NO168089B

NO168089B - PROCEDURE FOR CONTINUOUS SEPARATION BY ELECTROPHORESIS AND ELECTRO-OSMOSIS OF SOLID POWDER-SHAPED MATERIALS WHICH ARE ELECTRICALLY CHARGED

Info

Publication number: NO168089B
Application number: NO872976A
Authority: NO
Inventors: Henri Barnier; Bernard Barroyer; Claude Cabannes
Original assignee: Omya Sa
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1987-07-16
Publication date: 1991-10-07
Also published as: AU7576587A; AU601447B2; NO168089C; NO872976D0; DK168326B1; ATE68104T1; FI873168A0; FR2608453B1; JPS6328420A; PT85332A; ES2026194T3; FI873168A; PT85332B; NO872976L; EP0253749B1; DE3773565D1; PH23933A; DK372687D0; FR2608453A1; FI100175B

Abstract

The pulverised solids are in the form of a suspension in an electrophoresis and electroosmosis cell; the process is characterised in that a fraction of the catholyte (13) is removed and then treated (15), part of it being treated with an acidic, preferably gaseous, agent (19), the treated part being reintroduced into the cathode compartment (14) while the other part (18) of the fraction removed is eliminated (17, 18). The acidic treatment (19) is servo-controlled by the continuous measurement of the pH (20) of the fraction removed from the catholyte (13). <IMAGE>

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ifølge oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for å separere fine mineralpartikler i suspensjon i et vandig medium ved hjelp av elektroforese og elektroosmose trinnene med: kontinuerlig å innføre suspensjonen som inneholder det elektronegative faste materialet inn i en elektroseparasjonscelle som har en anode og en katode mellom hvilke et elektrisk felt opprettholdes, idet katoden forsynes med et filtermedium som er gjennomtrengelig for kun en væskefase og definerer en katodeavdellng som inneholder en katolytt, mens rommet mellom filtermediet og anoden er behandlingsregionen for suspensjonen, hvorfra overskuddet av suspensjonen fjernes ved The present invention relates to a according to the invention comprises a method for separating fine mineral particles in suspension in an aqueous medium by means of electrophoresis and electroosmosis the steps of: continuously introducing the suspension containing the electronegative solid material into an electroseparation cell having an anode and a cathode between which an electric field is maintained, the cathode being supplied with a filter medium permeable to only one liquid phase and defining a cathode compartment containing a catholyte, while the space between the filter medium and the anode is the treatment region for the suspension, from which the excess of the suspension is removed by

hjelp av passende middel, using appropriate means,

å forflytte faste partikler under innflytelse av et elektrisk felt, å avsette partiklene i form av en kake på anodeoverflaten, og å avlaste kaken utenfor suspen-sjons-behandlIngsregionen, to move solid particles under the influence of an electric field, to deposit the particles in the form of a cake on the anode surface, and to relieve the cake outside the suspension treatment region,

forflytte vaeskefasen i den motsatte retning, mot katodeavdel ingen, og å filtrere vaeskefasen gjennom filtermediet under innflytelse av et redusert trykk, og å fjerne vaeskefasen fra den avdelingen. Oppfinnelsen anvendes på faste materialer som, suspendert i et vandig medium og mens de utsettes for et elektrisk felt, oppfører seg som elektro-negative ioner, idet materialene enten er egentlig elektro-negative eller gjort elektro-negative ved hjelp av passende middel. moving the liquid phase in the opposite direction, towards cathode compartment no, and filtering the liquid phase through the filter medium under the influence of a reduced pressure, and removing the liquid phase from that compartment. The invention is applied to solid materials which, suspended in an aqueous medium and while exposed to an electric field, behave as electro-negative ions, the materials being either intrinsically electro-negative or made electro-negative by means of a suitable agent.

Mange av prosessene som utvikles i mineral industrien, særlig for behandling av kaolln (china clay), krever konsentrering av suspensjoner som inneholder meget fine eller endog kolloidale partikler. Generelt er dehydreringsteknikkene, som tyr til de vanlige operasjoner med filtrering, sedimen-tering, sentrifugering, syklonavsetting, og tørking ved varme, enten for ineffektive etter som de ikke gjør det mulig å oppnå et tilstrekkelig fast stoff, eller har en prohibitiv kostnad fra det økonomiske synspunktet. Men for partikler med en diameter som ikke overskrider 10 mikron, er elektrofiltrering en effektiv konsentreringsmåte, hvilken involverer for det samme endelige resultat en energi som er lik kun en tiendedel av det som kreves ved en termisk tørkingsoperasjon. Many of the processes developed in the mineral industry, particularly for the treatment of china clay, require the concentration of suspensions containing very fine or even colloidal particles. In general, the dehydration techniques, which resort to the usual operations of filtration, sedimentation, centrifugation, cyclone deposition, and drying by heat, are either too inefficient as they do not make it possible to obtain a sufficient solid, or have a prohibitive cost from the the economic point of view. But for particles with a diameter not exceeding 10 microns, electrofiltration is an efficient method of concentration, which involves, for the same final result, an energy equal to only one tenth of that required in a thermal drying operation.

Prinsippet med elektrofiltrering er i og for seg kjent. Under denne operasjon blir en suspensjon som inneholder de faste partikler som skal separeres fra den flytende bæreren utsatt for et elektrisk felt som genereres mellom to elektroder. Dette betyr fremfor alt at suspensjonen som skal behandles kan lede elektrisk strøm. Når de faste partiklene er elektronegative, migrerer de under innflytelse av det elektriske feltet mot anoden på hvilken de har tendens til å avsette seg. Væsken som settes fri av bevegelsen av det faste materialet beveger seg i den motsatte retningen og migrerer derfor med de elektropositive ioner som er tilstede i suspensjonen mot katoden. Bevegelsen av faste partikler og av væske i motsatte retninger bevirker separasjon av de to fasene, med den faste fasen konsentrert ved avsetningen på anoden. The principle of electrofiltration is known per se. During this operation, a suspension containing the solid particles to be separated from the liquid carrier is exposed to an electric field generated between two electrodes. This means above all that the suspension to be treated can conduct electricity. When the solid particles are electronegative, they migrate under the influence of the electric field towards the anode on which they tend to deposit. The liquid set free by the movement of the solid material moves in the opposite direction and therefore migrates with the electropositive ions present in the suspension towards the cathode. The movement of solid particles and of liquid in opposite directions causes separation of the two phases, with the solid phase concentrated at the deposit on the anode.

Selvfølgelig avhenger virkningsgraden for operasjonen av et visst antall av parametre, hvorav kun de mest viktige skal siteres: spredning av partiklene Innenfor den omgivende væske- massen, idet spredningen er en funksjon av den spesi-fikke vekt for partiklene og av deres elektrokinetiske Of course, the efficiency of the operation depends on a certain number of parameters, of which only the most important will be cited: dispersion of the particles Within the surrounding liquid- the mass, the dispersion being a function of the specific weight of the particles and of their electrokinetic

potensiale, også benevnt zeta-potensiale; potential, also called zeta potential;

mobilitet av de faste partikler, som avhenger av zeta-potensialet, det elektriske feltet som anvendes på partiklene, og viskositeten for væsken i hvilken mobility of the solid particles, which depends on the zeta potential, the electric field applied to the particles, and the viscosity of the fluid in which

partiklene beveger seg; the particles move;

mediets egen elektriske reslstivitet som bestemmer amplituden av den strøm som flyter i et gitt elektrisk felt. the medium's own electrical reslstivity which determines the amplitude of the current flowing in a given electric field.

Elektro-negative trekk og viktigheten av slike trekk, som i vesentlig grad påvirker spredningen av partiklene innenfor vaeskefasen, kan stamme fra bruken av mineraladditiver eller vann-oppløselige organiske additiver. Disse additiver, som innføres i meget små mengder, fester seg til de faste partiklene ved absorbsjon, gjør dem mer eller mindre elektro-negative, og derfor bidrar til deres spredning innenfor væsken. Dessuten kan de modifisere egenlonlslteten for væsken og derfor påvirke mediets resistivitet. Electro-negative features and the importance of such features, which significantly affect the dispersion of the particles within the liquid phase, can originate from the use of mineral additives or water-soluble organic additives. These additives, which are introduced in very small quantities, attach to the solid particles by absorption, making them more or less electro-negative, and therefore contribute to their dispersion within the liquid. In addition, they can modify the conductivity of the liquid and therefore affect the resistivity of the medium.

Andre parametre som er knyttet til konseptet og byggingen av elektriske filtreringsceller, bestemmer virkningsgraden for operasjon av disse celler. Blant disse kan man nevne formen av elektrodene, deres plassering, deres avstand, og typen av materialene som elektrodene er laget av. Other parameters related to the concept and construction of electric filtration cells determine the efficiency of operation of these cells. Among these, one can mention the shape of the electrodes, their location, their distance, and the type of materials from which the electrodes are made.

