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FiG. 14.—Appareil pour la séparation économique des alliages dans leurs constituants par l'électrolyse.

le magnésium, employé à une température comparativement haute, - avec une haute densité de courant comme moyens d'obtenir un dépôt de nickel cohérent—ne conviennent pas bien à mon procédé, et par con-

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séquent j'ai l'intention de revendiquer spécialement comme mien l'emploi dans mon procédé d'une solution d'acide faible avec le sulfate de nickel qui donnera de bons résultats à basse température et basse densité de courant. Mes autres revendications, cependant, ne sont pas limitées à l'emploi de cette solution particulière.

La première phase de mon invention consiste À placer dans la solution électrolytique une anode composé de l'alliage qui doit être séparé et une plaque cathodique sur laquelle le métal doit être déposé, et à séparer les électrodes par un diaphragme perméable, comme un feutre filtrant ou du ee filtre. Ceci est fait en entourant l'une des électrodes, de préférence a cathode, dans une poche de papier ou étoffe à filtrer. Comme elle a une capacité filtrante mesurée, mon diaphragme a une nature différente de ces diaphragmes poreux ordinairement employés dans les procédés électrolytiques, qui permettent à une réaction de se faire sur un côté et un eréaction différente sur l'autre côté. Mon diaphragme est si poreux que s'il était seul à séparer le côté de l'anode de celui de la cathode, les solutions se mélangeraient et deviendraient homogènes en peu de temps. Son actionest alors aidée en gardant la solution en mouvement, la faisant couler de la cathode à l'anode à travers la matière poreuse, ce qui empêche le métal qui a été dissous à l'anode de venir en contact avec la cathode. La poche diaphragme n'est, en d'autres mots, qu'un appareil mécanique convenable pour diriger la circulation du liquide an la direction de la cathode à l’anode.

L'anode peut être formé soit d'un alliage pur de cuivre et de nickel, contenant, disons, parties égales de ces métaux ou les contenant en d'autres proportions; elle peut contenir des parties considérables de soufre, fer, carbone, silicium, oxygène, etc., sa composition sous ce rapport étant déterminée par les conditions dominantes aux usines où le procédé est employé. Quand les composés du cuivre sont élevés, je préfère en enlever une partie par quelque procédé bien connu avant de fabriquer mon anode. J'ai trouvé également qu'une anode contenant moins de un pour cent de soufre est préférable à cause du plus petit pourcentage de fragments qui reste après la dissolution de l'anode. D'un autre côté, un pourcentage élevé de soufre laissera plus de cuivre dans les schlamms anodiques. J'ai aussi trouvé qu'il est mieux de n'avoir pas plus de trois ou quatre pour cent de fer dans l'anode, comme il est plus économique d'enlever le fer par le traitement dans le fourneau lorsqu'il se trouve un excès de cette quantité.

Les cathodes sont formées de préférence de piaques de cuivre, qui devraient être graissées ou traitées autrement, pour empêcher le dépôt de nickel d'y adhérer et chaque cathode faite de métal pesant—disons de 10 à 15 pouces d'épaisseur, est soutenue par un cadre non conducteur, de préférence en bois. Ces plaques métalliques épaisses lorsqu'elles sont maintenues dans le cadre en bois ne gauchiront pas et ne viendront en contact avec les poches, ce qui mettrait obstacle à la marche de la méthode. Pour être plus sûr des poches, je préfère employer deux épaisseurs d'étoffes à une distance d'environ un demi-pouce l'une de l'autre, et je considère ce perfectionnement comme très important. Les anodes décrites précédemment sont placées dans le bain avec les cathodes entourées d'étoffe dans une position verticale. Une solution du métal que l'on désire plaquer sur la cathode, est passée dans le sac à travers le filtre d'étoffe perpendiculairement avec la surface des électrodes, du côté de l’anode du récipient.

En forçant la solution à couler régulièrement dans la poche contenant la cathode, elle peut s'arrêter à environ un pouce au-dessus du niveau de la solution en dehors de la poche, communiquant alors à l'ensemble total de la solution dans la poche cathodique une pression hydrostatique uniforme d'un pouce de liquide. Le forçant à couler au-dehors à travers les pores

