L'adoption d'anodes revêtues d'oxyde métallique mixte (MMO) dans les cuves d'extraction électrolytique de zinc permettrait réduire la consommation énergétique et résoudre les problèmes opérationnels liés à la corrosion des anodes de plomb. Néanmoins, c'est préoccupant que tels anodes MMO disponibles commercialement pourraient être avariés prématurément dans les électrolytes de zinc habituels, en raison d'être sujets à une déposition intense de MnO₂. Dans un tel contexte, ce projet a étudié la relation que la concentration de Mn²⁺ dans l'électrolyte de zinc affecte les caractéristiques des dépôts de MnO₂ et, par conséquent, l'intégrité de trois types d'anodes MMO à base de IrO₂. A cet effet, une évaluation exploratoire a été réalisée pour suivre les potentiels anodiques et les taux de formation de MnO₂ à moyen terme, en fonction de la concentration de Mn²⁺. Ensuite, la microscopie électronique à balayage (MEB) et la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDS) ont été utilisées pour caractériser les anodes après des tests de polarisation galvanostatique de 72 heures à différents concentrations de Mn²⁺. Les résultats ont suggéré que les dépôts de MnO₂ développent des morphologies différentes et induisent des différents processus de détérioration des anodes, en fonction de la concentration de Mn²⁺ et du type d'anode. En particulier, les anodes de type «D» ont été recouverts de films de MnO₂ qui s'écaillaient facilement à partir d'une épaisseur critique, produisant ainsi des contraintes induites. D'après des images par MEB, tels morceaux de MnO₂ détachés ont emporté des fragments du revêtement MMO adhérés en dessous. D'ailleurs, des agglomérats de cristallites allongées de MnO₂ se sont formés sur les anodes «E» et «F», ce qui a déclenché des ruptures dans leur revêtements MMO. À partir des résultats obtenus et de certains critères pour la détermination des niveaux de tolérance à Mn²⁺ de chaque type d'anode, une analyse financière a été proposée pour cribler le type d'anode le plus approprié pour la production de zinc, en fonction de son potentiel et également de la stratégie de contrôle de manganèse nécessaire à son fonctionnement adéquat. / The adoption of Mixed Metal Oxide (MMO)-coated anodes in zinc electrowinning cellhouses would provide energy savings and resolve operational issues related to lead corrosion by-products. But a major concern is that commercially available MMO anodes could deteriorate prematurely in typical zinc electrolytes, due to intense MnO₂ deposition. In this context, the present study investigated the relationship that Mn²⁺ concentration in zinc electrolytes affects the characteristics of MnO₂ deposits and, consequently, the integrity of three types of IrO₂-bearing MMO anodes. For this purpose, firstly, an exploratory anode performance assessment was conducted to monitor the anode potentials and the MnO₂ formation rates in the medium term, as a function of Mn²⁺ concentration. Then, scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were used to characterize the anode samples after 72-hour galvanostatic polarization tests at different Mn²⁺ concentrations. The results have suggested that MnO₂ deposits developed different morphologies and induced different anode deterioration processes, depending on the Mn²⁺ concentration and the anode type. In particular, anodes type "D" were covered by MnO₂ films that would easily chip off after reaching a critical thickness, thus producing induced stresses. According to SEM images, these MnO₂ pieces detached take out MMO coating fragments adhered to them. Meanwhile, MnO₂ clusters of elongated crystallites developed over anodes "E" and "F", and they were found to induce ruptures throughout the MMO coatings. Considering these results and specific criteria to define the Mn²⁺ tolerance levels of these anodes, a financial analysis was proposed for screening the most suitable anode type for industrial use, based on both the anodic potential demonstrated and the manganese control strategy required for its satisfactory operation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/69676 |
| Date | 28 July 2021 |
| Creators | Rossetto de Menezes, Daniela |
| Contributors | Darvishi Alamdari, Houshang |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | mémoire de maîtrise, COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (xv, 129 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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