell, remove the dendrites formed and reassemble the cell again to continue the electrolysis. In the case where the metal has a strong tendency to form these dendrites, as for example the case of cadmium, the stopping of electrolysis becomes frequent and annoying.

Pour remédier à cet inconvénient, la présente invention propose une cellule de traitement des solutions par percolation en vue de récupérer des métaux qui y sont dissous par voie électrochimique du type ci-dessus énnoncé caractérisée en ce qu'elle comprend un organe, situé entre la cathode et l'anode effectuant un mouvement cyclique coupant chaque cycle, les lignes de champ électrique créées à travers la solution entre les deux électrodes.To remedy this drawback, the present invention provides a cell for the treatment of solutions by percolation with a view to recovering metals which are dissolved therein electrochemically of the type stated above, characterized in that it comprises a member, located between the cathode and the anode making a cyclic movement cutting each cycle, the electric field lines created through the solution between the two electrodes.

De cette façon la cellule peut fonctionner sans risque de court circuit, laissant ainsi le métal se déposer de plus en plus même avec une vitesse de dépôt importante, vue la nature de la cathode.In this way the cell can operate without risk of short circuit, thus allowing the metal to deposit more and more even with a high deposition rate, given the nature of the cathode.

Cette cellule peut encore fonctionner avec des solutions riches en ce type de métaux sans risque d'établissement de court circuit.This cell can still operate with solutions rich in this type of metal without the risk of establishing a short circuit.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-après et accompagnée par des dessins dans lesquels: - la figure 1 est un schéma qui montre la cellule.The present invention will be better understood on reading the detailed description below and accompanied by drawings in which: - Figure 1 is a diagram showing the cell.

- la figure 2 est un schéma qui montre transversalement l'anode
et l'organe rotatif.
- Figure 2 is a diagram which shows transversely the anode
and the rotary member.

La cellule de traitement des solutions,selon 1' invention,est
@@@@@@@@@@ @@@pérer par voie électrochimique des métaux dissous destinée à récupérer par 0S dans les dites solutions.
The solution processing cell according to the invention is
@@@@@@@@@@ @@@ electrochemically manage dissolved metals intended to recover by 0S in said solutions.

La cellule, objet de l'invention, est utile, surtout,pour récupérer les métaux ayant tendance à se déposer en formant des dendrites comme par exemple le cadmium.The cell, object of the invention, is useful, above all, for recovering metals which tend to deposit by forming dendrites such as for example cadmium.

La solution à traiter est percolée à travers la cellule, elle passe à travers une cathode poreuse,constituée des granules conducteurs, ce qui permet comme c'est connu, une vitesse élevée de dépôt.The solution to be treated is percolated through the cell, it passes through a porous cathode, made up of conductive granules, which allows, as is known, a high speed of deposition.

Pour empêcher les éventuelles dendrites formées à partir de la cathode d'atteindre l'anode, un organe situé entre le lit cathodique et l'anode effectue un mouvement cyclique coupant, chaque cycle, les lignes de champ électrique créées entre les deux électrodes. La fréquence de ce mouvement est réglable en fonction de la vitesse de croissance des dites dendrites dans la direction cathode-anode.To prevent any dendrites formed from the cathode from reaching the anode, a member located between the cathode bed and the anode makes a cyclic movement cutting, each cycle, the electric field lines created between the two electrodes. The frequency of this movement is adjustable as a function of the growth speed of said dendrites in the cathode-anode direction.

Cet organe n a aucun rôle dans la réaction électrochimique proprement dite, il n'est relié à aucune tension extérieure.This organ has no role in the actual electrochemical reaction, it is not connected to any external voltage.

Au repos, c'est-à-dire avant le démarrage de l'electrolyse il ne touche ni la cathode ni l'anode. Par contre pendant le fonctionnement, cet organe est appelé par son mouvement cyclique à briser les éventuelles dendrites formées à partir de la cathode.At rest, that is to say before the start of electrolysis, it does not touch the cathode or the anode. By cons during operation, this body is called by its cyclic movement to break any dendrites formed from the cathode.

