ITMI950916A1

ITMI950916A1 - ANODIC STRUCTURE FOR THE ELECTRICAL RECOVERY OF METALS WITH ANODIC PROCESSES DIFFERENT FROM THE EVOLUTION OF OXYGEN AND FOR ELECTROCHIC PROCESSES

Info

Publication number: ITMI950916A1
Application number: IT95MI000916A
Authority: IT
Inventors: Marco Olper; Massimo Maccagni; Dario Oldani; Santo Feroldi
Original assignee: Ecowin Srl; Seitals R L
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1995-05-08
Publication date: 1996-11-08
Also published as: CA2175270A1; DE19618517A1; IT1274443B; AU5209696A; ITMI950916A0

Abstract

Una struttura anodica per celle divise da un separatore del tipo a membrana o diaframma, caratterizzata dal fatto di essere costituita da un corpo sostanzialmente scatolare all'interno del quale sono posti mezzi di alimentazione, scarico e tenuta idraulica di una soluzione di catolita o anolita e detto separatore è affacciato ad una piastra anodica forata alla quale esso permane aderente in ogni punto per effetto di un battente idraulico creato dal livello di detta soluzione rispetto al livello della soluzione contenuta in detta cella.An anodic structure for cells divided by a membrane or diaphragm type separator, characterized in that it consists of a substantially box-like body inside which means for feeding, discharging and hydraulic sealing of a catholyte or anolyte solution and said separator faces a perforated anodic plate to which it remains adherent at each point due to the effect of a hydraulic head created by the level of said solution with respect to the level of the solution contained in said cell.

Description

Le attuali apparecchiature per l'elettrodeposizione dei metalli da soluzioni dei loro ioni, sono essenzialmente di due tipi: Current equipment for the electrodeposition of metals from solutions of their ions are essentially of two types:

• Celle indivise: consistono di una vasca contenente l'elettrolita in cui<' >sono immersi gli elettrodi, anodi e catodi, senza nessun elemento di separazione interposto tra di loro • Undivided cells: they consist of a tank containing the electrolyte in which <'> the electrodes, anodes and cathodes are immersed, without any separation element interposed between them

• Celle divise: consistono in vasche in cui sono immersi gli elettrodi, anodi e catodi, tra i quali vengono interposti elementi di separazione quali diaframmi e/o membrane. • Divided cells: they consist of tanks in which electrodes, anodes and cathodes are immersed, between which separation elements such as diaphragms and / or membranes are interposed.

Il sistema di separazione è realizzato, in tutte le applicazioni di elettrodeposizione attuali, mediante l'utilizzo di un separatore supportato da una struttura inerte, dal punto di vista elettrochimico, indipendente dall'anodo e dal catodo, all'interno della quale viene alloggiato un elettrodo. The separation system is made, in all current electrodeposition applications, through the use of a separator supported by an inert structure, from the electrochemical point of view, independent of the anode and cathode, inside which a electrode.

Un esempio di cella con separatore è quella nota come Falconbridge. In questa cella, usata per recuperare nichel da soluzioni di cloruro di nichel, i catodi sono immersi in una vasca e fra loro sono interposti dei telai anodici nei quali viene inserito l'anodo. Questo telaio è praticamente una scatola chiusa da un diaframma poroso a porosità controllata. L'alimentazione del comparto anodico avviene applicando il vuoto al comparto stesso. L'elettrolita, a causa della differenza di pressione, passa dal comparto catodico a quello anodico attraverso il diaframma. L'unica alimentazione alla cella è quella della vasca dove sonò immersi i catodi, mentre l'uscita dell'elettrolita avviene dal comparto anodico dove esce anche il cloro che in questo comparto viene prodotto. An example of a separator cell is the one known as Falconbridge. In this cell, used to recover nickel from nickel chloride solutions, the cathodes are immersed in a tank and anode frames are interposed between them in which the anode is inserted. This frame is practically a box closed by a porous diaphragm with controlled porosity. The anode compartment is powered by applying vacuum to the compartment itself. The electrolyte, due to the pressure difference, passes from the cathode to the anode compartment through the diaphragm. The only power supply to the cell is that of the tank where the cathodes are immersed, while the electrolyte comes out from the anode compartment where the chlorine that is produced in this compartment also comes out.

Questo tipo di cella ha l'inconveniente di non poter essere equipaggiata nè con diaframmi microporosi, perchè il passaggio di materia attraverso questi è limitatissimo, nè con membrane, dove il passaggio di materia è praticamente nullo. This type of cell has the drawback of not being able to be equipped with microporous diaphragms, because the passage of matter through these is very limited, nor with membranes, where the passage of matter is practically nil.

