EP0053565B1 - Apparatus and process for feeding ticl4 to electrolysis cells used for the manufacture of titanium - Google Patents
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- EP0053565B1 EP0053565B1 EP81420173A EP81420173A EP0053565B1 EP 0053565 B1 EP0053565 B1 EP 0053565B1 EP 81420173 A EP81420173 A EP 81420173A EP 81420173 A EP81420173 A EP 81420173A EP 0053565 B1 EP0053565 B1 EP 0053565B1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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- C25C3/28—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of titanium, zirconium, hafnium, tantalum or vanadium of titanium
Definitions
- the device and the method which are the subject of the invention relate to the preparation of titanium by electrolysis in a bath of molten halides. They relate more particularly to the method of supplying the cell with TiCl 4 .
- FIG. 1 represents such an electrolysis cell of the type described in FR 2 423 55 which comprises a metal envelope (1) containing the molten electrolysis (2).
- An anode (3) is placed inside an anode compartment (4).
- a diaphragm (5) separates this compartment from the rest of the cell in which the deposition (6) and supply (7) cathodes are located.
- the supply cathode (7) is tubular in shape. It is, for example, in wire mesh and connected to the negative pole of a current source.
- This metallic fabric can be, for example, carbon steel or another metal such as nickel or stainless steel optionally coated with cobalt.
- a supply of TiC1 4 is carried out inside the supply cathode (7) by means of the tube (8) placed in the vicinity of its axis. This tube is insulated from the cathode. Under these conditions, it can be seen that the TiC1 4 which leaves through the orifice (9) of the tube (8) is reduced at least partially to titanium subchloride which dissolves in the bath.
- reaction (1) diffuses in the electrolyte and come to reduce at the supply cathode according to the reaction:
- q is the mass of TiC1 4 introduced into the electrolyte in g / h and I 1 the intensity of the current in amperes.
- the total current I which flows through the anode is such that:
- the object of the invention is a device for supplying TiC1 4 to an electrolysis cell for the preparation of titanium in which the cover is traversed by a tube which allows the introduction of TiC1 4 and by a cathode of feed formed by two steel rods arranged on either side of the tube connected to the negative pole of a current source, electrically isolated from the cover, the tube and the rods immersed in the molten electrolyte characterized in that the tube and the cathode are surrounded by a diaphragm electrically isolated from the cathode.
- Another object of the invention is a method for supplying TiC1 4 to an electrolysis cell equipped with the device described above and in which a current of intensity I 1 is passed through the supply cathode the ratio of the activities of the Ti 3+ and Ti 3+ ions is the same on both sides of the diaphragm.
- This value can be given by equipping the supply device with two measurement electrodes placed on either side of the diaphragm.
- FIG. 2 represents, by way of nonlimiting example, a feed cathode device according to the invention.
- This device is placed inside a cell (10) for the preparation by electrolysis of titans from a molten electrolyte (11).
- This cell comprises, like that of FIG. 1, an anode (12) surrounded by a diaphragm (13) and, at least, a deposition cathode (14): Only the supply device according to the invention is described from in detail. It comprises a tube (15) which makes it possible to introduce the TiC1 4 which leaves the electrolyte through the orifice (16).
- the feed cathode consists of two steel rods (17) and (18) arranged on either side of the tube (15). They pass through the cover (19) of the cell through insulating joints and are connected to the negative pole of a current source not shown.
- the diaphragm (20) which constitutes one of the objects of the invention, is made of a metal having sufficient resistance to the electrolyte under the temperature conditions in which it is operated. It is possible, for example, to use unalloyed nickel, or nickel-based alloys or else steels, preferably stainless.
- This diaphragm is connected to the upper part of the cover (19) of the electrolyser by means of a sealed metallic annular wall (21) which is fixed to the cover (19) by insulating and waterproof annular seals (22) and (23 ).
- the annular wall (21) penetrates through its lower part into the electrolyte and thus obstructs the circulation of the gases present above the level of the electrolyte on either side of the diaphragm (20).
- the essential role of the latter is to obstruct the diffusion of TiC1 3 formed according to reaction (2) by the action of TiC1 4 on TiCl 2 , outside the space delimited by this diaphragm.
