Brevet FR2264098A1 — publié le 19751010

Cette invention se rapporte à un appareil pour alimenter en alumine des cuves électrolytiques pour produire de l'aluminium. Comme on le sait, l'aluminium est obtenu par électrolyse dans une cuve électrolytique de l'alumine qui est dissoute dans un bain électrolytique principalement composé de cryolite fondue. Dans ce procédé électrolytique pour produire de l'aluminium, l'alumine, dans le bain électrolytique, est détruit graduellement pendant l'électrolyse et de là, doit être remplacée. De façon générale, l'efficacité de la production électrolytique d'aluminium est grandement influencée par la concentration en alumine du bain électrolytique. I1 est donc nécessaire d'ajuster et de commander convenablement la quantité d'alumine apportée au bain afin de maintenir~une concentration correcte alumine dans le bain. Par ailleurs, si l'alumine est amenée de façon irrégulière dans le bain électrolytique, il peut précipiter au fond de la cuve et affecter de façon sérieuse son état. Il est donc préférable d'alimenter la cuve en alumine de façon telle qu'elle soit dispersée de façon régulière sur le bain entier. Dans les anciennes alimentations en alumine, de ce type, on proposait d'utiliser des dispositifs de trémie et de pesage à proximité de la cuve électrolytique, par lesquels une quantité correcte d'alumine à fournir à un moment donné serait pesée et transférée par l'intermédiaire d'un convoyeur vers diverses régions de la cuve. Avec cet appareillage, la quantité d'alumine à fournir à un moment donné peut être commandée mais la distribution de l'alumine dans le bain ne peut être commandée suffisamment. I1 est ainsi très difficile de distribuer uniformément l'alumine dans le bain de la cuve. Le but de la présente invention est ainsi de fournir une alimentation en alumine capable d'amener l'alumine en quantité correct en un certain nombre de points distribué de façon uniforme sur la cuve électrolytique. L'alimentation en alumine selon l'invention comprend Un canal allongé d'alimentation de l'alumine placée au-dessus de la cuve électrolytique et s'étendant dans le sens de sa longueur une pluralité de pipes de distribution raccordées en des points espaces sur le canal d'alimentation, chacune alimentant un ré- ceptacle de mesure de volume prédéterminé et muni à son extrémité inférieure d'un dlsposit-i f de décharge pow vider l'alumine du réceptacle, dans le bain électrolytique. Nous décrirons maintenant l'invention en rapport avec une réalisation illustrée par les dessins dans lesquels Figure 1, est une vue de Çace en coupe partielle d'une cuve électrolytique à aluminium à électrodes multiples associée à une alimentation en alumine selon l'invention; Figure 2, vue en coupe transverse prise le long de la ligne I-I de la figure 1 Figure 3, vue de détail en coupe grossie du canal d'alimentation d'alumine et d'un réceptacle mesure montré en figure 2 Dans les dessins, la référence numérique 1 désigne le corps du conteneur principal de la cuve électrolytique à aluminium ayant un bâti 2 au-dessus de la cuve Le b ti 2 supporte la barre 3 et les anodes de carbone 5 reliées électriquement aux barres anode 3 par les tiges de suspension d'anode verticales 4.A l'intérieur du corps de la cuve t le bain électrolytique 6 est composé principalement de cryolite et contient de l'alumine dissoute. Pendant le fonctionnement de la cuve, une couche solidifiée, ou croute; indiquée en 7 se forme à la surface du bain électrolytique 6. Jusqu'a présent, la description est celle d'une cuve électrolytique d'alumine, multi-électrode conventionnelle qui est le contexte de la présente invention qui va maintenant être décrite en détail. La référence 8 désigne un canal d'alimentation en alumine, qui est placé au-dessus du bati 2 de la cuve électrolytique et s'étend avec une pente faible le long de la cuve. Son extrémité haute est reliée à une source d'alimentation d'alumine telle qu'une trémie à alumine (non représentée) situas en un point éloigné, et son extrémité basse se termine prés d'une extrémité de la cuve électrolytique. Le canal d'alimentation 8 est légèrement incliné, l'angle d'inclinaison étant de préférence 2 à 5 degrés, et il comprend un corps de canal B1 en forme de croix rectangulaire et un double fond poreux en forme de V, fait de tissus, de plaques po à reuses ou analogues de façon à être perméable/l'alumine. Le double fond a2 est fixé par sa bordure supérieure aux plaques 84 sur les catés opposés du corps du canal 61 et le long de son fond sur une plaque de fond 85 du corps du canal 87. Suivant cette disposition, l'air comprimé est amené dans une chambre à air 83 sous le