Brevet FR2836133A1 — publié le 20030822

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour distribuer de manière contrôlée un agent pulvérulent destiné notamment à une réaction électrochimique. Par exemple, dans les cuves modernes d'électrolyse pour la production d'aluminium, il est connu que l'appoint d'alumine ou d'alumine fluorée doit être réalisé de manière contrôlée en quantité et dans le temps, afin d'obtenir les meilleurs rendements énergétiques possibles. La solution la plus utilisée consiste à utiliser un ensemble doseur pourvu d'une trémie qui se remplit en position de repos et se vide dans la cuve lorsque le doseur est activé, permettant de délivrer une dose prédéterminée au moment opportun. Le moteur de ce mécanisme, qu'il soit pneumatique ou électrique, est exposé à la chaleur dégagée par les cuves et travaille dans un milieu très poussiéreux du fait de la présence d'alumine finement divisée. Ces éléments mécaniques en mouvement sont donc soumis à une usure prématurée et à des pannes par coincement en raison de la nature même du produit délivré et de sa forme et sont, de plus, difficilement réglables, ce qui rend difficile l'optimisation de la réaction électrochimique. La présente invention a pour objet de remédier aux problèmes techniques mentionnés ci-dessus, en proposant un procédé de distribution et un dispositif associé ne comportant aucune pièce mécanique en mouvement, et permettant de faire varier la dose distribuée de manière facilement ajustable. Ce but est atteint selon la présente invention au moyen d'un procédé caractérisé en ce qu'on alimente par le haut une trémie verticale de stockage dudit produit et on effectue son extraction par le bas, via une conduite horizontale d'évacuation faisant saillie dans ladite trémie, en utilisant conjointement un écoulement gravitaire et un entraînement forcé du produit dans ladite conduite vers l'extérieur au moyen d'un flux gazeux. Selon une caractéristique avantageuse, on stoppe la distribution après délivrance d'une dose dudit agent par arrêt du flux gazeux en formant un talus de poudre dans ladite conduite. De cette façon, à l'arrêt de la distribution, l'orifice d'éjection de la trémie est obturé par un bouchon formé du dépôt de l'agent pulvérulent lui-même, puis ce barrage naturel est dégagé en entraînant la couche inférieure de produit grâce à un fluide en mouvement dans le sens de l'écoulement. Selon une autre caractéristique, la pente du talus est comprise entre 30 et 35 et le débit de gaz est réglé entre 80 et 100 I/mn dans des J conditions normales de pression et de température. Selon une variante, on oriente le flux gazeux de telle sorte qu'il soit rasant à la surface inférieure de ladite conduite et sensiblement parallèle à son axe. De préférence, le gaz est de l'air comprimé. Un autre objet de l'invention est un dispositif pour le dosage et la distribution d'un agent pulvérulent dans un réacteur électrochimique du type comprenant une trémie verticale de stockage débouchant à sa partie inférieure dans ledit réacteur, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, une conduite horizontale d'évacuation qui fait saillie dans le fond de ladite trémie et, d'autre part, au moins un injecteur susceptible de produire, à l'intérieur de ladite conduite, un flux gazeux d'entraînement dudit agent vers l'extérieur. Selon une caractéristique avantageuse, ledit injecteur est monté sur le fond de la trémie et/ou sur la paroi inférieure de ladite conduite. Selon une variante, ladite conduite n'est délimitée que par une paroi supérieure et une paroi inférieure. Selon un mode de réalisation spécifique, la longueur de ladite conduite est comprise entre 70 et 80 mm, sa largeur est comprise entre 27 et 40 mm et sa hauteur est d'au moins 27 mm. De préférence, la largeur de ladite conduite est comprise entre 35 et 40 mm. Le procédé de l'invention est simple et rapide et peut donc être facilement automatisé puisque le dosage dépend principalement du temps et du débit de gaz d'entraînement. En outre, le dispositif de l'invention est particulièrement fiable, car il ne comprend aucun élément mécanique complexe et les risques de panne sont donc très faibles. Par ailleurs, la présence d'un talus de poudre dans la conduite, entre deux opérations de dosage, assure un état stable du dispositif et sans distribution parasite ou incontrôlée. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention en position d'arrêt ; - la figure 2 représente une vue en coupe du dispositif de la figure 1 en phase de distribution. Le dispositif représenté sur les figures 1 et 2 est destiné au dosage et à la distribution d'un agent pulvérulent A dans un réacteur électrochimique tel qu'une cuve d'électrolyse C. Ce dispositif comprend une trémie de stockage 1 disposée verticalement au-dessus de la cuve C comme représentée en vue partielle sur la figure 1 où sa paroi latérale 10 est légèrement inclinée pour faciliter l'écoulement gravitaire. La trémie 1 est ouverte à sa partie supérieure et débouche à sa partie inférieure à l'extérieur et dans la cuve via une conduite horizontale d'évacuation 2. La conduite 2 fait saillie dans le fond 11 de la trémie 1 et, le cas échéant, en direction de la cuve, à l'extérieur et forme une chicane vis-à-vis de l'écoulement gravitaire du produit A. Le dispositif comprend, en outre, au moins un injecteur 3 susceptible de produire, à l'intérieur de la conduite 2, un flux gazeux d'entraînement F pour l'agent en poudre A vers l'extérieur comme représenté sur la figure 2. Le gaz utilisé est de préférence de l'air comprimé ou un gaz neutre. La conduite 2 peut n'être délimitée, au moins dans la trémie 