Brevet FR2510144A1 — publié le 19830128

-1- PROCEDE ET APPAREILLAGE POIR LA SEPARATION DES RESIDUS DE BAIN D'ELECTROLYSE SUPR LES ANODES PREPCIITES La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour la sé- paration des résidus de bain d'électrolyse sur les anodes précuites usées, retirées des cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium par le procédé Hall-Héroult. Dans ces cuves, chaque élément anodique comprend un bloc carboné, mou- lé et précuit comportant un certain nombre de cavités fermées dans les- quelles sont scellés par coulée d'une fonte spéciale, ou parfois au moyen d'une pâte carbonée, des moyens de suspension et de connexion électrique Ces moyens sont généralement des ronds d'acier de deux à six dans les cas les plus fréquents reliés par des nattes elles-mêmes soudées à une tige de suspension qui vient se verrouiller sur la barre anodique Un tel système est décrit, par exemple, dans le brevet fran- çais n 1 519 475 (= US 3 351 546) ou dans le brevet français 2 350 407 (= US 4 119 505), l'un et l'autre au nom d'ALI 4 IN It PECHINEY. lorsqu'une anode est usée, on procède à l'échange de l'ensemble de l'élément anodique, qui comporte quatre éléments récupérables et recy- clables: l'ensemble tige-pattes, qui sera rescellé dans une anode précuite neuve, le résidu de carbone ou '"négot" qui sera, après traitement convena- ble, utilisé conmme un des constituants de la pâte d'anode, le bain d'électrolyse, accumulé sur l'anode sous forme de croûtes et qui sera, après traitement convenable, réintroduit dans les cuves, la fonte de scellement qui sera réutilisée pour le scellement des nou- velles anodes. L'invention concerne la séparation des croûtes du bain d'électrolyse du reste du système anodique. Cette opération se fait habituellement avec des moyens plus ou moins mécanisés à l'aide de racles, marteaux piqueurs, burineurs pousseurs vi- brants ou non, herses, complétés parfois par l'action de tables vibran- -2- tes assurant l'évacuation du bain détaché de l'élément anodique De tels équipements exouièrent laprésence continue et l'action d'opérateurs dans des conditions souvent pénibles de chaleur, de bruit et de pous- sières difficiles à capter. Dans le brevet français FR 2 350 407, déjà cité, on a décrit un dispo- sitif de cassage des croûtes par poussée et percussion, que l'on peut adapter à un engin de service, du type semi-portique par exemrle. La présente invention est basée sur ui principe totalement différent. Le procédé pour la séparation des résidus de bain d'électrolyse sur les éléments anodiques usés retirés des cuves pour la production d'aluminiun par le procédé Hall-Héroult, lesdits éléments comportant un résidu de carbone, dit "mégot", dans lequel sont scellés des ronds reliés entre eux par des pattes soudées à une tige de suspension, les axes des ronds étant parallèles à l'axe de la tige de suspension, consiste à faire par- courir à au moins un moyen de fraisage rotatif, dont l'axe de rotation est,en position de travail, sensiblement parallèle à l'axe de la tige, l'espace situé entre les ronds et autour des ronds, et délimité par la face supérieure du mégot carboné d'une part, et par les pattes d'autre part. Les éléments anodiques peuvent être Irmobiles, et c'est le moyen de fraisage qui se déplace ou, inversement, le moyen de fraisage est fixe et c'est l'élément anodique qui se déplace de façon que le moyen de fraisage