Ci sono altri sistemi in cui la vasca viene divisa da separatori, ma questi sono sempre inseriti in strutture, solitamente in materiali plastici, che li sostengono. Queste strutture di sostegno o supporto del separatore provocano cadute di tensione molto elevate There are other systems in which the tank is divided by separators, but these are always inserted into structures, usually in plastic materials, that support them. These support structures or support of the separator cause very high voltage drops

Riferendosi al caso particolare di utilizzo delle membrane, attraverso le quali avviene solo uno scambio ionico, esistono altri inconvenienti, quali difficoltà di applicazione della membrana alla struttura di supporto, difficoltà di realizzazione della tenuta idraulica tra scomparsi catodici ed anodici, difficoltà di ottimizzazione della distanza tra anodo e catodo. Referring to the particular case of use of membranes, through which only an ion exchange takes place, there are other drawbacks, such as difficulty in applying the membrane to the support structure, difficulty in making the hydraulic seal between cathode and anodic disappearances, difficulty in optimizing the distance between anode and cathode.

Scopo della presente invenzione è quello di eliminare i problemi sopra ricordati a proposito della tecnica nota. The object of the present invention is to eliminate the problems mentioned above with regard to the known art.

In particolare, la presente invenzione desidera ottenere i vantaggi di una semplificazione della costruzione, funzionalità operativa, riduzione dei consumi energetici. In particular, the present invention wishes to obtain the advantages of a simplification of construction, operational functionality, reduction of energy consumption.

Tali scopi, ed altri vantaggi che risulteranno più chiari nel seguito della descrizione, sono raggiunti dalla presente invenzione mediante una struttura anodica per celle divise da un separatore del tipo a membrana o diaframma, caratterizzata dal fatto di essere costituita da un corpo sostanzialmente scatolare all'interno del quale sono posti mezzi di alimentazione, scarico e tenuta idraulica di una soluzione di catolita o anolita e detto separatore è affacciato ad una piastra anodica forata alla quale esso permane aderente in ogni punto per effetto di un battente idraulico creato dal livello di detta soluzione rispetto al livello della soluzione contenuta in detta cella. These objects, and other advantages which will become clearer in the following description, are achieved by the present invention by means of an anodic structure for cells divided by a separator of the membrane or diaphragm type, characterized in that it consists of a substantially box-like body at the inside of which there are means for feeding, discharging and hydraulic sealing of a solution of catholyte or anolyte and said separator faces a perforated anodic plate to which it remains adherent at every point due to the effect of a hydraulic head created by the level of said solution with respect to the level of the solution contained in said cell.

Allo scopo di meglio descrivere caratteristiche e vantaggi dell'invenzione, se ne riportano nel seguito alcuni esempi di pratica attuazione, da non intendersi limitativi, con riferimento alle figure dei disegni allegati. In order to better describe the characteristics and advantages of the invention, some examples of practical implementation are reported below, not to be construed as limiting, with reference to the figures of the attached drawings.

La figura 1 mostra una vista in alzata frontale parzialmente spaccata di una struttura anodica secondo l'invenzione. Figure 1 shows a partially broken front elevation view of an anodic structure according to the invention.

La figura 2 mostra una vista in sezione presa lungo la traccia II-II di fig. 1. Figure 2 shows a sectional view taken along the line II-II of fig. 1.

La figura 3 mostra una vista analoga a quella di fig. 1 di una variante dell'invenzione. Figure 3 shows a view similar to that of fig. 1 of a variant of the invention.

La figura 4 mostra una vista analoga a quella di fig. 2 della variante di fig. 3. Figure 4 shows a view similar to that of fig. 2 of the variant of fig. 3.

La figura 5 mostra una vista in alzata della struttura anodica di fig. 1 utilizzata in una cella elettrochimica, quest'ultima mostrata in sezione trasversale . Figure 5 shows an elevation view of the anodic structure of fig. 1 used in an electrochemical cell, the latter shown in cross section.

La figura 6 mostra una vista parzialmente sezionata della fig. 5 presa lungo la traccia VI-VI. Figure 6 shows a partially sectioned view of fig. 5 taken along the VI-VI track.

La figura 7 mostra una vista analoga a quella di fig. 5 della variante della fig. 3 e Figure 7 shows a view similar to that of fig. 5 of the variant of fig. 3 and

La figura 8 mostra una vista analoga a quella di fig. 6 della variante mostrata nelle figure 3 e 4. Figure 8 shows a view similar to that of fig. 6 of the variant shown in figures 3 and 4.