- the electrolyte zone located in the immediate vicinity of the rods (17) and (18), which constitute the supply cathode, is enriched in TiCl 3 , which allows a very rapid redissolution of the titanium formed in the contact of these rods by discharge of bivalent titanium ions.
- the structure of the diaphragm (20) can be produced, for example, in the form of a metallic cloth such as a nickel cloth, or of a sheet obtained perfitting a metallic powder, for example based on stainless steel , and having sufficient residual porosity.
- the potential of this diaphragm (20) relative to the electrolyte in which it is immersed can be calculated by one of the following two equations, considering either the potential of the internal face of this diaphragm relative to the electrolyte (24) which is inside this diaphragm, that is to say the potential of the external face of the same diaphragm with respect to the electrolyte (25) situated outside this diaphragm.
- e 0 Ti3 + / Ti2 + represents the normal potential for the reaction (6)
- a 1 Ti3 + and a 1 Ti2 + represent the respective activities of the Ti2 + ions in the volume of electrolyte (24) contained in the space surrounded through the diaphragm (20).
- a 2 Ti3 + and a 2 Ti2 + represent the respective activities of the Ti 2+ ions in the electrolyte (25) with which the external face of the diaphragm (20) is in contact.
- this drop in potential is relatively difficult to achieve. It is however possible to measure a value very close to this potential difference by having on either side of the diaphragm, but without contact with it, two reference electrodes, for example electrodes sensitive to chlorine ions (26 ) and (27) such as Ag / AgCI electrodes immersed in the electrolyte: the ends of these electrodes pass through the cell cover by insulating seals and are connected to a means of measuring the potential difference which will be used to control the current I 1 or what amounts to the same, the ratio I 2 / I 1 .
- two reference electrodes for example electrodes sensitive to chlorine ions (26 ) and (27)
- Ag / AgCI electrodes immersed in the electrolyte the ends of these electrodes pass through the cell cover by insulating seals and are connected to a means of measuring the potential difference which will be used to control the current I 1 or what amounts to the same, the ratio I 2 / I 1 .
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Abstract
Description
Le dispositif et le procédé qui font l'objet de l'invention concernent la préparation du titane par électrolyse en bain d'halogénures fondus. Ils concernent plus particulièrement le mode d'alimentation de la cellule en TiCl4.The device and the method which are the subject of the invention relate to the preparation of titanium by electrolysis in a bath of molten halides. They relate more particularly to the method of supplying the cell with TiCl 4 .
Flusieurs publications ont décrit des cellules d'électrolyse permettant la préparation du titane et comportant des dispositifs d'alimentation continu en TiCl4.Several publications have described electrolysis cells allowing the preparation of titanium and comprising devices for continuous supply of TiCl 4 .
Les figures ci-après permettront de mieux comprende les caractéristiques des dispositifs connus et celles du dispositif et du procédé qui font l'objet de l'invention.
- Figure 1: cellule d'électrolyse du type connu pour la préparation du titane.
- Figure 2: dispositif d'alimentation en TiC14 suivant l'invention, d'une cellule d'électrolyse pour la préparation du titane.
- Figure 1: electrolysis cell of the type known for the preparation of titanium.
- Figure 2: TiC1 4 supply device according to the invention, an electrolysis cell for the preparation of titanium.
