Epaisseur des anodes et des cathodes
Pour ne pas immobiliser de trop grandes quantités de métal, on fera bien de limiter l'épaisseur des anodes à 0™,0i. Gomme la partie supérieure tend à s'user plus rapidement, il est préférable de leur donner à la coulée une section allant en diminuant de haut en bas.
Pour l'épaisseur des cathodes, qui est aussi réduite à son minimum, il n'est guère possible de descendre au-dessous de 0^,00i.
219. Force électromotrice nécessaire; force contre-électromotrice. A l'atelier de la Norddeuisclie Affineriey la force électromotrice fournie par la dynamo est de 8 volts pour 40 bains en série (1^® installation), soit 0^°",2 par bain, et de 27 voits pour 120 bains (2°^® installation), soit 0^o*»,225 par bain. A Okery la force électromotrice est de 3 à
6 volts pour 12 bains, soit 0''**",225 à 0''^'S5 par bain On peut donc adopter comme chute de potentiel la moyenne de 0''**'*,3 par bain. Ce chiffre doit varier d'ailleurs avec la pureté du cuivre à affiner et les conditions de marche que Ton veut s'imposer. En effet, plus le cuivre est impur, plus la polarisation à vaincre est forte et nous avons vu que le rapport entre la force contre-electromotrice totale et la différence de potentiels des anodes doit avoir une valeur donnée par le rendement que Ton veut obtenir.
On pourra prendre comme valeur moyenne de la polarisation 0^®'\1, bien qu'elle descende, pour le cuivre peu chargé de métaux étrangers, jusqu'à quelques centièmes de volt.
220. Composition des boues ; leur influence sur la solution. Voici une analyse de boues rapportée par M. Gore :
Chlore 0,70
Fer 0,60
Nickel 0.20
Or 0,01
Matières ten-euses . . 4.35
Matières organiques . . 0,20
Plomb 27,70
Eau et oxygène .' . . 21,05
Cuivre 19,40
Antimoine 7,35
Soufre 6,35
Argent 5,61
Arsenic 5,20
Bismuth 1.25 99,97
Plusieurs constituants des boues sont lentement dissous. Les arséniates et les antimoniates sont graduellement décomposés par Tacide sulfurique pour donner des sulfates. Le soufre, le carbone, la silice, For, le platine, l'argent, les sulfates de plomb et de chaux, sont peu affectés. Il est à conseiller, pour éviter d'enrichir la solution de substances impures, particulièrement de bismuth et d'antimoine, d'enlever les boues assez souvent, au plus tard tous les trois mois.
221. Traitement des produits. Le cuivre précipité peut être assez facilement détaché des cathodes et fondu ; les cathodes peuvent ainsi être remises au bain.
Les boues contenant les métaux précieux sont lavées d'abord, puis passées à un crible pour en séparer les débris de cuivre ;
enfin on les soumet à une fonte réductive après y avoir mélangé de la litharge et le produit de cette fonte est coupelle.
222. Conditions que doit remplir un atelier de raffinage. L'atelier doit être bien couvert, sec et Ton doit y maintenir une température modérée uniforme [§215]. Il doit être muni d'un chariot roulant ou de grues pour la manœuvre des anodes et des bacs. Les cuves doivent être isolées, les connexions d'un accès facile ; la circulation du liquide convenablement assurée. Pour ce dernier point, comme pour la mode de suspension des anodes et des cathodes, voir § 69.
Nous allons décrire deux installations, choisies parmi celles que nous avons citées de façon à présenter une difierence considérable.
223. Affinerie de Hambourg. La Norddeutsche Afflnerie possède deux installations.
La seconde, et la seule dont nous nous occuperons, parce qu'elle est un perfectionnement de la première, présente en double la disposition suivante :
Deux machines Gramme, type n** 1, couplées en tension et débitant à 1500 tours, 300 ampères avec 27 vous de force électromotrice totale, alimentent 120 bains montés en tension. Chaque bain a 15 mot. carrés de surface d'anodes, ce qui correspond , ainsi que l'indique le tableau § 216, à une densité de 20 ampères par mètrc carré de surface d'anodes.
La résistance d'un bain est 0'*^'",00084 et celle de toute la batterie :
0,00084 X 120 = 0°h»",1008, soit 0«^'",1 .
La quantité de cuivre affiné est 900 wiog. par 24 heures.
La force motrice dépensée, 12 chevaux, ou 86177 kgmèt par kilogramme de cuivre traité.
Ces données permettent de déterminer les autres éléments : Ainsi, la résistance par mètre carré est :
Si l'on admet 0°^'",0025 comme résistance par mètre carré
pour une tranche de O'^jOi d'épaisseur, la distance entre les anodes et les cathodes est :
•^IJ"! = 0^,0504, soit (r»,05.
