Dans la production électrolytique de chlorates, anodes en titane à oxyde métallique mixte (MMO) Les chlorates (notamment le chlorate de sodium, le chlorate de potassium, le chlorate de calcium et le chlorate d'ammonium) sont devenus le choix privilégié grâce à leurs performances supérieures. Ce sont des produits chimiques de base essentiels dans l'industrie chimique. Ils sont largement utilisés, entre autres, dans le blanchiment de la pâte à papier, le traitement de l'eau, la fabrication d'explosifs, les herbicides agricoles, l'impression et la teinture des textiles, ainsi que la production de dioxyde de chlore.
Pour les entreprises de production de chlorate, l'anode est essentielle à leur rentabilité et à leur compétitivité sur le marché. Des anodes de haute qualité permettent de réduire la consommation d'énergie de 10 à 30 %, d'accroître le rendement de 3 à 8 %, de multiplier par 2 à 5 la durée de vie des anodes et de réduire considérablement les coûts. StitaneEn tant que fabricant leader d'anodes en titane MMO en Chine, Wstitanium fournit aux entreprises de production de chlorate des solutions d'anodes en titane performantes, durables et personnalisées. Nos produits sont conformes aux normes internationales telles que ASTM B265 et ISO 19097-1:2018. Cette page présente les anodes en titane MMO de Wstitanium pour la production de chlorate, notamment les systèmes de revêtement, les paramètres techniques, les formes, les solutions sur mesure, des exemples d'application et une FAQ. Nous nous engageons à aider les producteurs de chlorate du monde entier à atteindre leurs objectifs de réduction des coûts, d'amélioration de l'efficacité et de production respectueuse de l'environnement.
Revêtement d'anode en titane MMO pour la production de chlorate
Les performances des anodes en titane MMO dépendent à plus de 90 % du revêtement d'oxyde métallique mixte qui les recouvre. La composition, la microstructure, l'épaisseur, le procédé de fabrication et l'adhérence du revêtement au substrat en titane influent sur le potentiel de dégagement de chlore et d'oxygène, le rendement faradique, la résistance à la corrosion, la résistance au dépôt d'impuretés et la durée de vie.
L'électrolyse pour la production de chlorate est un processus complexe de couplage de réactions électrochimiques et chimiques. L'équation réactionnelle globale est :
- NaCl + 3H₂O → NaClO₃ + 3H₂↑ ΔH = +216 kJ/mol
La principale réaction se produisant à la surface de l'anode est la réaction de dégagement de chlore :
- 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ E⁰ = 1.36 V vs. SHE
Le chlore gazeux généré subit une réaction de dismutation dans l'électrolyte alcalin chaud, produisant des ions hypochlorite et chlorate :
- Cl₂ + H₂O ⇌ HClO + Cl⁻ + H⁺
- HClO ⇌ ClO⁻ + H⁺
- 2HClO + ClO⁻ → ClO₃⁻ + 2Cl⁻ + 2H⁺
Simultanément, une réaction secondaire de dégagement d'oxygène se produit à la surface de l'anode :
- 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ E⁰ = 1.23 V contre SHE
Cette réaction parasite de dégagement d'oxygène réduit non seulement le rendement du courant et augmente la consommation d'énergie, mais accélère également la corrosion et la défaillance du revêtement. Par conséquent, un revêtement d'anode en titane MMO idéal pour la production de chlorate doit présenter les caractéristiques suivantes :
- Bonne conductivité électrique
- Surtension d'évolution du chlore extrêmement faible
- Résistance à la corrosion par des agents oxydants puissants
- Surtension élevée de dégagement d'oxygène pour supprimer les réactions secondaires de dégagement d'oxygène
- Résistance au dépôt d'impuretés telles que FePO₄, CaSO₄ et Mg(OH)₂
RuO₂-TiO₂
Le revêtement au ruthénium a été le premier système de revêtement MMO appliqué à la production de chlorate. Ce revêtement utilise le dioxyde de ruthénium (RuO₂) comme principal composant électrocatalytique actif et le dioxyde de titane (TiO₂) comme stabilisant et support. Le RuO₂ réduit significativement la surtension de la réaction de dégagement de chlore. Le TiO₂ améliore la stabilité chimique et la résistance mécanique du revêtement, empêchant la dissolution et la perte de RuO₂.