Dans une cellule d'une forme générale cylindrique, dans laquelle la cathode occupe, par exemple, la partie supérieure sur toute la section de la cellule et l'anode occupe la partie supérieure et dans laquelle la solution à traiter est percolée d'en bas vers le haut pour être évacuée par la partie supérieure,le dit organe est un râteau (1) horizontal tenu en place par un axe vertical (2) celui-ci est animé par un mouvement rotatif cyclique.In a cell of a generally cylindrical shape, in which the cathode occupies, for example, the upper part over the entire section of the cell and the anode occupies the upper part and in which the solution to be treated is percolated from below upwards to be evacuated by the upper part, the said member is a horizontal rake (1) held in place by a vertical axis (2) this is animated by a cyclic rotary movement.

La cellule de traitement des solutions selon l'invention est composée de deux parties séparables une partie inférieure (9) et une partie supérieure (10).The solution processing cell according to the invention is composed of two separable parts, a lower part (9) and an upper part (10).

Ces deux parties sont assemblées d'une façon étanche à l'aide d'un joint d'étanchéité (11). These two parts are assembled in a leaktight manner using a seal (11).

La partie inférieure (9) comporte les entrées (E) de la solution à traiter, la cathode (3) constituée des granulés conducteurs (4) contenus entre deux parois non conductrices horizontales et perforée, l'une (6) inférieure pour porter les granules et l'autre (5) supérieure pour empêcher l'entraînement de ces granules pour la solution percolée.The lower part (9) has the inlets (E) of the solution to be treated, the cathode (3) consisting of conductive granules (4) contained between two horizontal non-conductive walls and perforated, one (6) lower for carrying the granules and the other (5) upper to prevent entrainment of these granules for the percolated solution.

Des plots (7) verticaux,mis à la même tension et répartis sur la section de la cellule, pénétrent la paroi inférieure (6), traversent le lit de granules (4) jusqu'au niveau proche de la paroi supérieure (5) qui est amovible.Vertical studs (7), put at the same tension and distributed over the section of the cell, penetrate the lower wall (6), pass through the bed of granules (4) up to the level close to the upper wall (5) which is removable.

La cathode constitue un lit fixe qui occupe toute la section de la cellule.The cathode constitutes a fixed bed which occupies the entire section of the cell.

La partie supérieure de la cellule comporte d'une part l'anode constituée de plusieurs lamelles (8), mises à la même tension et réparties sur la section de la cellule,et d'autre part le râteau horizontal (1) porté par l'axe vertical (2) et situé à un niveau inférieur à celui de 1' anode,autrement dit entre la cathode et l'anode et comporte enfin aussi la sortie (S) de la solution.The upper part of the cell comprises on the one hand the anode made up of several lamellae (8), placed at the same tension and distributed over the section of the cell, and on the other hand the horizontal rake (1) carried by the 'vertical axis (2) and located at a level below that of the anode, in other words between the cathode and the anode and finally also includes the outlet (S) of the solution.

Les lamelles qui constituent l'anode peuvent avoir toutes les formes possibles à condition de remplir deux rôles contribuer avec le lit cathodique à faire repartir le champ électrique à créer dans la solution sur toute la section de la cellule, et laisser passer l'axe (2) qui porte le râteau (1).The lamellae which constitute the anode can have all the possible forms on the condition of fulfilling two roles contributing with the cathode bed to make start again the electric field to create in the solution on all the section of the cell, and to let pass the axis ( 2) carrying the rake (1).

Une forme possible d'agencement de ces lamelles est de les faire partir en formant des rayons de deux points opposés, situés sur la circonférence d'une section transversale de la cellule.One possible form of arrangement of these strips is to make them leave by forming rays from two opposite points, situated on the circumference of a cross section of the cell.

Dans cette forme d'agnecement,ces lamelles sont disposées dens la cellule de telle sorte que leur côté large soit parallèle à l'axe de la cellule, ceci pour éviter le fléchissement sous l'action de percolation de la solution et par conséquent pour garder une distance égale entre l'anode et la cathode sur toute la section de la cellule.In this form of assembly, these lamellae are arranged in the cell so that their wide side is parallel to the axis of the cell, this to prevent sagging under the action of percolation of the solution and therefore to keep an equal distance between the anode and the cathode over the entire section of the cell.

