Brevet FR2005918A1 — publié le 19691219

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour 11 amélioration du bilan thermique des cellules d'électrolyse d'aluminium, en particulier des cellules à anodes continues préamorcées. 5 Dans les fours d'électrolyse pour la fabrication de l'aluminium, on distingue sur le plan de leur construction ano-dique, les fours à anodes vertes et d'autres à anodes préamorcées. Les cellules à anodes préamorcées peuvent travailler avec des charbons pour anodes à travail discontinu ou en continu, selon 10 le "brevet allemand 863.999» Les travaux sur le "bilan thermique du four d'électrolyse effectués en vue de réduire la consommation spécifique d'énergie ont démontré qu'il est également possible, en ce qui concerne les anodes, de réaliser une importante économie en déperdi-15 tion de chaleur par l'amélioration de l'isolation. L'alumine ou oxyde d'aluminium s'est révélé un excellent isolateur thermique ou calorifuge. Etant donné que les charbons pour anodes ont une hauteur relativement réduite, un four à anodes discontinues offre la possibilité de recouvrir parfaitement ces dernières avec de 20 l'alumine en vue de réaliser l'isolation thermique. Il en résulte pour ce genre de fours un avantage considérable qui, au cours de ces dernières années,a contribué, dans une large mesure, à la forte réduction de la consommation d'énergie dans 1'électrolyse de l'aluminium. 25 En ce qui concerne l'anode préamorcée à travail conti nu selon le brevet allemand 863 9991 les différents charbons sont mis en place par le haut du fait de la disposition latérale des nipples d'arrivée de courant, sans qu'il soit nécessaire de changer la position de l'anode dans le bain. Cependant, ce procédé 30 comporte un inconvénient, en ce sens que le corps d'anode qui dépasse de 1'électrolyte est sensiblement plus grand que dans les fours à anodes à travail discontinu et que, de ce fait, une économie comparable de chaleur par recouvrement d'oxyde est irréalisable. Dans ce cas, la dissipation de chaleur, inhérente au type de 35 construction, est plus forte avec cette anode que celle d'une anode discontinue, ce qui aboutit à des déperditions de chaleur plus importantes et, par conséquent, à une plus grande consommation d'énergie. Il s'ensuit de ce fait que ce type de four perd une part considérable de ses autres avantages. 69 09825 2- 2005918 Le fait de revêtir les charbons pour anodes,des cellules d'électrolyse pour la production d'aluminium, de couches de peinture de protection ou d'une feuille d'aluminium collée en vue de réduire la dissipation de chaleur est connu. Des essais ont 5 également été effectués en vue de recouvrir les charbons pour anodes de plaques calorifuges ; ils ont permis de réaliser des progrès notables. Il reste cependant qu'une isolation des faces frontales des charbons par des moyens mécaniques est très difficilement réalisable en raison des conditions de service. 10 L'invention permet de réaliser une réduction décisive des déperditions de chaleur anodiques, et, par conséquent, une amélioration du bilan thermique des cellules d'électrolyse d'aluminium, en particulier avec des anodes continues préamorcées, en ce sens que les cellules sont isolées à l'air chaud et que la limi-15 tation extérieure est constituée par une cage ou analogue qui entoure la ou les cellules. L'anode ne délivre plus sa chaleur à l'air ambiant du hall d'électrolyse, mais chauffe l'air à l'intérieur de cette cage ou enveloppe jusqu'à ce que s'installe un équilibre thermique. 