De bestemte problemer som møtes av fagfolk i enhver elektro-filtreringsoperasjon er: oppnåelse, ved avsetning på anoden, av tilstrekkelig tørre faststoffer som skal oppsamles, og å eliminere væsken som forflyttes av konsentrasjonen av det faste materialets avsetning. The particular problems encountered by those skilled in the art in any electrofiltration operation are: obtaining, by deposition on the anode, sufficient dry solids to be collected, and eliminating the liquid displaced by the concentration of the solids deposit.

For å øke virkningsgraden ved akkumuleringen av faststoffer, er formen av anoden blitt modifisert i tidens løp. I mange år har bruken av roterende anoder i form av en trommel som tillater den samtidig kontinuerlige avsetning og fjerning av faste kaker vært kjent, særlig fra US patent 1.133..967. Trommelen, hvis akse er horisontal, er halvveis nedsenket i en tank som inneholder suspensjonen som skal konsentreres. Faststoffene blir kontinuerlig oppsamlet ved å skrape med en passende anordning (kniv, tråd, skrape) fra anodeoverflaten mens sistnevnte kommer frem under sin rotasjon fra suspensjonen. In order to increase the efficiency of the accumulation of solids, the shape of the anode has been modified over time. For many years, the use of rotating anodes in the form of a drum which allows the simultaneous continuous deposition and removal of solid cakes has been known, particularly from US patent 1,133..967. The drum, whose axis is horizontal, is half-immersed in a tank containing the suspension to be concentrated. The solids are continuously collected by scraping with a suitable device (knife, wire, scraper) from the anode surface while the latter emerges during its rotation from the suspension.

På tilsvarende måte (se US patentene 3.972.799 og 4.107.026 og fransk patent 2.552.096), har bruken av plate-formede anoder som muliggjør en vesentlig økning i aktiv overflate ved et gitt volum av utstyret vært kjent. Disse anoder er vertikalt montert på en horisontal aksel og roterer halv-nedsenket i en tank som forsynes med suspensjonen som skal behandles. I konstante intervaller mellom hver av anodene er der montert skillevegger som er i et med tanken, elektrisk isolert fra denne og koplet til den negative polen for en strømgenerator. In a similar way (see US patents 3,972,799 and 4,107,026 and French patent 2,552,096), the use of plate-shaped anodes which enable a significant increase in active surface for a given volume of the equipment has been known. These anodes are vertically mounted on a horizontal shaft and rotate half-immersed in a tank which is supplied with the suspension to be treated. At constant intervals between each of the anodes, dividing walls are mounted which are one with the tank, electrically isolated from it and connected to the negative pole of a current generator.

På grunn av oksyderingen som finner sted ved anoden ved frigivelse av oksygen og som kan bety en degradering av anoden ved korrosjon, har fagfolk vendt seg til: enten å beskytte anoden ved å tilveiebringe i dens umiddelbare nærhet en halv-gjennomtrengelig membran som definerer en anode avdeling av lite volum, med kaken av faststoffer avsatt på membranen til å unngå på denne måten forurensningen av faststoffene som er avsatt av korrosjonsprodukter fra anoden (US patent 4.048.038 og tilleggssertifikat 2.423.254 til fransk patent Due to the oxidation that takes place at the anode by the release of oxygen and which can mean a degradation of the anode by corrosion, professionals have turned to: either protecting the anode by providing in its in the immediate vicinity a semi-permeable membrane defining an anode compartment of small volume, with the cake of solids deposited on the membrane to avoid in this way the contamination of the solids deposited by corrosion products from the anode (US patent 4,048,038 and supplementary certificate 2,423,254 to French patent

2.354.802. ); 2,354,802. );

eller anvende ikke-korroderbare elektroder som er laget av edelmetaller (f.eks. tantal) eller av metaller belagt med elektroplettering med disse edelmetaller (titan, platina) eller av metalloksyder som ikke er utsatt for korrosjon. or use non-corrodible electrodes made of noble metals (e.g. tantalum) or of metals coated by electroplating with these noble metals (titanium, platinum) or of metal oxides that are not subject to corrosion.

Ikke desto mindre møter fagfolk innenfor teknikken alltid problemet med kontinuerlig å eliminere vannet som frigjøres ved migrering og elektrolyttisk avsetning av faststoffer på anoden og, samtidig, å opprettholde en konstant konsentrasjon av suspensjonen som er tilstede elektro-separasjonscellen. Nevertheless, those skilled in the art always face the problem of continuously eliminating the water released by migration and electrolytic deposition of solids on the anode and, at the same time, maintaining a constant concentration of the suspension present in the electro-separation cell.

De første cellene omfatter ikke en semi-gjennomtrengelig membran som ville ha definert en anodeavdellng og en katodeavdeling. The first cells do not include a semi-permeable membrane which would have defined an anode compartment and a cathode compartment.

I henhold til US patent 1.132.967, er de anvendte katoder dannet av metallelementer i form av staver eller plater som gir rom for passeringen av vaeskefasen. Elektroder anvendt av andre oppfinnere var en trådduk viklet på en trommel som dannet katoden (US patent 1.435.886). Anoden dannet av et endeløst bånd montert på valser danner kontakt med kaken som er avsatt på trommelen og inntar sin krumning. Frembring-elsen av konsentrert fast avsetning ved eliminering av vannet i kaken blir fremmet enten ved anbringelse av et kontakttrykk mellom båndet som er montert på valsene og trommelen eller ved å utsette trommelen for et negativt trykk. I den hensikt å øke virkningsgraden ved dehydrering, kombinerer man på denne måte ekstraheringen av væske ved elektroosmose og filtrering enten ved å anvende et eksternt trykk eller ved en trykkreduksj on. According to US patent 1,132,967, the cathodes used are formed of metal elements in the form of rods or plates which provide room for the passage of the liquid phase. Electrodes used by other inventors were a wire cloth wound on a drum forming the cathode (US patent 1,435,886). The anode formed by an endless belt mounted on rollers makes contact with the cake deposited on the drum and assumes its curvature. The production of concentrated solid deposit by elimination of the water in the cake is promoted either by applying a contact pressure between the belt mounted on the rollers and the drum or by subjecting the drum to a negative pressure. In order to increase the efficiency of dehydration, the extraction of liquid by electroosmosis and filtration is combined in this way, either by applying an external pressure or by reducing the pressure.

Deretter førte søket for høyere virkningsgrad fagfolk til bruken av semi-gjennomtrengel ige membraner til å danne to klart adskilte avdelinger, anodeavdelingen og katodeavdelingen. Funksjonen med semi-gjennomtrengelige membraner er å tillate passering av væske og å forbli ugjennomtrengelig for passeringen av faststoffer. Når suspensjonen som skal behandles er blitt innført i anodeavdelingen og de elektro-negative ioner migrerer mot anoden, virker membranen som et filtermedium med hensyn til katoden. Væsken, hvis volum tilsvarer volumet av faststoffene som migrerer mot anoden, forskyves ved trekkrefter i de motsatte retninger, mot katoden, passerer gjennom filtermediet, og går inn i katodeavdelingen. Passeringen av væsken gjennom mediet avhenger av et visst antall av tilhørende faktorer, på den ene side, med sammensetningen av det riktige medium (typen av mate-riale, porøsitet, permeabilitet,....) og, på den annen side, med selve mediet (viskositet av væsken som virker som elektrolytten av hvilken vann er hovedkomponenten). Subsequently, the search for higher efficiency led professionals to the use of semi-permeable membranes to form two clearly separated compartments, the anode compartment and the cathode compartment. The function of semi-permeable membranes is to allow the passage of liquid and to remain impermeable to the passage of solids. When the suspension to be treated has been introduced into the anode compartment and the electro-negative ions migrate towards the anode, the membrane acts as a filter medium with respect to the cathode. The liquid, whose volume corresponds to the volume of the solids migrating towards the anode, is displaced by traction forces in the opposite directions, towards the cathode, passes through the filter media, and enters the cathode compartment. The passage of the liquid through the medium depends on a certain number of associated factors, on the one hand, with the composition of the correct medium (type of material, porosity, permeability,...) and, on the other hand, with the actual the medium (viscosity of the liquid acting as the electrolyte of which water is the main component).

Passasjen av væske over mediet mot katodeavdelingen kan lettes, som angitt ovenfor med et redusert partialtrykk i denne avdeling (US patent 4.003.849), og dette er ekvivalent med å øke det virkende trykk for den osmotiske strømning over mediet. Justering av væskeekstraherlngen ved Justering av katalyttens nivå er blitt angitt i US patent 4.107.026. Det er kjent at vannstrømningstakten over mediet er relatert til besklknlngstapet for strømningen. Ettersom det ønskede siktemålet er å få de faste partiklene til å migrere 1 retningen av anoden, eksisterer der en elektrisk feltverdi , den såkalte "kritiske verdi", utover hvilke den elektriske kraften øker trekkraften på partikkelen i ekvilibrium. Styrken av det elektriske feltet som anvendes må derfor være over denne "kritiske verdi", for å unngå at de fineste partiklene som transporteres ved forskyvningen av væsken, gradvis akkumuleres på det katodiske filtermediet. Ved å motvirke strømningen gjennom mediet, vil denne akkumulering gjøre passeringen av den vandige fase vanskeligere. The passage of liquid across the medium towards the cathode compartment can be facilitated, as stated above, with a reduced partial pressure in this compartment (US patent 4,003,849), and this is equivalent to increasing the effective pressure for the osmotic flow across the medium. Adjusting the liquid extraction by adjusting the catalyst level has been indicated in US patent 4,107,026. It is known that the rate of water flow over the medium is related to the compression loss for the flow. As the desired aim is to make the solid particles migrate in the direction of the anode, there exists an electric field value, the so-called "critical value", beyond which the electric force increases the traction on the particle in equilibrium. The strength of the electric field used must therefore be above this "critical value", to avoid that the finest particles transported by the displacement of the liquid gradually accumulate on the cathodic filter medium. By counteracting the flow through the medium, this accumulation will make the passage of the aqueous phase more difficult.