Dans le brevet FR 2 423 555, est décrite une cellule améliorée pour la préparation par électrolyse de métaux polyvalents et plus particulièrement pour la préparation du titane. Dans cette cellule, un dispositif d'alimentation permet d'introduire de façon continue, au fur et à mesure de l'électrolyse, du tétrachlorure de titane dans un bain d'halogénures alcalins ou alcalinoterreuxfondus.In
La figure 1 représente une telle cellule d'électrolyse du type décrit dans le FR 2 423 55 qui comporte une envelope métallique (1) contenant l'électrolyse fondu (2). Une anode (3) est placée à l'intérieur d'un compartiment anodique (4). Un diaphragme (5) sépare ce compartiment du reste de la cellule dans lequel se trouvent les cathodes de dépôt (6) et d'alimentation (7). Comme on le voit, la cathode d'alimentation (7) est de forme tubulaire. Elle est, par exemple, en toile métallique et reliée au pôle négatif d'une source de courant. Cette toile métallique peut être, par exemple, en acier au carbone ou en un autre métal tel que du nickel ou de l'acier inoxydable éventuellement revêtu de cobalt. Une alimentation en TiC14 est effectuée à l'intérieur de la cathode d'alimentation (7) au moyen du tube (8) place au voisinage de son axe. Ce tube est isolé par rapport à la cathode. Dans ces conditions, on constate que le TiC14 qui sort par l'orifice (9) du tube (8) est réduit au moins partiellement en sous-chlorure de titane qui se dissout dans le bain.FIG. 1 represents such an electrolysis cell of the type described in
Le mécanisme de réduction de TiC14 n'est pas connu avec certitude. Suivant une théorie généralement admise, il se produit une première réaction entre le TiC14 gazeux et le TiC14 dissous dans le bain:
Puis, au cours d'une deuxième réaction, les ions Ti3+ formés par la réaction (1) diffusent dans l'électrolyte et viennent se réduire à la cathode d'alimentation suivant la réaction:
On voit que, si l'on désire obtenir la transformation de tout le TiC14 en TiCl4, il faut théoriquement, en admettant un rendemant des ampères de 100%, que le courant I1 qui traverse la cathode d'alimentation, soit égal à:
Dans cette relation (3), q est la masse de TiC14 introduite dans l'électrolyte en g/h et I1 l'intensité du courant en ampères.In this relation (3), q is the mass of TiC1 4 introduced into the electrolyte in g / h and I 1 the intensity of the current in amperes.
Dans le même temps, la cathode de dépôt (6) doit être traversée par un courant 12 = I1, afin de recueillir à chaque instant une quantité de titane correspondant à celle qui a été solubilisée. Le courant total I qui traverse l'anode est tel que:
Dans ces conditions, on ne devrait observer aucun dépôt de titane sur la cathode d'alimentation. En fait, l'expérience montre que ce n'est pas le cas. En effet, du titane métallique se dépose sous forme de poudre très fine au voisinage de la cathode. Ce dépôt, qui forme avec l'électrolyte une sorte de boue, perturbe le fonctionnement de la cathode; il est très difficile à extraire de la cellule et correspond à une perte de rendement qui peut être importante.Under these conditions, no titanium deposit should be observed on the supply cathode. In fact, experience shows that this is not the case. In fact, metallic titanium is deposited in the form of a very fine powder in the vicinity of the cathode. This deposit, which forms with the electrolyte a kind of mud, disturbs the operation of the cathode; it is very difficult to extract from the cell and corresponds to a loss of yield which can be significant.
Deux hypothèses, pratiquement équivalentes, peuvent rendre compte de ce comportement anormal:
- - 1ère hypothèse: dans les conditions opératoires, TiCl2 n'est stable qu'en présence d'une certaine quantité de TiCl3, sinon il se dismute par déplacement vers la droite de la réaction équilibrée:
- - 2ème hypothèse: la réduction de Ti3+ en Ti2+ ne s'effectue pas directement à la cathode par la réaction (2), mais par l'intermédiaire des réactions suivantes:
- Ti métal + 2 TiCI3 dissous ⇄ 3 TiCl2 dissous (5 bis)
- c'est-à-dire par la réaction (4) déplacée vers la gauche.
- - 1st hypothesis: under the operating conditions, TiCl 2 is only stable in the presence of a certain amount of TiCl 3 , otherwise it disassembles by displacement to the right of the balanced reaction:
- - 2nd hypothesis: the reduction of Ti 3+ to Ti2 + is not carried out directly at the cathode by reaction (2), but by means of the following reactions:
- Ti metal + 2 TiCI 3 dissolved ⇄ 3 TiCl 2 dissolved (5 bis)
- that is to say by reaction (4) moved to the left.
Dans les deux cas, le résultat final est le même: le passage d'une intensité
L'objet de l'invention est un dispositif d'alimentation en TiC14 d'une cellule d'électrolyse pour la préparation du titane dans laquelle le couvercle est traversé par un tube qui permet l'introduction du TiC14 et par une cathode d'alimentation formée de deux tiges en acier disposées de part et d'autre du tube reliée au pôle négatif d'une source de courant, isolées électriquement du couvercle, le tube et les tiges plongeant dans l'électrolyte fondu caractérisé en ce que le tube et la cathode sont entourés par un diaphragme isolé électriqument de la cathode.The object of the invention is a device for supplying TiC1 4 to an electrolysis cell for the preparation of titanium in which the cover is traversed by a tube which allows the introduction of TiC1 4 and by a cathode of feed formed by two steel rods arranged on either side of the tube connected to the negative pole of a current source, electrically isolated from the cover, the tube and the rods immersed in the molten electrolyte characterized in that the tube and the cathode are surrounded by a diaphragm electrically isolated from the cathode.