double fond 62 et passe à travers lui pour placer l'alumine restante au-dessus de lui, en suspension pour le transfert vers le-bas dans une pluralité de pipes de distribution 9 placées en des points espacés le long du canal 8. Lorsque l'alumine est fluidisse, le double fonden forme de V augmente la quantité, d'alumine apportée de 20 % par rapport au lit conventionnel, en utilisant la même quantité d'air comprimé. Les pipes de distribution 9 ont toutes le même diamètre et sont raccordées au plan de fond 5 du canal d'-alimentation 8 et s'étendent vers le bas dans les extrémités supérieures des réceptacles de mesure 70. Le nombre de pipes de distribution est sélectionné de façon appropriée suivant la taille de la cuve électrolytique. Chaque réceptacle de mesure tO~a une forme de cylindre avec une ouverture 101 au sommet, à travers laquelle la pipe de distribution associée 9 est inserrée, et est munie à son extrémité inférieure d'un dispositif de charge 11.Une garniture 102 pour empêcher un surplus d'alumine glisse entre la paroi interne du réceptacle 10 et la paroi externe de la pipe associée 9, et, par ajustement de la relation télescopique entre la pipe et le réceptacle, le volume du réceptacle peut être changé suivant les besoins. Le retrait de l'alumine hors du réceptacle est effectué par un dispositif de fluidification à travers un plan poreux perméable à l'air 111 au fond du réceptacle 10 et un passage de décharge 113 s'étendant latéralement. Une chambre à air 112 est prévue sur le plan 111 et lorsque l'air comprimé est introduit dans la chambre à air 112, l'alumine restant sur le plan poreux 111 est fluidifié et transporté par le passage de décharge 113 vers -la pipe d'admission 12 de la pile. En l'absence d'air comprimé dans la chambre à air 112, l'alumine reste sur le matériel poreux 111 à l'angle de repos montré à la figure 3 et ne s'écoule pas par le passage de décharge 113. La pipe d'admission 12 sert à prévenir la dispersion de l'alumine ayant été déchargée par le passage 113 en le conduisant dans le bain électrolytique La pipe d'admission 12 agit par ailleurs comme guide pour les ciseaux brisant la croute 14. Ces ciseaux sont mis en mouvement de va et vient vertical par un dispositif d'entrainement vertical 13, qui peut être un piston hydraulique monté sur le bâti 2 de la cuve, pour briser la croute 7 qui se forme sur le bain La référence 15 désigne une tige d'entrainement verticale reliant le piston hydraulique et les ciseaux 14, le collier de guidage :6 tant monté sur la tige d'entrainement 15 pour un déplacement correct des ciseaux dans la pipe 12. Avec l'alimentation en alumine suivant l'invention, construite telle que décrite ci-dessus, par l'introduction d'air comprimé dans la chambre à air 83 du canal d'alimentation 8, l'alumine apportée dans le canal par une source d'alimentation d'alumine, telle qu'une trémie, (non représentée) disposée à l'extérieur de la cuve 1, est fluidisée sur le double fond en forme de V 82, et déplacée graduellement vers le bas sur la surface inclinée du double fond 82 pour être collectée à l'extrémité basse du canal d. L'alumine tombe par gravitation dans les pipes de distributions 9 et s'accumule dans chacun des'réceptacles de mesure 10. Le réceptacle 10 qui est situé à l'extrémité supérieur du canal d'alimentation incliné 8 est rempli le premier, puis le deuxième réceptacle 10, et ainsi de suite le long du canal. Lorsque le dernier réceptacle de mesure 10 est rempli, l'apport d'air comprimé dans la chambre à air o3 est arrêté, en utilisant de préférence un dispositif indicateur de niveau 17 comme le montre la figure 1 , placé dans le dernier réceptacle 10 pour couper automatiquement le flux d'air comprimé. Puis, en amenant l'air comprimé dans la chambre à air 112 dans le dispositif de décharge 11 au fond de chaque réceptacle 10, l'alumine restant sur le plan poreux 111 est fluidisée et déchargée par le passage de décharge 113 dans la pipe d'admission 12. La quantité d'alumine déchargée de chaque réceptacle 10 dans le bain est évidemment gale à la somme des quantités d'alumine de chaque réceptacle selon l'extension de la pipe 9 à l'intérieur de ceux-ci. Cette quantité dépend de la longueur totale de la pipe 9 et de la portion de la pipe 9 à l'intérieur du réceptacle 10. Ainsi, la quantit! d'alumine décharge de chaque réceptacle 10 peut être commandée pour s'adapter à une quantité déterminée par un ajustement préliminaire approprié de ces longueurs. L'alumine se vide des pipes 1? dans la croute 7, couvrant virtuellement bute la surface sommet du bain, Par l'action du dispositif d'entrainement vertical 13 monté sur le bâti 2, la croute est