parcoure l'espace entre les ronds et autour des ronds. L'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé, et qui est également un objet de l'invention, comporte un moyen de préhension et de posi- tionnement des éléments anodiques, et des moyens de fraisage rotatif, d'axe sensiblement parallèle à l'axe de la tige, lorsqu'ils sont en po- sition de travail. Il peut comporter, en outre, des moyens de capotage et d'aspiration de poussières et d'évacuation des résidus de bain d'électrolyse. -3- L'appareil permet le réglage en hauteur de l'élément anodique, et il peut assurer soit le déplacement des moyens de fraisage par rapport à l'élément anodique maintenu fixe, soit le déplacement de l'élément anodique dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige, par rapport aux moyens de fraisage maintenus fixes. L'appareillage se prête particulièrement bien à une programmation et à une automatisation totales. Les figures 1 à 4 schématisent les différents éléments de l'invention. La figure 1 représente, en coupe, sur sa partie gauche, un élément ano- dique, comportant une tige ( 1), les pattes ( 2) reliant les ronds ( 3) scellés dans les cavités ( 4) de l'anode (S) au moyen de fonte ( 6) Le tracé en pointillé ( 7) indique les contours anpproximatifs d'une anode neuve. Lorsque le mégot d'anode ( 5) est retiré de la cuve d'électrolyse, il est recouvert d'une couche épaisse de croûtes ( 8) de bain d'électroly- se, à base de cryolithe, qui doit être récupéré pour être recyclé, après un traitement convenable. Sur la partie droite de la figure, l'outil rotatif ( 9) que nous con- viendrons d'appeler "fraise" dans tout ce qui suit, fixé au porte- outils ( 10) est mis en rotation par un moyen connu ( 11) tel que moteur électrique, hydraulique ou pneumatique, l'axe de rotation ( 12) étant, en position de travail, sensiblement parallèle à l'axe ( 13) de la tige et, de ce fait, à l'axe ( 14) des ronds ( 3). La fraise ( 9) comporte une pluralité de dents ( 15), de préférence amo- vibles et interchangeables Ces dents peuvent être en acier ou en tout matériau dur, résistant à l'usure par abrasion et aux chocs, tels que certains carbures métalliques, ou en acier à mises rapportées en car- bures, carbonitrures, nitrures, ou diamantées, cette énumération étant donnée à titre d'exemple non limitatif Un dispositif à chaîne porte- outil, du genre haveuse de mine, serait un moyen équivalent pour assu- rer la désagrégation et l'enlèvement du bain d'électrolyse. SUT-'*-" Sep -11 ?d sgpuewclo D gr (OZ) axe unp ino-4 n-e sgln D-il-le ( 60 suaq sep xed gnzl:lsuo D -':Iuaspid su D ai sump 'zsa - rnb:iuaruieuuor-4 isod op J-F:Ilsodsl:p lm ans euo T-z-e Zoi ua es Tut op sua Xoui sinej De Au Isagiuou S- zuos 9 aiz-enb op saisi-l xnep ue 4 Zinil q P Gúc P Ou nu 'Dl ( 6) SGSI'e '-T S l -,gzuasq ide i uou ua-rig-e xna Xo Auo D un aud a:)-eld ins quaum qzq iio,oe s Qid-a Il ( 8 L) sulig A sol sud sgpu-emm D CL L) sexe sep ms sg Tn:>I:ii-e ( 9 L) uo-tsua Wid op suaq sep xed gs-illqoffl zsa II -sq Ile Ds OE (O spucu X-Es a:liodwo:) ea:luv el surp "onbFpoun:Iueuiqlq,l Zuez eldgp as sas-tuig: sol enb s-r z 9,qs -Pue -Icl Fqou mi:iso enb 7 ppour zuauglg T ellenbul surp enbritid uoprsllugl aun CTM Td Ua gú a-irilfpg: -el za "aj-e D- r:ija A adho D ue "azuesqideú Z aznjg el sz ale AODU 03 zuem Sales:Isa sas TL 119::la sanb T oue szua 1 a Iq sep pu-pqwo D -zueuia Anom elqn O p M P safflui -sep (Z