Brevet FR2117960A1 — publié le 19720728

L'invention se rapporte à un procédé de préparation d'aluminium par électrolyse ignée, plus spécialement à partir d'oxyde d'aluminium, et à la construction d'une cathode pour l'application du procédé. Cette cathode est construite en blocs de carbone de résistance électrique variant par paliers. On connaît déjà l'utilisation des fours de préparation de l'aluminium par électrolyse ignée de l'oxyde d'aluminium dissout dans la cryo-lithe. La sole de ces fours est constituée de plusieurs blocs de carbone qui forment également la cathode. Ces blocs sont reliés ensemble par une masse de liaison appropriée, par exemple une masse d'électrode crue, de sorte que l'on obtient une sole que le métal fluide qui y repose ne peut pas traverser .Les blocs assemblés pour constituer la sole ont tous des propriétés chimiques et physiques similaires.de sorte qu'il ne peut exister dans leur arrangement aucune succession. L'exploitation pratique de l'électrolyse a montré toutefois que des cathodes en carbone ainsi constituées présentent des désavantages pour la marche du four plus spécialement pour les fours d'électrolyse à haute densité de courant. La sole gonfle dans la zone centrale ce qui mène à une diminution de la durée de la cathode . Le rendement du courant est également diminué par un bombement du bain prpjduit par suite de dissymétries des champs magnétiques. Il en résulte la nécessité de construire une cathode qui élimine les inconvénients signalés. La solution du problème vient de la connaissance du fait que pour les cathodes en blocs de carbone de même conductibilité électrique de construction connue il apparaît une diminution de résistance électrique , à par-suivant tir du milieu du fous/l'axe longitudinal vers les dispositifs d'amenée de cou -rant placés latéralement. Le courant d'électrolyse est de ce fait poussé, à partir de l'entrée dans la couche fluide d'aluminium à la cathode, vers les côtés longitudinaux extérieurs de la cuve du iV.ur. La cathode en carbone est de ce fait, à peine alimentée en courant d'électrolyse au milieu du four. Elle est par contre fortement chargée sur les cutc-c lonjjitudinaur . La solution du problème est obtenue par l'égalisation de l'intensité du courant électrique du four sur toute la largeur de la cathode en carbone. J. -+ ± ~f 2117960 La densité de courant aura sur toute la surface de la cathode la même valeur , au moins approximativement. L'égalisation de l'intensité du courant s1 obtient suivant une forme préférée de l'invention, à l'aide de cathodes construites en blocs de carbo-^ ne de différentes conductibilités électriques. Ces blocs sont ainsi disposés, dans la direction de l'amenée de courant à "la cathode, de telle sorte qu'on obtienne une distribution du courant uniforme, au moins approxrmati vement. Les blocs de carbone sont placés à la cathode, dans les fours d'électrolyse pourvus de barres cathodiques horizontales, les traversant ou séparées, de 1 O manière que la résistance 'leetrique de ces blocs croisse par paliers à partir du milieu de la cathode , vers l'amenée de courant. Le nombre de blocs de carbone et leurs résistivités dépendent de la grandeur et du type du four. Ils doivent être de ce fait calculés spécialement pour chaque cas qui se présente. La cathode peut être constituée, suivant une autre forme d'exécution, de blocs de carbone dont la résistance électrique augmente de manière continue vers l'amenée de courant à la cathode. L'invention est bien comprise d'après le dessin schématique annexé, dont : La figure 1 est une vue d'une cathode en carbone d'un four d'électrolyse à treize barres cathodiques, Les figures 2a et 2b sont des vues d'une barre cathodique avec des blocs cathodiques posés sur elle, ainsi qu'en coupe un bloc cathodique suivant la figure 1, La figure 3 est une vue du schéma équivalent permettant de calculer les valeurs des paramètres des blocs cathodiques en charbon. La figure 1 montre les ensembles cathodiques 1 du four d'électrolyse, les barrer; cathodiques 2 et les blocs de carbone 3, 4 et 5. Une distribution uniforme du courant cathodique est constatée dans un tel four, pour des intensités de courant de ÎIO OOO A, si les résistivités (-' et (' 3 des blocrj de carbone 5, 4 et 3 sont respectivement de J 900 J 900 -.2 9. O , 22, 2 et 35, '-jS 30 71 kklk9 3 2117960 REVENDICATIONS 1. - Procédé de préparation d'aluminium à partir d'oxyde d'aluminium par électrolyse ignée caractérisé en ce que l'intensité du courant d'électrolyse est égalisée sur toute la cathode en carbone. 5 2. - Cathode en carbone pour l'application du procédé suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est constituée en blocs de carbone dont les résistances électriques varient par paliers. 3. - Cathode en carbone suivant la revendication 2 caractérisée en ce que les blocs de carbone 3, 4 et 5 sont placés de manière que la résistance ÎO élecfrique augmente vers l'amenée de courant à la cathode 2.