Innføringen av vann i katodeavdelingen ved passering gjennom mediet bevirker fortynning av elektrolytten (benevnt katolytten) som er tilstede i denne avdeling. Behovet for å opprettholde en viss konsentrasjon av katolytten for å sikre elektrisk strømforbruk fra katoden til suspensjonen som skal behandles, har ledet forskere til å ekstrahere den fortynnede elektrolytten i den hensikt å fornye den ved å utskille den direkte inn i katodeavdelingen. The introduction of water into the cathode compartment when passing through the medium causes dilution of the electrolyte (called the catholyte) which is present in this compartment. The need to maintain a certain concentration of the catholyte to ensure electrical current consumption from the cathode to the suspension to be treated has led researchers to extract the diluted electrolyte with the intention of renewing it by secreting it directly into the cathode compartment.

Justering av uttømningen av væske som ekstraheres fra katodeavdelingen er blitt angitt i fransk patent 2.354.802 og i dets tilleggssertifikat 2.423.254. Ekstraheringen av denne vandige fasen fra katodeavdelingen justeres ved kontinuerlig å måle væskenivået av katolytten og påvirke enten uavhengig eller samtidig de følgende to parametre: det reduserte trykk over væskenivået av katodeavdelingen, og tettheten av elektrisk strøm som flyter gjennom elektro-separasjonscellen. Adjustment of the discharge of liquid extracted from the cathode compartment has been disclosed in French patent 2,354,802 and in its supplementary certificate 2,423,254. The extraction of this aqueous phase from the cathode compartment is adjusted by continuously measuring the liquid level of the catholyte and influencing either independently or simultaneously the following two parameters: the reduced pressure above the liquid level of the cathode compartment, and the density of electric current flowing through the electro-separation cell.

Faktisk vil passeringen av væske over det katodiske filtermedium bli lettet ved permanent å opprettholde et lavt trykk over katolyttens nivå. Det partielle vakuum over katoden justeres ved hjelp av en vakuumpumpe som styres ved hjelp av målingen av det lave trykket. Dessuten kan utviklingen av en ørliten avsetning av fine, faste partikler på filtermediet eller på akkumuleringen av de partiklene i dens umiddelbare nærhet forøkes eller reduseres ved å modifisere den elektriske feltstyrken og dermed strømtettheten. En økning I strømtettheten bevirker en tilsvarende økning i hastigheten av fast-partikkel migreringen mot anoden. En minskning i strømtetthet betyr utviklingen av en partlkkelavsetnlng på filtermediet, med avsetningen motvirkende væskepassasjen. Ved samtidig å justere de to parametrene (redusert trykk over nivået av katolytten og strømtettheten), vil fagfolk har oppnådd balansert drift av cellen for en fast uttømningstakt av filtratet ut av katodeavdelingen. In fact, the passage of liquid over the cathodic filter medium will be facilitated by permanently maintaining a low pressure above the level of the catholyte. The partial vacuum above the cathode is adjusted by means of a vacuum pump which is controlled by means of the measurement of the low pressure. Moreover, the development of a tiny deposit of fine, solid particles on the filter media or on the accumulation of those particles in its immediate vicinity can be increased or decreased by modifying the electric field strength and thus the current density. An increase in current density causes a corresponding increase in the speed of solid-particle migration towards the anode. A decrease in current density means the development of a particle deposit on the filter medium, with the deposit counteracting the passage of liquid. By simultaneously adjusting the two parameters (reduced pressure above the level of the catholyte and the current density), professionals will have achieved balanced operation of the cell for a fixed discharge rate of the filtrate out of the cathode compartment.

Ikke desto mindre har søkerens erfaring vist at over tid, etter et visst antall av driftstimer, tar reguleringen ikke i betraktning det faktum at de to parametrene som er nevnt ovenfor viser seg å være utilstrekkelige for å opprettholde effektiv drift av elektroseparasjonscellen, fordi man observerer samtidig en progressivt avtagende avsetning av faststoffer på anoden, en minskning i uttømningen av filtratet som passerer gjennom katodemedlet, og en økning i pH'en av katolytten til høye alkaliske verdier. Nevertheless, the applicant's experience has shown that over time, after a certain number of operating hours, the regulation does not take into account the fact that the two parameters mentioned above prove to be insufficient to maintain efficient operation of the electroseparation cell, because one observes at the same time a progressively decreasing deposition of solids on the anode, a decrease in the depletion of the filtrate passing through the cathodic agent, and an increase in the pH of the catholyte to high alkaline values.

For å øke virkningsgraden ved separasjonen av faststoffer, har fagfolk tydd til innføringen av syreadditiver i katodeavdel ingen. Fra ovennevnte US patenter (US patentene 3.980.547, 4.003.811 og 4.048.038) har det vært kjent å anvende for dette formål mineralsyrer, slik som saltsyre, svovelsyre eller fosforsyre. Ifølge disse patentene forsøker man å holde pH-verdien i katolytten mellom 2 og 7, med konsentrasjonen av syreoppløsningen som introduseres vari-erende fra 0,1 vekt-SÉ til 10 vekt-# (US patent 3.980.547) eller fra 0,1 vekt-SÉ til 1 vekt-* (US patent 4.003.811 og 4.048.038). In order to increase the efficiency of the separation of solids, professionals have resorted to the introduction of acid additives in the cathode section none. From the above-mentioned US patents (US patents 3,980,547, 4,003,811 and 4,048,038) it has been known to use mineral acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid or phosphoric acid, for this purpose. According to these patents, one tries to keep the pH value in the catholyte between 2 and 7, with the concentration of the acid solution that is introduced varying from 0.1 wt-SÉ to 10 wt-# (US patent 3,980,547) or from 0.1 weight-SÉ to 1 weight-* (US patent 4,003,811 and 4,048,038).

I den utstrekning som den vandige fase, som kommer fra anodeavdelIngen, trenger gjennom membranen 1 katodeavdelIngen ved elektroosmose, medfører den påfølgende fortynning av katalytten en endring av de elektriske karakteristika (særlig reslstlvlteten) for sistnevnte. For å opprettholde det elektriske strømforløpet for en passende amplitude, må egenskapene ved elektrolytten og derfor dens sammensetning ikke variere utover visse grenser. For å ekstrahere den vandige fasen som angitt ovenfor, og for å opprettholde et stabilt strømforløp på de kjente amplituder, har fagfolk (US patentene 3.980.547, 4.003.311 og 4.048.038) tydd til å tilveiebringe åpen kontinuerlig sirkulasjon av katolytten over katodeavdelingen. Frisk katolytt innføres kontinuerlig direkte i katodeavdelingen, og den brukte katolytten ekstraheres fra den avdelingen. Som angitt ovenfor blir en syreoppløsning tilblandet den friske elektrolytten for å opprettholde pH-verdien av katolytten som befinner seg i katodeavdelingen innenfor området 2-7. To the extent that the aqueous phase, which comes from the anode compartment, penetrates through the membrane 1 the cathode compartment by electroosmosis, the subsequent dilution of the catalyst entails a change in the electrical characteristics (especially the reslstlvltet) of the latter. In order to maintain the electrical current flow of a suitable amplitude, the properties of the electrolyte and therefore its composition must not vary beyond certain limits. In order to extract the aqueous phase as indicated above, and to maintain a stable current flow at the known amplitudes, those skilled in the art (US patents 3,980,547, 4,003,311 and 4,048,038) have resorted to providing open continuous circulation of the catholyte over the cathode compartment . Fresh catholyte is continuously introduced directly into the cathode compartment, and the spent catholyte is extracted from that compartment. As indicated above, an acid solution is mixed with the fresh electrolyte to maintain the pH value of the catholyte located in the cathode compartment within the range 2-7.

I andre tidligere kjente utførelsesformer, omfattet visse elektro-separasjonssystemer en andre semi-gjennomtrengellg membran som er plassert rundt anoden og definerer et lukket rom som er benevnt anodeavdeling. Hensikten med denne membran, som likeledes danner et filtermedium og på hvilken de faste partikler avsettes ved elektroforese, er å unngå forurensning av avsetningen av korrosjonsprodukter fra anoden (US patent 4.048.038). In other prior art embodiments, certain electro-separation systems included a second semi-permeable membrane that is placed around the anode and defines an enclosed space referred to as the anode compartment. The purpose of this membrane, which likewise forms a filter medium and on which the solid particles are deposited by electrophoresis, is to avoid contamination by the deposition of corrosion products from the anode (US patent 4,048,038).