Come detto, le figure 1, 2, 5 e 6 si riferiscono a una prima forma di esecuzione dell'invenzione. As said, figures 1, 2, 5 and 6 refer to a first embodiment of the invention.

Più in particolare tali figure 1, 2, 5 e 6 rappresentano una struttura anodica secondo l'invenzione nel caso di catodo interno estraibile inserito in uno scomparto anodico aperto, particolarmente adatto per un processo di ricupero di metalli dove la reazione anodica non sia l'evoluzione di ossigeno, ma l’ossidazione di un componente della soluzione che possa essere facilmente ridotto al catodo o che possa reagire con il prodotto della reazione catodica. More specifically, these figures 1, 2, 5 and 6 represent an anodic structure according to the invention in the case of a removable internal cathode inserted in an open anode compartment, particularly suitable for a metal recovery process where the anodic reaction is not the evolution of oxygen, but the oxidation of a component of the solution which can be easily reduced at the cathode or which can react with the product of the cathode reaction.

In particolare, le figure 1, 2, 5 e 6 si riferiscono alla forma di esecuzione dell'invenzione applicabile ai processi di elettrodeposizione di metalli senza sviluppo di gas. In particular, Figures 1, 2, 5 and 6 refer to the embodiment of the invention applicable to the processes of electrodeposition of metals without the development of gas.

Con riferimento a tali figure, una struttura anodica dell'invenzione indicata complessivamente con 20 è costituita da un corpo sostanzialmente scatolare 1 delimitato da un telaio con sezione a U aperto superiormente, e munito di una serie di fori lungo il suo intero perimetro. With reference to these figures, an anodic structure of the invention indicated as a whole with 20 consists of a substantially box-like body 1 delimited by a frame with a U-shaped section open at the top, and provided with a series of holes along its entire perimeter.

Su ciascun lato del telaio del corpo scatolare 1 sono fissate nell'ordine una guarnizione perimetrale 2, un separatore a diaframma o membrana 3, una piastra anodica forata 4 e, superiormente, barre portacorrente 11. On each side of the frame of the box-like body 1 a perimeter gasket 2, a diaphragm or membrane separator 3, a perforated anodic plate 4 and, at the top, current carrying bars 11 are fixed in that order.

Essendo la struttura 20 aperta superiormente, sono in questo caso disposti anche dei longheroni 22 di rinforzo in corrispondenza di dette barre portacorrente 11. Since the structure 20 is open at the top, in this case reinforcing longitudinal members 22 are also arranged in correspondence with said current carrying bars 11.

Il fissaggio delle suddette parti viene realizzato mediante viti 5 inserite nei fori del telaio del corpo scatolare 1, così che l'insieme in tal modo strutturato costituisce il contenitore a tenuta idraulica della soluzione di catolita. The fixing of the aforesaid parts is carried out by means of screws 5 inserted in the holes of the frame of the box-like body 1, so that the assembly thus structured constitutes the watertight container of the catholyte solution.

All'interno il telaio presenta delle rotaie longitudinali 16 per l'alloggiamento di un catodo 12 che può essere introdotto ed estratto dalla parte superiore aperta del telaio stesso, in modo indipendente. Inside, the frame has longitudinal rails 16 for housing a cathode 12 which can be introduced and extracted from the open upper part of the frame itself, independently.

Il telaio del corpo scatolare 1 presenta inoltre delle guide esterne 7 per l'alloggiamento della struttura anodica nella vasca che contiene la soluzione di anolita. The frame of the box-like body 1 also has external guides 7 for housing the anodic structure in the tank containing the anolyte solution.

Il telaio del corpo scatolare 1 è fornito anche di un condotto di alimentazione 8 e di un condotto di scarico 9 della soluzione di catolita. The frame of the box-like body 1 is also provided with a supply conduit 8 and a discharge conduit 9 for the catholyte solution.

Nelle figure 5 e 6 è mostrata l'applicazione di più strutture anodiche 20 secondo le suddette figure 1 e 2 all'interno di una cella elettrochimica comprendente una vasca 14 per la circolazione della soluzione di anolita, alimentata dal condotto 17 e scaricata dal condotto 18. Figures 5 and 6 show the application of more anode structures 20 according to the aforementioned figures 1 and 2 inside an electrochemical cell comprising a tank 14 for the circulation of the anolyte solution, fed by duct 17 and discharged from duct 18 .

Tale condotto 18 risulta a un livello inferiore rispetto al condotto di scarico 9 della struttura anodica 20 inserita nella vasca 14, sicché viene in tal modo creato un battente idraulico in condizioni operative tra detti livelli. This duct 18 is at a lower level than the discharge duct 9 of the anodic structure 20 inserted in the tank 14, so that in this way a hydraulic head is created in operating conditions between said levels.