- RuO₂ 30-40 % mol, TiO₂ 60-70 % mol
- Teneur en métaux nobles : 8-25 g/m²
- Porosité du revêtement : 20 % à 30 %
- Épaisseur du revêtement : 8-15μm
- Rendement actuel ≥94%
- Durée de vie prévue : 5 à 8 ans
- Coût relativement bas
- Teneur en ions fluorure dans l'électrolyte < 50 mg/L
- Potentiel de dégagement de chlore : ≤ 1.08 V vs. SCE
- Potentiel d'évolution de l'oxygène : ≥ 1.45 V vs. SCE
- Densité de courant de fonctionnement ≤ 2500 A/m²
- Résistivité du revêtement : ≤5×10⁻⁴ Ω·cm
- Durée de vie prolongée : ≥45 h (40 000 A/m²)
- Température de l'électrolyte ≤ 65 °C
Le dioxyde d'iridium (IrO₂) possède une structure cristalline de type rutile, avec des paramètres de maille a = 4.49 Å et c = 3.15 Å, très proches de ceux de RuO₂ et TiO₂. Il forme ainsi une solution solide continue avec ces composés. L'IrO₂ présente une stabilité chimique et une résistance à l'oxydation supérieures à celles de RuO₂. Il possède également une bonne conductivité électrique et, de plus, une meilleure résistance au courant inverse que RuO₂.
- pH 1-12
- Rendement actuel ≥95%
- Teneur en ions fluorure : < 80 mg/L
- Température : ≤75℃
- Densité de courant : ≤3000 A/m²
- Durée de vie de la conception : 8 à 12 ans
- Porosité: 25% -35%
- RuO₂ 25-35 % en mole, IrO₂ 5-15 % en mole, TiO₂ 50-70 % en mole
- Teneur en métaux précieux : 10-20 g/m²
- Épaisseur du revêtement : 3-8 μm
- Durée de vie améliorée : ≥80 h (40 000 A/m²)
- Résistivité : ≤3×10⁻⁴ Ω·cm
- Potentiel de dégagement de chlore : ≤ 1.10 V vs. SCE
- Potentiel d'évolution de l'oxygène : ≥ 1.48 V vs. SCE
RuO₂-IrO₂-SnO₂
Les matières premières contiennent inévitablement des impuretés telles que le fer, le phosphore, le calcium et le magnésium. Ces impuretés se déposent sur la surface de l'anode lors de l'électrolyse, formant des dépôts isolants comme FePO₄, CaSO₄ et Mg(OH)₂. Ceci entraîne une diminution du rendement de courant. SnO₂ réduit l'adsorption et le dépôt des ions d'impuretés sur la surface de l'anode. SnO₂ présente un surpotentiel de dégagement d'oxygène élevé, ce qui supprime davantage la réaction parasite de dégagement d'oxygène. SnO₂ améliore la résistance à l'oxydation et à la corrosion du revêtement.
- Épaisseur du revêtement : 5-20 μm
- Rendement actuel ≥95%
- Résistivité : ≤4×10⁻⁴ Ω·cm
- Densité de courant : ≤3500 A/m²
- Durée de vie de la conception : 10 à 15 ans
- Teneur en ions fluorure : <100 mg/L
- Teneur en métaux précieux : 12-25 g/m²
- Température de l'électrolyte : ≤ 80 °C
- Épaisseur du revêtement : 3-8 μm
- Durée de vie améliorée : ≥120 h (40 000 A/m²)
- Potentiel de dégagement de chlore : ≤ 1.12 V vs. SCE
- Potentiel d'évolution de l'oxygène : ≥ 1.52 V vs. SCE
IrO₂-Ta₂O₅ est un système de revêtement développé par Wstitanium pour les conditions de fonctionnement extrêmes, adapté aux environnements à forte densité de courant, haute température et forte corrosion. Le pentoxyde de tantale (Ta₂O₅) est un oxyde chimiquement extrêmement stable présentant une excellente résistance à la corrosion. Le Ta₂O₅ empêche la pénétration des milieux corrosifs, réduisant ainsi considérablement la vitesse de corrosion du revêtement.