Elektrolytten som befinner seg i anodeavdelIngen er benevnt anolytt og inneholder mineralsalter, hvorav visse oppløses i de elektrokjemiske reaksjoner som finner sted nær anoden. De resulterende endringer i de elektriske egenskaper krever, slik som i tilfellet med katolyttene, fornyelse av anolyttene for opprettholdelse av deres sammensetning nær konstante verdier. The electrolyte in the anode compartment is called anolyte and contains mineral salts, some of which dissolve in the electrochemical reactions that take place near the anode. The resulting changes in the electrical properties require, as in the case of the catholytes, renewal of the anolytes to maintain their composition close to constant values.

Fransk tilleggssertifikat 2.423.254 har omhandlet anordninger som gjennomfører denne fornyelse. Systemet omfatter et sett av enheter som er anordnet 1 form av en lukket sløyfe på anodeavdelingen. Anolytten som ekstraheres passerer først inn i et avgassingskammer i hvilket gassen som genereres ved elektrokjemisk dekomponering av elektrolytten som danner kontakt med anoden, separeres fra vaeskefasen. Under innflytelsen av tyngdekraften, løper vaeskefasen inn i en bufferbeholder før den bringes tilbake ved hjelp av en pumpe til anodeavdelingen. Den brukte anolytten blir direkte ekstrahert fra denne bufferbeholder. Likeledes blir frisk anolytt som befinner seg i en mellomliggende lagertank innført ved et punkt i kretsen oppstrøms relativt bufferbeholderen. Ikke desto mindre, etter som ekstraherlngen av den brukte anolytten foretas direkte via en overstrømningsgrense som er satt på bufferbeholderen gjennom hvilken den resirkulerte anolytten strømmer mot anodeavdelingen, kan systemet ikke virke effektivt i den form som er beskrevet hvis innføringen av ny anolytt inn i kretsen og utskillelsen av den brukte anolytten foretas diskontinuerlig og uavhengig av hverandre. Som en følge derav kan sammensetningen av elektrolytten i den lukkede sirkulasjon på anoden ikke holdes konstant som beskrevet i ovennevnte sertifikat og varierer mellom grense-verdier som ikke er blitt angitt. French supplementary certificate 2,423,254 has dealt with devices that carry out this renewal. The system comprises a set of units which are arranged in the form of a closed loop on the anode section. The anolyte that is extracted first passes into a degassing chamber in which the gas generated by electrochemical decomposition of the electrolyte in contact with the anode is separated from the liquid phase. Under the influence of gravity, the liquid phase runs into a buffer tank before being returned by means of a pump to the anode compartment. The spent anolyte is directly extracted from this buffer container. Likewise, fresh anolyte located in an intermediate storage tank is introduced at a point in the circuit upstream relative to the buffer container. Nevertheless, since the extraction of the spent anolyte is carried out directly via an overflow limit placed on the buffer vessel through which the recycled anolyte flows towards the anode compartment, the system cannot work efficiently in the form described if the introduction of new anolyte into the circuit and the separation of the used anolyte is carried out discontinuously and independently of each other. As a result, the composition of the electrolyte in the closed circulation on the anode cannot be kept constant as described in the above-mentioned certificate and varies between limit values that have not been specified.

Dessuten, ettersom anolytten er en NaCl-oppløsning, blir klor, som frigis ved anoden, frembragt ved elektrolyttlsk reaksjon. Som angitt i fransk tilleggssertifikat 2.423.254 må dette klor elimineres eller eventuelt gjeninnføres i katodeavdelingen. Håndteringen av klorgass og dens gjen-innføring i den avdelingen byr imidlertid på alvorlige problemer. Når kloret Innføres i atmosfæren av hydorgen som frigis I anodeavdelingen, kan en eksplosiv blanding utvikles. Når kloret direkte injiseres i katolytten, betyr injiserlngen utviklingen av hypoklorsyre med en liten oppløsningskonstant som ikke vanskeliggjør en gradvis endring av katolytten til en meget alkalisk pH. Dessuten er hypokloritene som frem-bringes 1 katolytten aggressive sammensetninger som ødelegger katoden ved korrosjon og forurenser katolytten, hvis ekstrahert andel ikke kan frigis i det naturlige miljø. Also, since the anolyte is an NaCl solution, chlorine released at the anode is produced by electrolytic reaction. As stated in French supplementary certificate 2,423,254, this chlorine must be eliminated or possibly reintroduced in the cathode section. However, the handling of chlorine gas and its reintroduction into that department presents serious problems. When the chlorine is introduced into the atmosphere by the hydrogen released in the anode compartment, an explosive mixture can develop. When the chlorine is directly injected into the catholyte, the injection means the development of hypochlorous acid with a small dissolution constant which does not hinder a gradual change of the catholyte to a very alkaline pH. Moreover, the hypochlorites produced in the catholyte are aggressive compounds which destroy the cathode by corrosion and contaminate the catholyte, the extracted portion of which cannot be released into the natural environment.

Således, uansett læren ifølge den kjente teknikk hva angår behandling av katolytten, nemlig injisering av klor eller innføringen av mineral-syre oppløsninger (HC1, H2SO4, H3PO4), inneholder katolytten fremmedelementer slik som svovel, klor og fosfor, som opprinnelig ikke var tilstede i den suspensjon som skal behandles. Den andel av katolytten som trekkes fra katodeavdelingen er en effluent som, før den forkastes, krever en passende behandling slik at antiforurensnings-bestemmelser oppfylles. Thus, regardless of the teaching according to the prior art regarding the treatment of the catholyte, namely the injection of chlorine or the introduction of mineral-acid solutions (HC1, H2SO4, H3PO4), the catholyte contains foreign elements such as sulphur, chlorine and phosphorus, which were not originally present in the suspension to be treated. The portion of the catholyte that is drawn from the cathode compartment is an effluent which, before it is discarded, requires an appropriate treatment so that anti-pollution regulations are met.

Det er vitenskapelig kjent at volumet av den vandige fasen som elimineres tilsvarer volumet av den vandige fasen som forskyves ved elektroosmose over kaken av de faste partikler som er avsatt på anoden. Derfor krever kontinuerlig elektro-separasjon, uten plutselig stopp, samtidig perfekt jevnhet i overgangen på den vandige fasen over filtermediet og utmerket jevnhet for dens ekstrahering. It is scientifically known that the volume of the aqueous phase eliminated corresponds to the volume of the aqueous phase displaced by electroosmosis over the cake of solid particles deposited on the anode. Therefore, continuous electro-separation, without sudden stops, simultaneously requires perfect smoothness in the transition of the aqueous phase over the filter medium and excellent smoothness for its extraction.

Søkeren har vist ved sin forskning at hydroksyl (OH-)ioner som genereres nær anoden ved elektrolyttisk reaksjon, er viktig. Disse ioner som migrerer mot anoden, kolliderer under sin bevegelse med den barriere som det katodiske filtermedium danner og hindrer passeringen av den vandige fasen i den motsatte retningen gjennom mediet. The applicant has shown in his research that hydroxyl (OH-) ions, which are generated near the anode by electrolytic reaction, are important. These ions migrating towards the anode collide during their movement with the barrier formed by the cathodic filter medium and prevent the passage of the aqueous phase in the opposite direction through the medium.

Akkumuleringen av hydroksylioner 1 katodeavdelingen påvirker derfor ugunstig operasjonen av cellen ettersom passasjen av den vandige fasen mot katoden hindres og at derfor konsentrasjonen av de faste stoffer som avsettes på anoden ved elektroosmose forstyrres. Denne akkumulering omdannes til en endring i pH-verdien for katolytten som utveksler seg til meget alkaliske verdier. Derfor, etter et visst antall av driftstimer, fører denne akkumulering til en meget vanskelig-gjort operasjon for cellen med risikoen for blokkering, uansett justeringen av de andre parametrene som påvirker elektro-separering (elektrisk felt, strømtetthet, resistivitet for mediet, lav trykk på katodeavdelingen, etc.) The accumulation of hydroxyl ions in the cathode compartment therefore adversely affects the operation of the cell as the passage of the aqueous phase towards the cathode is prevented and therefore the concentration of the solids deposited on the anode by electroosmosis is disturbed. This accumulation is converted into a change in the pH value of the catholyte which changes to very alkaline values. Therefore, after a certain number of operating hours, this accumulation leads to a very difficult operation for the cell with the risk of blocking, regardless of the adjustment of the other parameters affecting electro-separation (electric field, current density, resistivity of the medium, low pressure of cathode department, etc.)

