Brevet FR2009258A1 — publié le 19700130

i 2009258 On extrait l'aluminium métallique de composés tels que l'alumine (Al^Oj) par électrolyse dans une cellule contenant un bain d'é-lectrolyte en fusion. Dans la production de l'aluminium par le procédé d'électrolyse classique, connu sous le nom de procédé "Eall-5 Heroult", la cellule d'alectrolyse comprend, en général, un caisson d'acier dans lequel est disposé un garnissage de carbone. Le fond du garnissage, conjointement avec une couche d'aluminium en fusion produite par voie électrolytique et qui s'accumule sur celui-ci pendant le fonctionnement, constituent la cathode. Une ou plusieurs 10 électrodes de carbone consummables sont disposées au-dessus de la cellule de manière que leur extrémité inférieure trempe dans la couche d'électrolyte en fusion qui surnage au-dessus de la couche d'alumine fondue. En fonctionnement, l1électrolyte ou le bain, qui est essentiellement un mélange d'alumine et de cryolite, remplit la cel-15 Iule et on fait passer un courant électrique à travers celle-ci, de l'anode à la cathode à travers la couche d'électrolyte en fusion. Ce courant dissocie l'alumine, de sorte que l'aluminium se dépose sur la cathode d'aluminium liquide, tandis que l'ozygèke se dégage à 1' anode en formant du monoxyde et du bioxyde de carbone. Une croûte 20 solide d1électrolyte et d'alumine se forme à la surface du bain et cette croûte est généralement couverte d'une certaine quantité d'alumine de réserve. Dans les procédés d*électrolyse classiques, on utilise deux types de cellules, à savoir, la cellule dite à anode "précuite" et la 25 cellule dite "Soderberg". Dans les deux cas, le procéssus de réduction fait intervenir exactement les mêmes réactions chimiques, la principale différence est une différence de structure. En effet, dans la première, les anodes de carbone sont cuites avant de les monter dans la cellule, tandis que dans la cellule Soderberg l'anode 30 est cuite sur place, c'est à dire, pendant le fonctionnement de la cellule d'électrolyse utilisant ainsi une partie de la chaleur engendrée par le processus de réduction. La présente invention s'applique aussi bien à l'une qu'à l'autre cellules. Un bain d'électrolyse classique utilisé dans les installations 35 industrielles de production d'aluminium peut avoir la composition suivante: 1 à 10% d'alumine, généralement environ 6% dans la pratique 16886 2 2009258 américaine, 0 à lOfo de trifluorure d'aluminium, 5 à 12$ de fluorure de calcium, et 80 à 90fa de cryolite. 5 Pendant que 1'électrolyse se poursuit, l'alumine est consommée proportionnellement à la quantité de métal produite» Quand la concentration de l'alumine diminue dans 1'électrolyte, on arrive à un point où se produit un phénomène gênant connu sous le nom de "effet anodique". Par suite de ce phénomène, la chute de tension aux bor-10 nés de la cellule peut augmenter, par exemple, d'environ 4V, jusqu' à 40V et même plus. On attribue généralement ce phénomène à une concentration trop faible d'alumine dans le bain ou dans 1'électrolyte de la cellule de réduction. La concentration réelle d'alumine à laquelle ce phénomène apparaît semble dépendre de la température, de 15 la composition de 1'électrolyte et de la densité du courant d'anode mais est généralement un peu inférieure à environ 2% en poids. L'apparition de l'effet anodique est le signal pour l'addition d'un supplément d'alumine. Pour ce faire, le surveillant brise la croûte solidifiée au-dessus de laquelle la couche d'alumine de réserve a été 20 répandue auparavant. L'addition de l'alumine, accompagnée d'un brassage vigoureux de 1'électrolyte, fait disparaître l'effet anodique, après quoi, 1'électrolyse se poursuit normalement jusqu'à l'apparition de l'effet anodique suivant. Cet effet anodique a plusieurs inconvénients de sorte- qu'il est 25 souhaitable de diminer sa fréquence ou de l'éliminer. Selon une théorie, on présume que pendant le déroulement normal de 1'électrolyse, la surface effective de l'anode est entourée par des bulles de gaz qui s'en échappent constamment. On suppose que ces bulles, qui se forment sur l'anode, s'en détachent facilement et