Come mostrato nelle figure 5 e 6, i catodi 12 sono inseriti dall'alto all'interno delle strutture anodiche lungo le sedi longitudinali 16. As shown in Figures 5 and 6, the cathodes 12 are inserted from above into the anode structures along the longitudinal seats 16.

In fase operativa, l'effetto del battente idraulico creato dal livello della soluzione di catolita all'interno della struttura anodica 20 rispetto al livello della soluzione di anolita all'interno della vasca 14 sarà quello di far permanere in stato di perfetta aderenza il separatore 3 affacciato internamente alla piastra anodica 4 rispetto al corpo scatolare 1. In the operating phase, the effect of the hydraulic head created by the level of the catholyte solution inside the anodic structure 20 with respect to the level of the anolyte solution inside the tank 14 will be that of making the separator 3 remain in a state of perfect adherence. facing inside the anode plate 4 with respect to the box-like body 1.

Le figure 3 e 4 illustrano una variante dell'invenzione, nella configurazione tipica applicabile al processo di elettrodeposizione di metalli con sviluppo di gas. Figures 3 and 4 illustrate a variant of the invention, in the typical configuration applicable to the process of electrodeposition of metals with evolution of gas.

Nella variante delle figure 3 e 4, perciò la struttura anodica, indicata complessivamente con 21, si differenzia dalla forma di esecuzione descritta in relazione alle figure 1 e 2 in quanto la parte superiore del telaio che delimita il corpo scatolare 1 non presenta alcuna apertura nè vi è alcuna guida interna per il posizionamento del catodo, che sarà infatti applicato esternamente al corpo scatolare. In the variant of Figures 3 and 4, therefore, the anodic structure, indicated as a whole with 21, differs from the embodiment described in relation to Figures 1 and 2 in that the upper part of the frame that delimits the box-like body 1 has no opening or there is no internal guide for positioning the cathode, which will in fact be applied externally to the box-like body.

Guide 23 (fig. 8) per il posizionamento dei catodi 12 saranno perciò in tal caso predisposte sulle pareti interne della vasca 14. Guides 23 (fig. 8) for positioning the cathodes 12 will therefore in this case be arranged on the internal walls of the tank 14.

La struttura anodica 21 si compone, nell'ordine, di un telaio del corpo scatolare 1 chiuso superiormente, un primo strato di guarnizione perimetrale 2, la piastra anodica forata 4, un'ulteriore guarnizione 2 e quindi il separatore, costituito dal diaframma o da membrana 3, e una cornice di fissaggio 13. The anodic structure 21 consists, in order, of a frame of the box-like body 1 closed at the top, a first layer of perimeter gasket 2, the perforated anodic plate 4, a further gasket 2 and therefore the separator, consisting of the diaphragm or membrane 3, and a fixing frame 13.

Il telaio del corpo scatolare è come al solito forato, per consentire il fissaggio di tutte le parti mediante viti 5 così che l'insieme in tal modo strutturato costituisce il contenitore a tenuta idraulica della soluzione di anolita. The frame of the box-like body is perforated as usual, to allow the fixing of all the parts by means of screws 5 so that the assembly thus structured constitutes the watertight container of the anolyte solution.

Il telaio del corpo scatolare 1 presenta ancora guide esterne 7 per l'alloggiamento della struttura anodica nella vasca che contiene in tal caso la soluzione di catolita. The frame of the box-like body 1 still has external guides 7 for housing the anodic structure in the tank which in this case contains the catholyte solution.

Il telaio del corpo scatolare 1 è fornito anche di un condotto di alimentazione 8 e di un condotto di scarico 9 della soluzione di anolita. The frame of the box-like body 1 is also provided with a feed duct 8 and a duct 9 for discharging the anolyte solution.

Le barre portacorrente 11 sono, anche in questo caso, nella parte superiore all'esterno della strut-tura anodica 21. The current carrying bars 11 are, also in this case, in the upper part outside the anodic structure 21.

Le figure 7 e 8 mostrano l'applicazione ad una cella elettrolitica costituita da una vasca 14 per il contenimento della soluzione di catolita in cui sono inserite una pluralità di strutture anodiche 21. Figures 7 and 8 show the application to an electrolytic cell consisting of a tank 14 for containing the catholyte solution in which a plurality of anodic structures 21 are inserted.

Come si vede, in questo caso sono inseriti nella cella delimitata dalla vasca 14 una serie di catodi 12 che risultano esterni alla struttura anodica 21. As can be seen, in this case a series of cathodes 12 which are external to the anodic structure 21 are inserted in the cell delimited by the tank 14.