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en kontinuerlig prosess for å separere ved elektroforese eller elektroosmose, elektro-negativt ladede mineralpartikler som er suspendert i et vandig medium hvor katolytt-behandling kontinuerlig utføres ved hjelp av et hjelpemiddel som, ved å modifisere forholdet av de normalt tilstedeværende ionearter, sikrer effektiv elektro-separasjon av faststoffene ved kontinuerlig og jevn utvikling av en partikkelavsetning på anoden, øker virkningsgraden av den osmotiske passasje av den vandige fase over det katodiske filtermedium, gjør det mulig å opprettholde pH-verdien av katolytten innenfor et område som er nær nøytralpunktet, innfører ikke i katolytten noe fremmedelement som ville modifisere katolyttens sammensetning og som Ikke var tilstede i suspensjonen som skal behandles, og derfor gjør den vandige fase for ekstraheres fra katodeavdelingen for eliminering av overskuddsvann ikke-forurensende. The present invention relates to a continuous process for separating, by electrophoresis or electroosmosis, electro-negatively charged mineral particles which are suspended in an aqueous medium where catholyte treatment is continuously carried out by means of an aid which, by modifying the ratio of the normally present ionic species, ensures efficient electro-separation of the solids by continuous and uniform development of a particle deposit on the anode, increases the efficiency of the osmotic passage of the aqueous phase over the cathodic filter medium, makes it possible to maintain the pH value of the catholyte within a range close to the neutral point , does not introduce into the catholyte any foreign element that would modify the composition of the catholyte and which was not present in the suspension to be treated, and therefore makes the aqueous phase to be extracted from the cathode compartment for the elimination of excess water non-polluting.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes fremgangsmåten for samtidig og kontinuerlig å utvikle en jevn avsetning av faststoffasen på anoden å oppnå jevn ekstrahering av vaeskefasen med et vannresultat minst lik 1, fortrinnsvis mellom 0,01 og 1,5, der resultatet defineres av forholdet mellom mengden av vann som passerer pr. tidsenhet gjennom det katodiske filtermedium og den teoretiske verdi Q-j av vann som forflyttes pr. tidsenhet ved elektroosmose, According to the invention, the method is characterized by simultaneously and continuously developing a uniform deposition of the solid phase on the anode to achieve uniform extraction of the liquid phase with a water result at least equal to 1, preferably between 0.01 and 1.5, where the result is defined by the ratio between the amount of water that passes per time unit through the cathodic filter medium and the theoretical value Q-j of water that is moved per unit of time by electroosmosis,

at det inn i katodeavdel ingen uttømmes en mengde Q3 av katolytt pr. tidsenhet, med Q3 vesentlig større enn Q-p, that an amount Q3 of catholyte per time unit, with Q3 significantly greater than Q-p,

at mengden Q3 deles i to fraksjoner Qj og Q2, med 0^ forkastet, that the quantity Q3 is divided into two fractions Qj and Q2, with 0^ discarded,

at fraksjonen Ctø behandles kontinuerlig i en behandlingsanordning utenfor elektro-separasjonscellen med hjelp av et behandlIngsmiddel, that the fraction Ctø is processed continuously in a treatment device outside the electro-separation cell with the help of a treatment agent,

at den behandlede fraksjon O2 kontinuerlig reinjiseres i katodeavdelingen I den hensikt å modifisere forholdet av ionearter som er tilstede i katolytten og å gjøre katolytten selv. til et naturlig avfalls produkt, that the treated fraction O2 is continuously reinjected into the cathode compartment in order to modify the ratio of ion species present in the catholyte and to make the catholyte itself. to a natural waste product,

at forholdet O2/QT er større enn 1,5 og fortrinnsvis mellom 4,0 og 8,0, that the ratio O2/QT is greater than 1.5 and preferably between 4.0 and 8.0,

at behandlingsmidlet som anvendes i prosessen er surt, og at strømtettheten i elektroseparasjonscellen strekker seg fra 1 til 20 milliampére/cm<2>, og fortrinnsvis fra 5 til 15 milllampére/cm<2>. that the treatment agent used in the process is acidic, and that the current density in the electroseparation cell ranges from 1 to 20 milliampere/cm<2>, and preferably from 5 to 15 milliampere/cm<2>.

Faktisk har søkeren i tallrike eksperimenter vist viktigheten av resultatet av vannekstraksjonen, med resultatet definert som forholdet mellom mengden av vann som passerte pr. tidsenhet over filtermediet og bestemt forkastes, og den teoretiske mengde Q-p som ble beveget pr. tidsenhet ved elektroosmose under utviklingen av fast-partikkel avsetningen på anoden. In fact, the applicant has shown in numerous experiments the importance of the result of the water extraction, with the result defined as the ratio of the amount of water that passed per unit of time over the filter medium and determined to be discarded, and the theoretical quantity Q-p that was moved per unit of time by electroosmosis during the development of the solid-particle deposit on the anode.

Erfaring viser at det resultat Qi/Q-p er en absolutt nødvendig betingelse for kontinuerlig og jevn drift av elektro-separasjonscellen. Experience shows that the result Qi/Q-p is an absolutely necessary condition for continuous and smooth operation of the electro-separation cell.

Således, når konsentrasjonen av tørre materialer i suspensjonen som skal behandles er kjent, og når innholdet av tørrmaterialet i kaken som samles på anoden bestemmes, er det mulig å bestemme mengden Q-p av væsken som beveges pr. tidsenhet ved elektroosmose i kaken og derfor å bestemme mengden som bestemt skal forkastes pr. tidsenhet. Thus, when the concentration of dry materials in the suspension to be treated is known, and when the content of dry material in the cake collected on the anode is determined, it is possible to determine the quantity Q-p of the liquid moved per unit of time by electroosmosis in the cake and therefore to determine the amount that must be rejected per unit of time.

Når så andelen Qj er definert, blir en mengde O3 som i stor grad overskrider Q-p uttømt fra katolytten pr. tidsenhet, idet Q3 deles i to andeler 0^ og O2, med Qj forkastet mens O2 kontinuerlig behandles I en behandlingsanordning. When the proportion Qj is defined, an amount of O3 that largely exceeds Q-p is exhausted from the catholyte per unit of time, Q3 being split into two parts 0^ and O2, with Qj discarded while O2 is continuously processed in a treatment device.

Andelen Q2 som skal gjeninnføres i katodeavdelingen etter behandling justeres til å gi det nevnte forholdet O2/OT derved for å forøke diffusjonen og blandingen av Q2 innenfor katolytten som er tilstede i katodeavdelingen. The proportion of Q2 to be reintroduced into the cathode compartment after treatment is adjusted to give the aforementioned O2/OT ratio thereby increasing the diffusion and mixing of Q2 within the catholyte present in the cathode compartment.

Under utskillelsen av andelen Q3, måler man dens pH og sammenligner den målte verdien med en satt verdi. Sammen-ligningen mellom de to pH-verdiene gjør det mulig å justere tilgangen for behandlingshjelpemidlet til andelen Q2 for å oppnå i katodeavdel Ingen en pH nær eller lik den pH som er ønskelig for andelen Qj_. Generelt blir pH-verdien for andelen 0^ som skal elimineres bestemt av brukeren og gjør det mulig å definere den satte pH-verdi. I en foretrukket utførelsesform og for å tilfredsstille anti-forurensnings-bestemmelsene, er pH-verdien for andelen innenfor området 6,5-8. During the excretion of the portion Q3, its pH is measured and the measured value is compared with a set value. The comparison between the two pH values makes it possible to adjust the access of the treatment aid to the portion Q2 in order to achieve in cathode compartment No a pH close to or equal to the pH desired for the portion Qj_. In general, the pH value for the proportion of 0^ to be eliminated is determined by the user and makes it possible to define the set pH value. In a preferred embodiment and in order to satisfy the anti-pollution provisions, the pH value for the portion is within the range 6.5-8.

For å lette passeringen av denne andel 0^ over filtermediet, skaper man på konvensjonell måte et redusert trykk i katodeavdelingen. Det reduserte trykk er vanligvis satt til en verdi av minst 6,5'10<3> Pascal (tilsvarende 50 millimeters kvikksølvsøyle) og fortrinnsvis til verdier mellom 13-10<3> og 47'10<3> Pascal (tilsvarende 100 - 350 mm Hg). In order to facilitate the passage of this portion 0^ over the filter medium, a reduced pressure is created in the cathode compartment in a conventional manner. The reduced pressure is usually set to a value of at least 6.5'10<3> Pascal (corresponding to 50 millimeters of mercury column) and preferably to values between 13-10<3> and 47'10<3> Pascal (corresponding to 100 - 350 mm Hg).

Behandlingshjelpemidlet som anvendes I prosessen er et syremiddel og fortrinnsvis kullsyregass (CO2). The treatment aid used in the process is an acid agent and preferably carbon dioxide gas (CO2).

For på riktig måte å utøve prosessen ifølge oppfinnelsen, er de elektriske driftskarakteristika for elektroseparasjonscellen som følger: den elektriske feltstyrken mellom elektrodene velges i området 1-25 volt/cm og fortrinnsvis I området 5-15 volt/cm. In order to properly practice the process of the invention, the electrical operating characteristics of the electroseparation cell are as follows: the electric field strength between the electrodes is selected in the range 1-25 volts/cm and preferably in the range 5-15 volts/cm.