s'échappent de 1' 30 électrolyse. dégagement régulier de gaz autour de l'anode est censé être un signe de fonctionnement normal. Selon cette théorie, au moment où l'effet anodique se produit, la surface effective de l'anode serait entièrement entourée par une pellicule de gaz. Celle-ci est supposée couvrir toute la surface de l'anode et repousser l'é-35 lectrolyte fondu, produisant ainsi ce que l'on appelle un "non-mouillage" de l'anode. On pense que de petits arcs se forment entre l'é-lectrolyte et l'anode. On ne ciroît pas que le courant soit complèteBAD ORIGINAL 16885 3 2009258 ment interrompu car un certain courant doit être transporté par ces arcs qui se déplacent continuellement. Ces arcs sont supposés provoquer un échauffement local, une volatilisation d'une certaine quantité de la matière du bain et sont censés produire suffisamment de 5 gaz pour que les arcs individuels soient presque immédiatement rompus. De nouveaux arcs sont supposés se former du fait que la pellicule de bain voisine de l'anode doit, nécessairement, êtr-e inégale et on pense que des contacts momentanés s'établissent entre l'anode 10 et le bain. Le surchauffement qui se produit pendant les effets ano-diques se traduit par une consommation excessive de 1'anode, par u-ne consommation excessive de 1'électrolyte par volatilisation et a pour effet de diminuer le rendement de la cellule. Une autre conséquence grave de l'effet anodique est une grande consommation impro-15 ductive d'énergie. Par suite de la tendance vers un fonctionnement de plus en plus automatique des cellules, le contrôle de la concentration d'alumine du bain a pris une certaine importance» Dans la plupart des plans de commande ou de contrôle, on s'efforce de diminuer le nom-20 bre et la gravité des effets anodiques sans pour autant suralimenter la cellule. Ceci implique soit un contrôle du débit d'alimentation, soit une mesure de la concentration de l'alumine dans le bain ou dans 1'électrolyte, ou un autre moyen quelconque pour recevoir u-ne indication de l'imminence des effets anodiques, afin qu'une con-25 centration sensiblement constante en alumine puisse être maintenue. La technique antérieure décrit un grand nombre de procédés qui ont été utilisés auparavant pour déterminer la concentration d'alumine, de 1'électrolyte ou du bain ou pour avertir de l'imminence d'un effet anodique. Ces procédés comprennent une analyse chimique de la 30 concentration de l'alumine soit par des techniques de pyrotitration, par des procédés de lixiviation avec des bases fortes, des procédés gravimétriques d'analyse, des procédés volumétriques d'analyse ou bien des mesures de conductibilité électriques. L'examen des propriétés physiques de 1'électrolyte a également été utilisé dans une cer-35 taine mesure. L'aspect de 1'électrolyte, à la fois en fusion et so-lUifié, a été comparé avec des échantillons connus; des phases cristallines ont été examinées au microscope et par diffraction aux 16886 4 2009258 rayons X, ainsi que par d'autres moyens. Toutefois, aucun de ces procédés antérieurs n'a été vraiment satisfaisant. En effet, les procédés qui sont précis et fiables demandent trop de temps pour fournir les informations désirées. Par contre les techniques qui 5 donnent une réponse plus rapide ont tendance à être imprécises. Une importante approche à la solution du problème de la détection de l'imminence de l'effet anodique est esquissée dans un article de McMahon, T.K. et Dirth, G.P. intitulé "Computer Control of Aluminium Réduction Cells", Journal of Metals, Vol.18, n23, pages 10 317-319, mars 1966. Cette approche consiste à mesurer la chute de tension totale aux bornes de la cellule, entre la barre collectrice d'une première cellule et celle de la cellule suivante, à calculer la résistance totale de la cellule à partir de là et à noter l'instant où cette résistance commence à s'élever rapidement. Ceci est 15 l'indice de l'imminence d'un effet anodique et la procédure pour enrayer celui-ci est alors déclenchée et on peut espérer que l'apparition de l'effet anodique sera évitée. Cette procédure est théoriquement adaptée à éviter les effets anodiques et à