Au commencement de l'électrolyse la tension appliquée sur les plots (7) est ajustée à la valeur désirée, ceci en fonction du métal à récupérer.At the beginning of the electrolysis the voltage applied to the pads (7) is adjusted to the desired value, this depending on the metal to be recovered.

La solution est percolée à travers la cellule à une vitesse à calculer en fonction de la nature et de la concentration des ions existants dans la solution à traiter. The solution is percolated through the cell at a speed to be calculated depending on the nature and the concentration of the ions existing in the solution to be treated.

Le métal commence d'abord à se déposer sur les granules près de la paroi supérieure (5). Ce dépôt s'étend sur la profondeur du lit en fonction de la plage de potentiel à laquelle les différents ions du métal à récupérer se déposent.The metal first begins to deposit on the granules near the upper wall (5). This deposit extends over the depth of the bed as a function of the potential range at which the different ions of the metal to be recovered are deposited.

Si le métal à tendance à se déposer en formant des dendrites qui grossissent en s'approchant de l'anode, celles-ci sont brisées chaque fois que le râteau (1) effectue son mouvement rotatif.If the metal tends to deposit, forming dendrites which grow larger as it approaches the anode, these are broken each time the rake (1) performs its rotary movement.

Les parties de dendrites brisées retombent sur la paroi (5) ou sur les autres dendrites qui sont en train de se former.The parts of broken dendrites fall on the wall (5) or on the other dendrites which are being formed.

Ces parties brisées constituent de nouvelles surfaces qui favorisent le dépôt des nouveaux ions métalliques à l'extérieur du lit contenu entre les deux parois (5) et (6).These broken parts constitute new surfaces which promote the deposition of new metal ions outside the bed contained between the two walls (5) and (6).

En continuant la percolation, le phénomène de grossissement du métal à l'extérieur du lit s'accrott, vu que la surface disposnible pour ce dépôt grandit et devient de plus en plus importante chaque fois que les dendrites allongeant vers l'a- node sont brisées sous l'effet du mouvement cyclique du râteau.Continuing the percolation, the phenomenon of enlargement of the metal outside the bed clings, since the surface available for this deposit grows and becomes more and more important each time the dendrites lengthening towards the node are broken by the cyclic movement of the rake.

Au bout d'un temps suffisant,une galette poreuse de dépôt métallique se forme essentiellement à l'extérieur du lit fixe mais aussi à l'intérieur de lui jusqu'à une profondeur correspondant à la plage de tension à laquelle le métal en question se dépose.After a sufficient time, a porous metallic deposit wafer essentially forms outside the fixed bed but also inside it to a depth corresponding to the tension range at which the metal in question deposit.

Dans le cas du cadmium dissous dans une solution acide, le dépôt métallique se fait en quasi-totalité à l'extérieur du lit,ce dépôt commence juste sur les dernières rangées de granules conducteurs, ceci bien evidemment en ajustant convenablement la tension appliquée aux plots (7), puis se développe à partir de ces granules vers l'extérieur de la manière ci-avant détaillée.In the case of cadmium dissolved in an acid solution, the metallic deposit is made almost entirely outside the bed, this deposit begins just on the last rows of conductive granules, this obviously by properly adjusting the tension applied to the pads (7), then develops from these granules towards the outside in the manner detailed above.

En fin d'opération on obtient une galette poreuse de cadnium sur une base de quelques granules constitués par la (les) dernière(s) couche(s) du lit cathodique. La paroi supérieure (5) est prisonnière entre les granules, sur lesquels le dépôt a commencé et-le dépôt à l'extérieur du lit. Cette paroi est à remplacer pour une autre dans la cellule pour l'opération suivante.At the end of the operation, a porous cadnium cake is obtained on the basis of a few granules constituted by the last layer (s) of the cathode bed. The upper wall (5) is trapped between the granules, on which the deposition has started and the deposition outside the bed. This wall is to be replaced for another in the cell for the next operation.

