Brevet FR3031045A1 — publié le 20160701

PROCEDE D'ELABORATION D'UNE PATE CARBONEE POUR LA FABRICATION D'ELECTRODES A HAUTE DENSITE 1. DOMAINE D'APPLICATION La présente invention concerne un procédé d'élaboration d'une pâte carbonée pour la fabrication d'électrodes à haute densité, et plus précisément un procédé de malaxage séquencé pour l'obtention d'une pâte carbonée, destinée à la fabrication d'électrodes à haute densité, et notamment d'anodes destinées à l'électrolyse de l'aluminium, ainsi que des moyens de mise en oeuvre dudit procédé. 2. ETAT DE L'ART Il est connu que les électrodes en carbone, et notamment les anodes pour l'électrolyse de l'aluminium, sont fabriquées à partir d'une pâte constituée par mélange, dans des proportions bien définies, d'une part, d'un mélange granulaire carboné, solide et sec, de distribution granulométrique connue et contrôlée, et contenant à la fois des granulats pouvant atteindre 10 à 30 mm, ainsi qu'une certaine proportion de fines submillimétriques, plus généralement de dimension inférieure à 100 p.m (typiquement ces fines contiennent en poids de 18 à 22 % de fines REVENDICATIONS1. Procédé d'élaboration d'une pâte carbonée (5) pour la fabrication d'électrodes (6) à haute densité, par malaxage d'un mélange granulaire solide et sec (1a, lb) et d'un liant bitumineux liquide (3a, 3b), en quantité requise pour la fabrication des électrodes (6), le mélange granulaire solide et sec étant un mélange de deux fractions de constituants, dont l'une est une fraction dite grossière (la ; 2a), incluant des granulats, et l'autre fraction est une fraction de fines submillimétriques (lb, 2b), caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux étapes de malaxage consécutives, dont une première étape de malaxage (102a), dite de pré-imprégnation des granulats, consiste à malaxer ladite fraction grossière (2a) du mélange granulaire avec une partie (3a) dudit liant bitumineux, en quantité au moins suffisante pour enrober les granulats et combler au moins partiellement des porosités ouvertes desdits granulats, et est suivie d'une deuxième étape de malaxage (102b), dite de garnissage, qui consiste à malaxer ladite fraction grossière pré-imprégnée (4a) de liant bitumineux et issue de la première étape de malaxage (102a), avec le solde (3b) dudit liant bitumineux, requis pour la fabrication des électrodes (6), et avec ladite fraction de fines (2b) dudit mélange granulaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la deuxième étape de malaxage (102b), l'introduction du solde (3b) de liant bitumineux intervient 2 0 simultanément à ou après l'introduction de la fraction grossière pré-imprégnée (4a) issue de la première étape de malaxage (102a), et en ce que l'introduction de la fraction de fines (2b) intervient simultanément ou après l'introduction du solde (3b) de liant bitumineux. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les fines (2b) du mélange granulaire sec sont pré-mélangées (105) avec tout ou partie 25 dudit solde (3b) de liant bitumineux, puis le pré-mélange (4b) ainsi obtenu est introduit dans la deuxième étape de malaxage (102b). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liant bitumineux (3a) utilisé dans la première étape de malaxage (102a) est d'une qualité différente de celle du liant bitumineux (3b) utilisé dans la seconde étape de malaxage 30 (102b). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par l'utilisation, lors de la première étape de malaxage (102a), d'un liant bitumineux (3a) à point de ramollissement plus bas que le point de ramollissement du liant bitumineux (3b) utilisé lors de la deuxième étape de malaxage (102b). 3031045 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les qualités des deux liants bitumineux (3a, 3b) à points de ramollissement différents sont obtenues par des opérations de distillation fractionnée puis fluxage à partir d'une unique qualité de liant bitumineux approvisionné pour l'élaboration de la pâte (5). 5 7. Installation de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend deux étages de malaxeur, en mode continu ou discontinu, dont le premier étage de malaxeur (102a), destiné à la mise en oeuvre de la première étape du procédé, présente au moins une entrée apte à recevoir un flux granulaire solide et sec de granulats (2a) et un flux de liant bitumineux liquide (3a), ainsi 10 qu'une sortie apte à délivrer un mélange pâteux (4a) résultant de la première étape de malaxage, et dont le deuxième étage de malaxeur (102b), destiné à la mise en oeuvre de la deuxième étape de malaxage, dite de garnissage, comporte une entrée, apte à recevoir ledit mélange pâteux (4a) issu du premier étage de malaxeur (102a), ainsi qu'au moins une autre entrée apte à recevoir un flux granulaire solide et sec de fines (2b) et un flux d'appoint (3b) 15 de liant bitumineux, le deuxième étage de malaxeur (102b) présentant également une sortie apte à délivrer la pâte (5) élaborée, propre au formage des électrodes (6). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, un dispositif (101a, 101b) de préchauffage séparé de la fraction de granulats (1a) et de la fraction de fines (lb) du mélange granulaire sec, ainsi que des équipements de 20 manutention séparés, dont l'un est apte à assurer l'alimentation de la fraction de granulats dans le premier étage de malaxeur (102a) et l'autre l'alimentation de la fraction de fines dans le deuxième étage de malaxeur (102b). 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'elle comporte, de plus, au moins une unité de distillation fractionnée, apte à produire deux liants bitumineux (3a, 3b) de qualités différentes à partir d'un même liant bitumineux de qualité intermédiaire, et à stocker les deux liants de qualités différentes chacun dans l'un respectivement de deux dispositifs avec réservoir de stockage et boucle d'alimentation respectivement du premier étage de malaxeur (102a) et du deuxième étage de malaxeur (102b), ainsi qu'avec un dispositif de dosage de chacune des deux qualités de liant bitumineux (3a, 3b) alimentant respectivement le premier étage de malaxeur (102a) et le deuxième étage de malaxeur (102b). 10. Equipement de malaxage, apte à réaliser, dans un seul malaxeur et sans décharge intermédiaire de produit, l'ensemble des deux étapes de malaxage (102a, 102b) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.