L) uoiz- e:lo-i op exe 1 k, ze au Qui jnr -Q aj Qllujed D OZ G 3 sump zue:lsax (ú L) OD,-F:l el op axe, T Il sespel zue Aep iezuespjd es :Iuàl A -za a-3- c-ldap es 7 rrib enbrpoue zuatiqlq 1:Isa 3 ze SOXTJ: -4 uos sasiva-T sel no el ue 7 iq no Il-zua:)e-l(Top es -inb ses-ma-T op gz-rlwnld aun no aslw T el siolu zso D ze gox-Fg: a-ng -znad enblpouu zuawg-l 9,,j -ci op ze enb-r:Iuawglg 1 op:Iuawamoia un xed agn:l:)agj:a asa St poue (st) osrc- q 'el xed ( 8) ez Xloi-439-rgp sez Lioiz) sep alfies-mag: op uo-rzeigdo,- j OSSUC 1 OIG Imaact-vl s Qid-e inaznuq ua ag:)-eldgp zue:lg es-ruig -el f-sa&Tssa:>Dns sassua xnap ua galdwaxe aed gzluzenz Da_Tje S =q op snp Tsa i sep uo-ritj-edes el Ism a D sucq 4 ô 1 Gm np exn G-rxpdns a-ila-ed -el OL ze, (Z) sa:1:1-ed sel aa-zua elqjuods-r ina:ln-eq -el ú, aine- rigg:tq lq -ina:inuq p aun z-pe ( 6) es-ruag: el anb a A-r-zue Au-l app-r, -l V ai-rei-zuo D s-ed z-fwos au II -.ina:lntq ua alqeliigi -zueual-e 2 ig -zsa (Ol) I Tzno-aziod Gq (S) zo 2 qui np aina 7 rladns ai:g-ed -el 'ze (Z) selq-ed sel aazua alqiu S -odsi: ana-zneq -el op uo-r:l:)uo_T ue agupua:lgp zsa -4 noi saoiq 1 q ajuu 4 x-mâ p anaznuq L-J -(ú) spuoa sel exiua paoq k, paoq op a:)u-e:is-ip el i g(seizqui -II Ilbi senblanb op) ana-raqju zuawaaa al s Qi-i no c 1 r 2 a queula Igsues -4 se s:iuap sep giluia 1-4 xal ans a Insou as-lu-i_T -el op _p ina Tiaixe a-i-4,2 um Tp aj -v- -5- Le tracé en trait interrompu de la figure 2 correspond à la position des bras ( 19) pendant la mise en place ou l'enlèvement de l'élément ano- dique. Pour procéder à l'opération, on bascule progressivement les bras ( 19) tandis que les fraises sont mises en rotation Lors de ce mouvement, l'axe de rotation des fraises n'est pas rigoureusement parallèle à la tige ( 13) au moment o elles viennent en position de travail et que le fraisage commence Cependant, l'écart angulaire est relativement faible, de l'ordre de 10 ou moins, ce qui permet de qualifier l'axe de rotation de "sensiblement parallèle à la tige 13 " lorsque les fraises sont en posi- tion de travail. Les débris d'électrolyte pulvérisé et les blocs qui éclatent sous le choc des dents ( 15) tombent soit dans une benne soit sur un convoyeur ( 22) Des déflecteurs ( 23), formant un capotage, évitent que des pous- sières et débris d'électrolyte se répandent dans l'atelier Le capotage est, de préférence, relié à un système d'aspiration classique non repré- senté, dont le départ est schématisé Dar la canalisation ( 25) Les dé- flecteurs ( 23) peuvent être fixes ou formés d'au moins deux parties sé- parées, solidaires des bras de préhension ( 16). Sur la figure 3, qui est une vue en plan, la position des fraises et des bras-support correspond à la position finale qu'ils atteignent à la fin de l'opération de fraisage. La figure 4, qui est une vue en plan, montre, dans les parties hachurées, les différents trajets possibles du ou des outils de fraisage En effet, il est possible de mettre en oeuvre l'invention selon différentes va- riantes. Selon la variante 4 a, qui correspond à la figure 3, les fraises parcourent les espaces repérés A Théoriquement, les espaces repérés B échappent à leur action, mais l'expérience montre que l'effet de choc des dents ( 15) provoque un éclatement des croûtes d'électrolyte et que les espaces re- pérés B sont pratiquement nettoyés en fin d'opération. 