Brevet FR2517705A2 — publié le 19830610

FR 2517705 A2 19830610 FR 8123328 A 19811208 PERFECTIONNEMENT DU PROCEDE ET DE L'APPAREILLAGE D'ALIMENTATION PONCTUELLE DE CLIVES D'ELECTROLYSEs ET APPLICATION A L'INTRODUCTION CONTROLEE D'ADDITIFS HALOGèNES La présente invention concerne un perfectionnement du procédé et de l'appareillage d'alimentation en alumine de cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium par le procédé Haîl-Héronît objet de la demande de brevet principal, et son application à l'introduction ponctuelle et controlée d'additifs halogénés dans ces memes cuves. Dans la demande de brevet principal, on a décrit et revendiqué un un procédé d'alimentatIon en alumine d'une cuve de production dsa- luminium par électrolyse d'alumine dissoute dans. la cryolithe fondue selon la technique Haîl-Héroult, consistant à prélever de l'alumine dans un moyen de stockage comportant, à sa partie inférieure, un orifice d'écoulement muni d'un moyen d'isolement et à expédier ladite alumine, en doses successives, par une canalisajion, dans au moins un orifice pratiqué dans la croûte d'électrolyte figée qui recouvre la cuve en fonctionnement normal, caractérisé par la succession des opérations suivantes - on ouvre le moyen d'isolement - on laisse s'écouler l'alumine dans le doseur par gravité - on ferme le moyen d'isolement - on injecte de l'air comprimé, à la base du doseur, au travers de celui-ci, et dans l'axe de la canalisation jusqu'à ce que toute l'alumine contenue dans le doseur ait été expédiée, par ladite. cana lisation, jusqu'à l'orifice de la croute d'électrolyse. un un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comportant - un moyen de stockage (1) de l'alumine possédant, à sa partie infé- rieure un orifice d'écoulement (20) muni d'un moyen d'isolement com mandé (9) - un doseur volumétrique (7) dont la partie supérieure est reliée au moyen d'isolement commandé (9) et à un orifice de dégazage et dont la partie inférieure est reliée, d'une part, à une canalisation d'est pédition (23) de l'alumine vers la cuve d'électrolyse, le départ (13) de cette canalisation (23) étant oriente radialement, et, d'autre part à un moyen (15) d'injection d'air comprimé débouchant dans le doseur à l'opposé du départ de la canalisation, l'axe du moyen d'in- jection d'air (15) et l'axe du départ de la canalisation (13) étant sensiblement confondus. La canalisation (23) débouche à proximité de l'orifice (24) maintenu ouvert dans la croûte d'électrolyte figé (25) par le moyen de piquage (26). A l'heure actuelle, l'addition des additifs halogénés, chlorés et/ou fluorés, destinés à compenser les pertes normales en cours d'électrolyse, ou à corriger la composition de ltelectrolyte, pour agir sur son point de fusion ou sa conductivité électrique ou sa capacité de dissolution de l'alumine, continue à s'effectuer par additions massives (30 à 50 kgb par exemple) à intervalles de temps relativement longs, ce qui entraîne des i.nconvenients comparables à ceux de l'addition massive et incontrolée d'alumine - perturbation de l'équilibre électrochimique de la cuve, marche en "dents de scie'c, entre l'excès brutal et la sous-concentration en additif fluoré.De plus, la quantité d'additif à introduire est sou vent déterminée à partir d'une analyse et d'un calcul qui ne donnent pas toujours totale satisfaction. Enfin, les additions, effectuees ma nuellement, constituent une opération pénible pour le personnel. - perturbation de l'alimentation en alumine, qu'il faut interrompre pendant ces addictions. L'objet de la présente invention est un perfectionnement du procedé et de l'appareillage, objets de la demande de brevet principal, et son application à l'introduction ponctuelle et contrôlée des additifs halogénés, et notamment : fluorure d'aluminium, de calcium, de magnésium, de lithium, de sodium, cryolithe, chlorures alcalins et alcalinoterreux, dans les cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium, en utilisant, pour cette introduction, l'orifice ou au moins