Tali catodi 12 risultano così affacciati alla struttura anodica 21 in corrispondenza del separatore 3, che costituisce in questo caso l'elemento più esterno della struttura anodica stessa. These cathodes 12 thus face the anode structure 21 in correspondence with the separator 3, which in this case constitutes the outermost element of the anode structure itself.

Come si vede nelle figure 7 e 8, lo scarico 9 della soluzione di anolita dall'interno della struttura anodica 21 risulta disposto ad un livello più basso dello scarico 18 della soluzione di catolita all'interno della vasca 14. As can be seen in Figures 7 and 8, the discharge 9 of the anolyte solution from inside the anodic structure 21 is arranged at a lower level than the discharge 18 of the catholyte solution inside the tank 14.

In questo modo viene ancora instaurato un battente idraulico, ma questa volta invertito rispetto al battente idraulico instaurato nella struttura rappresentata nelle figure 5 e 6. In this way, a hydraulic head is still installed, but this time inverted with respect to the hydraulic head installed in the structure shown in Figures 5 and 6.

Il risultato è che la superficie del separatore 3 anche in questo caso per effetto del battente risulterà perfettamente aderente in ogni punto alla piastra anodica 4 che in questo caso è affacciata internamente a tale separatore 3 all'interno del corpo scatolare . The result is that the surface of the separator 3 also in this case, due to the effect of the sash, will be perfectly adherent in every point to the anode plate 4 which in this case faces inside said separator 3 inside the box-like body.

Anche in questa seconda forma di esecuzione, sempre per effetto del battente idraulico sopra descritto viene assicurata la perfetta aderenza tra separatore 3 e piastra anodica 4 sicché non è necessario alcun elemento di sostegno del separatore in aggiunta alla stessa piastra anodica. Also in this second embodiment, always due to the effect of the hydraulic head described above, the perfect adherence between the separator 3 and the anode plate 4 is ensured so that no separator support element is required in addition to the anode plate itself.

Da quanto sopra descritto e dagli esempi sopra riportati, si può desumere che i vantaggi fondamentali della struttura anodica secondo l'invenzione sono rappresentati innanzitutto da una semplificazione della costruzione, poiché viene eliminato ogni supporto del separatore (membrana o diaframma), in quanto tale funzione viene svolta direttamente dalle piastre anodiche forate. From what has been described above and from the examples reported above, it can be deduced that the fundamental advantages of the anode structure according to the invention are represented above all by a simplification of the construction, since any support of the separator (membrane or diaphragm) is eliminated, as this function it is carried out directly by the perforated anodic plates.

E' evidente la possibilità di utilizzare come elemento separatore tra anodo e catodo una membrana realizzando una tenuta idraulica senza necessità di ricorrere alla classica configurazione a filtropressa . It is clear that it is possible to use a membrane as a separator element between the anode and cathode, creating a hydraulic seal without the need to resort to the classic filter press configuration.

Si ricordano anche: They also remember:

Estrema facilità di intervento per la sostituzione, o per la manutenzione, di un singolo separatore (membrana o diaframma) in quanto ogni struttura anodica è facilmente estraibile dalla vasca in cui viene immersa senza che la cella in questione debba essere esclusa dal ciclo produttivo. Extremely easy intervention for the replacement or maintenance of a single separator (membrane or diaphragm) as each anodic structure is easily removable from the tank in which it is immersed without the cell in question having to be excluded from the production cycle.

Annullamento della distanza tra separatore (membrana o diaframma) ed anodo, quindi possibilità di riduzione della distanza totale tra gli elettrodi con vantaggi per la diminuzione delle cadute ohmiche che si traducono in un minor consumo energetico. Elimination of the distance between the separator (membrane or diaphragm) and the anode, therefore the possibility of reducing the total distance between the electrodes with advantages for the reduction of ohmic drops which result in lower energy consumption.

Versatilità di impiego della struttura anodica per processi diversi in quanto essa può essere realizzata con separatori (membrane o diaframmi) interni (catodo interno) o con separatori (membrana o diaframma) esterni (catodo esterno) come descritto. Versatility of use of the anodic structure for different processes as it can be made with internal separators (membranes or diaphragms) (internal cathode) or with external separators (membrane or diaphragm) (external cathode) as described.

Versatilità di utilizzo dei materiali: i materiali dei vari componenti possono essere facilmente variati di volta in volta per adattarsi ai diversi requisiti dei processi e principalmente per essere compatibili con le caratteristiche chimico-fisiche degli elettroliti. Versatility of use of materials: the materials of the various components can be easily changed from time to time to adapt to the different requirements of the processes and mainly to be compatible with the chemical-physical characteristics of the electrolytes.

