Brevet FR3135089A1 — publié le 20231103

Unité (1) de remplissage de coke de pétrole dans une alvéole (2) d’un four (3) de cuisson d’anodes (4) destinées à la production d’aluminium primaire, lesdites alvéoles (2) contenant des anodes (4), l’unité (1) de remplissage comprenant : - un conduit (5) de remplissage dans lequel un flux de coke de pétrole se déplace selon une direction de déplacement, - un système (6) d’aspiration comprenant un dispositif (7) d’aspiration et un conduit (8) d’aspiration de particules de coke de pétrole, dites fines, unité (1) de remplissage dans laquelle, le conduit (8) d’aspiration débouche d’une part sur le conduit (5) de remplissage par une ouverture (9) d’aspiration, ledit conduit (8) d’aspiration étant connecté d’autre part au dispositif (7) d’aspiration de sorte que le système (6) d’aspiration est apte à aspirer les particules fines présentes dans le conduit (5) de remplissage. Figure pour l'abrégé : Figure 1 Unité de remplissage de coke de pétrole et procédé de remplissage Domaine technique de l'invention L’invention concerne le domaine de la production des anodes destinées à la production d’aluminium primaire. En particulier, l’invention concerne les unités de remplissage de coke de pétrole dans les alvéoles des fours de cuisson des anodes. Arrière-plan technique La production industrielle d’aluminium à partir d’alumine par le procédé Hall-Héroult est une technique bien connue. De manière générale, elle est réalisée au sein d’une installation d’électrolyse dans laquelle sont installées plusieurs cuves d’électrolyse. Chaque cuve est emplie d’un bain électrolytique comprenant notamment de la cryolite dans laquelle est dissoute de l’alumine. Des anodes en carbone sont partiellement immergées dans le bain électrolytique et se dissolvent pour produire de l’aluminium liquide s’accumulant au fond de la cuve. Les anodes sont consommées au cours de la réaction d’électrolyse, et sont remplacées régulièrement. Les usines de production d’aluminium comprennent, de façon générale, une unité de production d’anodes. L’unité de production d’anodes comprend un four contenant des alvéoles se présentant sous la forme de tranchées pratiquées dans le sol. Les anodes sont d’abord empilées les unes sur les autres dans les alvéoles. Puis, du coke de pétrole est déversé dans les alvéoles. Le coke de pétrole permet la conservation de la chaleur dans les alvéoles. Le coke de pétrole est déversé au moyen d’une unité de remplissage comprenant un conduit de remplissage. Le coke de pétrole se présente sous la forme de granules de dimensions hétérogènes. Lorsque le coke de pétrole est déversé dans les alvéoles du four de cuisson, les particules fines les plus petites, et donc les plus légères forment un brouillard de poussière, dont il est préférable de s’affranchir. Cette poussière représente un danger pour la sécurité des installations et des personnes qui y travaillent. Des particules fines sont typiquement des particules inférieures à 100 micromètres. Les unités de remplissage actuelles comprennent un système d’aspiration qui permet d’aspirer les particules fines à l’extrémité du conduit de remplissage, lorsque le coke de pétrole sort dudit conduit de remplissage. L’objectif est d’aspirer le plus de particules fines avant que celles-ci ne se propagent dans l’air en formant un brouillard de poussière. Les systèmes d’aspiration actuels ne donnent pas entière satisfaction car une quantité significative de particules fines échappe au système d’aspiration. Un brouillard de poussière se forme alors. L’objet de l’invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une unité de remplissage dont le système d’aspiration permet d’aspirer la quasi-totalité des particules fines. A cet effet, il est proposé en premier lieu une unité de remplissage de coke de pétrole dans une alvéole d’un four de cuisson d’anodes destinées à la production d’aluminium primaire, lesdites alvéoles contenant des anodes, l’unité de remplissage comprenant : - un conduit de remplissage dans lequel un flux de coke de pétrole se déplace selon une direction de déplacement, - un système d’aspiration comprenant un dispositif d’aspiration et un conduit d’aspiration de particules de coke de pétrole, dites fines, unité de remplissage dans laquelle, le conduit d’aspiration débouche d’une part sur le conduit de remplissage par une ouverture d’aspiration, ledit conduit d’aspiration étant connecté d’autre part au dispositif d’aspiration de sorte que le système d’aspiration est apte à aspirer les particules fines présentes dans le conduit de remplissage. Ce système d’aspiration permet d’aspirer les particules fines avant que le coke de pétrole ne sorte du conduit de remplissage. Ainsi le coke de pétrole est conditionné avant d’être déversé dans les alvéoles du four de cuisson. Il a alors été constaté que le coke de pétrole ne produit plus de brouillard dû aux particules fines, car une aspiration dans le conduit d’aspiration s’avère plus efficace qu’une aspiration hors de celui-ci. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison : - le conduit de remplissage comporte une ouverture latérale destinée à permettre une prise d’air ; - l’unité de remplissage comprend des ailettes agencées en regard de l’ouverture latérale et à l’intérieur du conduit de remplissage ; - les ailettes se présentent sous la forme de plaques planes parallèles les unes aux autres et définissant un premier angle avec la direction de déplacement, compris entre 45° et 90°, de préférence environ 60°, ledit premier angle étant mesuré selon le sens anti horaire ; - deux ailettes adjacentes sont situées à une première distance l’une de l’autre comprise entre 10 et 100 millimètres, de préférence environ 55 millimètres, ladite première distance étant mesurée selon un axe sensiblement parallèle à la direction de déplacement ; - l’unité de remplissage comprend des déflecteurs agencés en regard de l’ouverture d’aspiration et à l’intérieur du conduit de remplissage ; - les déflecteurs se présentent sous la forme de plaques planes parallèles les unes aux autres et définissant un deuxième angle avec la direction de déplacement, compris entre 20° et 45°, de préférence environ 30°, ledit deuxième angle étant mesuré selon le sens horaire ; - deux déflecteurs adjacents sont situés à une deuxième distance l’une de l’autre comprise entre 30 et 200 millimètres, de préférence environ 88 millimètres, ladite deuxième distance étant mesurée selon un axe sensiblement parallèle à la direction de déplacement ; - le conduit de remplissage comprend une paroi centrale comportant un orifice d’arrivée de coke de pétrole, unité de remplissage dans laquelle les ailettes et les déflecteurs sont agencés en regard de ladite paroi centrale selon un axe sensiblement parallèle à la direction de déplacement ; - l’unité de remplissage comprend un dispositif de contrôle de la section de l’ouverture latérale et/ou comprend un dispositif de contrôle de la section de l’ouverture d’aspiration, ces dispositifs de contrôle étant aptes à modifier lesdites sections. Il est proposé en deuxième lieu une usine de production d’aluminium primaire comprenant un four de cuisson et une unité de remplissage de coke de pétrole dans ledit four telle que précédemment décrite. Il est proposé en troisième lieu un procédé de remplissage de coke de pétrole dans une alvéole d’un four de cuisson d’anodes, ladite alvéole contenant des anodes destinées à la production d’aluminium primaire, ce procédé mettant en œuvre une unité de remplissage telle que précédemment décrite, le procédé comprenant : - une opération de mise en circulation de coke de pétrole dans le conduit de remplissage, et - une opération d’aspiration de particules fines de coke de pétrole au moyen du système d’aspiration, procédé dans lequel, l’aspiration des particules fines est effectuée directement dans le conduit de remplissage. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison : - le procédé comprend une opération de modification de la section de l’ouverture latérale et/ou de la section de l’ouverture d’aspiration ; - le débit d’aspiration est réglé entre 1000 et 3000 mètres cube par heure, de préférence 1800 mètres cube par heure ; - la vitesse de l’air au niveau de l’ouverture latérale est sensiblement comprise entre 5 et 25 mètre par seconde, de préférence 16 mètres par seconde. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel : la est une représentation schématique d’une unité de remplissage de coke de pétrole selon l’invention. Unité (1) de remplissage de coke de pétrole dans une alvéole (2) d’un four (3) de cuisson d’anodes (4) destinées à la production d’aluminium primaire, lesdites alvéoles (2) contenant des anodes (4), l’unité (1) de remplissage comprenant : - un conduit (5) de remplissage dans lequel un flux de coke de pétrole se déplace selon une direction de déplacement, - un système (6) d’aspiration comprenant un dispositif (7) d’aspiration et un conduit (8) d’aspiration de particules de coke de pétrole, dites fines, unité (1) de remplissage dans laquelle, le conduit (8) d’aspiration