brisée par les ciseaux 14 entrainés verticalement, permettant ainsi à l'alumine de se décharger dans la croute 7 pour être introduit dans le bain électrolytique 6 et rapidement dissout dans celui-ci. Ainsi que décrit, avec l'alimentation en alumine suivant l'invention, l'alumine apportée par le canal d'alimentation incliné 8 placé au-dessus de la cuve électrolytique i est distribué, par les pipes de distribution 9 reliées au plan inférieur du canal d'alimentation, dans les réceptacles de mesures 10, et après que la quantité déterminée d'alumine ait té fournie à tous les réceptacles; ceux-ci sont vidés. Cette suite d'opération peut être réalisée par un dispositif d'interrupteur préalablement programmé. Ainsi une quantité déterminée d'alumine peut être -fournie avec précision au bain électrolytique, sans nécessiter la mesure de la quantité d'alumine à fournir à chaque fois.Par ailleurs, l'alumine peut être fournie de façon uniforme à partir des réceptacles aux diverses régions de la cuve, sans possibilité d'alimentation excessive à certains endroits et insuffisante à d'autres. D'autre part, dans les chaines de production d'aluminium usuelles, on utilise un certain nombre de cuves électrolytique différentes, et chaque cuve à ses propres caractéristiques électrolytiques inhérentes. Ceci signifie que la consommation d'alumine varie avec les cuves particulières. Parfois on observe même une variation locale dans la même cuve. Pour une efficacité de production maximum, il est donc souhaitable d'ajuster convenablement la quantié d'alumine totale fournie à chaque cuve à un moment donné. En outre, dans quelqucas il peut être nécessaire d'ajuster les quantités d'alumine à fournir aux divers réceptacles dans la même cuve électrolytique. Avec l'appareil selon l'invention, la quantité d'alumine à fournir à chaque réceptacle Seut être préétablie par un ajustement préliminaire de la longueur de la pipe de distribution dans le réceptacle de façon que l'on puisse ajuster non seulement la quantité d'alumine à fournir au bain à un instant donné, mais aussi la quantité d'alumine à fournir au régions respectives du bain, afin que I'efficacito de production puisse être augmentée même plus haut. R E V E N D I C A T I O N S 7.- Dispositif a s zlimentation d'alumine à partir d'une source d'alimentation vers une cuve électrolytique. pour produire de l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend : un canal d'alimentation en forme de V, incliné, recevant 1 ' alumine de ladite source, ledit canal s'étendant sur la longueur de ladite cuve ; une pluralité de pipes de distribution raccordées au fond dudit canal en des points espacés le long de sa longueur et s'étendant vers le bas, un réceptacle de mesure à l'extrémité basse de chaque pipe pour recueillir l'alumine tombant par gravitation de cette pipe, et un dispositif de décharge pour chaque réceptacle fonctionnant pour vider l'alumine rassemblil dans ladite cuve. 2,- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réceptacle de mesure recueille l'alumine jusqu'à être rempli et comprend un dispositif détectant le moment ou le dernier réceptacle le long dudit canal est plein. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour ajuster le volume de chacun desdits réceptacles. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractrisé en ce que ledit dispositif de décharge duNroceptacle comprend un dispositif pour fluidiser l'alumine dudit réceptacle à son extr- mité inférieure et pour envoyer l'alumine fluidifiée dans la cuve. 5.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisÇ en ce que lesdits dispositifs de décharge sont actionnés simultanément en réponse audit moyen de détection. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour fluidiser l'alumine dans ledit canal et faciliter la chute par gravitation de l'alumine dans ledit canal jusqu'auKdits conduits de distribution. 7.- Dispositif selon la revendi^ation 3, caractérisé en ce que lesdits conduits de distribution s'étendent télescopiquement dans lesdits réceptacles et que le volume du réceptacle est ajusté par variation de la longueur de la portion de chaque conduit dans chaque réceptacle. d.- Dispositif selDn la revendication 4, caractérisi en ce que chacun desdits réceptacles possède un passage latéral en communication à une extrémité avec l'intérieur du réceptacle, à son extrémité inférieure et à l'autre bout avec une pipe d'admission s'ouvrant dans ladite cuve, ledit passage étant plus long que la projection verticale de l'angle de repos de l'alumine, et un dispositif de fluidification de l'alumine dans ledit passage latÇral et entrainant celle-ci dans la pipe d'admission.