I henhold til oppfinnelsen inneholder suspensjonen som skal behandles fine mineralpartikler, som er egentlig elektro-negative eller ble gjort elektro-negative, og har vanligvis en elektrisk resistivitet i området 250 - 2500 Sl.cm og fortrinnsvis mellom 500 og 1800 fl. cm for å tillate passasjen av en strøm av tilstrekkelig intensitet mens forbruket av elektrisk energi forblir begrenset. According to the invention, the suspension to be treated contains fine mineral particles, which are essentially electro-negative or have been made electro-negative, and usually have an electrical resistivity in the range 250 - 2500 Sl.cm and preferably between 500 and 1800 fl. cm to allow the passage of a current of sufficient intensity while the consumption of electrical energy remains limited.

Oppfinnelsen ville bedre forstås fra den etterfølgende beskrivelse basert på et kretsskjema (Figur 1) som Illu-strerer prosessen uten å begrense dens omfang. The invention would be better understood from the following description based on a circuit diagram (Figure 1) which illustrates the process without limiting its scope.

I henhold til figur 1 består anordningen i praksis av en elektroseparasjonscelle som omfatter en beholder 1 som er forsynt med en tilførselsledning 2 som er forbundet med en tilførselstank 3 som inneholder suspensjonen som skal behandles og med et overløp 4 som er forbundet med en mottagende beholder 5. Innenfor beholderen 2 er der montert en eller flere rader av avvekslende katode- og anode-elektroder med justerbar avstand og med deres plane over-flater parallelle med hverandre. Anoder 6 som er koblet til den positive polen av en ekstern strømkilde 7 kan According to Figure 1, the device in practice consists of an electroseparation cell comprising a container 1 which is provided with a supply line 2 which is connected to a supply tank 3 which contains the suspension to be treated and with an overflow 4 which is connected to a receiving container 5 Inside the container 2, one or more rows of alternating cathode and anode electrodes are mounted with an adjustable distance and with their flat surfaces parallel to each other. Anodes 6 which are connected to the positive pole of an external current source 7 can

enten være rektangulære, og det er da mulig å bevege dem opp og ned parallelt i et vertikalt plan for å få anodene til å komme ut fra elektrolyttanken i hvilken de er nedsenket til å akkumulere kaken av faststoffer either be rectangular, and it is then possible to move them up and down parallel in a vertical plane to cause the anodes to emerge from the electrolyte tank in which they are immersed to accumulate the cake of solids

som er avsatt 1 løpet av elektrolysen, which is deposited during the electrolysis,

eller fortrinnsvis gis formen av sirkulære plater som drives i rotasjonsbevegelse rundt deres horisontale akse mens, i dette tilfellet kaken av faststoffer kontinuerlig fjernes fra plateseksjonen som kommer ut fra suspensjonen ved hjelp av et eller annet middel som er kjent for fagfolk (kniv, tråd, skrape, etc). or preferably the shape is given by circular plates driven in rotational motion about their horizontal axis while, in this case, the cake of solids is continuously removed from the plate section emerging from the suspension by some means known to those skilled in the art (knife, wire, scraper , etc).

Disse elektroder er laget av et edelmetall, slik som titan belagt med et tynt platinalag ved hjelp av elektroplettering eller av et visst annet metall eller metalloksyd som motstår korrosjonen fra gassen som genereres på anoden og av H+ ionene som er knyttet til gassfrigjøring under den elektrokjemiske reaksjonen. These electrodes are made of a noble metal, such as titanium coated with a thin layer of platinum by electroplating or of some other metal or metal oxide that resists the corrosion of the gas generated at the anode and of the H+ ions associated with gas release during the electrochemical reaction .

Katodene 8 er dannet av faste organer som, i en utførelses-form av oppfinnelsen, kan ha formen av halvsirkulære sektorer av rustfritt stål som er fullstendig nedsenket i suspensjonen og koblet til den negative polen for strømgeneratoren 7. Hver av katodene er forsynt med et filtermedium 9 som definerer et lukket volum 10 som benevnes katodeavdelingen og inneholder katolytten. The cathodes 8 are formed by solid bodies which, in an embodiment of the invention, may take the form of semi-circular sectors of stainless steel which are completely immersed in the suspension and connected to the negative pole of the current generator 7. Each of the cathodes is provided with a filter medium 9 which defines a closed volume 10 which is called the cathode compartment and contains the catholyte.

Katodeavdelingen er: The cathode compartment is:

koblet gjennom en ledning 11 som ender i sin øvre seksjon ved en vakuumpumpe 12 som tillater reguleringen av det reduserte trykk over katolyttnivået rundt en satt verdi som foreskrevet av et måleinstrument 21 av connected through a wire 11 which ends in its upper section by a vacuum pump 12 which allows the regulation of the reduced pressure above the catholyte level around a set value as prescribed by a measuring instrument 21 of

det negative trykket i katodeavdelingen, og the negative pressure in the cathode compartment, and

- koblet gjennom ledninger 13 og 14, som går inn i avdelingen under katolyttnivået, til en anordning 15 som muliggjør kontinuerlig injisering og Justering av behandlingsmidlet (kullsyregass CO2) i den lukkede sløyfe som er dannet av sammenstillingen av de to ledningene, injiseringsanordningen 15 og katodeavdel ingen 10. - connected through lines 13 and 14, which enter the compartment below the catholyte level, to a device 15 which enables continuous injection and adjustment of the treatment agent (carbon dioxide gas CO2) in the closed loop formed by the assembly of the two lines, the injection device 15 and the cathode compartment none 10.

Kontinuerlig sirkulasjon av katolytten oppnås med en pumpe 16 i den resulterende krets. Behandlingsmidlet injiseres ved hjelp av et eller annet middel som er kjent for fagfolk for å oppnå effektiv kontakt mellom behandlingsmiddelet og væsken. Anordningen som anvendes må tilpasses behandlingsmidlet som anvendes og mengden O2 av den sirkulerende katolytten. Continuous circulation of the catholyte is achieved with a pump 16 in the resulting circuit. The treatment agent is injected using some means known to those skilled in the art to achieve effective contact between the treatment agent and the liquid. The device used must be adapted to the treatment agent used and the amount of O2 in the circulating catholyte.

Når behandlingsmidlet er kullsyregass (CO2) og når utstyret har lav kapasitet, kan C02-injiseringsanordningen være en hindret glassplate. I tilfellet med større væske og gasstrømninger, bør anordninger som er kjent for fagfolk innenfor kjemiteknikk anvendes, nemlig pakkede søyler eller spredningssøyler. Strømnignstakten for behandlingsmidlet justeres ved hjelp av pH-måler 20 som kontinuerlig måler pH-verdien av katolytten som ekstraheres fra katodeavdelingen. Etter sammenligning av pH-verdien med en satt verdi, blir en styreventil 19 som modifiserer strømningstakten for hjelpemidlet som er innført i kretsen, aktivert til permanent å opprettholde i katodeavdelingen en pH-verdl nær den pH-verdi som er valgt av brukeren. When the treatment agent is carbon dioxide gas (CO2) and when the equipment has a low capacity, the C02 injection device may be an obstructed glass plate. In the case of larger liquid and gas flows, devices known to those skilled in the art of chemical engineering should be used, namely packed columns or dispersion columns. The flow rate for the treatment agent is adjusted by means of pH meter 20 which continuously measures the pH value of the catholyte which is extracted from the cathode compartment. After comparing the pH value with a set value, a control valve 19 which modifies the flow rate of the auxiliary introduced into the circuit is activated to permanently maintain in the cathode compartment a pH value close to the pH value selected by the user.

En mengde Q3 av katolytten blir kontinuerlig ekstrahert pr. tidsenhet fra avdeling 10 gjennom ledningen 13. Volumet O3 settes til en verdi som er langt større enn Q-p. Volumet dreneres fra den totale uttømning Q3 av katolytten som forlater avdelingen 10 og utskilles fra kretsen gjennom en ventil 17 og en ledning 18. Når behandlingsmidlet er CO2 og den eliminerte andel er en effluent hvis kontinuerlig overvåkede pH-verdi og Innhold av kjemiske komponenter samsvarer med de standarder som er spesifisert av anti-forurensningslover for avfallsmaterialer, blir forskjellen Q3 - Qj, dvs. O2, behandlet i anordning 15 for Innføring av hjelpemidlet og bringes tilbake inn i den nedre delen av katodeavdelingen 10 gjennom pumpe 16 og returlednlng 14. Når hjelpemidlet er CO2, gir bruken av en passende anordning 15 for injisering av gassen en homogen spredning av gassen i rekkeandelen Q2. Den kontinuerlige gjeninnføring av denne andel i kretsen i den nedre del av katodeavdel ingen og ekstraheringen av andelen Q3 ved toppen av avdelingen, sikrer fullstendig diffusjon av katolytten som behandles med katolytten fordelt over hele høyden av katodeavdelingen. Strømningstakten O2 er slik at en tilstrekkelig mengde av C02~gass absorberes til å nøytralisere hydroksylioner som genereres i katodeavdelIngen og opprettholder en pH-verdi som er større eller lik eksempelvis 8 i den avdelingen. I betraktning av den svake alkalitet i katolytten som ekstraheres fra katodeavdelingen og på grunn av den lave oppløsbar-het av CO2 i katolytten, er forholdet mellom massestrømnings-takten for den sirkulerende væsken og C02~gassen meget viktige for å sikre den ønskede absorbsjon av C02~gassen. A quantity of Q3 of the catholyte is continuously extracted per time unit from compartment 10 through line 13. The volume O3 is set to a value that is far greater than Q-p. The volume is drained from the total depletion Q3 of the catholyte that leaves the compartment 10 and is separated from the circuit through a valve 17 and a line 18. When the treatment agent is CO2 and the eliminated portion is an effluent whose continuously monitored pH value and Content of chemical components correspond to the standards specified by anti-pollution laws for waste materials, the difference Q3 - Qj, i.e. O2, is processed in device 15 for introducing the auxiliary and is brought back into the lower part of the cathode compartment 10 through pump 16 and return line 14. When the auxiliary is CO2, the use of a suitable device 15 for injecting the gas gives a homogeneous dispersion of the gas in the row section Q2. The continuous reintroduction of this portion into the circuit in the lower part of the cathode compartment and the extraction of the portion Q3 at the top of the compartment ensures complete diffusion of the catholyte treated with the catholyte distributed over the entire height of the cathode compartment. The O2 flow rate is such that a sufficient amount of C02~ gas is absorbed to neutralize hydroxyl ions generated in the cathode compartment and maintains a pH value that is greater than or equal to, for example, 8 in that compartment. Considering the weak alkalinity of the catholyte extracted from the cathode compartment and due to the low solubility of CO2 in the catholyte, the ratio between the mass flow rate of the circulating liquid and the C02 gas is very important to ensure the desired absorption of C02 ~the gas.

