Brevet FR2198773A1 — publié le 19740405

La présento invention concerne les filtres destinés à l'é@ @ation des gaz as@@ prevenant des co@@ules d'électro lyse utilisées p@@u la pro@@ction d'al@@ris@@@ @@ @@@prmant un disposition @@@@ @@duct@@@ d'@@@niue @a@@ le @@@@act gazeux, l'alu@@ne a@@@@@@@ @@ am@is@@@@rion des @ucrures gazeux, et @m filire @@@ @@@@@ du@@el la pouss@@re e@ l'alomine séparées @@ @@@@@@@ es des les @@@@ules d'electrolyse. l'éparation à sec des gaz contenant des fluorures et provenant des @ellules d'électrclyse de produstion d'alu @@@iun. par addition d'alumine au courant gazeux de manière que les fluoruses gazeux subissent une chimisorption sur les granulés d'oxyde, l'oxyde traité et la poussière étant séparés du gaz à l'aide de filtres à sacs, donne une bonne épuration des gaz en ce qui concerne les fluorures. On sait que le recyclage de l'oxyde et de la poussière ainsi séparés dans les cellules d'électrolyse présente un avantage au point de vue de la rentabilité. Le brevet français n 72 26 501 décrit un procédé et un appareil d'épuration à sec des gaz contenant des fluorures, provenant de cellules d'électrolyse de production d'aluminium, assurant une chimisorption sélective des fluorures, alors que la chimisorption des constituants à base de soufre reste faible à un niveau acceptable. L'invention concerne un filtre qui tire avantage du procédé décrit mais qui n'est pas limité à la mise en @euvre des caractéristiques particulières dé@rites dans de brevet. Un inconvénient des techniques déjà décrites est que, en plus des fluorures, des constituants indéstrables tels que le fer et d'autres composes de méteux l@urds sont aussi séparés, en même temp@ des de la poss@@ère contenant du carbone, tous @es coulitu@@te @@@@t @@@@cyes avec l'oxyde utilise du filtre @. @a@@ aux celaules a@@ex@@olyse dans lesquelles les composés des mé@aux @on@ en partie introduits dans l'aiuminium métallique produit dans @@quel ils provoquent une coniaminetion indésirable.Il s'agi@ d'un preblème arès important, du fait notamment que le fer a un effet plutôt nuiei@@ sur @es propriétés de l'aluminium. La poussière de carbone qui est renvoyée après séparation dans les cellules d'électrolyse peut interférer avec l'électrolyse lorsqu'elle est présente en grande quantité, et elle peut réduire le ren-dement en courant. Des expériences réalisées avec des filtres électros tatiques d'épuration de gaz des cellules d'électrolyse, réalisées dans le cadre de l'invention, montrent que de tels composés de métaux lourds et une telle poussière contenant du carbone qui sont indésirables et qui ont une conductivité bien supérieure à celle du reste de la poussière du gaz peuvent être très facilement séparés dans un filtre électrostatique particulièrement simple et peu coûteux. Lors de l'utilisation de filtres électrostatiques classiques, on constate qu'il apparat une séparation sélective des composés des métaux lourds et de la poussière contenant du carbone juste après l'introduction des gaz dans de tels filtres, alors que les constituants restants sont séparés progressivement lors du passage du gaz dans le filtre. Il faut aussi noter que, bien que l'invention soit destinée essentiellement à des cellules comportant des anodes traitées par cuisson préalable, les filtres électrostatiques ont déjà été utilisés en combinaison-avec des laveurs humides pour l'épuration des gaz des cellules de S/derberg utilisées pour la production d'aluminium. Le but d'une telle disposition n'était pas cependant le retrait des métaux lourds de la poussière, mais le retrait des constituants goudronneux et analogues du gaz, de manière que la formation de mousse et de boue soit réduite dans le laveur humide placé ensuite, et que les inconvénients de cette formation de mousse et de boue soient éliminés. Les filtres électrostatiques utilisés dans cette application connue impliquaient des temps de séjour du gaz dans la section de filtration électrostatique de l'ordre de 6 à 10 s ou plus.Un tel dispositif connu ne concerne pas la solution des problèmes particuliers envisagés selon l'invention, et ne suggère aucunement la résolution de ces problèmes. Dans le cas de l'épuration à sec des gaz des cellules de Sderberg,on a essayé d'utiliser des filtres électrostatiques avant audition d'oxyde et avant le filtre à sacs. Cependant, le but recherché était le retrait des constituants goudronneux du gaz