20 La paroi de la cage ou enveloppe prend une température qui, par une isolation disposée, par exemple à l'intérieur, peut être approchée à volonté de la température ambiante du hall. La surface de cette cage ou enveloppe peut être réalisée, en outre, de manière à empêcher dans une large mesure des déperditions de cha-25 leur par rayonnement. Les deux mesures conjuguées réduisent la déperdition de chaleur par la cage ou enveloppe à un point tel que le bilan thermique du four d'électrolyse n'est plus négativement influencé. D'autre part, la répartition régulière de la température entraîne un effet favorable sur le processus de cbkéfac-30 tion de la liaison entre les anodes et la résistance dans ces dernières est diminuée par la haute température. Les gaz qui se forment au cours du processus d'électrolyse s'accumulent dans la car;e ou enveloppe et sont rationnellement aspirés, c'est-à-dire évacués, car, en raison de leur haute 35 teneur en fluor, ils ne doivent pas s'échapper dans le hall de travail. Le volume de gaz est maintenu à une proportion réduite, parce que toute arrivée d'air extérieur diminue l'effet d'isolation de l'air chaud par suite du refroidissement qu'il détermine. BAD ORIGINAL* 69 09825 3 2005918 Pour cette raison, la cage ou enveloppe du four sera avantageusement réalisée d'une manière aussi étanche que possible. La figure unique du dessin annexé montre, à titre d'exemple» une forme de réalisation de la cage ou enveloppe selon l'in-5 vention. Sur ladite figure, la cage ou enveloppe 1 se trouve à côté ou sur le corps de la cuve 9 du four. La paroi frontale 2 de la cage est fixe. L'ouverture du toit 3, pour la mise en place d'anodes neuves ou d'autres travaux indispensables, s'effectue 10 par un déplacement latéral du toit sur des rails 4, tandis que la commande 5 s'effectue par un moteur électrique. Pour le service du four, les parois latérales 6 s'ouvrent par déplacement vers le haut sur des rails de guidage 7» la hauteur étant fonction de la place nécessaire. Il est évident que les temps de service du 15 four sont à réduire dans la mesure du possible, parce qu'un refroidissement partiel est inévitable lorsque la cage ou enveloppe est ouverte. Les parois de la cage et le toit sont revêtus sur la face intérieure d'une isolation thermique suffisante pour mainte-20 nir la température de l'air chaud à un degré aussi élevé que possible. En présence d'une bonne isolation de la cage ou enveloppe, la température de l'air chaud sera de l'ordre de 180 - 250°C, alors qu'elle ne s'élève qu'à 150°C et moins avec une cage non isolée. 25 En utilisant cette isolation thermique, c'est-à-dire d'air chaud, par la cage ou enveloppe, les déperditions de chaleur de l'anode 10 sont réduites à un point tel que cette dernière délivre moins de chaleur que jusqu'à présent avec l'oxyde sur des anodes discontinues. 30 II va de soi que le gaz aspiré par l'ouverture 8 peut être lavé par un procédé connu et les fluorures lavés récupérés ; la forte concentration de fluor du mélange gazeux constitue ici un avantage. 69 09825 4 2005918 REVENDICATIONS 1) Procédé pour l'amélioration du bilan thermique des cellules d'électrolyse d'aluminium, en particulier des cellules à anodes continues préamorcées, caractérisé par le fait que les cellules sont isolées par de l'air chaud et que la limitation 5 extérieure est constituée par une cage ou enveloppe qui entoure la ou les cellules. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la déperdition de chaleur de la cage ou enveloppe est réduite par une isolation de sa face intérieure et/ou extérieure. 10 3) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le gaz d'échappement produit au cours de 1*électrolyse est aspiré et évacué de la cage ou enveloppe de manière à n'entraîner qu'un refroidissement aussi réduit que possible à l'intérieur de cette dernière. 15 4) Procédé selon les revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que la cage ou enveloppe est étanche contre la pénétration d'air extérieur. 5) Cage ou enveloppe pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 4, caractériséepar le fait qu'elle 20 est disposée à côté ou sur le corps de la cuve du four. 6) Cage ou enveloppe selon la revendication 5j caractérisée par le fait que sa paroi frontale est fixe. 7) Cage ou enveloppe selon les revendications 5 et 6, caractérisée par un toit qui se déplace latéralement sur des rails. 25 8) Cage ou enveloppe selon les revendications 5 à 7, caractérisée par le fait que ses parois latérales sont mobiles sur des rails de guidage. 9) Cage ou enveloppe selon les revendications 5 à h, caractérisée par une ouverture d'aspiration du gaz.