de la poche entière dans une direction rpendiculaire aux surfaces ces électrodes et d'une façon uniforme. L' ulemert du liquide est réglé facilement en maintenant ure diflérer ce détermir ée de niveau entre le côté intérieur et la paroi extérieure de la poche—par exemple, en ayant un tuyan de trop-plein au niveau voulu en dehors de la roche et un tuyau d'ertrée laissant venir la solution de sulfate de nickel en un courart régulier à l'intérieur de la poche. Je puis ainsi maintenir une coulée de la solution tel qu'il empêchera tout ion dissous à l'anode de pénétrer dans la poche du côté de la cathode. Après que le sac a été en usage un certain laps de temps, les pores se remplissent de slimes des sels basiques. Ce fait, loin d'être nuisible, est au contraire à désirer, La résistance électrique du diaphragme ou sac est insignifiante et le procédé de placage s'opère comme si apparemment aucun diaphragme n'était employé. Il y a, cependant, cette importante différence savoir : qu'un équivalent de rickel est déposé sur la cathode dans le sac et un ion d'acide sulfurique est laissé libre, Cet ion décompose la molécule la plus proche, et ainsi de suite dans tout le bain, de sorte que l'échange final déterminera un ion d'acide sulfurique à tre libéré à l'anode, et au même moment un ion de nickel à être déposé sur la cathode. L'ion d'acide sulfurique à l'anode est cause qu'immédiatement un ion de cuivre ou de nickel est dissous dans la solution. A mesure que l'échange des ions se fait, les atomes de nickel et de cuivre nouvellement dissous voyagent en se dirigeant vers la cathode: mais ce mouvement est neutralisé par le courant traversant le sac poreux, et les ions dissous ne peuvent pas passer à la cathode. Ainsi, si j'introduis dans le sac cathodique une solution de sulfate de nickel contenant quarante grammes de nickel par litre, la réaction restera dans la solution en dehors du sac sur le côté de l'anode du réservoir, disons, trente-neuf grammes de nickel et un gramme de cuivre par litre, le poids atomique du cuivre et du nickel étant approximativement le même. Une coulée constante du sulfate de nickel est fournie à la poche cathodique, et quoique le placage se soit enlevé la solution contenue dans la roche ne devient pas privée de son nickel, et quoique acidulée, elle contient en tout temps le même poids de quarante grammes de nickel par litre. Ce procédé Par conséquent démontre la théorie de la mobilité des ions d'une manière qui à ma connaissance n’a jamais été vue aunara: ant. L'opération se continue, le nickel étant déposé à la cathode jusqu'à ce qu'il ait formé un placage suffisamment épais, lorsque les plaques cathodiques sont enlevées et le nickel en a été ôté, alors il se forme simultanément une solution correspondante de cuivre nickel, et de fer à l'anode jusqu'à ce que l’anode soit dissoute, alors qu'elle est remplacée par une anode fraîche d'alliage impur. Les constituants insolubles de l'anode—tels que le platine, le palladium, l'or, etc., conjointement avec beaucoup de cuivre—se déposent comme matière fine sur le fond du récipient. Le cuivre, et spécialement un sulfure de cuivre, se dépose alors comme matière fine parce que le nickel de l'anode, étant plus électropositif, se dissout plus promptement.

Si on le désire, les anodes peuvent être mis dans des sacs poreux, et la solution retirée de l'intérieur des sacs. Je préfère, cependant, employer la méthode ci-dessus décrite,

Il est évident, d'après ce que j'ai dit plus haut, que l'opération peut être accomplie suivant mon système, sans le diaphragme poreux, et que la plus grande partie du cuivre peut encore être séparée, en partie comme matière fine et en partie à travers la régénération de la solution: mais le nickel produit d’une telle manière sera toujours très impur et peut être vendu comme tel pour des objets spéciaux, ou autrement il devra être raffiné.