Un autre objet l'invention est un procédé d'alimentation en TiC14 d'une cellule d'électrolyse équipée du dispositif décrit ci- dessus et dans lequel on fait passer dans la cathode d'alimentation un courant d'intensité I1 tel que le rapport des activités des ions Ti3+ et Ti3+ soit le même de part et d'autre du diaphragme.Another object of the invention is a method for supplying TiC1 4 to an electrolysis cell equipped with the device described above and in which a current of intensity I 1 is passed through the supply cathode the ratio of the activities of the Ti 3+ and Ti 3+ ions is the same on both sides of the diaphragm.
Dans ces conditions, on maintient une chute de potentiel faible mais non nulle dans l'electrolyte qui imprègne le diaphragme.Under these conditions, a small but not zero potential drop is maintained in the electrolyte which permeates the diaphragm.
Pour régler l'intensité de ce courant l1, on utilise la valeur de la mesure du potentiel dans l'électrolyte imprégnant le diaphragme ou une variable qui lui est liée.To adjust the intensity of this current l 1 , the value of the potential measurement in the electrolyte impregnating the diaphragm or a variable linked to it is used.
Cette valeur peut être donnée en équipant le dispositif d'alimentation de deux électrodes de mesure placées de part et d'autre du diaphragme.This value can be given by equipping the supply device with two measurement electrodes placed on either side of the diaphragm.
Grâce à ce dispositif et à ce procédé, on réalise une régulation des teneurs en TiCI3 et en TiC12 dissous à la cathode d'alimentation dans des proportions conformes à l'équilibre (4).Thanks to this device and to this process, the contents of TiCI 3 and of TiC1 2 dissolved at the supply cathode are regulated in proportions in accordance with equilibrium (4).
La figure 2 représente, à titre d'exemple non limitatif, un dispositif de cathode d'alimentation suivant l'invention.FIG. 2 represents, by way of nonlimiting example, a feed cathode device according to the invention.
Ce dispositif est placé à l'intérieur d'une cellule (10) pour la préparation par électrolyse de titans à partir d'un électrolyte fondu (11). Cette cellule comporte, comme celle de la figure 1, une anode (12) entourée d'un diaphragme (13) et, au moins, une cathode de dépôt (14): Seul le dispositif d'alimentation suivant l'invention est décrit de façon détaillée. Il comporte un tube (15) qui permet d'introduire le TiC14 qui sort dans l'électrolyte par l'orifice (16). La cathode d'alimentation est constituée de deux tiges en acier (17) et (18) disposées de part et d'autre du tube (15). Elles traversent le couvercle (19) de la cellule à travers des joints isolants et sont reliées au pôle négatif d'une source de courant non représentée.This device is placed inside a cell (10) for the preparation by electrolysis of titans from a molten electrolyte (11). This cell comprises, like that of FIG. 1, an anode (12) surrounded by a diaphragm (13) and, at least, a deposition cathode (14): Only the supply device according to the invention is described from in detail. It comprises a tube (15) which makes it possible to introduce the TiC1 4 which leaves the electrolyte through the orifice (16). The feed cathode consists of two steel rods (17) and (18) arranged on either side of the tube (15). They pass through the cover (19) of the cell through insulating joints and are connected to the negative pole of a current source not shown.