contrôler la concentration de l'alumine, mais la 20 courbe de résistance produite par les mesures suggérées par McMahon et ses collaborateurs est assez sensible aux bruits et aux parasites électriques des circuits et de la cellule elle-même. Or, ces bruits parasites peuvent parfois avoir pour résultat une brève élévation brusque de la résistance, donnant ainsi une fausse indica-25 tion de l'imminence d'un effet anodique. la présente invention a été développée en partant de cet état de la technique. L'avantage de l'invention est de réduire à un minimum l'influence des parasites et des bruits électriques sur l'allure de la cour-30 be de résistance de la cellule. En régularisant le contour de cette courbe, et en éliminant les parasites par filtrage, on diminue les risques d'apparition d'un faux signal annonçant un effet anodique imminent. En conséquence, le système devient plus présis. Un autre avantage de la présente invention est que la concen-35 tration d'alumine peut être maintenue dans une plage appelée "alimentation pauvre", expression dont la signification sera précisée par la suite. 69 16886 5 2009258 On contrôle l'alimentation à deux fins, à savoir: premièrement, pour éviter les effets anodiques et , deuxièmement, pour maintenir une concentration d'alumine pratiquement constante dans la cellule, ce qui a pour résultat d'améliorer l'efficacité du processus de ré-5 duction. On effectue plusieurs mesures de la chute de tension aux bornes de la cellule et du courant traversant celle-ci. Ceci s'effectue normalement en branchant un volmètre approprié entre la barre collectrice d'une première cellule et la barre collectrice de la cellule suivante ou entre les barres d'alimentation de l'anode et de la 9 10 cathode d'une cellule donnée et en introduisant un ampèremètre approprié en série dans son alimentation électrique. On calcule la résistance de la cellule à partir de ces mesures, selon l'équation suivante: 15 où E. est la résistance en ohms, V la chute de tension normale aux bornes de la cellule en volts, I le courant dans la cellule en ampères; et, A est la force contre-électromotrice en volts. 20 Le niveau de résistance de la cellule sera qualifié ci-après de "niveau de base". Il est avantageux de déterminer périodiquement le niveau de résistance de la cellule à partir de nouvelles mesures de tension et d'utiliser ce nouveau niveau de résistance comme niveau de base, lorsque sa valeur est inférieure à celle du niveau de 25 base précédent. Une résistance uniformisée ou pondérée est développée à partir de plusieurs mesures successives de la tension et du courant. Des techniques d'uniformisation ou de pondération .sont connues de tous les techniciens avertis. Ceci peut être réalisé mathématiquement en déterminant la tendance de la chute de tension et, 30 partant, celle de la résistance à partir de ces mesures et en extrapolant sur ce que la mesure suivante de la tension et, partant, la mesure suivante de la résistance doit être, ou en utilisant d'autres techniques appropriées pour réduire l'influence des bruits et des parasites électriques. En conséquence, par "uniformiser" ou "pondé-35 rer", on entend n'importe quelle technique ou combinaison de techniques mathématiques, électriques, mécaniques ou autres. Dans la pratique, on a trouvé qu'une technique de pondération était plus a-vantageuse que l'utilisation d'une simple moyenne. Une technique de 69 16886 6 2009258 pondération appropriée pouvant être utilisée aux fins de prédiction ou d'extrapolation a été décrite par Box. G.E.P. and Jenkins, G-.E". sous le titre "Some Statis'tical Aspects of Adaptive Optimi-zation and Control", The Journal of the Royal Statistical Society, 5 Sériés B (Kethodological), pages 297-343, volume 24, N2"2, 1962. Quand la résistance pondérée dépasse le niveau de la résistance de hase d' une quantité supérieure à une limite assignée, une quantité déterminée d'alumine est introduite dans la cellule. Ceci diminue normalement le niveau de résistance de celle-ci et le cycle d1opérait) tions repart. En utilisant toujours la valeur la plus basse de la résistance comme niveau de base, il devient possible de