Le dépôt par bain et par heure est :
et, comme 1 ampère libère 1^,19 de cuivre e 1 1 heure, Tintensité -en régime de marche est :
Le cuivre affiné dans cet atelier étant très pur, nous supposons la polarisation égale à 0^°^S03 seulement. Elle équivaut à une résistance métallique de :
Si nous supposons aux conducteurs en cuivre un développement de 150 met. et 1 cent.c. dé section, leur résistance sera environ 150 mtcrohms ou 0®^'",000015.
La résistance totale du circuit extérieur, y compris la résistance équivalente à la polarisation, est :
Adoptons 0''*"",111, ce qui revient à négliger la résistance des conducteurs.
Si nous admettons que la résistance intérieure des générateurs soit 73 de celle du circuit extérieur, elle sera approximativement 0''^»",011.
Nous possédons ainsi tous les éléments du travail théorique : 0,03X120X2r>2+ (26 2)^X(0,lll+0,ll) ^3^^ ^^^^ 9,8 ce qui correspond à 9^*^®^-"^-,5 environ.
En admettant pour la dynamo un rendement électrique de 0,80, ces 9^*^"^-. 5 correspondent à une force effective de i2 chevaux, ou l<^^-^-,33 par 100 kîi. de cuivre et par 24 heures ; e'est en effet la force renseignée par la direction.
Il est aisé de calculer que la polarisation œnsomme environ j; et les résistances de toutes sortes, les J du travail total théorique et que la force théorique consommée par la précipitation en 24 heures de 100 kiiog. de cuivre est :
dont 0^^«^-v-,i3 par la polarisation et O*-*»*^ -^-,95 par les résistance!^.
Si toutes les indications de la direction sont exactes, on peut en conclure que les chiffres supposés, spécialement la force contre-électromotrice de polarisation, sont à peu près conformes à la réalité.
224. Affinerie de Marseille. Voici d'après M. H. Fontaine, les principales données concernant Finstallation de M. H. Roux :
Nombre de bains 40
Nombre de plaques par bain 115
Longueur des plaques 0™,C8
Largeur des plaques 0'",15
Epaisseur des plaques 0°^,01
Hauteur d'immersion de chaque plaque. . . . 0™,58
Epaisseur des cathodes 0°™,0005
Distance entre les anodes et les cathodes . . . 0°^,05
Poids total du cuivre en traitement 55 tonnes
Machine Gramme employée n° 1
Nombre de tours par minute 850
Poids de cuivre purifié par heure 10*^,40
" " " jour 250 kiiog.
Poids du charbon dépensé par jour 240 »»
Force motrice employée 5 ci.ev.
Coût de Finstallation : bains, machine Gramme
et moteur à vapeur 25000 fr.
Capital immobilisé 150000 »»
On peut déduire de ces données :
Dépôt par bain et par heure : 260 gr.
Intensité du courant : 219 «mp.
Résistance d'un bain : 0''**'",00125.
Résistance de la chaîne : 0''**'",05. ^2
Gomme nous n'avons aucune donnée sur la pureté du cuivre à affiner, calculons le travail théorique absorbé par la résistance des bains, en négligeant la force contre-électromotrice due à la polarisation :
T = -r-^ = 24o kgraèl.
Ce qui correspond à 3^^*^'-^-,27 ou à l<^»»«^-^'-,30 par 100 kuog. de cuivre affiné en 24 heures.
En tenant compte du travail perdu dans réchauffement de rinduit, on arriverait à ichev.-v. 45 environ.
Si Ton rapproche ce chiffre 1,45 du chiffre correspondant (0,95) de l'atelier de Hambourg, on voit que, en négligeant des deux côtés la polarisation et en se plaçant dans les mêmes conditions à peu près comme composition de bain, le travail consommé par les résistances métalliques est assez différent dans ces deux installations.
En supposant dans les deux ateliers le même facteur pour la polarisation, Ténergie consommée à Marseille serait
1,45 + 0,13 = l^»^«^-^-,58, ce qui, en admettant encore un rendement électrique de 0,80, correspond à 1^^- ^-,97 de force effective.
M. Fontaine renseigne en effet 5 chevaux pour 250 ^"**8- de cuivre en 24 heures, ou 2 chevaux effectifs par 100 kiiog-
La différence avec la force (l<^^--^-,33) consommée à Hambourg est donc due surtout à la plus grande résistance de la chaîne.
En faisant usage de bains plus résistants, comme dans les affineries anglaises, on arrive à une dépense de force encore plus considérable. A YElliotfs Métal C^, elle s'élève à plus de 4 chevaux.
Un autre défaut de l'atelier de Marseille réside dans le peu d'importance de l'installation ; le poste frais généraux est trop chargé.
