Brevet FR2674259A1 — publié le 19920925

i Procédé et installation pour surveiller et commander la densité et la hauteur des blocs d'anode non consommés en particulier pour l'électrolyse ignée de l'aluminium ". L'invention concerne un procédé pour surveiller et commander la densité et la hauteur des blocs d'anode non consommés en particulier pour l'électrolyse ignée de l'aluminium, des blocs d'anode étant réalisés en des masses brutes granuleuses avec un liant mis en forme par compactage dans une machine vibrante L'invention concerne en outre une installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. L'aluminium métallique s'obtient à partir d'alumine par électrolyse ignée dans des cellules d'électrolyse dans lesquelles on suspend les anodes15 sous la forme de blocs de graphite fabriqués dans des usines de fabrication d'anodes à partir de coke de pétrole calciné et de brai constituant le liant A partir de telles masses granuleuses, on réalise des fractions de granulométrie déterminée, selon une20 composition donnée, une garniture de grain dense en mélange en préchauffant à une température comprise entre 130 et 1500 C et de brai comme liant en réalisant un mélange intime en général de houille et de brai Le mélange est mis en forme dans un moule placé sur la25 table d'une machine vibrante avec compactage pour former le bloc constituant l'anode La densité du bloc formant l'anode que l'on obtient dans la machine vibrante, puis dans la phase de calcination consécutive est d'autant plus grande que le liant peut pénétrer dans les pores de la masse brute granuleuse; le passage du courant à travers le bloc de l'anode dans la cellule d'électrolyse est alors d'autant meilleur et régulier. La densité obtenue du bloc d'anode après vibration est soumise à des tolérances très strictes à cause de son influence sur les propriétés électriques recherchées du bloc d'anode En outre, la hauteur du bloc d'anode, après la phase de vibration ne doit pas dépasser ni vers le haut, ni vers le bas des tolérances fixées pour le procédé. Les procédés de contrôle actuels consistent à mesurer la hauteur du bloc d'anode vibré, terminé, expulsé de la machine vibrante après compactage du bloc d'anode pour calculer la densité Mais dans le cas d'une machine vibrante à table rotative, il y a ce moment déjà au moins deux autres blocs d'anode, suivants, en cours de traitement et qui, en cas d'incident (concernant le bloc d'anode précédent) ne peuvent plus être influencés au niveau de la densité et de la hauteur, c'est-à-dire que si le premier bloc d'anode est défectueux à cause de sa densité et/ou de sa hauteur, on aboutit nécessairement qu'au moins le bloc d'anode suivant est nécessairement défectueux. La présente invention a pour but d'assurer lors de la mise en forme des blocs d'anode par compactage, que les blocs d'anode mis en forme présentent une densité et une hauteur finales toujours comprises dans les tolérances et évitant dans une très large mesure la fabrication d'anodes de raccordement, défectueuses, même si les paramètres varient. La présente invention a pour but de déterminer la hauteur et la densité du bloc d'anode à mouler pendant la phase de compactage dans la machine vibrante en mettant en oeuvre un microprocesseur et en procédant en continu pour commander le procédé afin que la densité du bloc de l'anode corresponde à la valeur de consigne et que la hauteur du bloc d'anode se situe dans la plage des tolérances Lorsque la densité du bloc d'anode atteint la valeur de consigne, on coupe la machine vibrante Lorsque la hauteur du bloc d'anode correspondante se situe alors à proximité de la limite de tolérance et que l'on risque de dépasser la limite, on calcule la modification nécessaire de la masse de remplissage et/ou la modification du dosage en liant pour les blocs d'anode suivants à mouler; on procède à une intervention de réglage appropriée sur le poids de conditionnement et/ou sur le dosage en liant Il peut par exemple arriver que la hauteur réelle du bloc d'anode en cours de moulage soit déterminée et que le poids de remplissage du bloc d'anode suivant soit réglé automatiquement Les blocs d'anode fabriqués selon ce procédé ont une densité et une hauteur pratiquement constantes et lorsque la densité du bloc d'anode à mouler diminue et/ou lorsque