Le diaphragme (20), qui constitue l'un des objets de l'invention, est réalisé en un métal présentant une tenue suffisante vis-à-vis de l'électrolyte dans les conditions de température où l'on opère. On peut faire appel, par exemple, à du nickel non allié, ou à des alliages à base de nickel ou encore à des aciers, de préférence inoxydables. Ce diaphragme est raccordé à la partie supérieure au couvercle (19) de l'électrolyseur au moyen d'une paroi annulaire métallique étanche (21) qui est fixée au couvercle (19) par des joints annulaires isolants et étanches (22) et (23). La paroi annulaire (21) pénètre par sa partie inférieure dans l'électrolyte et fait ainsi obstacle à la circulation des gaz présents au-dessus du niveau de l'électrolyte de part et d'autre du diaphragme (20). Le rôle essentiel de celui-ci est de faire obstacle à la diffusion du TiC13 formé suivant la réaction (2) par action de TiC14 sur TiCl2, en dehors de l'espace délimité par ce diaphragme. De cette façon, la zone de l'électrolyte située au voisinage immédiat des tiges (17) et (18), qui constituent la cathode d'alimentation, s'enrichit en TiCl3, ce qui permet une redissolution très rapide du titane formé au contact de ces tiges par décharge des ions titane bivalents.The diaphragm (20), which constitutes one of the objects of the invention, is made of a metal having sufficient resistance to the electrolyte under the temperature conditions in which it is operated. It is possible, for example, to use unalloyed nickel, or nickel-based alloys or else steels, preferably stainless. This diaphragm is connected to the upper part of the cover (19) of the electrolyser by means of a sealed metallic annular wall (21) which is fixed to the cover (19) by insulating and waterproof annular seals (22) and (23 ). The annular wall (21) penetrates through its lower part into the electrolyte and thus obstructs the circulation of the gases present above the level of the electrolyte on either side of the diaphragm (20). The essential role of the latter is to obstruct the diffusion of TiC1 3 formed according to reaction (2) by the action of TiC1 4 on TiCl 2 , outside the space delimited by this diaphragm. In this way, the electrolyte zone located in the immediate vicinity of the rods (17) and (18), which constitute the supply cathode, is enriched in TiCl 3 , which allows a very rapid redissolution of the titanium formed in the contact of these rods by discharge of bivalent titanium ions.
La structure du diaphragme (20) peut être réalisée, par example, sous forme d'une toile métallique telle qu'une toile de nickel, ou d'une feuille obtenue parfittage d'une poudre métallique, par example à base d'acier inoxydable, et présentant une porosité résiduelle suffisante.The structure of the diaphragm (20) can be produced, for example, in the form of a metallic cloth such as a nickel cloth, or of a sheet obtained perfitting a metallic powder, for example based on stainless steel , and having sufficient residual porosity.
L'expérience a montré qu'un tel diaphragme, réalisé par exemple en toile de nickel et isolé par rapport à la cathode d'alimentation, se comporte comme une électrode indicatrice de la réaction d'oxydo réduction:
Le potentiel de ce diaphragme (20) par rapport à l'électrolyte dans lequel il est plongé, peut se calculer par l'une des deux équations suivantes, en considérant soit le potentiel de la face interne de ce diaphragme par rapport à l'électrolyte (24) qui se trouve à l'intérieur de ce diaphragme, soit le potentiel de la face externe du même diaphragme par rapport à l'électrolyte (25) situeé à l'extérieur de ce diaphragme.The potential of this diaphragm (20) relative to the electrolyte in which it is immersed, can be calculated by one of the following two equations, considering either the potential of the internal face of this diaphragm relative to the electrolyte (24) which is inside this diaphragm, that is to say the potential of the external face of the same diaphragm with respect to the electrolyte (25) situated outside this diaphragm.
Le potentiel de la face interne du diaphragme se calcule par la formule bien connue des électrochi- mistes:
Dans cette formule, e0 Ti3+/Ti2+ représente le potentiel normal pour la réaction (6), et a1 Ti3+ et a1 Ti2+ représentent les activités respectives des ions Ti2+ dans le volume d'électrolyte (24) contenu dans l'espace entouré par le diaphragme (20).In this formula, e 0 Ti3 + / Ti2 + represents the normal potential for the reaction (6), and a 1 Ti3 + and a 1 Ti2 + represent the respective activities of the Ti2 + ions in the volume of electrolyte (24) contained in the space surrounded through the diaphragm (20).
Le potentiel de la face externe du diaphragme (20) se calcule de façon identique par la réaction:
Dans cette formule, a2 Ti3+ et a2 Ti2+ représentent les activités respectives des ions Ti2+ dans l'électrolyte (25) avec lequel se trouve en contact la face externe du diaphragme (20).In this formula, a 2 Ti3 + and a 2 Ti2 + represent the respective activities of the Ti 2+ ions in the electrolyte (25) with which the external face of the diaphragm (20) is in contact.