- Densité de courant : 5000 A/m²
- Teneur en métaux nobles : 15-35 g/m²
- Épaisseur : 5-12μm
- Porosité: 25% -35%
- Résistivité : ≤5×10⁻⁴ Ω·cm
- Rendement actuel ≥95%
- Teneur en ions fluorure : <150 mg/L
- Température : ≤90℃
- Durée de vie prévue : 12 à 18 ans
- Durée de vie des armatures : ≥180 h (40 000 A/m²)
- Potentiel de dégagement de chlore : ≤ 1.13 V vs. SCE
- Potentiel d'évolution de l'oxygène : ≥ 1.55 V vs. SCE
Comparaison des anodes en titane MMO
Pour vous aider à choisir le système de revêtement le plus adapté, Wstitanium a établi un tableau comparatif détaillé des principaux paramètres techniques des quatre systèmes de revêtement mentionnés ci-dessus. Toutes les données proviennent de tests standard réalisés au laboratoire Wstitanium, conformément aux normes GB/T 26136-2010 et HG/T 4593-2014.
| Paramètre | Méthode de test/norme | RuO₂-TiO₂ | RuO₂-IrO₂ | RuO₂-IrO₂-SnO₂ | RIrO₂-Ta₂O₅ |
|---|---|---|---|---|---|
| Chargement de métaux précieux | Test XRF | 8–15 g/m² (Ru) | 10–20 g/m² (Ru+Ir) | 12–25 g/m² (Ru+Ir) | 15–35 g/m² (Ru+Ir) |
| Epaisseur de revêtement | Test XRF | 2 à 5 µm | 3 à 8 µm | 4 à 10 µm | 5 à 12 µm |
| Porosité du revêtement | Méthode de compactage | 20% –30% | 25% –35% | 30% –40% | 25% –35% |
| Résistivité du revêtement | Méthode de sonde à quatre points | ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 3×10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 4×10⁻⁴ Ω·cm | ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm |
| Potentiel d'évolution du chlore | 2000 A/m², 25 °C, NaCl saturé, vs. SCE | 1.08 V | 1.10 V | 1.12 V | 1.13 V |
| Potentiel d'évolution de l'oxygène | 2000 A/m², 25 °C, 1 mol/L H₂SO₄, vs. SCE | ≥ 1.45 V | ≥ 1.48 V | ≥ 1.52 V | ≥ 1.55 V |
| Taux de polarisation de l'évolution du chlore | 200–2000 A/m², NaCl saturé | 40 mV | 40 mV | 45 mV | 45 mV |
| Efficacité actuelle | HG / T 4593-2014 | ≥ 94% | ≥ 95% | ≥ 96% | ≥ 96.5% |
| La densité actuelle | Valeur de conception | ≤ 2500 A/m² | ≤ 3000 A/m² | ≤ 3500 A/m² | ≤ 5000 A/m² |
| Densité de courant de crête | Valeur de conception | ≤ 4000 A/m² | ≤ 5000 A/m² | ≤ 6000 A/m² | ≤ 8000 A/m² |
| Température de fonctionnement | Valeur de conception | ≤ 65 ° C | ≤ 75 ° C | ≤ 80 ° C | ≤ 90 ° C |
| plage de pH | Valeur de conception | 1-12 | 0-14 | 0-14 | 0-14 |
| Résistance aux chlorures | Valeur de conception | <50 mg / L | <80 mg / L | <100 mg / L | <150 mg / L |
| Résistance en courant inverse | Évaluation qualitative | Moyen | Bon | Excellent | La Supérieur essentielle |
| Résistance aux salissures | Évaluation qualitative | Moyen | Bon | La Supérieur essentielle | Excellent |
| Résistance aux chocs thermiques | Évaluation qualitative | Moyen | Bon | Bon | La Supérieur essentielle |
| Test de durée de vie accéléré | 40 000 A/m², 40°C, 1mol/L H₂SO₄ | 45h | 80h | 120h | 180h |
| Durée de vie | Conditions standards | 5 à 8 ans | 8 à 12 ans | 10 à 15 ans | 12 à 18 ans |
| Coût relatif | Basé sur un revêtement binaire Ru-Ti = 1.0 | 1 | 1.3 | 1.6 | 2 |
| Application recommandée | - | petites/moyennes unités standard Saumure de haute qualité Conditions de fonctionnement douces |
Grandes unités modernes Densité de courant plus élevée Conditions modérées |
saumure brute de mauvaise qualité teneur élevée en impuretés Exigences de rendement élevées en courant |
Des conditions extrêmes Haute densité de courant Température élevée Exigence de durée de vie maximale |