I den form som er beskrevet, kan prosessen ifølge oppfinnelsen anvendes til å behandle samtlige suspensjoner som inneholder fine partikler av elektro-negative faste materialer i den hensikt å adskille partiklene fra vaeskefasen i hvilken de holdes i suspensjon. Slike suspensjoner kan Inneholde meget ulike materialer, slik som kalsiumkarbonat, kaoliner, silikater, oksider av titan og aluminium, kalsium-fosfater, gips etc. In the form described, the process according to the invention can be used to treat all suspensions containing fine particles of electro-negative solid materials with the aim of separating the particles from the liquid phase in which they are held in suspension. Such suspensions can contain very different materials, such as calcium carbonate, kaolins, silicates, oxides of titanium and aluminium, calcium phosphates, plaster etc.

Konsentrasjonen av faststoffer i kaken som oppnås ved elektro-separasjon kan nå verdier som overskrider 75* for konsentrasjoner av 20 - 50 vekt-* av suspensjonene som behandles. The concentration of solids in the cake obtained by electro-separation can reach values exceeding 75* for concentrations of 20 - 50 wt-* of the suspensions being treated.

For klarere å vise mulighetene som gis ifølge oppfinnelsen, er de to følgende eksempler relatert til elektro-separasjonen av en suspensjon av kalsiumkarbonat og elektro-separasjonen av en suspensjon av kaoliner. To more clearly show the possibilities provided by the invention, the two following examples relate to the electro-separation of a suspension of calcium carbonate and the electro-separation of a suspension of kaolins.

Eksempel 1 Example 1

En kalsiumkarbonat (CaCC^) suspensjon med en konsentrasjon av 49,6* av faststoffer ble anvendt; en organisk polymer (natriumpolyakrylat) i konsentrasjoner av 0,3-0,4 vekt-*, betegnet som tørrmateriale til tørt kalsiumkarbonat, ble innført i suspensjonen. Denne polymer som adsorberes på kalsiumkarbonatpartikler, genererer negative ladninger på de faste partiklene. Resistiviteten i den vandige fasen er nær 600 n.cm. A calcium carbonate (CaCC^) suspension with a concentration of 49.6* of solids was used; an organic polymer (sodium polyacrylate) in concentrations of 0.3-0.4 wt-*, designated as dry material to dry calcium carbonate, was introduced into the suspension. This polymer, which is adsorbed on calcium carbonate particles, generates negative charges on the solid particles. The resistivity in the aqueous phase is close to 600 n.cm.

Det elektriske feltet som fremkommer på elektroden er 11,7 volt/cm, som ved en elektrodeavstand av 6 cm tilsvarer et totalt felt som er 70 volt. Strømtettheten er nær 16 milliampére/cm<2>. Det reduserte trykk over væskenivået i katodeomslutningen er 26'IO<3> Pascal (dvs. ca. 200 mm kvikksølvsøyle). The electric field that appears on the electrode is 11.7 volts/cm, which at an electrode distance of 6 cm corresponds to a total field of 70 volts. The current density is close to 16 milliampere/cm<2>. The reduced pressure above the liquid level in the cathode enclosure is 26'10<3> Pascal (ie about 200 mm Hg).

Ved en strømningstakt av 765 kg/t av suspensjonen som leveres til elektroseparasjonscellen og en masse av 506 kg/t av kake samlet med en massiv CaCOs konsentrasjon på 75*, er strøm-ningstakten Qi av væske som fjernes fra cellen og kastes fra katodeavdelingen 263 liter/t. Den teoretiske strømningstakt Q-p av vannet som forflyttes ved elektroosmose under avsetningen av de faste materialer på anoden er 259 liter/t. Således er vannekstraheringsresultåtet nær 1,015. Den totale strømningstakt O3 fra katodeavdelingen er 1763 liter/t. Strømningstakten O2 for katolytten som resirkuleres i katodeavdelingen er 1500 liter/t, tilsvarende et Q2/QT" forhold lik 5,79. pH-verdien for katolytten O3 som ekstraheres er 7,9. Injiseringen av CO2 justeres slik at ved en væske resirkulerings strømningstakt Q2 lik 1500 liter/t, reduseres pH-verdien for andelen Q2 til 7,3. Under disse forhold er strømningstakten for CC^-gassen 0,4 kg/t som tilsvarer et C02~forbruk som er litt mer enn 1 gram (dvs. 0,51 liter under normal trykk- og temperaturbetingelser) pr. kilogram CaCC^. At a flow rate of 765 kg/h of the suspension delivered to the electroseparation cell and a mass of 506 kg/h of cake collected with a massive CaCO concentration of 75*, the flow rate Qi of liquid removed from the cell and discarded from the cathode compartment is 263 liters/h. The theoretical flow rate Q-p of the water that is moved by electroosmosis during the deposition of the solid materials on the anode is 259 litres/h. Thus, the water extraction result is close to 1.015. The total flow rate O3 from the cathode section is 1763 litres/h. The flow rate O2 for the catholyte that is recycled in the cathode compartment is 1500 litres/h, corresponding to a Q2/QT" ratio equal to 5.79. The pH value for the catholyte O3 that is extracted is 7.9. The injection of CO2 is adjusted so that at a liquid recycling flow rate Q2 equal to 1500 litres/h, the pH value of the portion Q2 is reduced to 7.3 Under these conditions the flow rate of the CC^ gas is 0.4 kg/h which corresponds to a C02~ consumption of slightly more than 1 gram (i.e. .0.51 liter under normal pressure and temperature conditions) per kilogram of CaCC^.

Effluensen som ekstraheres fra cellen under de drifts-betingelser som er angitt ovenfor har den følgende kjemiske sammensetning: The effluent extracted from the cell under the operating conditions stated above has the following chemical composition:

Som angitt ovenfor er pH-verdien for Q^ lik 7,1. Ettersom en polyvinylkloridmembran med en liten porestørrelse anvendes som filtermediet som definerer katodeavdelingen, er konsentrasjonen av faststoffer som er tilstede i effluenten mindre enn 50 mg/11ter. As stated above, the pH value of Q^ is equal to 7.1. As a polyvinyl chloride membrane with a small pore size is used as the filter media defining the cathode compartment, the concentration of solids present in the effluent is less than 50 mg/1l.

Den kjemiske sammensetning, pH-verdien og konsentrasjonen av faststoffer er slik at den flytende effluenten er Ikke-forurensende og den kan kastes som sådan uten ytterligere behandling for å få den til å svare til antiforurensnings-bestemmelsene for avfallsmaterialer. The chemical composition, pH value and concentration of solids are such that the liquid effluent is non-polluting and it can be disposed of as such without further treatment to make it comply with anti-pollution regulations for waste materials.

Eksempel 2 Example 2

Dette eksempel er relatert til separasjonen av kaolinpar-tikler som er tilstede i en vandig suspensjon med en fast-stoffmaterialkonsentrasjon lik 24, 6%, i hvilket et dispergerende middel i form av en kopolymer av natriumakrylat og akrylamid innføres i en konsentrasjon av 0,6*, uttrykt som tørrvekt pr. tørrvekt av kaolin. This example relates to the separation of kaolin particles present in an aqueous suspension with a solids material concentration equal to 24.6%, in which a dispersant in the form of a copolymer of sodium acrylate and acrylamide is introduced at a concentration of 0.6 *, expressed as dry weight per dry weight of kaolin.