Du fait de la présence de Ti métal sur la cathode de dépôt (14), l'électrolyte (25) est en équilibre avec le titane métal conformément à l'équilibre (4) et l'on peut également écrire:
La cellule étant avec un courant l = I1 + 12, la cathode d'alimentation avec un courant I1 et un débit de TiC14, q = 1,772 I, la cathode de dépôt avec un courant 12, on observe que, suivant l'intensité du courant I1, trois situations peuvent se présenter:
- a) l'intensité I1 est choisie de manière à ce que
reste constant et conforme à la valeur d'équilibre de la réaction (4) c'est-à-dire égal à ; on observe alors une simple réduction des ions Ti3+ à l'état Ti2+ à la cathode d'alimentation à l'exclusion de tout dépôt métallique, les potentiels de part et d'autre du diaphragme restent inchangés et égaux, et un courant électronique égal à li s'établit dans les portions métalliques du diaphragme entraînant la réduction des ions Ti2+ à l'état métallique sur la face externe du diaphragme et l'oxydation en quantité équivalente des ions Ti2+ à l'état Ti3+ sur la face interne; cependant, simultanément, l'alimentation en TiCl4 entraîne l'apparition d'un flux d'électrolyte (24) à travers le diaphragme qui entraîne le TiCl3 ainsi formé vers la face externe du diaphragme, où il réagit sur le Ti déposé en redonnant du TiCl2. - b) l'intensité I1 est choisie à une valeur supérieure à la précédente; un excès de TiCl2 est produit à la cathode d'alimentation, une partie de cet excès est réduite directement à l'état métallique sur cette cathode, et le reste se dismute dans l'électrolyte (24) conformément à l'équilibre (4) en donnant naissance à des particules de Ti très finnes qui forment avec l'électrolyte une sorte de boue; le rapport
reste ainsi inchangé, ainsi que les potentiels de part et d'autre du dia- phragme. Le courant I1 passe toujours par voie électronique avec, comme conséquence, le dépôt de titane métallique sur la face externe et formation en quantité équivalente d'ions Ti3+ sur la face interne; cependant, le TiCl3 en excès ainsi formé est à son tour immédiatement réduit à l'état de TiC12 par les boues de titane métallique en suspension dans l'électrolyte (24), le flux d'électrolyte (24) traversant le diaphragme ne contient plus alors assez de TiCI3 pour redissoudre le titane métallique sur la surface externe du diaphragme qui se colmate progressivement. - c) l'intensité I1 est choisie à une valeur inférieure à celle qui a été choisie en a): un excès de TiCl3 non réduit à la cathode reste dissous dans l'électrolyte, et le terme
diminue en valeur absolue, une chute de potentiel apparaît dans l'électrolyte, imprégnant le diaphragme qui est alors parcouru par un courant ionique, ce qui entraîne une diminution du courant électronique dans les parties métalliques du diaphragme; le dépôt de titane métallique sur la surface externe du diaphragme, qui résulte du passage de ce courant, diminue et ce dépôt est complètement redissous par le flux d'électrolyte (24) traversant le diaphragme par suite de l'alimentation en TiC14, du TiC13 en excès diffuse dans le bain (25). Cependant, étant donné l'importance du volume du bain (25) par rapport à celui du bain (24), la présence de ce TiCl3 en excès ne modifie pas sensiblement le potentiel de la face externe du diaphragme, mais il vient se réduire au contact de la cathode de dépôt, ce qui diminue le rendement de la cellule.