maintenir le contrôle de la concentration de l'alumine dans la plage de l'alimentation pauvre. En effet, on a constaté que la concentration d'alumine cor-15 respondant à des conditions de fonctionnement optimales des cellules de réduction, telles qu'elles résultent des mesures du courant d'alimentation de ces cellules, semble se situer très près du niveau auquel un effet anodique se produit» Quand un phénomène anodique a lieu, il semble selon nne théorie admise que la réaction de 20 la cellule passe cLe la décomposition de 1' alumine à celle du fluorure d'aluminium contenu dans le bain. Ainsi donc, la concentration de l'alumine doit ê^re maintenue au-dessus de la valeur à laquelle la tension de décomposition -u.u fluorure d'aluminium semble être atteinte, et où le fluorure d'aluminium réagit pour former du tétra-25 fluorure de carbone avec l'anode, tout en restant très près de cette tension. La concentration exacte d'alumine à laquelle la tension de décomposition du fluorure d'aluminium semble être obtenue, varie dans une certaine mesure entre une cellule et une autre, mais est toujours inférieure à environ 4% en poids. De préférence, la concen-30 tration d'alumine doit être maintenue au-dessous d'environ 3^ en poids. Plus précisément, dans la cellule de réduction américaine normale, la concentration d'alumine doit être maintenue entre environ 2^ et environ 3£ en poids. Dans le cas où un réglage de la distance anode-cathode serait 35 nécessaire, ce réglage peut être effectué avant de procéder aux mesures de tension et de courant, de sorte que la courbe de résistance de la cellule peut se stabiliser après ce réglage de la distance BAD ORIGINAL 69 16886 7 2009258 anode-cathode avant les mesures et avant la détermination du niveau de la résistance. Il découle de ce qui précède que la distance anode-cathode doit, -de préférence, être maintenue constante pendant l1 exécution des mesures de tension et de courant. 5 - D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d* exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : la fig.l est une représentation schématique d'une cellule d'é-10 .lectrolyse commandée par une calculatrice numérique, et la figo2 est un diagramme de la résistance prédite en microohms en fonction du temps, illustrant les principes de la présente invention. L'article de McMahon et de Dirth cité ci-dessus discute un plan 15 de contrôle de cellules de réduction qui est "basé sur une mesure de la résistance totale aux bornes des cellules. Les relations fondamentales entre la résistance et la concentration d'alimentation qui y sont exposées s'appliquent également à la discussion qui va suivre Les auteurs pensent que la résistance totale est influencée par 20 trois variables à court terme qui sont la distance anode-cathode,la résistivité spécifique du bain et la résistance de la pellicule de gaz entourant l'anode. Les auteurs considèrent que la résistance du bain et celle de la pellicule de gaz sont toutes deux influencées par la concentration d'alumine. Toutefois, dans la réalité, en suppo 25 sant constant l'espacement anode-cathode, la résistance de la cellule est déterminée par ce que l'on peut, à juste titre, décrire comme deux facteurs : l'un de ces facteurs est la résistance du bain d'é-lectrolyte et l'autre est le mieux désigné comme "la force contre-électromotrice". 30 La force contre-électromotrice n'est pas, à proprement parler, une résistance pure en ce qu'elle est fonction du potentiel de décomposition de la réaction de l'alumine et de la polarisation de la pellicule de gaz de la cathode et de l'anode, ainsi que certaines autres petites variables. Dans son article, McMahon suppose que le 35 potentiel de décomposition est constant. Or, en réalité, il n'en est rien. On a découvert que la force contre-électromotrice s'élève cons tamment à mesure que la concentration d'alumine de 1'électrolyte 16886 8 2009258 décroît. Bien que les facteurs qui influencent cette force contre-électromotrice ne soient pas exactement connus, la valeur optimale de celle-ci, c'est à dire, la valeur qui optimise la productivité de la cellule, semble varier d'une cellule à une autre. On