débouche d’une part sur le conduit (5) de remplissage par une ouverture (9) d’aspiration, ledit conduit (8) d’aspiration étant connecté d’autre part au dispositif (7) d’aspiration de sorte que le système (6) d’aspiration est apte à aspirer les particules fines présentes dans le conduit (5) de remplissage. Unité (1) de remplissage selon la revendication 1 dans laquelle, le conduit (5) de remplissage comporte une ouverture (10) latérale destinée à permettre une prise d’air. Unité (1) de remplissage selon la revendication 2 dans laquelle, celle-ci comprend des ailettes (11) agencées en regard de l’ouverture (10) latérale et à l’intérieur du conduit (5) de remplissage. Unité (1) de remplissage selon la revendication 3 dans laquelle, les ailettes (11) se présentent sous la forme de plaques planes parallèles les unes aux autres et définissant un premier angle (α) avec la direction de déplacement, compris entre 45° et 90°, de préférence environ 60°, ledit premier angle (α) étant mesuré selon le sens anti-horaire. Unité (1) de remplissage selon l’une quelconque des revendications 3 ou 4 dans laquelle, deux ailettes (11) adjacentes sont situées à une première distance (a) l’une de l’autre comprise entre 10 et 100 millimètres, de préférence environ 55 millimètres, ladite première distance (a) étant mesurée selon un axe sensiblement parallèle à la direction de déplacement. Unité (1) de remplissage selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, celle-ci comprend des déflecteurs (12) agencés en regard de l’ouverture (9) d’aspiration et à l’intérieur du conduit (5) de remplissage. Unité (1) de remplissage selon la revendication 6 dans laquelle, les déflecteurs (12) se présentent sous la forme de plaques planes parallèles les unes aux autres et définissant un deuxième angle avec la direction de déplacement, compris entre 20° et 45°, de préférence environ 30°, ledit deuxième (β) angle étant mesuré selon le sens horaire. Unité (1) de remplissage selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7 dans laquelle, deux déflecteurs (12) adjacents sont situés à une deuxième distance (b) l’une de l’autre comprise entre 30 et 200 millimètres, de préférence environ 88 millimètres, ladite deuxième distance (b) étant mesurée selon un axe sensiblement parallèle à la direction de déplacement. Unité (1) de remplissage selon l’une quelconque des revendications 3 à 8 dans laquelle, le conduit (5) de remplissage comprend une paroi (14) centrale comportant un orifice (15) d’arrivée de coke de pétrole, unité (1) de remplissage dans laquelle les ailettes (11) et les déflecteurs (12) sont agencés en regard de ladite paroi (14) centrale selon un axe sensiblement parallèle à la direction de déplacement. Unité (1) de remplissage selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, celle-ci comprend un dispositif (17) de contrôle de la section de l’ouverture latérale et/ou comprend un dispositif de contrôle de la section de l’ouverture d’aspiration, ces dispositifs de contrôle étant aptes à modifier lesdites sections. Usine de production d’aluminium primaire comprenant un four (3) de cuisson et une unité (1) de remplissage de coke de pétrole dans ledit four (3) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de remplissage de coke de pétrole dans une alvéole (2) d’un four de cuisson d’anodes, ladite alvéole (2) contenant des anodes (4) destinées à la production d’aluminium primaire, ce procédé mettant en œuvre une unité (1) de remplissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, le procédé comprenant : - une opération de mise en circulation de coke de pétrole dans le conduit (5) de remplissage, et - une opération d’aspiration de particules fines de coke de pétrole au moyen du système (6) d’aspiration, procédé dans lequel, l’aspiration des particules fines est effectuée directement dans le conduit (5) de remplissage. Procédé selon la revendication 12, mettant en œuvre une unité (1) de remplissage selon la revendication 10, le procédé comprenant une opération de modification de la section de l’ouverture (10) latérale et/ou de la section de l’ouverture (9) d’aspiration. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13 dans lequel, le débit d’aspiration est réglé entre 1000 et 3000 mètres cube par heure, de préférence 1800 mètres cube par heure. Procédé selon l’une quelconque des revendications 12 à 14 dans lequel, la vitesse de l’air au niveau de l’ouverture (10) latérale est sensiblement comprise entre 5 et 25 mètres par seconde, de préférence 16 mètres par seconde.