4 UO 7 l'4 UGAUIC 1 op sle qo op ja gpg Doid np oi Anao ue asi vi & ui senb-rpout s:jueuiqlq ep -ine-4 n-?q ue ef-el 'â Sú -9-1 op uexcu, un ialio(itdo D Zuauialula -zuemed Cg L) uo-isugilgid op s-e-iq saq -a.i Qr-ln D-rz-i-ec L 9:1 Tn:)1 g: 1 p aun:)n-e o A Qlnos eu Il-zu Guielle:)s op spuo-i tr no ú 11 Z j sepou-e sep ze spuoi 9 e sepoun sep quezs 7 ixam no aursn auri su-ep eliueui Ils-zueui GD-eldgp san op uo-r:l-eumte 1201 d UT Isez Toazg OE :Iueuia Al-z-ele i sa:)u-ejolo:l sep:)a A-e sgzuoui:goe:lg senb-rpouu s:lu;Dwglg sa-J jar De ua s Qsio Aei:l no spuoi enb s-la:l enb-ipo Toe zuauigig 1 op azuraf 9 zur a-r:g-ed z-ioesitg sal Duzsqo sel ZUU:I-r Ag UG 10 j( 01. -zeu 1 Q semlo A sol -i-Fino-Di-ec L op ses-inq: x-ne:lu-e:lzauued linessa Doidomiui sz un no anbroeqwoxi 3 ejq 4 enb-iuolz Delg 'enb-r 1:1:)alg lanb Tquuinaud lenbijneup -XII ' onb gra g:lzlsodsi un zuulaod Lio D uo Tzuumwj-'joid Gun ivd ie Duojgjgid op llsaenss-e zuos s-eiq sep no s-eiq np s:uaiuarldqp sep sapurmoz soq 4 ua &u-p a:luasgid -el oz op aapuz) el suep e-xzua 9 (Z) sazzvd sel red 'l aznnq a-ru-ed ue ':le (S) quoq :Ioigu np ainawgc-ins a D-eguns UT sud lassuq ai:sud ue 4 gz T Mlgp o Dud _Sal su-ep 11 spuoi sa:) ai-zue selletua:lul sel surp qe (ú) spuoi xrie ziod -d-e x xcd sosi sine-rsnld op no eunp zueuie D-eldpp op uos- imnqum:) a-znol SI ( 6 L) 59 Tn DI 4-ie sriq Sep (t Z) eme-ragdns apred - e-l su-ap a Duld -es -zuamgs-r-e -le Anoj::l:jnad ÀO-X( u-eld al su-ep sosi sep zuetie-z-ejdpp op amsumzeui a D -0:90 UI GUOZ op JOSSIBI SUUS CSPUOI sep inozn-e -za spuoi sel exiue a:)-edsal zno:l j:Tinozi-ed op ses- reig: mit,:101 a OL ied -r b Isnc Twouazu-F ua se-q DQU sol xed sgnb-ipul 'Ào ze Xo sexe sol mies s:luauie Ano 7 tu op uos-r-eu-rqwo:) eun med "sau 2 i:llian D sai-lo:loaf-e Xz sep uolas no 11 suralct szl-eiz -ue sep xed sagnblpul sei-roz Dac=l. sel uoles IÀO za X(J Sexu' se T UOIGS:u G 1 ua-3 Lldp op suoissemns sep red -ionzza ges zned:Iuabj,-,umobi el -ta úaz SLU aizne 1 671 VúAIV aun 1:Iuai S -no:) i-ed leuis-tuoiipu Xs ue sallqouilsasigi T xnep enb i- ro Aa Duo:) issne:jnad uo úq - ZII LU 'IV úV ZV 1 IV sa Ducisa sel -Zuawa A-lsse:):)ns -IT-inoz) I-ed zned Inuuo:) onb Tss-elz) gl:llsodst znoz xed 9 AO -4 a XO Saxv soi 1-ed -Jugepp u-eld al su-ep aio Anoui es znéd inb 4 asivil elnas aun cqp azuelar A vi uole S -9- -7- permet d'assurer rapidement et complétement l'élimination des résidus de bain d'électrolyse, dans d'excellentes conditions d'hygiène et de sécu- rité, et de récupérer en totalité, en vue de leur recyclage, les diffé- rents éléments du système anodique. Is X Iaizialg p u Itq op snp Isq-i sep (z Z) ua Xou un a:iaoduo:) 1:-F nb a:) ua 'S no p uo 7 l-4-e D-r 1 uoias-effulil-,utddv - -sno Ci op uo-i eli-nod-e D op Cúz) sua Xou sep casino ue le-4 iod nb m ue ep uo-l:Ie D Tpue- i;ai uoles L) eli TP 'el op axe i e ai-211 ra-ed O ú :Iuawalqlsues 111-FEAUX 1 Op UOI:l ISO(l Ua "ZSG (ZL) Uol:l-e:rol op GXB,-f -Zuop ( 6) i-Fzt>zol op ua Xoui un senb-i oue s:luawplg sep Zuerieuuol:lls -OCI op:10 uolsuaqgj:d op (g L) sua Xom sep e:goduio D Ilnb oz ua qs-r 9:1 D-ei -M úú V L suofzmlpue&a-i sep aunj uo Ies as Xioaz Daig p upeq op snp Isai Sap uo T-z=uas op qppo-id np emmineo ue asira v T inod /j, sz -spuoi sep -ino:lne:la spuox sol aa:lua 0:) edsa T eanoexed 02-esieij op ua Xou el enb uo 5,eg: ap sgz-eldpp:Iuos senb-r M 919 Sel 'Za Gx Tg: poue s:iu- jizincu eli si:Ujj op ue Xou al aâb az-ua -uo T Ze:)- rpua&,-) l u O j -, as ul-eq op snp-rspx sep -uol-z-e-x-e,es -el -Inod apa Dwdoz spuoi sep ino:lnu:ja spuoi sel exzue, m-edsa ir ino Die mod 9 D-eldgp Zsa:F-r ZeZoi el-es-je op ua Xm el qa sa T-fqomq zuos senbi poue szua-i 9 1 UOI:I'e:)IPU,9 Aal UOI 19 sal anb m ue psi: 9:1-j-ei-e D -as gas X-Eoi:l Dalg p ul-eq op snp-fsai sep uoiz-exedes -el inod gp 9 zo-id / z SL :sied el:ine p se:l-z-ed Sap giffl-r-19 su -r ani-ed el za 11 zmd aun p quoqie:) zooma np ainai Igdns;a D-e T -el j-ed gzpq-l,gp ze spuo-i sep -imine ze spuoi'sal aizua gr 4 ls a D-edsal 'o 2-iz lel op exej -Q oli 2 llexec I -4 ueutalq 1 suas op uo-rz-rsod ua Izsa uorpe-zo-1 op Gxc 1 OL ZUOP 9:l Zlnol a 2 us-EL> ig: op ua Xm un s=ow ne -Q i-rino:) x-ed:j Tvg uoj cab a:) ue gsiig:izeim luo-isuedsns op ali-rz -el op exe 1 Q sel Q Ilviud 1 zq spuai Sap saxe soi 'uolsuadms op o 2 pz aun V soppnos se-4 z-ed sep red xno,u:tua sg Tie, gspuo-i sep sa Ela:)s:rues jambe-l su-ep:l Tp lauoqre D op npls -qú un zuu:i-lo":) szuaulplg szipsai czino-19 H-11 EH ppg:)O-Icl ai -rd unifflm S -nl-e p uo-riznpoid ul inod sa Am sep sgallai spsn senbipoue szueugig sel ins as X Icuz:)alg p ul-,eq op snp Tsq-i sep uopuiudes ul inod qppoid L LOLSZ 7 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, ca- ractérisé en ce quelemoyen ( 16) de préhension et de positionnement des éléments anodiques comporte deux bras articulés comportant des machoires de serrage qui viennent en appui sur la tige de suspension ( 13). 8 / Appareillage selon revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de préhension et de positionnement des éléments anodiques comporte un moyen de réglage de la hauteur des éléments anodiques par rapport au moyen de fraisage rotatif. 9 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, ca- ractérisé en ce que le moyen de fraisage comporte au moins un outil rotatif ( 9) dit "fraise", comportant sur sa périphérie une pluralité de dents ( 15), en matériau dur, résistant à l'abrasion et aux chocs. / Appareillage selon revendication 9, caractérisé en ce que les dents sont amovibles etrerplaçables. 11 / Appareillage selon revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les dents sont constituées en un matériau choisi parmi les aciers au car- bone, les aciers alliés, les matériaux réfractaires durs: carbures, ni- trures, carbonitrures, diamants, massifs ou à l'état de mises rapportées. 12 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, ca- ractérisé en ce que le moyen de fraisage comporte au moins une fraise rotative qui parcourt successivement l'espace entre les ronds et autour des ronds. 13 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, ca- ractérisé en ce que le moyen de fraisage comporte une pluralité de frai- ses qui parcourent simultanément l'espace entre les ronds et autour des ronds. 14 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, ca- ractérisé en ce que l'élément anodique est immobile et les moyens de fraisage comportent un moyen de déplacement dans l'espace entre les ronds et autour des ronds. :10144 -10- / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, ca- ractérisé en ce que le moyen de fraisage est fixe et l'élément anodique est fixé à un moyen de déplacement dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige. 16 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à l S,ca- ractérisé en ce que les moyens de préhension de l'élément anodique et les moyens de fraisage sont automatisés et programmés.