peut dé-5 terminer la valeur optimale de- la force contre-électromotrice d'une cellule donnée en évaluant son efficacité sous divers niveaux de cette force contre-électromotrice. - On détermine un niveau de résistance moyen pour la cellule à partir de plusieurs mesures de la chute de tension aux bornes de 10 celle-ci et du courant qui la traverse, comme il a été expliqué ci-dessus. Cette résistance moyenne est qualifiée de niveau de "base de la résistance de la cellule. Cette opération, ainsi que les autres déterminations et calculs qu'implique le présent procédé peut être exécutée manuellement, mais ce procédé s'adapte particulièrement 15 bien à l'exécution"par une calculatrice. Il existe de nombreuses calculatrices numériques pouvant être utilisées à cette fin. L'une de ces calculatrices est celle connue dans le commerce sous la désignation GE/PAC 40501. Cette calculatrice est plus spécialement conçue pour la commande de processus et pour un fonctionnement en tempe 20 réel. Une calculatrice de ce genre a une mémoire à tores capable de contenir 12000 mots binaires de 24 bits. Cette mémoire a un cycle de 5 ^ls, sans mémoire en vrac. La calculatrice comprend trois groupes de vingt entrées digitales, dix groupes de seize entrées analogiques, un lecteur de bande perforée avec une capacité de cent caractères 25 par seconde et une console d'opérateur. La calculatrice comporte huit groupes de seize sorties digitales, une perforatrice de bande avec \me capacité de 120 caractères/seconde ci deux imprimantes installées à distance.. En utilisant cette calculatrice, toute l'opération peut être exécutée beaucoup plus rapidement et des valeurs peu-30 vent être déterminées et utilisées pendant qu'elles représentent encore les conditions régnant dans la cellule. Le niveau moyen de la résistance de la cellule est prédéterminé périodiquement à partir de nouvelles mesures de tension et de courant et le nouveau niveau moyen de résistance est utilisé comme ni-35 veau de base lorsque sa valeur est inférieure à celle du niveau de base précédent. Il a également été mentionné plus haut qu'une résistance pondérée est développée à partir de plusieurs mesures succès- 69 16886 9 2009258 siv«s de la tension et du courant et que quand cette résistance pondérée dépasse le niveau de la résistance de base d'une quantité supérieure à une limite assignée, une quantité déterminée d1 aluminium, est introduite dans la cellule afin de ramener la concentration et 5 la valeur de la résistance dans les limites désirées» On a découvert récemment que l'efficacité d'une cellule de réduction semble être la plus grande quand cette cellule opère avec ce que l'on peut appeler une "alimentation pauvre". Une cellule opérant avec une alimentation pauvre peut être définie comme une cel-10 Iule dans laquelle le bain contient juste la quantité d'alumine nécessaire poue éviter l'apparition de l'effet anodique. Bien que les caractéristiques de fonctionnement de la cellule, telles que la température, la profondeur de 1'électrolyte, l'espacement anode-cathode, etc., puissent avoir une influence sur cette valeur, celle-15 ci peut néanmoins être exprimée en termes de potentiels de décomposition. (ou de polarisation). On maintient dans la cellule une quantité d'alumine suffisante pour empêcher la résistance de celle-ci de s'élever jusqu'à ce que la tension atteigne la valeur nécessaire pour la décomposition du fluorure d'aluminium de façon à for-20 mer du tétrafluorure de carbone en réagissant avec l'anode. Ainsi donc, la concentration d'alumine peut être maintenue au-dessus de la râleur à laquelle la tension de décomposition du fluorure d'aluminium est atteinte, tout en restant proche de celle-ci. La différence admissible de la résistance pondérée du niveau de résistance 25 de base peut être utilisée à cette fin. Une limite supérieure de concentration utile semble être environ -4# en poids. L'utilisation de la valeur la plus basse de la résistance moyenne comme niveau de base assure constamment que le contrôle est situé sur le côté pauvre de la concentration en alumine du bain. Une limite préférée su-30 périeure se situe à environ 