Una indicazione generale crea i materiali utilzizabili può essere la seguente: A general indication of what materials can be used can be the following:

Telai: materie plastiche termoplastiche e termoindurenti . Frames: thermoplastic and thermosetting plastics.

Elettrodi: materiali carboniosi, leghe metalliche e metalli con o senza coating catalitici. Electrodes: carbonaceous materials, metal alloys and metals with or without catalytic coatings.

Guarnizioni: elastomeri o fluoroelastomeri. Seals: elastomers or fluoroelastomers.

Bulloneria: materie plastiche termoplastiche e termoindurenti, leghe metalliche e metalli. Bolts: thermoplastic and thermosetting plastics, metal alloys and metals.

Esempio Example

Un esempio applicativo della struttura anodica dell'invenzione, con piastre anodiche forate di grafite, è il recupero di Pb per trattamento di PbS (galena) mediante soluzioni contenenti la coppia Fe^/Fe<34·>. An application example of the anode structure of the invention, with perforated graphite anodic plates, is the recovery of Pb by treatment of PbS (galena) by means of solutions containing the Fe ^ / Fe <34 ·> pair.

Questo processo consente di depositare Pb in presenza di ioni ferrosi ossidando contemporaneamente gli ioni ferrosi a ferrici che vengono poi utilizzati nella dissoluzione del materiale di partenza. This process allows Pb to be deposited in the presence of ferrous ions by simultaneously oxidizing the ferrous ions to ferric which are then used in the dissolution of the starting material.

Questo tipo di elettrolisi permette di operare con un potenziale anodico inferiore a quello riscontrato con una elettrodeposizione eseguita utilizzando un anodo insolubile con evoluzione di ossigeno. Questo consente un forte risparmio in termini energetici per unità di metallo prodotto. This type of electrolysis allows to operate with an anodic potential lower than that found with an electrodeposition performed using an insoluble anode with oxygen evolution. This allows for significant energy savings per unit of metal produced.

La presenza di ferro in soluzione preclude l'uso di una cella indivisa a causa della simultanea ossidazione anodica dello ione ferroso a ferrico e della riduzione catodica dello ione ferrico (prodotto all'anodo) a ferroso. Queste reazioni pregiudicano lo svolgimento della reazione più importante del processo e cioè la deposizione catodica di metalli. The presence of iron in solution precludes the use of an undivided cell due to the simultaneous anodic oxidation of the ferrous ion to ferric and the cathodic reduction of the ferric ion (produced at the anode) to ferrous. These reactions jeopardize the carrying out of the most important reaction of the process, that is the cathodic deposition of metals.

Occorre per questo tenere separati i due comparti usando un setto microporoso in modo che, deposto il metallo in presenza di ione ferroso al catodo, il catolita venga alimentato nel comparto anodico per avere l'ossidazione dello ione ferroso a ferrico senza che questo possa tornare al comparto catodico. For this it is necessary to keep the two compartments separate using a microporous septum so that, once the metal is deposited in the presence of ferrous ion at the cathode, the catholyte is fed into the anodic compartment to have the oxidation of the ferrous ion to ferric without this being able to return to the cathode compartment.

Inoltre, una delle caratteristiche principali della deposizione dei metalli è la possibile formazione di dendriti che, malgrado l'uso di additivi che ne inibiscano la formazione, tendono a crescere orientandosi verso l'anodo fino a raggiungere e danneggiare il separatore. Furthermore, one of the main characteristics of metal deposition is the possible formation of dendrites which, despite the use of additives that inhibit their formation, tend to grow towards the anode until they reach and damage the separator.

Per questo motivo i separatori devono essere accessibili in modo che le operazioni di manutenzione e/o sostituzione siano le più facili possibile e non compromettano l'esercizio della cella. For this reason the separators must be accessible so that maintenance and / or replacement operations are as easy as possible and do not compromise the operation of the cell.

Nella cella usata nel processo sopra descritto e contenente la struttura anodica dell'invenzione {con catodo interno di acciaio e anodi di grafite), equipaggiato con elettrodi aventi area di 0,5 m<2>, circola all'interno del pacchetto una soluzione della seguente composizione: In the cell used in the process described above and containing the anode structure of the invention (with internal steel cathode and graphite anodes), equipped with electrodes having an area of 0.5 m <2>, a solution of the following composition:

Pb<2+ >90,0 g/1 Pb <2+> 90.0 g / 1

Fe<2+ >50,0 g/1 Fe <2+> 50.0 g / 1

Fe<3+ >0,0 g/1 Fe <3+> 0.0 g / 1

HBF libero 100,0 g/1 Free HBF 100.0 g / 1

Sul catodo contenuto all'interno della struttura anodica viene deposto il Pb con una densità di corrente di 250 A/m<2 >e con<' >una efficienza faradica superiore a 97%. Pb is deposited on the cathode contained within the anodic structure with a current density of 250 A / m <2> and with <'> a faradic efficiency higher than 97%.