| Remarque : Les données ci-dessus correspondent à des valeurs typiques obtenues dans des conditions de test standard. La durée de vie réelle dépend des conditions d’utilisation. Wstitanium propose des prévisions de durée de vie plus précises et des solutions de revêtement personnalisées, adaptées aux conditions de travail spécifiques de ses clients. | |||||
Structure d'anode en titane MMO pour la production de chlorate
La forme et la structure de l'anode sont des facteurs importants qui influencent les performances de l'électrolyseur. Différentes formes d'anode présentent des surfaces spécifiques, des caractéristiques de distribution du courant, des performances de dégagement gazeux et d'écoulement de l'électrolyte différentes. Wstitanium propose une gamme d'anodes en titane MMO de formes variées, adaptées à la structure de votre électrolyseur. Toutes les anodes sont fabriquées à partir de titane pur de grade 1 ou 2, conforme à la norme ASTM B265, ce qui garantit une excellente résistance mécanique et une résistance optimale à la corrosion.
Anodes en titane en plaque
- ASTM B265 Gr1, Gr2
- Epaisseur: 0.5-10mm
- Dimensions maximales : 2000 mm × 1000 mm
- Diamètre de la tige conductrice : 10-50 mm
- Longueur de la tige conductrice : 100-1000 mm
- Assemblage : Soudage, Boulons, Brides
Anode en titane à mailles
- Diamètre du fil: 0.5-3.0 mm
- Taille des mailles : 1×2 mm à 5×10 mm
- Rapport d'ouverture : 50 % à 75 %
- Epaisseur: 1.0-4.0mm
- Taille maximale : 2000 mm × 1200 mm
- Épaisseur du cadre : 2.0 à 10.0 mm
Anodes tubulaires en titane
- Décharge uniforme à 360°
- Diamètre extérieur : 10-110 mm
- Épaisseur de paroi: 0.5-5.0mm
- Longueur: ≤3500mm
- Raccordements : Filetés, à brides, soudés
- Tube en titane sans soudure ASTM B265
Anode en tige de titane
- Diamètre: 3-100mm
- Tige en titane ASTM B265
- Longueur: ≤3000mm
- Raccordement : Fileté, Soudé
- Traitement de surface : Revêtement intégral
Anode en titane pour panier
- Rond, rectangulaire
- Diamètre 50-300mm
- Longueur 100-1000 mm
- Bornes : Titane pur, cuivre titane
- Raccordements : Soudure, boulons, câbles
- Isolation optionnelle
Fabrication sur mesure
- Arc, vague, spirale, circulaire, etc.
- Centre d'usinage CNC interne
- STP, PDF, Dessins à la main
- Tolérance: ± 0.01 mm
- Soudage à l'argon
- Tolérance de flexion : ±0.1°
Cas du projet
Les anodes en titane MMO de Wstitanium sont largement utilisées dans les usines de production de chlorate à travers le monde, générant d'importants bénéfices économiques et sociaux. Vous trouverez ci-dessous quelques exemples de projets réalisés :
Cas 1 : Production de chlorate de sodium
L'un des plus importants producteurs de chlorate de sodium de Malaisie a investi dans une usine de production d'une capacité de 300,000 8 tonnes par an. Les anodes à plaques revêtues de ruthénium-titane sont utilisées depuis huit ans et arrivent en fin de vie.
Problèmes : Le revêtement de l’anode a subi un vieillissement important, entraînant une augmentation significative de la tension de la cellule, passant de 3.2 V à 3.6 V. Le rendement de courant a considérablement diminué, passant de 94 % à 90 %. La consommation d’énergie en courant continu par tonne de produit a augmenté, passant de 2 600 kWh à 2 850 kWh. Certaines anodes ont présenté un décollement du revêtement et une corrosion du substrat en titane.