le temps de mise en vibration s'allonge jusqu'à obtenir la densité souhaitée pour le bloc d'anode, on augmente le dosage en liant ou inversement Cela réduit au minimum le risque de fabrication d'anodes à mettre au rebut On évite toute opération de vibrage trop longue sur la machine vibrante, car cette opération de vibrage est coupée automatiquement lorsqu'on atteint la densité de bloc d'anode souhaitée et la hauteur minimale autorisée Cela réduit l'usure proprement dite, le bruit et la consommation en énergie Cela se traduit par une fabrication optimale, car les temps de cadence sont en moyenne raccourcis pour une machine vibrante à table tournante De plus, on pense présélectionner la durée minimale et maximale de mise en vibration. Enfin, l'installation pour la mise en oeuvre du procédé comprend un microprocesseur coopérant avec un capteur mesurant la hauteur du bloc d'anode, un commutateur pour couper la machine vibrante une balance pour mesurer et régler le poids de conditionnement du bloc d'anode à former respectivement et un organe de dosage pour régler le liant qu'il convient d'ajouter à la masse brute granuleuse. La présente invention et d'autres caractéristiques et avantages seront décrits ci-après à l'aide du dessin qui montre schématiquement un exemple de réalisation. Selon le dessin, on introduit du coke de pétrole 10, calciné, d'une granulométrie comprise entre 0 et environ 30 mm avec une teneur en carbone de 96 % à 99 % et le cas échéant des restes de blocs d'anode consommés (brûlés) et un liant 11 par exemple du brai de houille par l'intermédiaire d'un dispositif de dosage 12 dans un mélangeur chauffé 13 pour réaliser un mélange intime Comme le mélange matière solide-brai 14, chaud, susceptible de ruisseler, quitte le mélangeur 13 à une température d'environ 1600 C (masse d'anode non cuite), ce mélange passe dans un récipient de balance 15 qui pèse par une seule pesée la quantité nécessaire à l'obtention d'un bloc d'anode; la quantité ainsi pesée est introduite dans le caisson de moulage d'une machine vibrante 16 Le caisson de moulage de la machine vibrante 16 reçoit la masse d'anode 14 non cuite avec en plus une masse supérieure 17 pour être comprimée en un bloc d'anode de forte densité et de forte homogénéité pour être moulée; puis, le produit est cuit dans un four non représenté Plus la densité et la hauteur des blocs d'anode non cuits qui sont moulés successivement dans la machine vibrante 16, notamment une machine à table tournante sont régulières, et plus régulières seront les caractéristiques de passage de courant et de consommation des blocs d'anode terminés Pour cette raison, la densité et la hauteur des blocs d'anode sont soumises à des tolérances très strictes. La masse de recouvrement 17 du caisson de moulage de la machine vibrante 16 est reliée en partie haute à une barre 18 Pour déterminer en continu la hauteur du bloc d'anode en cours de moulage, un capteur 19 approprié, (par exemple un capteur opto- électronique coopérant avec un réflecteur 20) détecte sans contact la position de la tige du poids de recouvrement 18 de la machine vibrante 16 au cours de l'opération de compactage Ainsi, pendant la mise en forme du bloc d'anode, on mesure en permanence sa hauteur; la valeur de mesure fournie par le capteur 19 est transmise par la ligne 21 à un microprocesseur 22 qui, à partir de cette grandeur de mesure 21 et avec la grandeur de mesure 23 correspondant au poids de conditionnement, de la masse d'anode chargée respectivement dans le caisson de moule de la machine vibrante 16, calcule la densité réelle respective du bloc d'anode à mouler Par la poursuite rapide et continue des mouvements de la tige du poids de recouvrement 18 et de ce poids de recouvrement 17, on dispose en permanence des valeurs intermédiaires et immédiatement à la fin de l'opération de vibrage par la machine vibrante 16, on a les valeurs finales exactes de la hauteur du bloc d'anode et de la densité du bloc d'anode Lorsqu'on atteint la densité souhaitée du bloc d'anode, le microprocesseur 22 fournit par la ligne 24 un signal à l'interrupteur 25 qui coupe la machine vibrante 16 Lorsque la hauteur du bloc d'anode correspondante se rapproche des limites de tolérance prédéterminées, on calcule la modification nécessaire du poids de conditionnement