Brevet FR2428086A1 — publié le 19800104

La présente invention, due à Nikolai Andreevich KALUZHSKi Ilia Genrikhovich KIL, Vladimir Pavlovich NIKIFOROV, Vasily Ivanovich NOSIKOV, Alexandr Nikolaevich SMORODINOV, Mikhail Vasilievich YAZEV, Igor Kirillovich TSYBUKOV, a trait a un dispositif d'amenée de courant pour cellules d'électrolyse de l'aluminium et, plus précisément, à la disposition de montants d'anode par lesquels s'opère lamentée bilatérale de courant vere deux cellules d'électrolyse adjacentes lorsque les cellules sont disposées longitudinalement dans une rangée. Au cours de l'utilisation de cellules d'électrolyse dans lesquelles l'intensité de courant est égale ou supérieure à 100 000 A, d'importantes forces électromagnétiques sont produite qui provoquent une déformation de la surface du métal cathodique liquide et l'intensification de sa circulation Le degré et la direction de ces effets défavorables des forces électromagnétiques sont essentiellement déterminées par l'arrangement du système d'amenée de courant et, en particulier, par la disposition des montants d'anode. Diverses études des champs magnétiques conduites ces dernières années, sur des cellules d'électrolyse expérimentales et industrielles à grandes intensités de courant, ont permis d'exprimer les exigences pour un système d'amenée de courant dans une cellule d'électrolyse aluminium par la formuls suivante où B est la composante transversale du champ magnétique; y B est la composante longitudinale du champ magnétique; el x B est la composante verticale du champ magnétique z Autrement dit, les exigences susmentionnées impliquent une symétrie du champ magnétique transversal, un maintien des valeurs By et Bx le long des axes de la cellule d'électrolyse, et un niveau minimum des valeurs absolues de Bz agissant aux coins de la cellule d'électrolyse, ainsi qu'une symétrie du champ magnétique vertical par rapport aux axes de la cellule d'électrolyse . I1 est de pratique courante, dans la production de l'aluminium, de disposer les cellules d'électrolyse en rangées parallèles. Dans chaque rangée, les cellules d'électrolyse sont connectées en série, ctest-à-dire que la cathode de l'une des cellules d'électrolyse est reliée à l'anode de la cellule adjacente. I1 existe deux modes d'amenée du courant vers les cellules d'électrolyse: l'amenée unilatérale de courant vers l'anode et l'amenée bilatérale de courant vers l'anode. Dans le cas de l'amenée unilatérale de courant vers l'anode, on installe ordinairement, dans l'intervalle entre deux cellules d'électrolyse adjacentes, deux montants d'anode qui ne sont affectés qu'à une seule cellule d'électrolyse et qui amènent le courant vers cette cellule d'électrolyse d'un côté seulement. Un tel système d'amenée de courant est décrit, par exemple, dans le brevet nO 22 418 déposé en RDA. Dans ce système on installe, dans chaque intervalle entre deux cellules d'électrolyse adjacentes, deux montants d'anode disposés dans un même plan vertical parallèle aux faces frontales des cellules d'électrolyse.Toutefois, un tel système d'amenée de courant ne convient pas rades cellules d'électrolyse puissantes, fonctionnant à des intensités de courant supérieures à 100 000 A, parce qu'il devient alors impossible de maintenir le déroulement normal du processus d 'électrolyse du fait d'une asymétrie importante du champ magnétique ainsi que d 'une grande intensité du flux magnétique dans la partie frontale de la cellule d'électrolyse, du côté de l'amenée de courant Dans le cas de l'amenée bilatérale de courant il est d'usage d'équiper chacune des cellules d'électrolyse connectées en série dans une rangée successive, de quatre montants d'anode, deux pour chacun de ses extrémités.De cette façon, il se trouve qu'entre deux cellules d'électrolyse adjacentes il y a quatre montants dont deux appartiennent à l'une des cellules d'électrolyse adjacentes et deux autres à l'autre cellule. Les axes des montants des deux cellules d'électrolyse adjacentes sont disposés dans ce cas dans deux plans verticaux parallèles aux faces frontales des cellules d'électrolyse, chacun de ces plans étant rapproché de la cellule d'électrolyse correspondante. Puisque les paires de montants affectées aux extrémités respectives avant et arrière des cellules d'électrolyse adjacentes