- a) the intensity I 1 is chosen so that
remains constant and conforms to the equilibrium value of reaction (4), i.e. equal to ; a simple reduction of the Ti 3+ ions in the Ti 2+ state is then observed at the feed cathode to the exclusion of any metallic deposit, the potentials on either side of the diaphragm remain unchanged and equal, and a electronic current equal to l i is established in the metal portions of the diaphragm causing the reduction of Ti 2+ ions in the metallic state on the external face of the diaphragm and the oxidation in equivalent quantity of Ti 2+ ions in the state Ti 3+ on the internal face; however, simultaneously, the supply of TiCl 4 leads to the appearance of an electrolyte flow (24) through the diaphragm which drives the TiCl 3 thus formed towards the external face of the diaphragm, where it reacts on the Ti deposited in restoring TiCl 2 . - b) the intensity I 1 is chosen at a value greater than the previous one; an excess of TiCl 2 is produced at the feed cathode, part of this excess is reduced directly to the metallic state on this cathode, and the rest is disproportionated in the electrolyte (24) in accordance with the equilibrium (4 ) by giving birth to very fine Ti particles which form with the electrolyte a kind of mud; The report
thus remains unchanged, as well as the potentials on either side of the diaphragm. The current I 1 always passes electronically with, as a consequence, the deposition of metallic titanium on the external face and formation in equivalent quantity of Ti 3+ ions on the face internal; however, the excess TiCl 3 thus formed is in turn immediately reduced to the state of TiC1 2 by the slurries of metallic titanium suspended in the electrolyte (24), the flow of electrolyte (24) passing through the diaphragm more then contains enough TiCl 3 to redissolve the metallic titanium on the external surface of the diaphragm which gradually becomes clogged. - c) the intensity I 1 is chosen at a value lower than that which was chosen in a): an excess of TiCl 3 not reduced at the cathode remains dissolved in the electrolyte, and the term
decreases in absolute value, a drop in potential appears in the electrolyte, permeating the diaphragm which is then traversed by an ion current, which causes a decrease in the electronic current in the metal parts of the diaphragm; the deposition of metallic titanium on the external surface of the diaphragm, which results from the passage of this current, decreases and this deposit is completely redissolved by the flow of electrolyte (24) passing through the diaphragm as a result of the supply of TiC1 4 , of the TiC1 3 in diffuse excess in the bath (25). However, given the importance of the volume of the bath (25) relative to that of the bath (24), the presence of this TiCl 3 in excess does not substantially modify the potential of the external face of the diaphragm, but it is reduced in contact with the deposition cathode, which reduces the efficiency of the cell.
En définitive, c'est le cas n° qui répond aux meilleures conditions de fonctionnement de la cellule, la solution, et c'est là l'objet de l'invention, consiste à régler le courant I1 de façon à ce qu'il existe une chute de potentiel aussi faible que possible, mais non nulle, dans le bain imprégnant le diaphragme. La porosité de celui-ci n'est pas critique. Elle doit être suffisamment grande pour ne pas freiner exagérément le flux d'électroyte qui traverse le diaphragme. Elle doit être suffisamment faible pour permettre la détection facile d'une chute de potentiel dans l'électrolyte imprégnant le diaphragme.Ultimately, this is case no. Which meets the best operating conditions of the cell, the solution, and this is the object of the invention, consists in regulating the current I 1 so that there is a drop in potential as small as possible, but not zero, in the bath permeating the diaphragm. The porosity of it is not critical. It must be large enough not to overly brake the flow of electro-yoke which crosses the diaphragm. It should be low enough to allow easy detection of a potential drop in the electrolyte permeating the diaphragm.
La mesure exacte de cette chute de potentiel est relativement difficile à réaliser. Il est par contre possible de mesurer une valeur très proche de cette différence de potentiel en disposant de part et d'autre du diaphragme, mais sans contact avec celui-ci, deux électrodes de références, par exemple des électrodes sensibles aux ions chlores (26) et (27) telles que des électrodes Ag/AgCI plongées dans l'électrolyte: les extrémités de ces électrodes traversent le couvercle de la cellule par des joints isolants et sont reliées à un moyen de mesure de la différence de potentiel qui servira à piloter le courant I1 ou ce qui revient au même, le rapport I2/I1.The exact measurement of this drop in potential is relatively difficult to achieve. It is however possible to measure a value very close to this potential difference by having on either side of the diaphragm, but without contact with it, two reference electrodes, for example electrodes sensitive to chlorine ions (26 ) and (27) such as Ag / AgCI electrodes immersed in the electrolyte: the ends of these electrodes pass through the cell cover by insulating seals and are connected to a means of measuring the potential difference which will be used to control the current I 1 or what amounts to the same, the ratio I 2 / I 1 .
D'autres méthodes mesure de centre différence de potentiel peuvent être untilsées pour la réalisation du disposit ou du procédé suivant l'invention, qui ne sortent pas du domaine de l'invention.Other methods for measuring the center of potential difference can be used for carrying out the device or method according to the invention, which are not outside the scope of the invention.
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