Brevet FR2561669A1 — publié le 19850927

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour nettoyer des anodes usées d'une cellule d'électrolyse ignée utilisée pour la fabrication de l'aluminium. Dans toutes les usines de fabrication d'aluminium qui emploient des anodes pré-cuites dans le processus électrolytique, le carbone de l'anode se consume pendant le processus, ce qui exige que l'anode soit remplaçable, conventionnellement,au moment ou le carbone est complètement usé par le processus et où la face de travail a atteint le point qui entraîne un foncionnement non satisfaisant de 1' anode. L'anode est connectée à un dispositif métallique de suspension d'anode par l'intermédiaire d'un certain nombre de raccords. Lorsque le dispositif de suspension et ses raccords associés sont utilisés maintes et maintes fois, l'anode usée peut être soumise à un processus selon lequel la première opération consiste à nettoyer le bout en carbone et lesdits raccords pour en retirer toute la croute d'électrolyte solidifiée. Une nouvelle technologie et l'emploi de ce que l'on appelle une masse de bain broyé à froid comme isolant audessus des éléments de carbone pendant le processus de fusion (électrolyse), entraine la formation d'une couche de bain fondu solidifiée au-dessus de l'anode. Cette couche adhère également anxdits raccords. Ladite couche ou croûte qui s'est déposée sur le bout de l'anode et sur les raccords doit être éliminée aussi completement que possible de l'anode usée avant de la remettre en service dans le processus. Comme ces dépôts de bain ont tendance à adhérer aux bouts avec une durée et une adhérence comparables à celles d'bton durci, l'opération nécessaire pour éliminer ces dépôts est extrêmement exigeante. Les outils à utiliser doivent être du type à grande robustesse mecanique, capables de subir des opérations répétées sans casser sur une période aussi longue que possible, ils doivent être facilement remplaçables en cas de défaillance et capables de supporter une atmosphere extrêmement poussiéreuse contenant des particules de poussières agressives et usantes. En outre, il est nécessaire que l'opération de nettoyage soit effectuée pendant un temps minimal avec un nettoyage d'efficacité maximale. La technologie utilisée nécessite davantage de raccords que dans l'art antérieur, par exemple six en deux rangées de trois chacune. Ceci va ajouter aux difficultés de l'opération de nettoyage étant donné que l'accès aux raccords n'est plus aussi facile en plus de l'adhérence accrue due à une surface de contact globale plus grande. Un appareil de nettoyage du type présentation est décrit dans le brevet allemand 30 32 125. Cet appareil de l'art antérieur comprend un outil à percussion qui peut être contrôlé de façon à éliminer grossièrement ladite couche de l'extrémité et des raccords lorsque l'anode a été démontée du processus électrolytique et tournée de 900 par rapport à sa position de nettoyage Un autre appareil de nettoyage est decrit dans le brevet US No. 4 119 505. Ce dispositif de l'art antérieur comprend des moyens de levage de l'anode en dehors du bain et des moyens de déplacer horizontalement un outil à percussion pour éliminer cette couche de dépôt de l'extrémité et des raccords. L'outil à percussion ou pic pneumatique est également capable d'être mis en service dans d'autres plans que le plan initial.Ceci est cependant plutôt long et par conséquent, une procédure de nettoyage onéreuse, même si elle comprend quatre raccords pour chaque bout telle qu'elle vient d'être décrite. C'est donc un objet de la présente invention de proposer un procédé et un appareil qui remédie au marque d'efficacité des dispositifs de l'art antérieur. Les principales caractéristiques du procédé et de l'appareil selon l'invention apparaîtront d'après les revendications indépendantes annexées. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'auprès les sous-revendications suivantes, ainsi que d'après la description qui va suivre d'un mode de réalisation non limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective schématique illustrant 11 appareil selon l'invention la figure 2 est une vue schématique simplifiée, représentée en élévation, de l'appareil de nettoyage selon l'invention invention la figure 3 est une vue en coupe schématique simplifiée en élévation de l'appareil selon 11 invention ; la figure 4 est une vue en plan schématique simplifiée de l'appareil de nettotage selon l'invention ;; la figure 5 est une vue agrandie d'une partie de l'appareil de nettoyage destiné à un nettoyage fin ; et les figures 6a, 6b et 6c illustrent les opérations d'application du processus de nettoyage fin. Sur les figures 1 à 4, les anodes usées 1 sont transportées vers l'appareil de nettoyage au moyen dlun convoyeur 2, par exemple du type ayant un chariot 19 roulant sur des rails 20. L'anode 1 est connectée à ce chariot au moyen d'un adaptateur 3 en forme de cloche destiné à constituer un engagement de verrouillage avec l'anode 7 et une pièce de connexion 21, c'est-à-dire une chaine ou un fil interconnectant ledit adaptateur 3 et le chariot 19.Un mecanisme hydraulique d'avance 4 est prévu pour supporter l'anode 1 lorsqu'elle est dégagée dudit adaptateur 3, en permettant à l'anode d'être inclinée de 90 dans le poste de nettoyage et de placer l'e:trémité sur un support fixe 5 de grande robustesse. En outre des moyens hydrauliques de serrage comprenant des vers kydrauliques et des sabots de serrage 6 viennent en contact avec les côtés de l'extrémité pour la maintenir solidement dans une telle position pendant l'exécution du nettoyage. Un autre support 7, par exemple en forme de berceau, soutient la tige métallique de l'anode 22. Dans la position de serrage correcte, avec une référence sans ambiguité à l'appareil de nettoyage, les moyens de nettoyage grossier 8 de l'appareil, par exemple deux outils à percussion, sont suspendus de manière que leur ciseau 23 puisse être orienté vers des parties non nettoyées de l'anode sous des angles désirés et avec une puissance contrôlée, et de manière que les outils de percussion soient de préférence suspendus à une ossature verticale 9 en acier de grande robustesse. Dans un mode de réalisation préféré mais non limitatif, tous les mouvements liés aux outils de nettoyage grossier en ce qui concerne la direction et la puissance sont commandés par un procédé hydraulique pour obtenir une efficacité optimale. En outre, on préfère, selon la présente invention, que la pièce 8 de nettoyage grossier de l'appareil de nettoyage comprenne au moins deux outils à percussion hydraulique verticalement disposés vers l'anode gardée 1 reposant sur le support 5 et supportée également par le berceau 9 et les moyens de serrage 6. Ainsi, les outils à percussion de nettoyage grossier 8 peuvent être mis en fonctionnement pour éliminer, par une action de martelage, les parties principales de la couche solidifiée mentionnée ci-dessus sur l'anode et sur ses raccords. En plus des outils 8 de nettoyage grossier, la présente invention concerne également un outil de nettoyage fin 10 qui fonctionne de manière mécanique mais qui est de préférence actionné et commandé par un procédé hydraulique. Dans le mode de réalisation représenté sur les dessins annexés, l'outil de nettoyage fin 10 est représenté de manière à agir dans une direction horizontale, en formant de préférence un angle de 900 avec la direction de travail de l'outil de nettoyage grossier. Cependant, il est possible, dans le cadre de la présente invention, de laisser les outils de nettoyage par percussion 8 et l'outil de nettoyage fin 10 dans une position où ils ont le même plan général de travail. Bien que seul l'outil de nettoyage fin 10 soit représenté sur les dessins, on comprendra facilement que deux ou plusieurs outils de nettoyage fin peuvent être installés dans l'appareil de nettoyage de la présente invention. Le fonctionnement de l'outil de nettoyage fin va maintenant être décrit plus en détail en se référant aux figures 1, 5 et 6. Le fonctionnement de l'outil de nettoyage fin va être décrit en liaison avec le nettoyage d'une anode 1 comprenant six raccords 27, 28, 29, 30, 31, 32. Dans le mode de réalisation représenté, l'outil de nettoyage se compose généralement de trois pièces en forme de mâchoires, à savoir une mâchoire centrale 11 et des machoires supérieure et inférieure 17, 18. L'outil 10 comprend donc trois mâchoires 33, 34 qui, dans le mode de réalisation représenté, sont décalées d'une distance d dans la direction du mouvement de l'outil 10. Cette caractéristique est importante pour permettre le traitement de nettoyage d'un seul raccord a la fois des autres rangées 27, 29, 31 et 28, 30, 32. L'outil 10 a son mouvement longitudinal contrôlé par un vérin hydraulique 13 qui permet à l'outil 10 de nettoyer les raccords dans une course en avant et en arrière du vérin 13.La course est donc suffisante pour nettoyer lesdits raccords ainsi que la