sont inégalement distantes des axes transversaux de ces cellules d'électrolyse et traversées par des courants de différentes intensités,le champ magnétique engendré par le passage du courant s'avère asymétrique par rapport aux plans transversaux des cellules d'électrolyse, ctest-à-dire aux plans passant par l'axe transversal de la cellule d'électrolyse perpendiculairement à la direction de courants.Cette asymétrie du champ magnétique donne naissance à une déformation statique, et parfois dynamique, du métal vu que le champ magnétique est dans ce cas asymétrique aussi par rapport au point central de la cellule d'électrolyse De plus, la disposition de montants dans deux plans parallèles nécessite l'augmentation de la longueur des barres d'amenée de courant et, par conséquent, de la longueur totale des ateliers d'électrolyse L'invention a pour objet la mise au point d'un dispositif d'amenée de courant pour cellules d'électrolyse de l'aluminium dans lequel les montants d'anode seraient disposés de manière à assurer l'atténuation de l'influence nocive du champ magnétique sur le processus d'électrolyse lorsqu'on travaille avec des courants dépassant 100 000 A, ainsi que la réduction de la longueur totale des barres d'amenée de courant et des ateliers d'électrolyse Le dispositif d'amenée de courant bilatérale à des cellules d'électrolyse d'aluminium, selon l'invention, comprend des groupes de montants d'anode installés dans chaque intervalle entre les extrémités de deux cellules d'électrolyse adjacentes et amenant le courant à ces cellules adjacentes, ledit dispositif d'amenée de courant étant caractérisé en ce que lesdits groupes de montants d'anode placés dans chaque intervalle sont disposés chacun dans un plan vertical Les caractéristiques et les avantages de la présente invention seront mieux compris encore à l'aide de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif, description faite avec référence au dessin annexé dont la figure unique est un schéma d'un dispositif d'amenée de courant bilatérale à des cellules d'électrolyse, suivant l'invention Sur ce dessin, on a schématiquement représenté trois cellules d'électrolyse 1, 2, 3 disposées au milieu d'une rangée de cellules d'électrolyse connectées en série en utilisant l'amenée bilatérale de courant vers l'anode. Entre les cellules d'électrolyse 1 et 2 se trouvent installés des montants d'anode 4,5,8,9, les montants 4 et 5 étant affectés à la cellule d'électrolyse2 et les montants 8 et 9 à la cellule d'électrolyse 1.Entre les cellules d'électrolyse 2 et 3 sont installés des montants d'anode 6, 7, 10,11, les montants 6 et 7 appartenant à la cellule d'électrolyse 2 et les montants 10 et Il à la cellule d'électrolyse 3 Comme on peut le voir, dans chaque intervalle entre deux cellules d'électrolyse adjacentes, les quatre montants d'anode (dont deux appartiennent à lagune des cellules d'électrolyse adjacentes et deux à l'autre cellule) sont disposés dans un même plan vertical Un tel arrangement des montants d'anode permet d'obtenir une répartition uniforme du champ magnétique du fait que les intensités de courant des deux côtés de la cellule d'électrolyse sont égales En outre, un tel arrangement des montants autorise la réduction de la distance entre deux cellules d'électrolyse adjacentes de 200 à 600 mm, comparativement à l'arrangement classique des montants d'anode avec amenée bilatérale de courant vers l'anode, quand ils sont disposés, comme il a été décrit ci-dessus, dans deux plans verticaux parallèles entre les cellu les d'électrolyse. Une telle réduction de toutes les distances entre deux cellules d'électrolyse adjacentes permet de diminuer la longueur totale d'une rangée des cellules d'électrolyse connectées en série de 20 à 50 m Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes REVENDICATIONS Dispositif d'amenée de courant bilatérale pour des cellules d'électrolyse de l'aluminium, comprenant des groupes de montants d'anode installés dans les intervalles entre les extrémités de cellules d'électrolyse adjacentes et amenant le courant aux dites cellules, ledit dispositif d'amenée de courant étant caractérisé en ce que les groupes de montants d'anode, placés dans chaque intervalle entre les cellules d'électrolyse adjacentes, sont disposés chacun dans un plan vertical