I1 est à noter que la distance entre le râteau et l'anode a comme fonction leur séparation, elle peut être la plus courte possible. Par contre celle entre la cathode,plus précisément la paroi supérieure (5),et le râteau a comme fonction de contenir la galette métallique à former,donc elle doit être plus importante que celle entre le râteau et l'anode. It should be noted that the distance between the rake and the anode has as their function their separation, it can be as short as possible. On the other hand, that between the cathode, more precisely the upper wall (5), and the rake has the function of containing the metallic wafer to be formed, therefore it must be greater than that between the rake and the anode.

La profondeur du lit cathodique, c'est a dire la distance entre les deux parois (5) et (6) doit être suffisamment grande de telle façon que le dépôt métallique ne s'étends pas jusqu'à la paroi inférieure (6).The depth of the cathode bed, that is to say the distance between the two walls (5) and (6) must be large enough so that the metal deposit does not extend to the bottom wall (6).

Cette profondeur du lit est calculable en fonction de la conductivité du lit cathodique, la tension appliquée aux plots (7) et aussi la plage de potentiel à laquelle les ions métalliques en question se déposent c'est-à-dire l'étendu entre le poten tiel maximal et le potentiel minimal entre lesquels les ions métalliques en question se déposent.This depth of the bed can be calculated as a function of the conductivity of the cathode bed, the voltage applied to the pads (7) and also the range of potential at which the metal ions in question are deposited, that is to say the extent between the maximum potential and the minimum potential between which the metal ions in question are deposited.

Dans la description donnée ci-dessus, le cadmium a été donné comme un exemple type des métaux ayant tendance à se déposer en formant des dendrites, en effet la cellule, objet de l'invention est destinée à récupérer non seulement le cadmium mais aussi tous les métaux présentant ce phénomène. D'autres métaux présentant cette tendance sont par exemple , l'argent, le palladium.In the description given above, cadmium has been given as a typical example of metals tending to deposit by forming dendrites, in fact the cell, object of the invention is intended to recover not only cadmium but also all metals exhibiting this phenomenon. Other metals exhibiting this tendency are, for example, silver, palladium.

En ce qui concerne la taille et la conductivité des granules conducteurs, les précautions habituelles sont à prendre pour éviter le colmatage de ces granules, le freinage inutile de la solution percolée et aussi pour minimiser la résistance électrique de la cellule.Regarding the size and conductivity of the conductive granules, the usual precautions must be taken to avoid clogging of these granules, unnecessary braking of the percolated solution and also to minimize the electrical resistance of the cell.

D'autres perfectionnements et d'autres modifications sont bien évidemment envisageables pour adapter la cellule à certaines circonstances particulières de récupération sans pour autant altérer la particularité de la cellule sujet de la présente invention.Other improvements and other modifications can obviously be envisaged to adapt the cell to certain particular circumstances of recovery without altering the particularity of the cell subject of the present invention.

Cette particularité réside dans l'usage dans une cellule à cathode volumique et d'un organe qui brise au fur et à mesure les dendrites qui se forment entre les deux électrodes, ceci pour empêcher les courts circuits de s'établir. This particularity resides in the use in a cell with volume cathode and of an organ which breaks progressively the dendrites which are formed between the two electrodes, this to prevent short circuits from being established.

Claims (1)