face supérieure de l'extrémité L'espace entre des mâchoires adjacentes 17, t ; 11, 18, doit avoir des dimensions telles que le nettoyage soit effectué Dusqut une profondeur suffisante. Pour fournir une force de fermeture suffisante des mâchoires, des moyens à ressort 12 ont été installés. Afin d'effectuer le nettoyage des raccords sur une dimension longitudinale suffisante de ces raccords, les mâchoires 17, 11, 18 devraient avoir une largeur suffisante comme l'indique la figure 4. L'outil de nettoyage 10 est représenté avec des mâchoires 17, 18 ainsi qu'une mâchoire intermédiaire 11, toutes étant équipées de surfaces inclinées 17a, 17b lla, llb et llc, îîd et 18a, 18b, voir figure 6a. Chacune des faces inclinées de nettoyage est de préférence en métal dur et peuvent présenter des ondulations ou des saillies ou une surface comparable a du papier de verre grossier afin d'assurer un nettoyage efficace. L'outil de nettoyage 10 est guidé vers les raccords et les mâchoires 17, 11, 13 ont des faces de nettoyage respectives coopérant avec une forme géométrique qui permet d'effectuer le nettoyage avec succès sur les raccords de la rangée supérieure et de la rangée infé- rieure comme on peut le voir clairement sur les figures 6a, 6b et 6c. Dans un mode de réalisation de 11 invention, seules les surfaces 17b, llb, lîd et 18b ont besoin de présenter des ondulations ou analogues, en-appliquant ainsi un effet de brossage sur les raccords 27-32 quand le vérin 13 revient.Les dépôts gui ont ainsi été éliminés de l'anode peuvent tomber sur un convoyeur 14, à travers une grille 16 qui brise les dépôts, des moyens d'aspiration de la poussière (non représentés) étant installés pour créer un environnement aussi dépoussiéré que possible. La commande de l'appareil de nettoyage est effectuée à partir a'une cabine de commande 15 fermée et insonorisee qui est de préférence installée comme une unité distincte afin d'éviter le bruit d'impact du poste de nettoyage. Des générateurs hydrauliques ou pneumatiques sont de préférence installés loin de appareil de nettoyage afin d'éviter la contamination desdits générateurs. On comprendra facilement que tous les mouvements à la fois des outils de nettoyage grossier et de l'outil de nettoyage fin peuvent être rendus complète- ment automatiques, ce qui réduit le temps du nettoyage global au minimum. Pour créer le mouvement nécessaire des mâchoires 17, 11, 18 au moment où elles passent le long des raccords, la mâchoire 11 est articulée autour d'un pivot 35, et ladite mâchoire 11 est équipée de moyens 36 qui peuvent s'engager par pivotement avec les mâchoires 17, 18 respectivement. Pour assurer le nettoyage le plus efficace au moyen de l'outil de nettoyage fin 10, il est préférable que l'avant des faces de travail 17a, îîa, llc et 18a ait une surface ondulée. Les faces arrière 17b, îîb, îîd et 18b peuvent présenter des ondulations semblables ou des ondulations moins grossieres afin d'assurer un autre effet de nettoyage pendant la course de retour. Les faces 17c, 11e et 18e de outil de nettoyage fin (voir figure 1) tournées vers la partie en carbone de l'anode sont convenablement équipées de moyens de brossage pour éliminer tout matériau du bain restant solidifié et qui n'a pas encore été enlevé par les outils de nettoyage grossier 8. On comprendra facilement qu'avec le type de matériau à eliminer, il puisse être nécessaire de faire fonctionner l'outil de nettoyage in 10 selon plusieurs cycles afin 0obtenir le nettoyage voulu Le mécanisme d'avance est conçu de telle façon uil est capable de sortir anode nettoyee de lappa- reil de nettoyage et de la soulever jusque dans 17adap- tateur 3 pour la maintenir en engagement de verrouillage avec ces adaptateurs, afin que l'ensemble de l'anode puisse etre à nouveau manipulé par des chariots de levage à fourches, etc. L'appareil de nettoyage selon la présente invention assure ainsi à la fois un nettoyage grossier et un nettoyage fin au cours d'opérations successives avec un résultat global de nettoyage qui est supérieur au résultat de l'art antérieur. En outre, l'opération de nettoyage peut être effectuée plus rapidement que ne le permettent les solutions de l'art antérieur. Contrairement aux solutions de l'art antérieur, 11 appareil de la présente invention est destiné à constituer une référence exacte de l'anode par rapport à l'appareil de nettoyage, ce qui permet de faire fonctionner automatiquement l'appareil de la présente invention. Une autre