La soluzione uscente dal pacchetto viene alimentata nella vasca contenente le strutture anodiche dove, tramite la parte esterna degli anodi che definiscono il pacchetto e che sostengono il separatore, si ha l'ossidazione del Fe<2+ >a Fe<3+ >con una efficienza faradica del 100%. La soluzione circolante in questa vasca ha la seguente composizione: The solution coming out of the packet is fed into the tank containing the anodic structures where, through the external part of the anodes that define the packet and support the separator, there is the oxidation of Fe <2+> to Fe <3+> with a faradic efficiency of 100%. The solution circulating in this tank has the following composition:

Pb<2+ >90,0 g/1 Pb <2+> 90.0 g / 1

Fe<2+ >32,0 g/1 Fe <2+> 32.0 g / 1

Fe<3+ >18,0 g/1 Fe <3+> 18.0 g / 1

HBF libero 71,7 g/1 Free HBF 71.7 g / 1

All'inizio si è pensato di utilizzare lastre di grafite piene. In queste condizioni si lavorava con una tensione di cella pari a 2,75 V. Ciò significa produrre Pb con un consumo energetico pari a 0,73 KWh/kg. At first it was thought to use solid graphite plates. In these conditions we worked with a cell voltage equal to 2.75 V. This means producing Pb with an energy consumption of 0.73 KWh / kg.

Forando gli anodi di grafite ocn fori da 20 mm di diametro in modo da avere una percentuale di vuoto pari al 12% la tensione di cella scendeva a 2,4 V. Ciò significa produrre Pb con un consumo energetico pari a 0,64 KWh/kg. By drilling the graphite anodes with 20 mm diameter holes in order to have a vacuum percentage equal to 12%, the cell voltage dropped to 2.4 V. This means producing Pb with an energy consumption of 0.64 KWh / kg.

Aumentando i fori praticati nelle grafiti fino ad ottenere una percentuale di vuoto pari al 25% la tensione di cella è scesa a 2,0 V. Ciò significa produrre rame con un consumo energetico pari a 0,53 KWh/kg. Questo valore è molto vicino a quello ottenuto in una cella dove i separatori non erano sostenuti dove la tensione era di 1,95 V circa, ma questa configurazione, molto sensibile alle differenze di battente che si instauravano tra gli elettroliti, provocava due tipi di problemi: By increasing the holes drilled in the graphites to obtain a vacuum percentage equal to 25%, the cell voltage dropped to 2.0 V. This means producing copper with an energy consumption of 0.53 KWh / kg. This value is very close to that obtained in a cell where the separators were not supported where the voltage was about 1.95 V, but this configuration, very sensitive to the head differences that were established between the electrolytes, caused two types of problems :

• Se l'anolita era più alto del catolita il separatore, avvicinandosi ed aderendo al catodo, veniva imprigionato nel deposito stesso e per questo veniva strappato nel momento in cui si rimuovevano i catodi per recuperare il Pb deposto. In questo caso non si aveva variazione della tensione di cella. • If the anolyte was higher than the catholyte, the separator, approaching and adhering to the cathode, was imprisoned in the deposit itself and for this reason it was torn off when the cathodes were removed to recover the deposited Pb. In this case there was no variation of the cell voltage.

• Se il catolita era più alto dell'anolita il separatore, avvicinandosi ed aderendo all'anodo, mascherava una parte di esso aumentando la densità di corrente anodica che provoca elevati incrementi della tensione di cella che poteva anche superare i 3 V con conseguente aumento del consumo energetico e presenza di fenomeni di corrosione dell'anodo. In precedenza questa produzione di Pb era stata fatta in una cella divisa in cui i separatori erano sorretti da una struttura plastica foraminata con 50% di vuoto circa che permetteva alla cella di produrre Pb con una tensione di cella pari a 2,8 V. Essendo uguali a quelle riportate in precedenza sia le rese faradiche che la composizione dell'elettrolita, si produceva Pb con un consumo energetico pari a 0,747 KWh/kg. • If the catholyte was higher than the anolyte, the separator, approaching and adhering to the anode, masked a part of it increasing the anode current density which causes high increases in the cell voltage that could even exceed 3 V with a consequent increase in the energy consumption and presence of corrosion phenomena of the anode. Previously this production of Pb had been done in a divided cell in which the separators were supported by a plastic structure foraminated with about 50% of vacuum which allowed the cell to produce Pb with a cell voltage equal to 2.8 V. equal to those previously reported, both the faradic yields and the composition of the electrolyte, Pb was produced with an energy consumption of 0.747 KWh / kg.