Solutions Wstitanium
Le système de revêtement ruthénium-iridium-étain-titane présente une excellente résistance au dépôt d'impuretés et à la corrosion. Les anodes en treillis offrent une surface spécifique plus importante et de meilleures performances de dégagement gazeux, ce qui augmente la densité de courant. L'espacement et la disposition optimisés des anodes améliorent l'uniformité de la distribution du courant.
Résultats
La tension des cellules a diminué de 3.6 V à 3.2 V. Le rendement faradique a augmenté de 90 % à 96.2 %. La consommation d'énergie en courant continu par tonne de produit a diminué de 2 850 kWh à 2 520 kWh. La durée de vie des anodes a augmenté de 6 ans à 12 ans. La pureté du produit a augmenté de 99.5 % à 99.8 %.
Cas 2 : Production de chlorate de potassium
Un producteur polonais de chlorate de potassium bien connu prévoit de construire une nouvelle usine de production de chlorate de potassium d'une capacité de 50 000 tonnes par an, utilisant une technologie d'électrolyse sans diaphragme de pointe.
Exigences : L’anode en titane MMO doit être conforme aux normes environnementales et de sécurité de l’UE (RoHS, REACH). Un rendement de courant et une pureté du produit extrêmement élevés sont requis. L’installation doit pouvoir supporter des cycles fréquents de démarrage et d’arrêt.
Solution de wittitane
Revêtement Wstitanium haute performance en ruthénium-iridium-tantale-titane. Ce revêtement offre une excellente résistance à la corrosion, une grande stabilité à haute température et une résistance aux courants inverses. L'anode en forme de plaque assure une distribution uniforme du courant, garantissant une qualité de produit constante. Toutes les matières premières et la production sont conformes aux normes européennes RoHS et REACH, et les documents de certification et rapports d'inspection qualité correspondants sont fournis.
Résultats
La pureté du produit dépasse 99.8 %. Le rendement du courant reste stable à 96.5 %, atteignant ainsi des niveaux de référence dans le secteur. La consommation d'énergie en courant continu par tonne de produit est faible : seulement 2480 6 kWh, soit 10 % de moins que la moyenne du secteur. Après de multiples cycles de démarrage et d'arrêt, les performances de l'anode n'ont montré aucune baisse significative. En mai 2026, l'anode fonctionnait depuis six ans avec des performances stables, et sa durée de vie prévue dépasse 15 ans.
Cas 3 : Production de chlorate de sodium
Un producteur indonésien de chlorate de sodium de taille moyenne, d'une capacité annuelle de 50 000 tonnes, a acheté un lot d'anodes en titane MMO en 2015. En 2023, ces anodes étaient utilisées depuis huit ans et le revêtement était en grande partie détérioré.
La tension des cellules a augmenté, le rendement du courant a diminué et la consommation d'énergie a progressé. Faute de budget suffisant, l'entreprise n'a pas pu remplacer toutes les anodes. Il n'existait pas de prestataires locaux spécialisés dans la rénovation d'anodes. L'entreprise a donc demandé que le coût d'acquisition des nouvelles anodes en titane MMO soit faible.
Solution de wittitane
Inspection complète des anciennes anodes du client : le substrat en titane était en bon état, sans corrosion ni déformation apparente, et parfaitement prêt pour la rénovation. Une technologie de pointe de décapage a permis d'éliminer complètement l'ancien revêtement. Application du revêtement ruthénium-iridium-titane de Wstitanium. Ce système de revêtement offre d'excellentes performances à un prix raisonnable et est parfaitement adapté aux conditions d'exploitation du client.
Résultats
Les anodes remises à neuf ont atteint plus de 95 % des performances des anodes neuves. Leur coût n'a représenté que 60 % de celui des anodes neuves, permettant ainsi au client d'économiser environ 400 000 $. La livraison a été effectuée en seulement 12 jours, soit 3 jours d'avance sur le calendrier prévu. En mars 2026, les anodes remises à neuf fonctionnaient depuis près de 3 ans avec des performances stables et une durée de vie estimée à plus de 8 ans.