l'un des orifices pratiqués et maintenus ouverts dans la croûte d'électrolyte figé pour l'alimentation en alumine sans qu'il y ait lieu de modifier le dispositif de piquage. Le comportement physique et, en particulier, la fluidité de ces diffé rents additifs fluorés, ne permet pas, sans une adaptation préalable, l'utilisation du dispositif d'alimentation en alumine, objet de La demande de brevet principal. Pour assurer, de façon régulière, le remplissage et la vidange du doseur volumétrique, et l'expédition de l'additif fluoré vers l'orifice (24) de la cuve d'électrolyse par la canalisation (32), on a procédé aux modifications suivantes qui apparaissent sur la figure 1 -1/ Augmentation de la section du passage du moyen d'isolement, commandé (9) entre la trémie de stockage et le doseur volumétrique. - 2/ Mise en place, au départ (13) de la canalisation d'expédition (32) d'un moyen d'isolement commandé (27) tel que vanne pneumatique à manchon interne souple rétractable , (par exemple vanne DOSAPRO - marque déposée), dont l'ouverture est commandée par l'électrovanne (28) en synchronisme avec l'injection d'air comprimé à la base du doseur volumétrique (7), ce qui assure un dosage volumétrique précis et indépendant de la fluidite de l'additif halogéné. -3/ Mise en état fluidisé, pendant la phase ae remplissage du doseur volumétrique (7) du dérivé halogéné contenu dans ia tremie (1) au moyen de la canalisation d'injection (29) commandée par l'électrovanne (30) et le diaphragme (31), en synchronisme avec l'ouverture du moyen d'isolation (9). La consommation en additifs étant relativement réduite, il est possible de prévoir une seule trémie de une ou deux tonnes de capacité en AlF3 par exemple, pour deux ou plusieurs cuves d'électrolyse, soit avec deux ou plusieurs doseurs séparés, soit avec un seul doseur alimentant successivement, par un distributeur commute, les différentes cuves. EXEMPLE D'APPLICATION On a appliqué le dispositif, objet de l'invention, à l'alimentation automatique et ponctuelle en additifs d'une série de cuves d'électrolyse fonctionnant sous 175 KA en utilisant une tremie et deux doseurs pour deux cuves. Le doseur (7) a une eapacité en AlF3 de 1 kg. Des essais de reproductibilité ont montré une dispersion inférieure à + 20 grammes avec un même additif, et inférieure à + 50 grammes, sur une longue periode, en raison de légères variations dans la fluidité, et la granulométrie des livraisons. La canalisation d'expédition entre le doseur et la cuve d'électrolyse a une longueur totale de 4 mètres. Elle est constituée en tube d'acier de 15 mm de diamètre intérieur et de 21 mm de diamètre extérieur. La cadence d'expédition a été fixée à une dose de I kg d'AlF3 toutes les 5500 secondes (1 heure 32 mn environ). REVENDICATIONS 1/ Perfectionnement du procédé d'alimentation ponctuelle en alumine de cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium, selon revendica tion 1 du brevet principal, caractérisé en ce que, préalablement à 7'ouverture du moyen d'isolement, on met le contenu de la trémie en état fluidisé et on maintient cet état fluidisé pendant toute la durée du remplissage du doseur, et en ce que, au moment de l'injection d'air comprimé à la base du doseur, on ouvre un moyen d'isolement disposé à la sortie du doseur, au départ de la canalisation d'expédition, que l'on maintient ouvert jusqu'a ce que le doseur soit vide, et que l'on referme immédiatement après. 2/ Perfectionnement au dispositif d'alimentation ponctuelle en alumine pour la mise on oeuvre du procédé selon revendication i, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de fluidisation du contenu de la trémie et un moyen d'obturation commandée de la canalisation d'expédition disposé à la sortie du doseur. 3/ Application du perfectionnement au procédé et au dispositif d'alitentation ponctuelle, selon revendications 1 et 2, à l'alimentation ponctuelle en additifs halogénées d'wne cuve pour la production d'aluminium par électrolyse d'alumine dissoute dans la cryolithe fondue.