3# en poids et la concentration optimale est probablement comprise entre 2% et environ 3en poids. E-tant donné que la cpurbe de résistance pondérée est sensible aux variations de la concentration en alumine qui sont très proches de cel les correspondant à l'effet anodique, cette courbe peut être utili-35 sée pour maintenir la concentration d'alumine dans ces limites. En se référant maintenant à la fig.l qui montre schématique-ment une installation de production d * aluminium commandée par une 69 16886 10 2009258 calculatrice, on voit que la cellule comprend une première coquille métallique 10, généralement en acier, dans laquelle est disposée, de la manière habituelle, une couche isolante 12 qui peut être en une matière convenable quelconque, par exemple, en alumine, bauxite, 5 argile, briques de silicate d'aluminium, etc. A l'intérieur de la couche isolante 12 est disposé le garnissage 14 de la cellule qui peut être en une matière quelconque, par exemple, en carbone, alumine fondue, carbure de silicium, carbure de silicium lié avec du nitrate de silicium ou en toute autre matière convenable. Le plus sou-10 vent, le garnissage est formé d'un certain nombre de blocs de carbone ou d'un mélange damé de carbone, ou encore d'une combinaison d' un mélange de carbone damé pour le fond du garnissage avec des parois latérales et d'extrémité en carbone. En variante, les parois latérales et d'extrémité pourraient être constituées par des bloes 15 de carbure de silicium ou d'autre matière réfractaire. Le garnissage 14 délimite une chambre qui contient une certaine quantité d'aluminium fondu 16 et une masse d'électrolyte fondu ou bain 18, comme décrit ci-dessus. Au-dessus de 1'électrolyte sont suspendues, de façon à y plon-20 ger partiellement des anodes 20 classiques en carbone qui, dans le cas présent, ont été représentées comme du type "précuit". L'électrolyte fondu 18 est couvert par une croûte 22 constituée essentiellement par des composants solidifiés de 1'électrolyte et par de l'alumine supplémentaire. Quand l'alumine contenu dans 1'électrolyte 18 25 est consumée, on brise la croûte solidifiée, au moyen d'un dispositif non-représenté, et. on introduit une certaine quantité d'alumine fraîche dans 1'électrolyte en ouvrant ime vanne 24 qui délivre l'alumine de la trémie d'alimentation 26» L'anode est connectée par une barre d'alimentation 28 au pôle positif d'une source électrique d'a-30 limentation. Pour compléter le circuit électrique9 on utilise des barres collectrices 30. Les barres collectrices 30 s'étendent à travers des ouvertures appropriées ménagées dans la coquille métallique et dans la couche isolante de façon que leurs extrémités intérieures s'avancent à l'intérieur du garnissage de la cellule. Les extrémités 35 extérieures de ces barres sont connectées par des moyens appropriés à l'autre pôle de la source d'alimentation. Comme le montre la fig.l, les cellules sont montées en série à SAD ORIGINAL 69 16886 ii 2009258 travers un dispositif de mesure de courant ou ampèremètre (I) 34 à une source électrique d'alimentation appropriée, l'un des côtés de cette source d'alimentation aboutissant au système d'anodes de la première cellule, tandis que la cathode de cette première cellule 5 est, de son côté, connectée à l'anode de la seconde, etc., la cathode de la dernière cellule aboutissant à l'autre pôle de la source d'alimentation- Un dispositif de mesure de ce genre est connu dans le commerce sous le nom de "Dyn/Amp D.C. metering system". les cellule» comportent également des moyens pour lever et abaisser les a-10 nodes 20, par exemple, sous la forme d'un moteur pneumatique commandé par des soupapes électromagnétiques 36, un dispositif approprié (non-représenté) pour casser la croûte de chaque cellule et le dispositif d'alimentation d'alumine décrit ci-dessus dont les vannes sont actionnées de manière appropriée, par exemple, par des 15 soupapes électromagnétiques à actionnement pneumatique. Un voltmètre approprié 38 est branché entre l'anode et la cathode de la cellule pour fournir une indication de la chute de tension qui se pror-duit aux bornes de celle-ci. Une calculatrice