de manière qu'il ne se forme pas de dépôt sur les sacs, pouvant influencer le fonctionnement du filtre. De plus, à cet effet, les filtres électrostatiques nécessaires doivent imposer des temps de séjour du gaz de l'ordre de 6 à 10 s ou plus. En résumé, l'invention concerne la combinaison d'un dispositif d'épuration à sec comportant un filtre à sacs et d'un filtre électrostatique peu croûteux disposé sur le courant gazeux avant l'emplacement d'introduction d'alumine de chimisorption. Plus précisément, un filtre du type cité et utilisé à cet effet, est caractérisé en ce qui comprend, avant le dispositif d'introduction d'alumine et le filtre à sacs, un filtre électrostatique dont la longueur, la tension électrique et la vitesse des gaz sont telles que seuls les composés des métaux lourds et notamment le fer, sont séparés sélectivement, avec éventuellement la poussière contenant du carbone.Dans la combinaison constituant le filtre selon l'invention, le filtre électrostatique a des dimensions telles que le temps de séjour du gaz dans la zone de filtration électrostatique est suffisanmnt long lors de l'application d'une tension électrique normale, pour que les composés indésirables des métaux lourds soient séparés et le cas échéant la poussière contenant du carbone aussi, mais ce temps est aussi suffisamment court pour que les constituants précieux, ctest-à-dire l'alumine et les fluorures, contenus dans les gaz, circulent dans le filtre électrostatique en étant séparés aussi peu que possible. Les expériences montrent qu'avec une longueur et une tension de filtre et une vitesse gazeuse convenables, tous les composés des métaux lourds en pratique, notamment les impuretés du fer et toute la poussière contenant du carbone, sont séparés au cours d'un traitement de 0,1 à 1 s, dans un filtre electrostatique normal, alors qu'unie séparation à 80 à 90 96 de la poussière et des constituants goudronneux restants nécessite un temps de séjour de 6 à 10 s. D'autres caractéristiques et a antages de l'invention ressortiront mieux de la descriptif qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure unique représente schématiquement un filtre réalisé selon l'invention. Le gaz des cellules d'électrolyse placées dans un hall contenant des creusets est transmis par un conduit 1 et réparti à deux filtres électrostatiques 2 et 3 fonctionnant en parallèle, les filtres à sacs 6 et 7 étant placés après les filtres 2 et 3 auxquels ils sont reliés séparément par les conduits 4 et 5. A partir des filtres à sacs, le gaz épuré est rassemblé dans un conduit 6 d'évacuation qui aboutit à une cheminée 9. La référence 10 désigne une réserve d'alumine introduite avant les filtres 6 et 7. L'appareil peut wetre par exemple du type décrit dans le brevet français précité. Dans un exemple particulier, correspondant aux dimensions d'un filtre électrostatique utilisé selon l'invention, on peut noter que, pour une tension électrique appliquée normale et une vitesse habituelle du courant gazeux de 1 m/s, une longueur de filtre de l'ordre de 0,5 m dans la direction d'écoulement donne un temps de séjour de l'ordre de 0,5 s dans le filtre, c'est-àire un temps compris dans la plage précitée. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exémple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. REVEETDICATIONS 1. Filtre d'épuration des gaz usés des cellules d'électrolyse utilisées pour la production de l'aluminium, notamment des cellules comportant des anodes traitées par cuisson préalable, le filtre comprenant un dispositif d'introduction d'alumine dans le courant gazeux de manière que les fluorures gazeux subissent une chimisorption, et un filtre à sacs placé en aval et à partir duquel l'alumine et la poussière séparées sont renvoyées vers les cellules d'électrolyse, ledit filtre étant caractérisé en ce que, avant le dispositif d'introduction d'alumine et le filtre à sacs, il comprend un filtre électrostatique dont la longueur et la tension électriques sont telles, en fonction de la vitesse des gaz, que seuls les composés des métaux lourds, et en particulier le fer, et éventuellement la poussière contenant du carbone, sont séparés sélectivement. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur du filtre électrostatique et la vitesse du gaz dans celui-ci sont choisies de manière que le temps de séjour du gaz dans le filtre électrostatique soit compris entre 0,1 et 1 s.