REVENDICATIONS RI/ Cellule de traitement des solutions par percolation en vueIR / Cell for the treatment of solutions by percolation in view de récupérer des métaux qui y sont dissous par voie élec recover metals dissolved therein electronically trochimique du type de celles comprenant une anode et une trochemical of the type of those comprising an anode and a cathode constituée par des granules conducteurs formant un cathode constituted by conductive granules forming a lit fixe caractérisée en ce qu'elle comprend un organe fixed bed characterized in that it comprises a member situé entre la dite cathode et la dite anode effectuant un located between said cathode and said anode performing a mouvement cyclique coupant chaque cycle, les lignes de cyclic movement cutting each cycle, the lines of champ électrique créées à travers la solution à traiter electric field created through the solution to be treated entre les deux électrodes. between the two electrodes. R2/ Cellule selon la revendication 1 caractérisée en ce que leR2 / Cell according to claim 1 characterized in that the dit organe ne touche au repos c'est-à-dire avant le démar said organ does not touch at rest, that is to say before the start rage de l'électrolyse ni l'anode ni la cathode. rage of electrolysis neither the anode nor the cathode. R3/ Cellule selon les revendications 1 et 2 d'une forme généraR3 / Cell according to claims 1 and 2 of a general form le cylindrique à travers laquelle la solution à traiter est the cylindrical through which the solution to be treated is percolée d'en bas où se trouve la cathode, vers le haut où percolated from below where the cathode is located, upwards where se trouve l'anode pour être évacuée par la partie supé is the anode to be evacuated by the upper part rieure,cellule étant caractérisée en ce que le dit organe superior, cell being characterized in that said organ est un rêteau (1) horizontal tenu en place par un axe (2) is a horizontal rail (1) held in place by a pin (2) vertical effectuant un mouvement rotatif cyclique. vertical performing a cyclic rotary movement. R4/ Cellule selon la revendication 3 dans laquelle la cathodeR4 / Cell according to claim 3 in which the cathode (3) est constituée des granules conducteurs (4) contenus  (3) consists of the conductive granules (4) contained entre deux parois non conductrices horizontales et perfo between two horizontal non-conductive walls and perfo rées l'une (6) inférieure pour porter les granules et one (6) lower to carry the granules and l'autre (5) supérieure pour empêcher l'entrainement de the other (5) upper to prevent entrainment of ces granules par la solution percolée, cellule étant carac these granules by the percolated solution, cell being charac térisée en ce qu'elle est constituée des deux parties sépa terized in that it consists of two separate parts rables, une partie inférieure (9) et une partie supérieure rables, a lower part (9) and an upper part (10) ces deux parties étant assemblées à l'aide d'un joint (10) these two parts being assembled using a joint d'étanchéité (11) dans la partie inférieure et de plu sealing (11) in the lower part and more sieurs plots (7) verticaux mis à la même tension et several vertical studs (7) put at the same tension and répartis sur la section de la cellule pénétrant la paroi distributed over the section of the cell penetrating the wall inférieure (6), traversant les granules (4) jusqu'à un lower (6), passing through the granules (4) to a niveau proche de la paroi supérieure (5), ces plots coopé level close to the upper wall (5), these studs cooperated rant avec plusieurs lamelles (8) mises à la même tension rant with several lamellas (8) put at the same tension constituant l'anode située dans la partie supérieure et constituting the anode located in the upper part and réparties elles aussi sur la section de la cellule, le also distributed over the cell section, the râteau (1) étant situé dans la partie supérieure et main rake (1) being located in the upper part and hand tenu en place par un axe (2) vertical traversant le niveau held in place by a vertical axis (2) crossing the level de la cellule auquel sont situées les dites lamelles. of the cell to which said lamellae are located. R5/ Cellule selon les revendications 3 et 4 caractérisée en ce R5 / Cell according to claims 3 and 4 characterized in that que le râteau (1) est plus proche des lamelles (8) cons that the rake (1) is closer to the slats (8) cons tituant l'anode que de la paroi supérieure (5). titling the anode as the upper wall (5). R6/ Cellule selon la revendication 4 caractérisée en ce que laR6 / Cell according to claim 4 characterized in that the distance entre les deux parois (5) et (6) autrement dit la distance between the two walls (5) and (6) in other words the hauteur du lit de granules est calculée de telle façon que height of the pellet bed is calculated such that le dépôt métallique se fait sur une partie seulement de the metallic deposit is made on only part of cette hauteur, ceci bien évidemment en considérant la con this height, this obviously considering the con ductivité des granules la tension appliquée sur les plots  ductivity of the granules the voltage applied to the pads (7) et aussi la plage de potentiel à laquelle les ions (7) and also the potential range at which the ions métalliques à récupérer se déposent. to recover. R7/ Cellule selon la revendication 4 caractérisée en ce que lesR7 / Cell according to claim 4 characterized in that the lamelles constituant l'anode sont disposées dans la cellule lamellae constituting the anode are arranged in the cell de telle sorte que chaque lamelle ait son côté de faible so that each slat has its weak side épaisseur dirigé vers la cathode.  thickness directed towards the cathode.
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