appropriée 40 est connectée à l'installation ou mieux, pour diminuer les frais de câblage, 20 des relais de sélection 52 sont connectés entre la calculatrice et l'installation, comme le montre la figure» A la calculatrice 40 sont également connectés des panneaux d'opérateur 44, une perforatrice de bande 46, un lecteur de bande 48 et des imprimantes 50» le programme de commande de l'installation peut, d'une manière 25 générale être décrit comme comprenant plusieurs programmes fonctionnels et sous-programmes pour piloter, surveiller et optimiser la commande de l'installation. Dans un mode de réalisation de ce programme, qui est conçu pour opérer à des intervalles de temps prédéterminés, la calculatrice échantillonne successivement la tension de 30 toutes les cellules de l'installation fournie par le voltmètre 38 et l'intensité de l'installation fournie par l'ampèremètre 34. la tension contre-électromotrice optimale, déterminée dans un sous-programme séparé, est utilisée par la calculatrice pour calculer une résistance pondérée à partir de plusieurs mesures successives. Un 35 programme de commande séparé met à jour le niveau de la résistance de base et considère les écarts de la résistance pondérée et de ce niveau de base dépassant une limite assignée. Lorsque, en analysant 69 16886 12 2009258 les mesures, la calculatrice constate que la résistance pondérée diffère du niveau de base d'une quantité supérieure à la limite assignée, un sous-programme spécial entre immédiatement en action et des signaux sont envoyés au dispositif "casse-croûte" de la cellule 5 considérée ainsi qu'à la vanne d'alimentation 24 de celle-ci afin d' augmenter la concentration d'alumine dans le bain de cette cellule. Après cela, 11électrolyse se poursuit normalement dans la cellule jusqu'à l'instant où l'on détecte une fois de plus que celle-ci approche du seuil en question. 10 De» essais ont été conduits sur line période de plusieurs mois dans une cellule classique à anode du type représenté sur la fig.l. Il s'agissait d'une cellule de dimensions industrielles opérant sous une intensité normale voisine de 90 000 ampère» et avec une chute de tension normale d'environ 4,5 V. La force contre-électromotrice as-15 surantfon rendement optimal était, avec cette cellule, fixée à envi- ' ron 1,5 V. La fig.2 montre une partie du graphique de résistance produit pendant ces essais de la cellule. La chute de tension aux bornes de la cellule et le courant traversant celle-ci ont été mesurés toutes les cinq secondes et des valeurs pondérées ont été calculées 20 pour chaque série de six mesures. A cette fin, on a utilisé une calculatrice du type spécifié ci-dessus. Etant donné que l'introduction de l'alumine modifie la résistance de la cellule et qu'il est souhaitable de fixer cette résistance en mesurant la tension, on a réservé cinq minutes après chaque introduction d'alumine dans la 25 cellule comme période de stabilisation de la tension et de la résistance. Ceci permit à l'alumine introduite dans la cellule de se dissoudre dans 1'électrolyte et à la tension d'être réglée suivant le ' besoin (A sur la fig.2). Quand la résistance de la cellule s'était stabilisée, on a calculé pour une période de cinq minutes un niveau 30 de résistance pondéré. Le niveau de résistance à long terme ainsi calculé devient le niveau de base aux fins de décision de commande (B sur la fig.2). Normalement, la résistance de la cellule augmente progressivement à partir^de ce point, mais elle peut aussi diminuer d'abord 35 pour s'élever ensuite. Si la résistance a tendance à diminuer, ceci indique que plus de 4$ en poids d'alumine sont dissous dans 1'électrolyte. En conséquence, il est souhaitable de consumer cet excès 69 16886 13 2009258 d'alumine dans les réactions ayant pour résultat de produire de l'aluminium. Toutefois, ceci a le défaut d'avoir tendance à différer la période d'avertissement de l'effet anodique si on ne réajuste pas vers le "bas le niveau de résistance de base. Pour remédier à cette 5 situation, on récalcule une nouvelle résistance pondérée toutes les cinq minutes (C et D sur la fig.2) ; si on trouve que sa valeur est inférieure