1, que par une paroi supérieure 21 limitant le débit de l'agent A par le haut et une paroi inférieure 22 pour le dépôt naturel de l'agent dans le bas. Selon une variante non représentée, la conduite 2 présente une section quelconque et peut être fermée latéralement par deux parois assurant l'étanchéité complète de la trémie 1. L'injecteur 3 est monté sur le fond 11 de la trémie 1 et/ou sur la paroi inférieure 22 de la conduite 2, de telle sorte que le flux gazeux F soit rasant à la surface inférieure de ladite conduite et sensiblement parallèle à son axe longitudinal. L'extraction de l'agent A s'effectue donc sur la quasitotalité de la section de la conduite d'évacuation 2. On alimente la trémie 1 en agent pulvérulent A par le haut et, en phase de distribution (figure 2), on effectue son extraction par le bas via la conduite d'éjection 2 en utilisant conjointement la gravité et l'effet d'entraînement forcé vers l'extérieur obtenu au moyen du flux gazeux F agissant comme véhicule de la poudre A à l'intérieur de la conduite 2. Le débit de gaz est de préférence compris entre 80 et 100 I/mn dans les conditions normales de pression et de température et pour une granulométrie de poudre inférieure à 6 mm. Lorsque l'agent A est de l'alumine dont la densité apparente est de 1,1 et le débit d'air comprimé de 90 I/mn, le débit de matière pulvérulente est alors de 450 g/s. On stoppe la distribution de l'agent pulvérulent A, après délivrance d'une dose prédéterminée, par arrêt du flux gazeux F injecté. L'arrêt de l'injection provoque alors l'immobilisation et la décantation de la poudre A et la formation naturelle, dans la conduite, d'un talus T dont la pente a est comprise entre 30 et 350 pour une longueur de conduite 2 comprise entre 70 et 80 mm, une largeur comprise entre 27 et 40 mm et de préférence entre 35 et 40 mm et une hauteur d'au moins 27 mm. La géométrie de la conduite est telle que cette pente a rejoint d'un côté, dans la trémie 1, le bord amont de la paroi supérieure 21 sans aller de l'autre côté jusqu'au bord aval de la paroi inférieure 22 comme représenté sur la figure 1. La section de la conduite est soit rectangulaire, soit carrée. Une conduite cylindrique peut également convenir à condition que son diamètre respecte les plages de dimensions mentionnées ci-dessus. La longueur de la paroi inférieure 22 sera dimensionnée pour obtenir la pente de talus naturel T la plus faible en tenant compte de la tolérance de réalisation économiquement acceptable et d'une marge de sécurité compensant les facteurs extérieurs à effet d'entraînement parasite tels que les vibrations. Lorsque la base du talus naturel T précédemment formé par le produit A se trouve emportée par le flux gazeux F réactivé, le produit s'écoule à nouveau et se trouve à son tour entraîné dans la conduite et vers l'extérieur par le flux F. Pour optimiser l'entraînement, l'injecteur d'air délivre de préférence un flux aussi plat et large que possible. Pour une granulométrie et une plage de pression d'air dans l'injecteur déterminées le débit gazeux est stable et le dosage s'effectue donc par le contrôle du temps d'injection du gaz qui est un paramètre ajustable à partir de moyens extérieurs au dispositif. Lorsque le flux gazeux est stoppé à nouveau, le talus naturel T du produit A se reforme, puis l'écoulement naturel du produit s'arrête comme décrit précédemment. REVENDICATIONS 1. Procédé de dosage et de distribution d'un agent pulvérulent (A) destiné à une réaction électrochimique, caractérisé en ce qu'on alimente par le haut une trémie verticale de stockage (1) dudit produit (A) et on effectue son extraction par le bas, via une conduite horizontale d'évacuation (2) faisant saillie dans ladite trémie (1), en utilisant conjointement un écoulement gravitaire et un entraînement forcé du produit dans ladite conduite (2) vers l'extérieur au moyen d'un flux gazeux (F). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on stoppe la distribution après délivrance d'une dose dudit agent (A) par arrêt du flux gazeux (F) en formant un talus (T) de poudre dans ladite conduite (2). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pente (a) du talus (T) est comprise entre 300 et 350. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on règle le débit de gaz entre 80 et 100 I/mn. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on oriente le flux gazeux (F) de telle sorte qu'il soit rasant à la surface inférieure de ladite conduite (2) et sensiblement parallèle à son axe. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz est de l'air comprimé. 7. Dispositif pour le dosage et la distribution d'un agent pulvérulent (A) dans un réacteur électrochimique (C) du type comprenant une trémie verticale de stockage (1) débouchant à sa partie inférieure dans ledit réacteur (C), caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, une conduite horizontale d'évacuation (2) qui fait saillie dans le fond (11) de ladite trémie (1) et, d'autre part, au moins un injecteur (3) susceptible de produire, à l'intérieur de ladite conduite (2), un flux gazeux d'entraînement (F) dudit agent (A) vers l'extérieur. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit injecteur (3) est monté sur le fond (11) de la trémie (1) et/ou sur la paroi inférieure (22) de ladite conduite (2). 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite conduite (2) n'est délimitée que par une paroi supérieure (21) et une paroi inférieure (22). 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la longueur de ladite conduite est comprise entre 70 et 80 mm, sa largeur est comprise entre 27 et 40 mm et sa hauteur est d'au moins 27 mm.