et/ou la modification du dosage en liant 11 pour les blocs d'anode suivants à mouler, à l'aide du microprocesseur 22; les actions de régulation correspondantes sont assurées par l'intermédiaire de la ligne de transmission de signaux 26 pour agir sur la masse de remplissage et/ou par la ligne de transmission de signaux 27 pour agir sur l'installation de dosage 12 de l'alimentation en liant 11. Lorsque la densité du bloc d'anode à mouler diminue et/ou que les temps de vibration s'allongent jusqu'à atteindre la densité souhaitée du bloc d'anode, par une intervention de régulation 27 sur l'installation de dosage 12, on peut augmenter le dosage en liant ou procéder inversement La surveillance permanente de la vitesse de variation de la hauteur de l'anode à mouler permet au microprocesseur 22 de déterminer la consistance du mélange matière solide/brai 14 Cela permet au microprocesseur 22 de déterminer s'il doit agir par la ligne de transmission de signaux 26 sur le poids de conditionnement et/ou par la ligne de transmission de signaux 27 sur l'installation de dosage en liant 12. Le liant 11 a les fonctions suivantes a) il doit coller les grains de la masse brute; b) il doit refouler l'air qui se trouve dans les intervalles entre les grains de la masse brute. Du fait de la variation des caractéristiques des matières brutes, la densité du bloc d'anode terminé est exposée à des variations permanentes. Lorsque le microprocesseur 22 constate sur une période de production longue (correspondant par exemple à 5-10 blocs d'anode) une tendance vers des densités plus faibles et que le temps moyen de vibration atteint la durée maximale autorisée (environ 55 secondes), on peut par la ligne de transmission de signaux 27 augmenter légèrement la valeur de consigne du système de dosage en liant Des densités d'anode allant en diminuant correspondent en général à une augmentation de la porosité de la masse brute Pour arriver à des densités identiques, il faut charger un volume complémentaire de pores avec du liant supplémentaire. Lorsqu'on constate une tendance vers des densités plus élevées et que le temps moyen de mise en vibration, se rapproche du temps minimum de mise en vibration autorisé (environ 35 secondes), on peut réduire légèrement la valeur de consigne du système de dosage de liant Il n'est pas non plus souhaitable d'avoir de fortes densités De telles anodes contiennent en général une quantité trop importante de liant qui conduit au cours du procédé de combustion à la cuisson du matériau formant le garnissage environnant, affaiblit la stabilité de l'anode au cours de la phase de préchauffage et gène la diffusion des gaz de combustion formés dans l'anode. REVENDICATIONS ) Procédé de surveillance et de commande de la densité et de la hauteur de bloc d'anode non consommé notamment pour l'électrolyse ignée d'aluminium, les blocs d'anode étant fabriqués à partir d'une masse brute ( 10) granuleuse contenant du liant ( 11) dans une machine vibrante ( 16) pour être mise en forme avec compactage, procédé caractérisé en ce que pendant la mise en forme du bloc d'anode, on mesure en permanence sa hauteur et lorsqu'on atteint la densité souhaitée, on coupe la machine vibrante ( 16), puis si la hauteur du bloc d'anode correspondante se rapproche des limites de tolérance prédéterminées, on calcule la variation nécessaire du poids de conditionnement et/ou la variation du dosage en liant pour les blocs d'anode suivants à mouler et on effectue une intervention de régulation correspondante sur le poids de conditionnement ( 26) et/ou sur le dosage en liant ( 27). 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque la densité du bloc d'anode à mouler diminue et/ou lorsque le temps de mise en vibration s'allonge jusqu'à obtenir la densité souhaitée pour le bloc d'anode, on augmente le dosage en liant ( 27, 12) ou inversement. ) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par un microprocesseur ( 22) coopérant avec un capteur ( 19) mesurant la hauteur du bloc d'anode, un commutateur ( 25) pour couper la machine vibrante ( 16), une balance ( 15) pour mesurer et régler le poids de conditionnement du bloc d'anode à former respectivement et un organe de dosage ( 12) pour régler le liant ( 11) qu'il convient d'ajouter à la masse brute ( 10) granuleuse.