à la valeur précédemment établie, celle-ci devient le nouveau niveau de base. On calcule une résistance pondérée toutes les trente secondes 10 en utilisant six mesures successives. Oeci permet de niveler les variations aléatoires de la courbe de résistance et rend aussi plus facile la détection du point critique, le point critique ou point de décision d'intervention (E sur la fig.2) est atteint quand la courbe de résistance pondérée dépasse le niveau de résistance de base d' 15 une quantité supérieure à une limite assignée. Quand ceci se produit, une quantité déterminée d'alumine est introduite dans la cellule et le cycle repart. Comme on le voit sur la fig.2, la résistance de la cible était d'environ 30,2 micro-ohms et le niveau de résistance de base était d'environ 30,14 micro-ohms, la limite assignée était 0,3 20 micro-ohms. Avec ce réglage, le point de décision d'intervention est atteint quand la concentration d'alumine s'est abaissée à environ 2 à 2 l/2 % et on ajoute 1$ d'alumine de façon à remonter la concentration à environ 3 à 3 l/2$. En régime de fonctionnement stable, un 25 point de décision d'intervention est généralement atteint toutes les vingt à vingt-cinq minute». Ce procédé opère tràg bien dans la pratique, la concentration moyenne d'alumine pendant la période d'essai fut de 5jl$ et la fréquence des effets d'anode fut diminuée de façon spectaculaire, tout 30 en réalisant un excellent contrôle de la tension. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 69 16886 14 2009258 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour contrôler l'alimentation en alumine d'une cellule de réduction pour la production d'aluminium qui consiste à déterminer la valeur de la force contre-électromotrice de chaque cel-5 Iule qui assure le rendement optimal; à effectuer plusieurs mesures de la chute de tension aux bornes de la cellule et du courant qui. la traverse; à calculer pour la cellule un niveau de résistance appelé "niveau de base" à partir de ces mesures selon la relation suivante: 10 où £ est la résistance en ohms, Y est la chute de tension normale aux bornes âe la cellule en volts» I est le courant en ampères de la cellule; et A est la force contre-électromotrice en voltsj 15 à calculer une résistance pondérée à partir de plusieurs mesures successives de la tension et du courant; et, quand cette résistance pondérée dépasse le niveau de résistance de "base d'une quantité supérieure à une limite assignée à introduire me quantité déterminée d' * alumine dans la cellule afin de rétablir la concentration d'alumine 20 désirée dans eelle-ei. 2.- Procédé selon la revendication 1 dans lequel on maintient la concentration d'alumine au-dessus de la valeur à laquelle la tension de décomposition du fluorure d'aluminium est atteinte et inférieure à environ 4$ en poids. 25 3.- Procédé selon la revendication 1 dans lequel. .on maintient la concentration d'alumine au-dessous d'environ en poids. 4.- Procédé selon la revendication 1 dans lequel on maintient la concentration en alumine entre environ 2% et environ 3% en poids. 5.- Procédé selon la revendication 1 qui comprend des étapes 30 supplémentaires suivantes: on règle la distance anode-cathode au niveau de fonctionnement désiré avant de procéder ans mesures de tension et de courant devant être utilisées pour- calculer le niveau de résistance de "base de la cellule; et, on maintient la distance anode-cathode pratiquement constante en utilisant la résistance pondérée 35 pour la commande de l^alimentationo 6.- Procédé selon la revendication 5 incluant 11 étape supplémentaire consistant à attendre jusqu'à ce que la résistance de la BAD ORIGINAL 16886 15 2009258 eell*le se soit stabilisée après le réglage de la distance anode-cathode avant de déterminer le niveau de résistance de "base. 7.- Procédé selon la revendication 1 inclu^ant l'étape supplémentaire consistant à redéterminer périodiquement le niveau de résistance moyen de la cellule à partir de nouvelles mesures de tension et de courant et à utiliser le nouveau niveau de résistance moyen comme niveau de "base si sa valeur est inférieure à celle du niveau de base précédent.