Brevet FR2096485A1 — publié le 19720218

La présente invention concerne la disposition de conducteurs pour compenser l'influence magnétique nuisible d'une rangée de cellules ou cuves sur une autre rangée dans des installations de production de métal, par exemple d'aluminium, par 5 réduction électrolytique. Dans l'industrie de production de métal, tel que l'aluminium, par réduction électrolytique, il est très important du point de vue rentabilité de ne pas subir des pertes importantes de l'énergie électrique utilisée en grande quantité, ce qui aurait pour effet de réduire le rendement. Il est en outre 10 très important que les diverses parties de l'installation et de l'appareillage associé soient bien conçues et dimensionnées de manière que le# investissements importants soient aussi rentables que possible. Dans l'industrie de production de l'aluminium, il est cou-15 rant de disposer les cuves électrolytiques les unes après les autres de manière à former deux rangées de cuves ou plus. Il est avantageux de disposer les cuves sur deux rangées ou sur un nombre de rangées encore plus important, étant donné qu'on évite ainsi d'utiliser des conducteurs séparés de retour du courant. 20 Le sens de circulation dans les deux rangées adjacentes est de signe opposé . Dans de tels procédés de réduction électrolytique, qui utilisent souvent des courants d'une intensité de 100 000 ampères, une difficulté importante est due au fait que les rangées de 25 cuves ont souvent une très grande influence magnétique les unes sur les autres, de sorte que le métal fondu formant la cathode au fond de chaque cuve est soumis à des forces magnétiques dues aux courants circulant dans la cathode. Toutefois, la distance entre les rangées de cuves est habituellement si grande que les 30 rangées adjacentes n'ont en pratique qu'une influence sur le vecteur de champ vertical. A cause de son emplacement et du sens de la circulation du courant, une rangée adjacente de cuves engendre un vecteur de champ vertical indésirable, par exemple de 20 à 30 gauss le long 35 de l'axe central d'une cuve présentant une intensité d'environ 150 000 ampères et avec une distance d'un centre à l'autre entre la rangée en question et la rangée adjacente qui varie de 9 à 71 23057 -2- 2096485 « 12 mètres environ. Afin de compenser le vecteur de champ indésirable ou déséquilibré ci-dessus,engendré par la rangée adjacente, on peut appliquer un champ magnétique vertical de sens opposé et de même intensité le long de l'axe central de la cuve. 5 Un mode opératoire précédemment proposé pour l'obtenir consiste à disposer un conducteur supplémentaire le long du côté opposé de la rangée des cuves à compenser, par rapport à la rangée adjacente dont l'influence doit être éliminée. Le conducteur supplémentaire est placé à une distance de la rangée de cuves en ques-10 tion et est alimenté par une source séparée de courant d'une intensité telle qu'on obtient un équilibre plus ou moins complet. Toutefois, cette solution est très coûteuse principalement à cause des conducteurs auxiliaires nécessaires pour transporter le courant indispensable qui est d'une très grande intensité, et 15 deuxièmement du fait que le courant séparé utilisé pour cette compensation est sujet à des pertes supplémentaires et indésirables. Les brevets britanniques N° 794 421 et 1T° 880 096, qui concernent sensiblement le même problème, décrivent une solution 20 qui est sujette aux mêmes inconvénients que ceux décrits ci-dessus. La présente invention permet d'obtenir une compensation totale sans dépens es/supplément air e^no tables, ni en ce qui concerne 1'installation et l'appareillage, ni en ce qui concerne la 25 production et le fonctionnement. Comme les dispositions classiques actuelles,"la présente invention est fondée principalement sur la plus grande symétrie possible de l'appareillage d'alimentation en courant de chaque rangée de cuves. Cette tendance vers la symétrie totale des 30 installations est due principalement à la nécessité de maîtriser les divers vecteurs de champ magnétique et les divers composants de courant. La présente invention tire profit en particulier de la modification des installations modernes de réduction électrolytique qui réside dans le fait que le courant d'alimenta-35 tion des anodes de chaque cuve provenant de la cathode de la cuve précédente de la rangée est appliqué en grande partie à la borne positive de la cuve, tandis qu'une autre partie plus petite du courant d'alimentation est appliquée à la borne négative de la â 71 23057 -3- 2 0 05 485 cuve. Comme le savent les spécialistes, cette disposition s'est avérée avantageuse pour éviter des courants indésirables de liquide dans le sens longitudinal de la cuve. Selon la présente invention, le fait que la plus faible 5 proportion du courant d'alimentation se trouve entièrement le long du côté de chaque cuve d'une rangée faisant face à l'autre rangée de cuves contribue beaucoup à la compensation désirée du champ magnétique. Cette solution se distingue ainsi nettement de la symétrie fondamentale décrite plus haut,recherchée dans 10 toutes les installations classiques dans lesquelles la plus faible proportion du courant d'alimentation acheminée vers la borne négative de chaque cuve d'une manière similaire à la forte proportion du courant, est transmise de façon parfaitement symétrique à raison d'une moitié de chaque côté de la ran-15 gée des cuves. Il est évident que le passage asymétrique de l'autre partie du courant le long de chaque rangée de cuves a un effet magnétique sur la rangée des cuves qui s'oppose à l'influence magnétique de l'autre rangée adjacente. Sur la base de la proportion du 20 courant conduit séparément vers la borne négative de chaque cuve, il ne sera pas difficile aux spécialistes de déterminer la grosseur et la position des conducteurs nécessaires pour cette autre partie du courant d'alimentation,en ayant recours à des méthodes connues de calcul et de mesure. Ainsi, on obtient par exemple 25 une compensation sensiblement totale si un tiers de la totalité du courant est conduit le long du côté de la rangée des cuves faisant face à la rangée adjacente et si la distance entre les rangées adjacentes est trois fois supérieure à celle comprise entre l'axe des cuves et la barre omnibus ou les conducteurs qui 30 transportent l'autre partie du courant d'alimentation vers la borne négative des cuves. Dans cet exemple, on présume que la barre omnibus ou les conducteurs se trouvent dans le même plan que le métal cathodique contenu dans les cuves. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-35 sortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ce dessin : 71 23057 -4- oncA/'P ~ „ w / J h C j la figure unique représente un exemple d'une disposition de cuves avec une disposition de conducteurs selon l'invention. Le dessin représente un agencement comportant deux rangées de cuves 1 et 2, dont la rangée 1 est traversée par un courant 5 I qui circule de droite à gauche en observant le dessin, tandis que l'autre rangée de cuves est traversée par le même courant I de gauche à droite en observant le dessin. Des signes plus et moins désignent pour chaque cuve de la rangée 1 les bornes positive et négative,respectivement,de la cuve en question, ce qui 10 correspond au sens de circulation du courant indiqué. Parmi les cuves représentées, on a choisi la cuve 11 de la rangée 1,et le courant qui l'alimente provient de la cuve pré-cédente 12 de la même rangée. La partie principale du courant provenant d'une cuve et alimentant la cuve suivante est représen-15 tée par les courants symétriques la et Ib qui sont transmis par des barres omnibus ou conducteurs respectifs A et B à la borne positive de la cuve suivante (la cuve 11 sur le dessin) et appliquée aux barres omnibus anodiques longitudinales B et F qui, d'une façon connue en soi, sont orientées dans le sens longitu-20 dinal de la cuve au-dessus des anodes et sont reliées à chacune de ces dernières,Les barres omnibus E et F sont également prolongées au-delà de la borne négative de la cuve oh. elles reçoivent, par l'intermédiaire de barres omnibus ou conducteurs séparés C,une autre proportion plus petite le de la totalité du 25 courant I. Contrairement aux barres omnibus principales A et B, les barres omnibus ou conducteurs C sont situés entièrement de manière asymétrique d'un côté de la rangée de cuves 1, c'est-à-dire du côté de cette rangée faisant face à l'autre rangée adjacente 2. 30 En revenant à la cuve particulière 11, on voit que le cou rant de sortie de la cathode passe d'une façon classique dans une direction latérale par un certain nombre de priseq^Là qui sont reliées d'un côté à la barre omnibus A et par un certain nombre de prises BB et CC qui sont reliées de l'autre côté de 35 la cuve à la barre omnibus B et la barre omnibus C,respectivement. L'autre partie du courant acheminée vers la borne négative de la cuve suivante est déterminée par le nombre des prises 71 23C57 -5- 2 0 V 5 4 8 5 cathodiques CC de la totalité de ces prises qui est reliée à la "barre omnibus C. Ce nombre est choisi en fonction de facteurs et de considérations/qui sont connus en pratique. Il est évident pour les spécialistes que le dessin n'illus-5 tre que d'une façon très schématique les principales caractéristiques de la présente invention, les détails de la disposition des cuves et du circuit électrique n'étant pas représentés. En outre, il est évident que la représentation des divers conducteurs ne donne pas une image précise et correcte de l'emplace-10 ment des barres omnibus et conducteurs correspondants dans une installation réelle, mais ne montre que la caractéristique principale de l'invention. En pratique, on peut suivre les principes de construction classique en tenant compte des nombreux facteurs et relations qui ont une grande importance dans de 15 telles installations et des forts courants ainsi que des champs intenses engendrés. Habituellement, il suffit de compenser la rangée de cuves la plus externe, à condition que les cuves soient identiques, que les distances séparant les rangées soient égales et que le courant soit le même. A cet égard, on peut imaginer 20 des irrégularités,et une compensation est alors également intéressante dans des rangées intermédiaires. Il convient en outre de noter que l'invention offre des avantages supplémentairès sous la forme d'un fonctionnement plus stable et d'un moins grand risque de fuite du métal fondu 25 et de l'électrolyte,respectivement,à partir des cuves ou cellules dans des installations de réduction électrolytique. En outre, on obtient de plus faibles variations de la résistance pendant l'utilisation des cuves et les possibilités d'un réglage automatique sont meilleures. 30 Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 71 23057 -6- 20^7 5485 EEVBUDIQATIOU Disposition de conducteurs pour compenser l'influence magnétique nuisible sur une rangée de cuves (1) d'une autre rangée (2) dans des installations de production de métal, par exemple d'alu-5 minium, par réduction électrolytique,dans lesquelles le courant d'alimentation (I) des anodes de chaque cuve (11) provenant de la cathode de la cuve précédente (12) de la rangée, est acheminé en grande proportion (la + Ib) vers la borne positive de la cuve, tandis qu'une autre proportion plus petite (le) du courant d'ali-10 mentation (I) est appliquée à la borne négative de la cuve, disposition caractérisée en ce que l'autre proportion (le) du''courant d'alimentation est transmise entièrement le long du côté de chaque cuve de la première rangée (1) qui fait face à l'autre rangée de cuves (2). ol