Systemet som ble anvendt var det samme som i eksempel 1, men elektrodeavstanden ble redusert til 5 cm i stedet for 6 cm. Spenningen på terminalen hos strømgeneratoren var nær 56 volt, hvilket tilsvarer en elektrisk feltstyrke av ca. 11,2 volt/cm. Strømtettheten ble opprettholdt på 8 milliampér/cm<2>. Det reduserte trykket over katolyttnivået i katodeavdelingen var 13'IO<3> Pascal (dvs. ca. 100 mm Hg-søyle). Under driftsbetingelsene som er definert på denne måte og med en tilførselsstrømningstakt av størrelsesorden 489 kg/t til cellen, var mengden av fuktig kaolin avsatt på anoden 261 kg/t, idet konsentrasjonen av faststoffer i kaolinene utgjorde 46,9*. Strømningstakten for væsken som ble ekstrahert fra katodeavdelingen og bestemt kastet deretter var 300 liter/t ved en teoretisk strømningstakt Qf lik 228 liter/t av vannet som ble forflyttet ved elektro-osmose. Resultatet av vannekstraksjonen var derfor 1,315. Mengden av CO2 injisert i katalyttandelen O2 resirkulert inn i katodeavdelingen ble Justert slik at pH-verdien i katodeavdel ingen varierte i området 6,7 - 7,3. Den vandige fraksjon O3, som ble ekstrahert fra katodeavdelingen og den eliminerte delen av denne er en effluent, hadde en pH nær nøytralpunktet. Konsentrasjonen av elementene kalsium og natrium i den effluenten var som følger: The system used was the same as in Example 1, but the electrode distance was reduced to 5 cm instead of 6 cm. The voltage at the terminal of the current generator was close to 56 volts, which corresponds to an electric field strength of approx. 11.2 volts/cm. The current density was maintained at 8 milliamps/cm<2>. The reduced pressure above the catholyte level in the cathode compartment was 13'10<3> Pascal (ie about 100 mm Hg column). Under the operating conditions thus defined and with a feed flow rate of the order of 489 kg/h to the cell, the amount of wet kaolin deposited on the anode was 261 kg/h, the concentration of solids in the kaolins being 46.9*. The flow rate of the liquid extracted from the cathode compartment and subsequently disposed of was 300 litres/h at a theoretical flow rate Qf equal to 228 litres/h of the water moved by electro-osmosis. The result of the water extraction was therefore 1.315. The amount of CO2 injected into the catalyst portion O2 recycled into the cathode compartment was adjusted so that the pH value in the cathode compartment did not vary in the range 6.7 - 7.3. The aqueous fraction O3, which was extracted from the cathode compartment and the eliminated part of which is an effluent, had a pH close to the neutral point. The concentration of the elements calcium and sodium in that effluent was as follows:

Na<+> 700 mg/liter Ca<2+> 21 mg/liter. Na<+> 700 mg/liter Ca<2+> 21 mg/liter.

Det kjemiske oksygenbehovet var mellom 20 og 40 mg/liter. The chemical oxygen demand was between 20 and 40 mg/litre.

Slik som 1 eksempel 1, var mengden av faststoffer som var tilstede i suspensjonen i effluentene under 50 mg/liter. As in Example 1, the amount of solids present in suspension in the effluents was below 50 mg/liter.

Eksempel 3 - Sammenlignende eksempel Example 3 - Comparative example

Viktigheten av CO2 er Illustrert i det etterfølgende eksempel 1 hvilket den samme suspensjonen av kaolin (engelsk "china clay") ble behandlet under den samme testperioden i en laboratoriecelle, først med C02~gass injisering og deretter uten dette. The importance of CO2 is illustrated in the following example 1 in which the same suspension of kaolin (English "china clay") was treated during the same test period in a laboratory cell, first with CO2 gas injection and then without this.

Operasjonsforholdene for cellen var som følger: The operating conditions for the cell were as follows:

Kaolinsuspensjonen som ble behandlet hadde en begynnelses-konsentrasjon av 25,9* av fastmaterialer. Et dispergerende middel bestående av en kopolymer av natriumakrylat og akrylamid ble innført 1 suspensjonen i en konsentrasjon av 0,6 vekt-*, uttrykt som tørrvekt pr. tørrvekt av kaolin. The kaolin suspension that was treated had an initial concentration of 25.9* of solids. A dispersing agent consisting of a copolymer of sodium acrylate and acrylamide was introduced into the suspension at a concentration of 0.6 wt-*, expressed as dry weight per dry weight of kaolin.

To tester ble foretatt, en uten CO2, den andre med CO2-injisering i henhold til oppfinnelsen justert slik at en pH-verdi nær 8 ble opprettholdt i katodeavdel ingen; hver av disse tester varte 12 timer. Two tests were carried out, one without CO2, the other with CO2 injection according to the invention adjusted so that a pH value close to 8 was maintained in the cathode compartment none; each of these tests lasted 12 hours.

Tabell 1 gir opplisting for eksperimentene med og uten CO2-gass de følgende verdier i den første, tredje, sjette og tolvte time av celledrift: - mengder av faststoffer uttrykt som tørrmaterialer på anoden, Table 1 lists for the experiments with and without CO2 gas the following values in the first, third, sixth and twelfth hours of cell operation: - quantities of solids expressed as dry materials on the anode,

strømningstakt, uttrykt i liter/time av vann som er flow rate, expressed in litres/hour of water that is

ekstrahert fra katodeavdelingen, og extracted from the cathode compartment, and

- vannresultåtet (Qi/Qt)« - the water result (Qi/Qt)«

På basis av denne tabell er det interessant å bemerke at uten C02~injisering, vil vannresultatet for cellen og mineral-mengden som avsettes på anoden avta i løpet av tiden, idet tapet i resultat utgjør ca. 13* i løpet av tolv timer, dvs. litt mer enn 1* pr. time, mens med C02-injisering vil resultatet og mengden av faststoffer som avsettes på anoden forbli konstante under tidsforløpet. On the basis of this table, it is interesting to note that without C02~injection, the water result for the cell and the amount of mineral deposited on the anode will decrease over time, the loss in result being approx. 13* within twelve hours, i.e. slightly more than 1* per hour, while with C02 injection the result and amount of solids deposited on the anode will remain constant over time.

Claims

1. Process for separating fine mineral particles in suspension in an aqueous medium by means of electrophoresis and electroosmosis comprising the steps of: continuously introducing the suspension containing the electro-negative solid material into an electro-separation cell having an anode and a cathode between which an electric field is maintained, the cathode being supplied with a filter medium which is permeable only to a liquid phase and which defines a cathode compartment containing a catholyte, while the space between the filter medium and the anode is the treatment region for the suspension, and from which the excess suspension is removed by suitable means, to to move solid particles under the influence of an electric field, to deposit the particles in the form of a cake on the anode surface, and to relieve the cake outside the suspension treatment region, to move the liquid phase in the opposite direction, towards the cathode compartment, to filter the liquid phase through the filter medium under the influence of a reduced pressure, o g to remove the liquid phase from that compartment, characterized by, to simultaneously and continuously develop a uniform deposition of the solid phase on the anode and to achieve uniform extraction of the liquid phase with a water result at least equal to 1, preferably between 1.0 and 1.5, where the result is defined as the ratio between the amount of water that passes per time unit through the cathodic filter medium and the theoretical value Q-p of water that is moved per time unit by electro-osmosis, that a quantity Q3 of catholyte is discharged into the cathode compartment per unit of time, with O3 significantly greater than Q-p, that the quantity Q3 is divided into two fractions 0^ and Ctø, with the rejected, that the fraction Ctø is treated continuously in a treatment device outside the electroseparation cell with the help of a treatment agent, that the treated fraction O2 is continuously reinjected into the cathode compartment with the intention of modifying the ratio of ion species present in the catholyte and to turn the catholyte itself into a natural waste product, that the ratio Q2/QT is greater than 1.5 and preferably between 4.0 and 8.0, that the treatment agent used in the process is acidic, and that the current density in the electroseparation cell ranges from 1 to 20 milliampere/cm2 h and preferably from 5 to 16 milliampere/cm2 m

2. Method as stated in claim 1, grade 1 is characterized by CO2 being the preferred treatment agent.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that the pH value for the drained portion Q3 is measured continuously, and that the measured value is compared with a set value.

4. Method as stated in claim 3, characterized in that the pH value is between 6.5 and 8.0.

5. Method as stated in any one of claims 1-4, characterized in that the introduction of the treatment agent is tied to the measured pH value and the set pH value.

6. Method as set forth in any one of claims 1-5, characterized in that it is carried out in the cathode compartment which is subjected to a reduced partial pressure of at least 6.5'10<3> Pascal.

7. Method as stated in claim 6, characterized in that the reduced partial pressure is preferably between 13'10<3> and 47-10<3> Pascal.

8. Method as stated in any one of claims 1-7, characterized in that the resistivity in the suspension that is introduced is adjusted to a value between 250 and 2500 n.cm and preferably between 500 and 1800 n.cm when introducing a cationic agent.

9. Method as stated in any one of claims 1-8, characterized in that the electric field between the two electrodes has a value between 1 and 25 volts/cm and preferably between 5 and 15 volts/cm.