L'utilizzo della struttura anodica dell'invenzione ha consentito di lavorare in maniera tale da semplificare le operazioni e ridurre il consumo energetico. Le caratteristiche principali dell'invenzione applicate a questo processo, possono essee riassunte nel seguente modo: The use of the anode structure of the invention has made it possible to work in such a way as to simplify operations and reduce energy consumption. The main features of the invention applied to this process can be summarized as follows:

• Il sostegno da parte delle grafiti anodiche foraminate (per ridurre le perdite ohmiche e garantire il contatto tra anolita e catolita) ha permesso di ridurre fortemente le cadute ohmiche perchè si sono evitate le presenze di supporti e la camera anodica, la cui dimensione è stabilita dalla distanza di due strutture anodiche, può essere ridotta al minimo indispensabile. • The support by foraminated anodic graphites (to reduce ohmic losses and guarantee the contact between anolyte and catholyte) has allowed to strongly reduce the ohmic drops because the presence of supports and the anodic chamber, whose size is established, have been avoided from the distance of two anodic structures, it can be reduced to the bare minimum.

• Il diaframma è mantenuto contro gli anodi da una differenza di battente idraulico che è facilmente controllabile . • The diaphragm is held against the anodes by a hydraulic head difference which is easily controlled.

• In caso di rottura del diaframma non c'è stato bisogno di fermare la cella in quanto si rimuoveva solo il comparto interessato dalla rottura mentre il resto degli elementi continuava a funzionare regolarmente. Infatti la gestione di una cella equipaggiata con la struttura anodica dell'invenzione è del tutto simile a quella di una classica cella indivisa utilizzata in electrowinning. • In case of breakage of the diaphragm there was no need to stop the cell as only the compartment affected by the breakage was removed while the rest of the elements continued to function regularly. In fact, the management of a cell equipped with the anode structure of the invention is quite similar to that of a classic undivided cell used in electrowinning.

La tensione di cella è molto simile a quella ottenuta con il diaframma non supportato essendo la deposizione poco penalizzata da questo assemblaggio. The cell voltage is very similar to that obtained with the unsupported diaphragm being the deposition little penalized by this assembly.

La struttura anodica dell'invenzione può essere utilizzata in qualunque processo elettrochimico che preveda l'uso di una cella con separatore (membrana o diaframma) . The anodic structure of the invention can be used in any electrochemical process which provides for the use of a cell with a separator (membrane or diaphragm).

Claims

CLAIMS 1. Anodic structure for cells divided by a diaphragm or diaphragm type separator, characterized by the fact that it consists of a substantially box-like body inside which there are means for feeding, discharging and hydraulic sealing of a catholyte or anolyte solution and said separator faces a perforated anodic plate to which it remains adherent at every point due to the effect of a hydraulic head created by the level of said solution with respect to the level of the solution contained in said cell.

2. Anodic structure according to claim 1, characterized in that said substantially box-like body is open on the upper side to allow the insertion of a cathode inside it, and that said separator faces said anode plate in a position inside it in the box-like body, so as to be facing on the opposite side to said cathode in an operative position, said level of catholyte solution inside the anodic structure being higher than said level of anolyte solution contained in said cell.

3. Anodic structure according to claim 1, characterized in that said box-like body is closed on the upper side, and that said separator faces said anode plate in an external position to it in the box-shaped body, so as to be facing on the opposite side to a cathode placed externally to the box-like body, said level of anolyte solution inside the anodic structure being lower than said level of catholyte solution contained in said cell.

4. Structure according to claim 2, characterized in that on each side of the frame of said box-like body a perimetral gasket, a diaphragm or membrane separator, a perforated anodic plate and upper current-carrying bars are fixed in that order.

5. Structure according to claim 3, characterized in that a perimeter gasket, a perforated anodic plate and a diaphragm or membrane separator are fixed on each side of the box-like body, a fixing frame being externally provided.

6. Electrochemical cell characterized in that it comprises an anode structure according to claim 1.

7. Electrochemical cell according to claim 6, characterized in that it comprises cathodes inserted inside each of said anode structures.

8. Electrochemical cell according to claim 6 / characterized in that it comprises cathodes fixed externally to each anode structure.