caractéristique importante de la présente invention est que l'anode est fortement serrée pendant les opérations de nettoyage sinon l'anode pourrait subir des dégradations. Dans le cas où il y a plus de trois raccords par anode, il ne sera pas possible selon l'art antérieur de nettoyer l'extrémité de l'anode et les raccords dans le temps maximal prescrit, qui devrait être inférieur à 3 minutes/anode. Le procédé et l'appareil selon l'invention conviennent pour un fonctionnement continu, c'est-à-dire que des anodes usées sont amenées à l'appareil de nettoyage des que l'anode précédente a été nettoyée. L'art antérieur est uniquement capable de proposer un fonctionnement discontinu et destiné à être utilisé dans des usines de fabrication où une anode particulière a besoin d'un nettoyage. REVENDICATIONS 1. Procédé de nettoyage des anodes usées d'une cellule électrolytique ignée utilisée pour la fabrication de l'aluminium comprenant la mise en place de l'anode (1) dans des moyens supports (5) pour l'amener en contact avec des outils de percussion (8)pour éliminer grossièrement la crotte du bain solidifiée de l'anode, caractérisé par le fait que l'anode est ensuite soumise à une opération de nettoyage fin en déplaçant un outil de nettoyage fin (10) latéralement en direction des raccords (27-32) de l'anode de façon à nettoyer lesdits raccords un par un dans un mouvement en avant et en arrière dudit outil de nettoyage fin. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit nettoyage des raccords est effectué en grattant successivement la circonférence de chacun de ces raccords, la moitié dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre moitié dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la surface supérieure des raccords de l'anode est grattée/brossée par ledit outil de nettoyage fin pendant ses mouvements en avant et en arrière. 4. procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on emploie simultanément deux outils de percussion pour ledit nettoyage grossier. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé par le fait que l'on met en place un bord de l'extrémité de l'anode sur un support fixe (5) très robuste faisant partie des moyens-supports. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'outil de nettoyage fin est d'abord amené en contact avec un premier raccord de la première rangee de raccords et ensuite avec un premier raccord d'une seconde rangée de raccords et ensuite alternativement en contact avec des raccords desdites première et seconde rangées de raccords. 7. Appareil pour le nettoyage fin des anodes usées, en particulier des raccords d'anode, caractérisé par le fait qu'une pluralité d'éléments profilés coopérants ayant des surfaces de nettoyage inclinées (lla, llb, llc, iîd, 18a, 18b), sont conçus de façon telle que les éléments voisins viennent en contact avec un raccord, par exemple une mâchoire, un elément suivant la demi-circonférence dudit raccord dans le sens des aiguilles d'une montre et l'élément voisin suivant la demicirconférence de ce raccord dans le sens inverse d'une montre, des moyens de grattage étant installés sur au moins l'une desdites faces de chacun desdits éléments pour gratter la surface de ce raccord pendant un mouvement en avant et/ou en arrière desdits éléments. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérise par le fait qu'il est prévu n+l éléments pour n rangees de raccords. 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que trois des éléments profilés sont prévus comprenant un premier et un troisième éléments ainsi qu'un second élément intermédiaire, le second élément ayant deux paires de faces de nettoyage, dont une paire tournée vers la paire de faces de nettoyage dudit premier elément de façon symétrique, et la seconde paire étant tournée vers la paire des faces de nettoyage dudit troisième élément de façon symétrique, ladite paire de seconds éléments et ladite autre paire étant mutuellement décalées d'une distance d dans la direction longitudinale dudit second élément. 10. Appareil selon l'une des revendications 7r 8 et 9, caractérisé par le fait que les faces de nettoyage portent des saillies, des ondulations ou analogues. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que chacun desdits éléments sur sa surface ou sur une partie de cette surface tournée vers le bout de l'anode est muni de moyens pour réaliser une action de grattage ou de brossage pendant ledit mouvement avant ou arrière desdits éléments.