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La seconde phase de l'opération est d'enlever le fer et le cuivre dissous du liquide qui coule du récipient électrolytique. Je puis y arriver de diverses façons—par exemple, par électrodéposition: mais je tire de grands avantages en cémentant le cuivre sur le nickel ou sur un alliage de nickel et de cuivre. Le cuivre a été cémenté jusqu'à présent sur le nickel métallique, mais la réaction a toujours été lente, et une cémentation complète n'a été obtenue que par application du nickel sous forme de poudre impalpable dont des portions fraîches sont ajoutées à la solution de temps en temps. Ordinairement le nickel sous forme de grains, de balles, ou de feuilles tel qu'on peut l'obtenir sur le marché, a été si lent à se cémenter qu'il est pratiquement impossible de l'employer pour libérer substantiellement de cuivre la solution. J'ai découvert que la teneur de la cémentation qui accompagne l'emploi du nickel dans ces conditions provient de ce qu'il à contenu un petit pourcentage de carbone, de silicon ou de soufre, Si on enlève ces impuretés, on n'éprouve aucun ennui dans la cémentation du cuivre d'une solution, spécialement lorsqu'on le tient à une température d'ébullition, et c'est un fait remarquable qu'il se fasse une séparation complète même quand le nickel, qui est fondu convenablement en laques, se recouvre d'une forte couche de cuivre cémenté d'un pouce d'épaisseur. J'ai aussi découvert que je puis employer non seulement des plaques de nickel pur dans ce procédé = cémentation, mais encore je puis employer avec efficacité des plaques d'alliage de cuivre et de nickel contenant jusqu'à trois pour cent de cuivre, l'alliage étant d'abord libre de soufre, de silicon et de carbone, comme il est expliqué précédemment. Ce nouvel emploi d'un tel alliage est une amélioration très importante dans mon procédé, étant donné que le métal peut se fabriquer à bon compte par grillage et fusion de la matte de cuivre-nickel. Par conséquent, après avoir retiré la solution du réservoir électrolytique, je la chauffe premièrement et la régénère alors avec du nickel en la mettant dans un récipient dans lequel elle est maintenue à une température d'ébullition et mise en contact avec des plaques de nickel et de cuivre suspendues, renfermant, disons, trente pour cent de cuivre. Dans ce réservoir le cuivre est fortement cémenté en dehors de la solution sur les plaques, sa place dans la solution est prise par un équivalent de nickel dissous des plaques, de sorte que si en entrant il contient trente-neuf grammes de nickel et un gramme de cuivre par litre, il contiendra après la cémentation, disons, 39:9 grammes de nickel et 0:1 gramme de cuivre, avec du fer dissous venant des anodes. Je préfère compléter alors la cémentation en transférant la solution dans un deuxième récipient, où elle est aussi maintenue à une température d'ébullition en contact avec des plaques de nickel pur, qui, étant plus efficaces pour la ctmentation que l’alliage cuivre-nickel, enlèveront plus rapidement chaque trace de cuivre, laissant la solution renfermant quarante grammes de nickel par litre, comme au premier abord, moins le fer dissous provenant des anodes, de même que des plaques de l'alliage du nickel et du cuivre. Les plaques de nickel devront être exemptes des impuretés citées plus haut.

La phase suivante du procédé est l'enlèvement du fer. Pour cela, je préfère passer la solution dans un réservoir électrolytique contenant des anodes insolubles de platine, plomb, ou carbone, par lesquels le composé ferrugineux est transformé par oxydation de FeOSO, à Fes O33S0:. On fait alors passer la solution dans un récipient où l'on ajoute du carbonate de nickel en excès. Celui-ci précipite le fer en carbonate de fer, et on l'enlève de la solution par filtration. La solution qui contient alors la liqueur primitive de 40 grammes de nickel par litre comme sulfate, est versée dans un récipient ou réservoir d'où elle est fournie aux sacs poreux cathodiques, ainsi qu'il a été expliqué plus haut. Le procédé est donc continu,

l'électrolyte de nickel passant dans les sacs poreux en coulée continue, afin de faire un courant de sortie dela cathode, l'équivalent de cuivre, de nickel et de fer étant dissous dans le liquide du côté de l'anode. Le liquide ainsi traité est régénéré par cémentation sur des couches ou plaques de nickel ou du nickel cuivre exempt de carbone, de silicon et de soufre. Le fer est alors extrait de la solution, de préférence par oxydation et précipitation, et le liquide ainsi régénéré et purifié est de nouveau fourni au réservoir électrolytique.

J'ai trouvé qu'un courant de dix ampères par pieds carrés à la cathode est convenable: mais mon invention n'est pas limitée sous ce rar£ori.

Mon invention peut être employée pour séparer les autr : métaux. Par exemple, dans la séparation d'un alliage de cuivre, de zinc e: de plomb, j'introduis une solution pure de sel de zinc dans les sacs de la sathode et je régénère la solution lorsqu'elle est retirée Au côté de l'anod: des sacs, en la cémentant sur le zinc ou sur l’alliage de zinc. Mon invention dimuinue beaucoup la dépense de séparation des constituants des alliages de cette nature, et me permet d'effectuer une grande économie dans le traitement des minerais complexes qui ont été jusqu'à présent séparés au moyen du traitement à la fournaise occasionnant une très grande dépense. Dans certains cas, la dépense a été si grande qu'elle a été jugée prohibitive, et en conséquence, des gisements énormes de minerai restent inexploités.

Les différentes phases du procédé peuvent recevoir des modifications, et les phases individuelles de mon système peuvent être employées séparément, ou dans d’autres combinaisons.

Le procédé de circulation au moyen des sacs poreux, particulièrement dans la combinaison avec cémentation, est applicable à la séparation des alliages en général. La cémentation particulière du cuivre sur le nickel et l’alliage cuivre-nickel a une grande importance dans tous les procédés de raffinage électrolytique de nickel, et aussi dans les cas où l'on n'utilise pas l’électrolyse.

Ce que je revendique comme mon invention est :—

1. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, consistant dans l'électrolysation d'un anode qui contient substantiellement un alliage de cuivre et de nickel dans une solution qui se compose de sulfate de nickel et d'acide faible, régénérant la solution et la faisant revenir à son origine.

2. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, consistant dans l'électrolysation d'un anode qui contient substantiellement un alliage de cuivre et de nickel dans une solution composée de sulfate de nickel et d'un acide faible, enlevant le cuivre au moins en partie d’une telle solution, par cémentation sur un métal contenat du nickel et rendant la solution régénérée.

3. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, consistant dans l'électrolysation d'un anode renfermant substantiellement un alliage de cuivre et de nickel dans une solution composée de sulfate de nickel et d'un acide faible, enlevant le cuivre, au moins en partie, d'une telle solution par cémentation sur un métal contenant un alliage de cuivre-nickel et retournant la solution régénérée.

4. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre consistant dans l'électrolysation d'un anode renfermant substantiellement un alliage de cuivre et de nickel dans une solution composée de sulfate de nickel et d'un acide faible faisant circuler cette solution dans la direction de la cathode à l'anode, régénérant la solution et renvoyant cette dernière à la cathode.

5. Le procédé de séparation des métaux consistant dans l’électrolysation d'un alliage, faisant circuler la solution de la cathode à l’anode, forçant la solution environnant la cathode à ne contenir que les métaux

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constituants l'anode, régénérant la solution au moi! en partie, par cémentation sur le métal produit dans le bain électrolytique.

6. Le procédé de séparation des métaux consistant dans l'électrolysation d’un a.'iage faisant circuler la solution de la cathode à l'anode, amenant la solution qui entoure la cathode à ne contenir qu'un seul des métaux constituant l'anode, régénérant la solution au moins partiellement, par cémentation, sur un alliage consistant principalement en le métal produit dans le bain électrolytique.

7. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, consistant dans l'électrolysation d'un alliage et l'enlèvement de cuivre de la solution au moins en partie, par cémentation sur des plaques de métal qui consistent principalement en nickel raffiné à un degré où le carbone, le silicium et le soufre sont pratiquement éliminés.

8. Le procédé de séparation de nickel d'avec le cuivre, consistant dans l'électrolysation d'un alliage et l'enlèvement du cuivre de la solution au moins partiellement, par cémentation sur des plaques de métal consistant principalement en un alliage cuivre-nickel, raffiné au moins à un degré où le carbone, le silicium et le soufre sont pratiqueme"it éliminés.

9. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, consistant dans l'électrolise d’un alliage en faisant circuler la solution de la cathode à l’anode, amenant la solution environnant la cathode à ne renfermer que le nickel, et enlevant le cuivre de la solution au moins partiellement. par cémentation sur des plaques de métal, consistant principalement en nickel, raffiné au moins à un degré où le carbone, le silicium et le soufre sont pratiquement éliminés.

10. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, consistant dans l'électrolysation d'un alliage, faisant circuler la solution de la cathode à l'anode, amenant la solution environnant la cathode à ne contenir que le nickel, et enlevant le cuivre de la solution au moins partiellement, par cémentation sur des plaques de métal consistant et raffiné au moins à un point où le carbone le silicium et le soufre sont pratiquement éliminés.

11. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, consistant dans l'électrolysation d’un alliage, en faisant circuler la solution de la cathode à l'anode à travers un diaphragme poreux, amenant la solution environnant la cathode à ne contenir que du nickel, la solution sur l’autre côté du diaphragme et environnant l'anode contenant le cuivre et le nickel, et empêchant le cuivre de passer à travers le diaphragme en maintenant une pression sur le côté de la cathode du dit diaphragme, et en faisant circuler la solution de la cathode à l'anode régénérant la solution anodique par substitution du nickel au cuivre et renvoyant la dite solution régénérée au compartiment cathodique.

12. Le procédé de séparation des métaux, consistant dans l'électrolysation d’un alliage, en faisant circuler la solution de la cathode à l’anode À travers un diaphragme poreux, amenant la solution environnant la cathode à ne contenir qu'un des métaux constituants l’alliage, et la solution environnant l'anode à contenir tous les métaux dissous de l'anode,empêchant le passage des métaux contenus dans la solution anodique dans le compartiment cathodique, en maintenant une pression sur le côté de la cathode, et faisant circuler la solution à travers le dit diaphragme.

13. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, par électrolysation d’un alliage dans un électrolyte de sulfate de nickel et d'acide faible en faisant circuler la solution de la cathode à l’anode à travers un diaphragme poreux, et maintenant une pression du côté de la cathode et revivifiant la solution au moins partiellement, par cémentation sur le nickel.

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14. Le procédé de séparation du nickel d'avec le cuivre, par électrolyse d'un alliage dans une solution de sulfate de nickel et d’un acide faible en faisant circuler la solution de la cathode à l’anode à travers un diaphragme poreux, maintenant une pression du côté de la cathode et revivifiant la solution au moins partiellement, par cémentation sur un alliage de cuivre-nickel.

Signé à New York, ce vingt-deuxième jour de novembre, 1904.

NOAK VICTOR HYBINETTE.

Témoins: