CA2919332A1 - Electrolysis tank with slotted floor - Google Patents
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Abstract
Cette cuve (1), destinée à la production d'aluminium, comprend un caisson (2), un plancher (4) supportant une pluralité de blocs (6) cathodiques traversés chacun par un conducteur (8) électrique. De plus, le plancher (4) présente des premières surfaces (40) et des deuxièmes surfaces (42) de support des blocs (6, 7) cathodiques, les premières surfaces (40) étant alternées avec les deuxièmes surfaces (42) dans une direction longitudinale de la cuve (1) d'électrolyse. Chaque première surface (40) est agencée à une hauteur supérieure à celle de la ou des deuxièmes surfaces (42) adjacentes, de sorte que les blocs (6) cathodiques supportés par les premières surfaces (40) sont surélevés par rapport aux blocs (7) cathodiques supportés par les deuxièmes surfaces (42). Enfin, les blocs (6) cathodiques surélevés présentent une portion (60) émergente s'étendant au-dessus d'une surface (70) supérieure du ou des blocs (7) cathodiques adjacents supportés par les deuxièmes surfaces (42).This tank (1), intended for the production of aluminum, comprises a box (2), a floor (4) supporting a plurality of cathode blocks (6) each traversed by an electric conductor (8). In addition, the floor (4) has first surfaces (40) and second surfaces (42) for supporting the cathode blocks (6, 7), the first surfaces (40) being alternated with the second surfaces (42) in a longitudinal direction of the electrolytic cell (1). Each first surface (40) is arranged at a height greater than that of the adjacent one or two surfaces (42), so that the cathode blocks (6) supported by the first surfaces (40) are raised relative to the blocks (7). ) cathodic supported by the second surfaces (42). Finally, the raised cathode blocks (6) have an emergent portion (60) extending over an upper surface (70) of the adjacent cathode block (s) (7) supported by the second surfaces (42).
Description
CUVE D'ÉLECTROLYSE A PLANCHER CRÉNELÉ
La présente invention concerne une cuve d'électrolyse destinée à la production d'aluminium, et une aluminerie comprenant cette cuve d'électrolyse.
L'aluminium est classiquement produit dans des alumineries, par électrolyse, selon le procédé de Hall-Héroult. A cet effet, on prévoit une cuve d'électrolyse comprenant un caisson et un revêtement intérieur en matériau réfractaire. La cuve d'électrolyse comprend également des blocs cathodiques agencés sur le revêtement intérieur en matériau réfractaire au fond du caisson, parcourus par des barres conductrices destinées à collecter le courant d'électrolyse pour le conduire à une cuve d'électrolyse suivante, et des blocs anodiques suspendus à un cadre anodique et plongés partiellement dans un bain électrolytique, au-dessus des blocs cathodiques. Une nappe d'aluminium liquide, recouvrant les blocs cathodiques, se forme au fur et à mesure de la réaction.
Une aluminerie comprend traditionnellement plusieurs centaines de cuves d'électrolyse connectées en série et parcourues par un courant d'électrolyse. Ce courant d'électrolyse, dont l'intensité peut atteindre plusieurs centaines de milliers d'Ampère, est à l'origine d'un champ magnétique important. La composante verticale de ce champ magnétique, combinée aux variations des lignes de courant parcourant la nappe d'aluminium, met cette dernière en mouvement. Sous l'effet de ce champ magnétique, la nappe d'aluminium tend à se déplacer sous la forme de vagues. On parle d'instabilités magnétohydrodynamiques (MHD).
Ce mouvement de vague de la nappe d'aluminium impose une distance minimale entre anode et cathode (distance interpolaire). Or, plus cette distance interpolaire est importante, plus la consommation énergétique est élevée, et donc le rendement faible.
Des solutions visant à briser la vague d'aluminium ont été conséquemment développées.
L'une d'entre elles, connue notamment du document de brevet U55683559, consiste à
usiner la surface supérieure des blocs cathodiques, de manière à créer des créneaux, ou alternance de protubérances et de rainures, sensiblement parallèles pour former obstacle au déplacement des vagues d'aluminium afin d'en réduire les amplitudes.
Cependant, cette solution est coûteuse, à la fois en raison de l'opération d'usinage proprement dite et en raison de la perte de matière résultant de cette opération d'usinage. ELECTROLYSIS TANK WITH CRENELED FLOOR
The present invention relates to an electrolytic cell for production of aluminum, and an aluminum smelter comprising this electrolytic cell.
Aluminum is conventionally produced in aluminum smelters, by electrolysis, according to Hall-Héroult process. For this purpose, an electrolysis cell is provided including a box and an inner lining of refractory material. Tank electrolysis also includes cathodic blocks arranged on the interior lining in refractory material at the bottom of the box, traversed by busbars for to collect the electrolysis current to lead it to an electrolysis cell next, and anodic blocks suspended from an anode frame and partially immersed in one electrolytic bath, above the cathodic blocks. An aluminum sheet liquid, covering the cathode blocks, is formed as the reaction.
An aluminum smelter traditionally includes several hundred vats electrolysis connected in series and traversed by an electrolysis current. This current electrolysis, whose intensity can reach several hundreds of thousands of amperes, is originally a important magnetic field. The vertical component of this magnetic field, combined with the variations of the current lines running through the aluminum sheet, puts the latter in motion. Under the effect of this magnetic field, the tablecloth aluminum tends to move in the form of waves. We are talking instabilities magnetohydrodynamics (MHD).
This wave movement of the aluminum sheet imposes a minimum distance enter anode and cathode (interpolar distance). Now, the more this interpolar distance is important, the higher the energy consumption, and therefore the efficiency low.
Solutions to break the aluminum wave were consequently developed.
One of them, known in particular from patent document U55683559, consists of machining the upper surface of the cathode blocks, so as to create slots, or alternation of protuberances and grooves, substantially parallel for form obstacle the movement of aluminum waves to reduce their amplitudes.
However, this solution is expensive, both because of the operation machining proper and because of the loss of material resulting from this machining operation.
2 De plus, cette conception crénelée des blocs cathodiques complique les opérations de nettoyage. En effet, la faible largeur relative des rainures formées entre les protubérances favorise l'accumulation de matériaux issus de l'opération des cuves, typiquement appelés boues, obstruant ces rainures, sans permettre pour autant leur dégagement par des outils conventionnels de nettoyage, comme une pelle à croûte relativement large, car généralement sensiblement de la largeur des blocs anodiques. Il existe en outre un risque de casser les protubérances formées entre deux rainures adjacentes, compte-tenu de la faible largeur de ces protubérances.
Le document de brevet US2012/0279054 propose d'alterner des blocs cathodiques de différentes épaisseurs pour diminuer les instabilités de l'interface bain électrolytique/
nappe d'aluminium.
Cependant, on comprendra aisément que cette surépaisseur engendre un surcoût matière pour les blocs cathodiques faisant office de protubérances, qui est non négligeable compte-tenu du nombre de blocs cathodiques par cuve et du nombre de cuves (généralement plusieurs centaines) par aluminerie.
Aussi, la distribution électrique entre les barres conductrices traversant les blocs cathodiques de plus faible épaisseur et les blocs cathodiques de plus forte épaisseur n'est pas équilibrée, du fait de la longueur plus importante de matériau cathodique, typiquement carboné, à traverser par le courant d'électrolyse dans les blocs cathodiques de plus forte épaisseur.
En outre, on note l'existence de pics de densité de courant pouvant apparaître sur certaines parties des blocs cathodiques de plus forte épaisseur qui engendrent une érosion rapide de ces blocs cathodiques, en particulier de leurs flancs où
tendent à se concentrer les lignes de courant, si bien que le brise-vague ainsi proposé
présente une durée de vie relativement faible.
Aussi la présente invention vise à pallier en tout ou partie ces inconvénients, en proposant une cuve d'électrolyse ayant une meilleure distribution électrique entre les barres conductrices, à coûts de fabrication et d'entretien contenus, facilitant les opérations de nettoyage, et résistante à l'érosion électrique, tout en limitant les instabilités MHD.
A cet effet, la présente invention a pour objet une cuve d'électrolyse, destinée à la production d'aluminium, comprenant un caisson et présentant un plancher sur lequel est agencée une pluralité de blocs cathodiques, de préférence en matériau carboné, chaque 2 In addition, this crenellated design of cathodic blocks complicates operations of cleaning. Indeed, the small relative width of the grooves formed between the protrusions promotes the accumulation of materials resulting from the operation of the tanks, typically called sludge, obstructing these grooves, without allowing their release by tools conventional cleaning, like a relatively wide crust shovel because generally substantially the width of the anode blocks. It exists in besides a risk to break the protuberances formed between two adjacent grooves, account-given the small width of these protuberances.
The patent document US2012 / 0279054 proposes alternating cathode blocks of different thicknesses to reduce the instabilities of the bath interface electrolytic/
sheet of aluminum.
However, it will be easily understood that this extra thickness generates an additional cost material for cathodic blocks acting as protuberances, which is no negligible given the number of cathodic blocks per tank and the number of of vats (usually several hundred) by aluminum smelter.
Also, the electrical distribution between the busbars going through the blocks cathodes of smaller thickness and the cathodic blocks of stronger thickness is not unbalanced, because of the longer length of cathode material, typically carbonaceous, to be crossed by the electrolysis current in the blocks cathode of greater thickness.
In addition, there is the existence of peaks of current density that can appear sure certain parts of the cathodic blocks of greater thickness which engender a rapid erosion of these cathodic blocks, particularly their flanks where tend to concentrate the current lines, so that the proposed wave breaker presents a relatively short life.
Also the present invention aims to overcome all or part of these disadvantages, by an electrolytic cell having a better electrical distribution between the bars conductors, with manufacturing and maintenance costs contained, facilitating the operations of cleaning, and resistant to electrical erosion, while limiting the MHD instabilities.
For this purpose, the subject of the present invention is an electrolytic cell, intended for aluminum production, comprising a box and having a floor on Which one is arranged a plurality of cathode blocks, preferably of carbonaceous material, each
3 bloc cathodique étant traversé par au moins un conducteur électrique longitudinal destiné
à collecter le courant d'électrolyse en vue de son acheminement hors du caisson et vers une cuve d'électrolyse distincte, caractérisée en ce que le plancher présente des premières surfaces de support des blocs cathodiques, et des deuxièmes surfaces de support des blocs cathodiques, les premières surfaces étant alternées avec les deuxièmes surfaces dans une direction longitudinale de la cuve d'électrolyse, chaque première surface étant agencée à une hauteur supérieure à celle de la ou des deuxièmes surfaces adjacentes, de sorte que les blocs cathodiques supportés par les premières surfaces sont surélevés par rapport aux blocs cathodiques supportés par les deuxièmes surfaces, les blocs cathodiques ainsi surélevés présentant une portion émergente s'étendant au-dessus d'une surface supérieure du ou des blocs cathodiques adjacents supportés par les deuxièmes surfaces.
Ainsi, la cuve d'électrolyse selon l'invention présente, selon une vue en coupe perpendiculaire à une direction transversale de la cuve, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction dans laquelle s'étendent les blocs cathodiques, un plancher crénelé, ce qui permet de surélever des blocs cathodiques, et plus particulièrement leur base, afin de faire émerger au dessus d'autres blocs cathodiques une portion capable de briser des vagues d'aluminium générées par les instabilités MHD, et ce sans usinage des blocs cathodiques et sans surcoût matière.
De plus, avec des blocs cathodiques d'une hauteur identique ou sensiblement identique, l'équilibrage électrique est correct et facilité. Les blocs cathodiques, qu'ils soient surélevés ou non, sont effectivement similaires en dimensions. Seule la hauteur du plancher sur lequel ils reposent les distingue.
Selon un mode de réalisation, la cuve d'électrolyse comporte, notamment en fonctionnement, une nappe d'aluminium liquide recouvrant les blocs cathodiques et ayant une surface à une hauteur comprise entre 3 cm et 25 cm au dessus d'une surface supérieure des blocs cathodiques surélevés supportés par les premières surfaces.
Selon un mode de réalisation, la portion émergente présente au moins un flanc recouvert par des moyens d'isolation électrique.
Cette caractéristique offre l'avantage d'augmenter la durée de vie de la portion émergente, donc du système brise-vague, en prévenant leur érosion à cause de pics de densité de courant localisés au niveau des flancs de la portion émergente. 3 cathode block being traversed by at least one electrical conductor longitudinal intended to collect the electrolysis current for the purpose of transporting it out of caisson and verses a separate electrolysis cell, characterized in that the floor is of the first support surfaces of the cathode blocks, and second surfaces of cathodic blocks, the first surfaces being alternated with the second surfaces in a longitudinal direction of the electrolytic cell, each first surface being arranged at a height greater than that of the second adjacent surfaces, so that the cathodic blocks supported by the first surfaces are raised compared to the cathodic blocks supported by the second surfaces, cathodic blocks thus elevated having a portion emerging extending over an upper surface of the cathode block (s) adjacent supported by the second surfaces.
Thus, the electrolytic cell according to the invention has, according to a view in chopped off perpendicular to a transverse direction of the tank, that is to say perpendicular to the direction in which the cathodic blocks extend, a crenellated floor, what makes it possible to raise cathodic blocks, and more particularly their base, in order to make emerge over other cathodic blocks a portion capable of to break aluminum waves generated by the instabilities MHD, and without machining blocks cathodic and without additional cost material.
In addition, with cathodic blocks of identical or substantially identical height identical, electric balancing is correct and easy. Cathodic blocks, they are raised or not, are actually similar in dimensions. Only the height of the floor on which they rest distinguishes them.
According to one embodiment, the electrolytic cell comprises, in particular operating, a sheet of liquid aluminum covering the cathode blocks and having a surface at a height between 3 cm and 25 cm above a surface higher cathodic blocks supported by the first surfaces.
According to one embodiment, the emergent portion has at least one flank coated by means of electrical insulation.
This characteristic offers the advantage of increasing the service life of the portion emergence, therefore of the wave-breaking system, by preventing their erosion because of peaks of current density located at the flanks of the emerging portion.
4 Selon un mode de réalisation avantageux, chaque bloc cathodique non surélevé
présente, sur un bord de sa surface supérieure, une protubérance latérale agencée en regard dudit au moins un flanc de la portion émergente d'un bloc cathodique surélevé
adjacent, de sorte que les moyens d'isolation électrique sont interposés entre la protubérance latérale et ledit au moins un flanc de la portion émergente du bloc cathodique surélevé adjacent.
Cette caractéristique offre l'avantage d'offrir une protection des moyens d'isolation électrique, notamment contre une abrasion par l'aluminium liquide en mouvement, donc d'augmenter davantage encore la durée de vie des portions émergentes.
Par bloc cathodique non surélevé on entend bloc cathodique reposant sur l'une des deuxièmes surfaces. Par bloc cathodique surélevé, on entend bloc cathodique reposant sur l'une des premières surfaces.
De manière avantageuse, la protubérance latérale présente une surface supérieure agencée sensiblement à la même hauteur que la surface supérieure du bloc cathodique surélevé adjacent.
Selon un mode de réalisation particulier, la distance Dl la plus courte entre ledit au moins un conducteur électrique des blocs cathodiques non surélevés et le coin formé
par la protubérance latérale et la surface supérieure des blocs cathodiques non surélevés est sensiblement identique à la distance D2 la plus courte entre ledit au moins un conducteur électrique du ou des blocs cathodiques surélevés adjacents et l'un des bords longitudinaux de la surface supérieure de ce ou ces blocs cathodiques surélevés adjacents.
Cette caractéristique dimensionnelle contribue à obtenir une distribution électrique optimale avec une surface cathodique efficace maximisée.
Selon un mode de réalisation, les blocs cathodiques surélevés et les blocs cathodiques non surélevés sont identiques.
Selon un mode de réalisation, les blocs cathodiques surélevés sont monoblocs.
Selon un autre mode de réalisation, les blocs cathodiques surélevés sont formés conjointement d'un bloc supérieur, de préférence en matériau carboné, rapporté
et collé
sur un bloc inférieur, de préférence en matériau carboné et reposant sur l'une des premières surfaces.
WO 2015/017924 According to an advantageous embodiment, each cathodic block not elevated has, on an edge of its upper surface, a lateral protuberance arranged in look at said at least one flank of the emergent portion of a cathode block raised adjacent, so that the means of electrical insulation are interposed between the protuberance and said at least one flank of the emerging portion of the block adjacent cathodic catheter.
This characteristic offers the advantage of offering protection of the means insulation electrical resistance, especially against abrasion by liquid aluminum in movement, so to further increase the life of the emerging portions.
By cathodic block not elevated is meant cathodic block based on one of the second surfaces. Raised cathode block means cathode block relaxing on one of the first surfaces.
Advantageously, the lateral protuberance has a surface higher arranged substantially at the same height as the upper surface of the block cathode raised adjacent.
According to a particular embodiment, the shortest distance Dl between said at least an electrical conductor of non-elevated cathode blocks and the formed corner over there lateral protuberance and the upper surface of non-cathode blocks elevated is substantially identical to the shortest distance D2 between said at least one driver electrical or adjacent raised cathode blocks and one of the edges longitudinal surfaces of the upper surface of this or these cathode blocks raised adjacent.
This dimensional characteristic helps to obtain a distribution electric optimal with a maximized effective cathode surface.
According to one embodiment, the raised cathode blocks and the blocks cathode not elevated are identical.
According to one embodiment, the raised cathode blocks are monobloc.
According to another embodiment, the raised cathode blocks are trained together with an upper block, preferably of carbon material, reported and pasted on a lower block, preferably of carbon material and resting on one of the first surfaces.
WO 2015/01792
5 PCT/CA2014/050723 Avantageusement, le bloc supérieur est collé sur le bloc inférieur par l'intermédiaire d'une pâte électriquement conductrice.
De manière avantageuse, le bloc supérieur correspond à la portion émergente.
Selon un mode de réalisation, la portion émergente comprend au moins un bord de 5 recouvrement agencé pour recouvrir une partie de la surface supérieure d'un bloc cathodique non surélevé adjacent, ledit au moins un bord de recouvrement étant collé à la surface supérieure de ce bloc cathodique non surélevé adjacent par une pâte électriquement isolante.
Ce mode de réalisation permet avantageusement de supprimer les courants pouvant apparaître sur les flancs du bloc cathodique surélevé afin de prévenir son érosion, donc allonger la durée de vie du système brise-vague.
De préférence, ledit au moins un bord de recouvrement recouvre ledit bloc cathodique non surélevé adjacent sur une distance sensiblement identique à la hauteur de la portion émergente.
Selon un mode de réalisation, la cuve d'électrolyse comprend une pluralité de blocs anodiques, chaque bloc anodique étant agencé en totalité soit au-dessus d'une portion émergente de blocs cathodiques surélevés, soit au-dessus d'une surface supérieure de blocs cathodiques non surélevés afin que chaque bloc anodique puisse reposer sur une surface de cathode sensiblement plane au-dessus de laquelle il est agencé.
Cela permet avantageusement de poser les blocs anodiques à plat sur des surfaces de cathode sensiblement planes pour le démarrage, et plus particulièrement le préchauffage, de la cuve d'électrolyse. Il en résulte une meilleure homogénéité du préchauffage.
Selon une possibilité, la distance E2 la plus courte entre la surface supérieure des blocs cathodiques surélevés et ledit au moins un conducteur électrique de ces blocs cathodiques surélevés est inférieure à la distance F2 la plus courte entre un flanc de la portion émergente et ledit au moins un conducteur électrique de ces blocs cathodiques surélevés.
Ce dimensionnement contribue aussi à lutter contre l'apparition de pics de densité de courant au niveau des flancs de la portion émergente. 5 PCT / CA2014 / 050723 Advantageously, the upper block is glued on the lower block by through a electrically conductive paste.
Advantageously, the upper block corresponds to the emerging portion.
According to one embodiment, the emerging portion comprises at least one edge of 5 cover arranged to cover a portion of the upper surface of a block adjacent non-elevated cathode, said at least one overlap edge being stuck to the upper surface of this cathodic block not elevated adjacent by a paste electrically insulating.
This embodiment advantageously makes it possible to suppress the currents up appear on the flanks of the raised cathodic block to prevent its erosion, so extend the service life of the breaker system.
Preferably, said at least one overlap edge covers said block cathode not elevated adjacent to a substantially identical distance to the height of the part emerging.
According to one embodiment, the electrolysis cell comprises a plurality of blocks anode, each anode block being arranged in entirety or above an portion emergence of raised cathodic blocks, above a surface Superior of cathodic blocks not elevated so that each anode block can rest on a substantially flat cathode surface above which it is arranged.
This advantageously makes it possible to lay the anode blocks flat on surfaces of substantially flat cathode for starting, and more particularly the preheating of the electrolysis cell. This results in a better homogeneity preheating.
According to one possibility, the shortest distance E2 between the surface upper blocks raised cathodes and said at least one electrical conductor of these blocks cathodic elevations is less than the shortest distance F2 between a flank of the emerging portion and said at least one electrical conductor of these blocks cathode Raised.
This dimensioning also helps to fight against the appearance of peaks of density of current at the flanks of the emerging portion.
6 Selon une possibilité avantageuse, la distance El la plus courte entre la surface supérieure du ou des blocs cathodiques non surélevés et ledit au moins un conducteur électrique de ces blocs cathodiques non surélevés est inférieure à la distance F2 la plus courte entre un flanc de la portion émergente du ou de l'un des blocs cathodiques surélevés adjacent et ledit au moins un conducteur électrique de ce bloc cathodique surélevé.
Selon une forme d'exécution, la distance E2 la plus courte entre la surface supérieure des blocs cathodiques surélevés et ledit au moins un conducteur électrique de ces blocs cathodiques surélevés est sensiblement identique à la distance El la plus courte entre la surface supérieure du ou des blocs cathodiques adjacents non surélevés et ledit au moins un conducteur électrique de ces blocs cathodiques non surélevés.
On obtient ainsi une distribution électrique équilibrée entre les conducteurs électriques des blocs cathodiques surélevés et non surélevés.
Selon un mode de réalisation, la largeur des blocs cathodiques surélevés est de l'ordre de 0,8 à 1,2 fois la largeur des blocs cathodiques non surélevés, et la hauteur des blocs cathodiques surélevés est de l'ordre de 0,8 à 1,2 fois la hauteur des blocs cathodiques non surélevés.
L'invention concerne également une aluminerie comprenant au moins une cuve d'électrolyse ayant les caractéristiques précitées.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description ci-après d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention, 6 According to an advantageous possibility, the shortest distance El between the area of the cathodic block or blocks not elevated and said at least one driver electrical of these non-elevated cathode blocks is less than the distance F2 most short between a flank of the emerging portion of the or one of the blocks cathode raised adjacent and said at least one electrical conductor of this block cathode raised.
According to one embodiment, the shortest distance E2 between the surface superior of raised cathode blocks and said at least one electrical conductor of these blocks raised cathodes is substantially identical to the distance El most short between the upper surface of the adjacent non-elevated cathode block (s) and said at least an electrical conductor of these non-elevated cathode blocks.
This results in a balanced electrical distribution between the drivers electrical cathodic blocks raised and not elevated.
According to one embodiment, the width of the raised cathode blocks is of the order of 0.8 to 1.2 times the width of non-elevated cathodic blocks, and the height blocks cathodic elevations is in the range of 0.8 to 1.2 times the height of the blocks cathode not elevated.
The invention also relates to an aluminum plant comprising at least one tank electrolysis having the above characteristics.
Other features and advantages of the present invention will emerge clearly from the following description of an embodiment, given as a non-exemplary example limiting, in reference to the accompanying drawings in which:
- Figure 1 is a longitudinal sectional view of a tank electrolysis according to a mode embodiment of the invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an electrolysis cell according to a mode embodiment of the invention, FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a tank electrolysis according to a mode embodiment of the invention, FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a tank electrolysis according to a mode embodiment of the invention,
7 - la figure 5 est une en perspective, de dessus, de blocs cathodiques d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 8 est une vue schématique de deux blocs anodiques et deux blocs cathodiques d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention, avec les anodes positionnées pour le démarrage de la cuve, - la figure 9 est une vue schématique d'une opération de nettoyage d'une partie d'une cuve d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre une cuve 1 d'électrolyse selon un mode de réalisation de l'invention.
La cuve 1 d'électrolyse est destinée à la production d'aluminium selon le procédé de Hall-Héroult.
On précise que la description est réalisée par rapport à un référentiel cartésien lié à la cuve 1 d'électrolyse, l'axe X étant orienté dans une direction longitudinale de la cuve 1 d'électrolyse, l'axe Y étant orienté dans une direction transversale de la cuve 1 d'électrolyse, et l'axe Z étant orienté dans une direction verticale de la cuve d'électrolyse.
Les orientations, directions, plans et déplacements longitudinaux, transversaux, verticaux sont ainsi définis par rapport à ce référentiel.
La cuve 1 d'électrolyse comprend un caisson 2, un plancher 4 sur lequel est agencée une pluralité de blocs 6, 7 cathodiques, de préférence en matériau carboné, chacun traversé
par un ou plusieurs conducteurs 8 électriques longitudinaux (deux par blocs 6, cathodiques selon la figure 2), comme des barres en acier ou en composite acier/cuivre, destinés à collecter le courant d'électrolyse en vue de son acheminement hors du caisson 2 et vers une cuve d'électrolyse distincte.
Le caisson 2 peut être en acier, et son fond peut être garni par un revêtement 10 intérieur en matériaux réfractaires et/ou isolants. Le cas échéant, la surface supérieure de ce revêtement 10 peut former le plancher 4 destiné à supporter les blocs 6, 7 cathodiques. 7 FIG. 5 is a perspective view from above of cathode blocks of a tank electrolysis according to one embodiment of the invention, FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a tank electrolysis according to a mode embodiment of the invention, FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an electrolysis cell according to a mode embodiment of the invention, FIG. 8 is a schematic view of two anode blocks and two blocks cathodes of an electrolytic cell according to an embodiment of the invention, with the anodes positioned for starting the tank, FIG. 9 is a schematic view of a cleaning operation of a part of a electrolytic cell according to one embodiment of the invention.
FIG. 1 shows an electrolytic tank 1 according to an embodiment of the invention.
The electrolysis tank 1 is intended for the production of aluminum according to the Hall process Héroult.
It is specified that the description is made with respect to a repository Cartesian related to the electrolysis tank 1, the X axis being oriented in a longitudinal direction of the tank 1 electrolysis, the Y axis being oriented in a transverse direction of the tank 1 electrolysis, and the Z axis being oriented in a vertical direction of the electrolysis tank.
Orientations, directions, plans and longitudinal displacements, transverse, vertical are thus defined with respect to this reference frame.
The electrolysis tank 1 comprises a box 2, a floor 4 on which is arranged a plurality of cathode blocks 6, 7, preferably of carbon material, each through by one or more longitudinal electric conductors 8 (two per block 6, cathodes according to Figure 2), such as steel or composite bars steel / copper, intended to collect the electrolysis current for the purpose of of the box 2 and to a separate electrolysis cell.
The casing 2 can be made of steel, and its bottom can be covered by a covering 10 inside of refractory and / or insulating materials. Where appropriate, the surface superior of this coating 10 can form the floor 4 for supporting the blocks 6, 7 cathode.
8 Le plancher 4 présente des premières surfaces 40 de support de certains des blocs cathodiques, et des deuxièmes surfaces 42 également destinées à supporter certains des blocs cathodiques. Les premières surfaces 40 et les deuxièmes surfaces 42 peuvent être sensiblement rectangulaires.
Comme cela est visible sur la figure 1, les premières surfaces 40 sont alternées avec les deuxièmes surfaces 42 dans une direction longitudinale X de la cuve 1 d'électrolyse.
En outre, chaque première surface 40 est agencée à une hauteur supérieure à
celle de la ou des deuxièmes surfaces 42 qui lui sont adjacentes. Ainsi, les blocs 6 cathodiques, et plus particulièrement les bases de ces blocs 6 cathodiques, supportés par les premières surfaces 40 sont surélevés par rapport aux blocs 7 cathodiques, plus particulièrement leurs bases, supportés par les deuxièmes surfaces 42.
La différence de hauteur entre les premières surfaces 40 et les secondes surfaces 42 peut être par exemple comprise entre 3 à 20 cm, et plus particulièrement comprise entre 5 et 15 cm.
Pour la suite de la description, on parlera donc de blocs 6 cathodiques surélevés pour désigner les blocs cathodiques reposant sur une première surface 40, et de blocs 7 cathodiques non surélevés pour désigner les blocs cathodiques reposant sur une deuxième surface 42. On peut alternativement les désigner par blocs hauts et blocs bas.
Du fait de la surélévation de leur base, les blocs 6 cathodiques surélevés présentent une portion 60 émergente s'étendant au-dessus d'une surface 70 supérieure du ou des blocs 7 cathodiques non surélevés adjacents. Ainsi, les portions 60 émergentes forment un système brise-vague, permettant de stabiliser la nappe 14 d'aluminium liquide lors du fonctionnement de la cuve 1 d'électrolyse.
Les figures, et notamment la figure 5, montrent que les blocs 6 cathodiques s'étendent en longueur selon la direction transversale Y de la cuve 1 d'électrolyse et qu'ils sont alignés les uns à côté des autres selon la direction longitudinale X de la cuve 1 d'électrolyse.
On précise que lors du fonctionnement de la cuve 1 d'électrolyse, les portions émergentes sont destinées à être recouvertes en permanence par la nappe 14 d'aluminium liquide formée au fond de la cuve d'électrolyse. Il en est bien évidemment de même pour la surface 70 supérieure des blocs 7 cathodiques non surélevés. De préférence, la nappe 14 d'aluminium a une épaisseur de plusieurs centimètres ou 8 The floor 4 has first support surfaces 40 of some of the blocks cathodes, and second surfaces 42 also for supporting some of cathode blocks. The first surfaces 40 and the second surfaces 42 can be substantially rectangular.
As can be seen in FIG. 1, the first surfaces 40 are alternate with second surfaces 42 in a longitudinal direction X of the vessel 1 electrolysis.
In addition, each first surface 40 is arranged at a height greater than that of or second surfaces 42 adjacent thereto. So the blocks 6 cathodic, and more particularly the bases of these cathodic blocks 6, supported by the first surfaces 40 are raised relative to the cathodic blocks 7, plus particularly their bases, supported by the second surfaces 42.
The difference in height between the first surfaces 40 and the seconds surfaces 42 can be for example between 3 to 20 cm, and more particularly between 5 and 15 cm.
For the rest of the description, we will talk about cathodic blocks 6 elevated for designate the cathodic blocks resting on a first surface 40, and blocks 7 not elevated cathodes to designate cathodic blocks based on a second surface 42. We can alternatively designate them by high blocks and low blocks.
Due to the elevation of their base, the cathodic blocks 6 raised present a emerging portion 60 extending above a top surface 70 of or blocks 7 cathodic catheters not raised. So, the 60 emerging portions form a wave breaking system, for stabilizing the liquid aluminum sheet 14 during the operation of the electrolysis tank 1.
The figures, and in particular FIG. 5, show that the cathode blocks 6 extend into length in the transverse direction Y of the electrolysis tank 1 and that they are aligned next to each other in the longitudinal direction X of the vessel 1 electrolysis.
It is specified that during the operation of the electrolysis tank 1, the portions emerging are intended to be permanently covered by the layer 14 of liquid aluminum formed at the bottom of the electrolytic cell. It is good obviously even for the upper surface 70 of the non-elevated cathode blocks 7. Of preferably, the sheet 14 of aluminum has a thickness of several centimeters or
9 dixaines de centimètres et une surface à une hauteur comprise entre 3 et 25 cm au dessus de la surface supérieure 64 de la portion 60 émergente.
De fait, la cuve 1 d'électrolyse correspond à une cuve d'électrolyse non drainée.
Autrement dit, la surface 64 supérieure des blocs 6 cathodiques, correspondant à la surface supérieure des portions 60 émergentes, est dépourvue d'un revêtement mouillable à l'aluminium, par exemple un revêtement en diborure de titane, comme c'est le cas pour les cuves d'électrolyse drainées fonctionnant avec une fine couche d'aluminium de quelques millimètres sur la surface mouillable de la cathode.
Ainsi, lors du fonctionnement de la cuve d'électrolyse selon l'invention, tous les blocs 6, 7 cathodiques sont recouverts par la nappe 14 d'aluminium.
Comme cela apparaît sur la figure 1, les premières surfaces 40 peuvent être sensiblement coplanaires entre elles. De même, les deuxièmes surfaces 42 peuvent être sensiblement coplanaires entre elles. En d'autres termes, toutes les premières surfaces 40 peuvent être agencées à la même hauteur et toutes les deuxièmes surfaces 42 peuvent être agencées à la même hauteur.
Les premières et deuxièmes surfaces 40, 42 s'étendent parallèlement les unes aux autres, selon une direction transversale Y de la cuve 1 d'électrolyse, c'est-à-dire le long des blocs 6 cathodiques.
Selon un mode de réalisation préféré, les blocs 6 cathodiques surélevés et les blocs 7 cathodiques non surélevés sont identiques. Ainsi, la distance E2 la plus courte entre la surface supérieure 64 des blocs 6 cathodiques surélevés et le ou l'un des conducteurs 8 électriques de ces blocs 6 cathodiques surélevés est similaire à la distance la plus courte El entre la surface 70 supérieure du ou des blocs 7 cathodiques adjacents non surélevés et l'un des ou le conducteur 8 électrique de ces blocs 7 cathodiques non surélevés. On obtient ainsi une distribution électrique équilibrée entre les conducteurs 8 électriques des blocs 6 cathodiques surélevés et des blocs 7 cathodiques non surélevés. La hauteur de la portion 60 émergente est alors identique au décalage vertical entre les premières surfaces 40 et les secondes surfaces 42. La hauteur des portions 60 émergentes est de préférence comprise entre 3 et 15 cm, et plus particulièrement entre 6 et 12 cm.
L'utilisation de blocs 6 cathodiques surélevés et de blocs 7 cathodiques non surélevés identiques permet avantageusement de faciliter la fabrication des cuves et de limiter les coûts, notamment en standardisant les blocs 6, 7 cathodiques à approvisionner et en minimisant les coûts matières.
De préférence, les blocs 6 cathodiques sont formés de façon monobloc, pour des raisons de conductivité ou de facilité de fabrication, mais des modes de réalisation dans lesquels les blocs 6 cathodiques sont formés par collage de blocs ne sont pas exclus, comme on le verra plus loin en référence aux figures 6 et 7.
5 Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 4, la portion 60 émergente présente deux flancs 62 recouverts par des moyens d'isolation électrique. Les moyens d'isolation électrique permettent de protéger les flancs 62 de l'érosion électrique due à
la densité de courant électrique, en évitant que les lignes de courant électrique se concentrent au niveau des flancs 62. 9 tens of centimeters and a surface at a height between 3 and 25 cm at above the upper surface 64 of the emerging portion 60.
In fact, the electrolysis tank 1 corresponds to a non-electrolytic cell.
drained.
In other words, the upper surface 64 of the cathode blocks 6 corresponding to to the upper surface of the 60 emergent portions, is devoid of a coating wettable with aluminum, for example titanium diboride coating, How is it the case for drained electrolysis cells operating with a thin layer of aluminum a few millimeters on the wettable surface of the cathode.
Thus, during the operation of the electrolytic cell according to the invention, all the blocks 6, 7 cathode are covered by the sheet 14 of aluminum.
As shown in FIG. 1, the first surfaces 40 can be sensibly coplanar between them. Likewise, the second surfaces 42 can be sensibly coplanar between them. In other words, all the first surfaces 40 can be arranged at the same height and all the second surfaces 42 can be arranged at the same height.
The first and second surfaces 40, 42 extend parallel to one another to the other, in a transverse direction Y of the electrolysis tank 1, that is to say to say along cathodic blocks 6.
According to a preferred embodiment, the raised cathodic blocks 6 and the blocks 7 non-elevated cathodes are identical. So the distance E2 the most short between the upper surface 64 raised cathodic blocks 6 and the one or one of the drivers 8 these raised cathodic blocks 6 is similar to the distance the shortest El between the upper surface 70 of the adjacent cathode block or blocks 7 raised and one of or the 8 electrical conductor of these non-cathode blocks 7 Raised. We thus obtains a balanced electrical distribution between the drivers 8 electric raised cathodic blocks 6 and cathodic blocks 7 not raised. The height of the emerging portion 60 is then identical to the vertical shift between first surfaces 40 and the second surfaces 42. The height of the portions 60 emerging is of preferably between 3 and 15 cm, and more particularly between 6 and 12 cm.
The use of raised cathodic blocks and non-cathode blocks raised identical, advantageously makes it possible to facilitate the manufacture of the tanks and limit costs, in particular by standardizing the cathode blocks 6, 7 to be supplied and in minimizing material costs.
Preferably, the cathode blocks 6 are formed integrally, for reasons conductivity or ease of manufacture, but embodiments wherein 6 cathodic blocks are formed by bonding blocks are not excluded, as we will be seen later with reference to FIGS. 6 and 7.
According to the embodiment illustrated in FIG. 4, the portion 60 emerging presents two flanks 62 covered by means of electrical insulation. Ways insulation to protect the flanks 62 from electrical erosion due to the density of electrical current, by preventing electrical power lines from becoming concentrate on flank level 62.
10 Par moyen d'isolation électrique, on entend tout moyen permettant d'assurer par ses caractéristiques d'épaisseur et de résistivité que la résistance électrique entre un point de la nappe 14 d'aluminium et un des conducteurs 8 électrique soit supérieure en passant par le moyen d'isolation et un flanc 62 de la portion 60 émergente, que par une surface supérieure 64 d'un bloc 6 cathodique.
Les moyens d'isolation électrique peuvent correspondre à une couche 12 de pâte électriquement isolante, par exemple une pâte carbonée ayant une conductivité
électrique bien inférieure à la conductivité du 6 bloc cathodique surélevé adjacent, notamment au moins trois fois inférieure.
De plus, chaque bloc 7 cathodique non surélevé peut présenter, sur un bord de sa surface 70 supérieure, une protubérance 72 latérale agencée en regard d'un flanc 62 de la portion 60 émergente d'un bloc 6 cathodique surélevé adjacent. Ainsi, les moyens d'isolation électrique, notamment la couche 12 de pâte électriquement isolante, sont interposés entre cette protubérance 72 latérale et le flanc 62 adjacent. Cette protubérance 72 permet notamment de maintenir les moyens d'isolation électrique lors du montage de la cathode de la cuve et de les protéger de l'érosion par abrasion due aux mouvements de la nappe 14 d'aluminium.
Comme on le constate sur la figure 4, les protubérances 72 latérales peuvent présenter une surface 74 supérieure agencée sensiblement à la même hauteur que la surface 64 supérieure de la portion 60 émergente adjacente. Autrement dit, la surface 64 supérieure de la portion 60 émergente des blocs 6 cathodiques surélevés et celle du ou des protubérances 72 latérales adjacentes sont sensiblement coplanaires. Cela facilite en outre l'introduction et le tassage de la pâte électriquement isolante. 10 By means of electrical insulation means any means allowing ensure by its Thickness and resistivity characteristics as the electrical resistance between a point of the sheet 14 of aluminum and one of the electrical conductors 8 is superior in passing by the insulating means and a flank 62 of the emergent portion 60, only by a surface upper 64 of a cathode block 6.
The electrical insulation means may correspond to a layer 12 of dough electrically insulating, for example a carbonaceous paste having a conductivity electric much lower than the conductivity of the adjacent raised cathode block, in particular less than three times less.
In addition, each non-elevated cathode block 7 may have, on an edge of her upper surface 70, a lateral protuberance 72 arranged next to a flank 62 of the emerging portion 60 of an adjacent raised cathode block 6. Thus, means of electrical insulation, in particular the layer 12 of electrically insulation, are interposed between this lateral protuberance 72 and the adjacent flank 62. This protuberance 72 makes it possible in particular to maintain the electrical insulation means during the montage of the cathode of the tank and protect them from abrasion erosion due to movements of the sheet of aluminum 14.
As can be seen in FIG. 4, the lateral protuberances 72 can present an upper surface 74 arranged substantially at the same height as the surface 64 upper portion of the adjacent emergent portion 60. In other words, the surface 64 higher of the emergent portion 60 of the raised cathodic blocks 6 and that of the of the adjacent lateral protuberances 72 are substantially coplanar. it facilitates in addition to the introduction and tamping of the electrically insulating paste.
11 On notera que les protubérances 72 peuvent s'étendre en longueur selon la direction transversale Y de la cuve 1 d'électrolyse, comme cela est visible sur la figure 5. Elles peuvent être agencées le long de l'un des, ou des deux, bords longitudinaux des blocs 7 cathodiques non surélevés. Les protubérances 72 peuvent soit faire partie intégrante des blocs 7 cathodiques non surélevés, auquel cas une opération d'usinage est nécessaire, soit correspondre à un bloc en matériau carboné rapporté et par exemple collé
sur le bloc 7 cathodique correspondant.
Selon le mode de réalisation illustré aux figures 4 et 5, la distance Dl la plus courte entre le ou l'un des conducteurs 8 électriques des blocs 7 cathodiques non surélevés et le coin formé par la protubérance 72 latérale et la surface 70 supérieure peut être sensiblement identique à la distance D2 la plus courte entre le ou l'un des conducteurs 8 électriques du ou des blocs 6 cathodiques surélevés adjacents et l'un des bords longitudinaux (donc s'étendant selon la direction transversale Y de la cuve 1 d'électrolyse) de la surface supérieure 64 de ce ou ces blocs 6 cathodiques surélevés.
En outre, quelque soit le mode de réalisation, la distance E2 la plus courte entre la surface supérieure 64 des blocs 6 cathodiques surélevés et le ou l'un des conducteurs 8 électriques de ces blocs 6 cathodiques surélevés peut être sensiblement identique à la distance El la plus courte entre la surface 70 supérieure du ou des blocs 7 cathodiques adjacents non surélevés et l'un des ou le conducteur 8 électrique de ces blocs cathodiques non surélevés. On obtient ainsi une distribution électrique équilibrée entre les conducteurs 8 électriques des blocs 6 cathodiques surélevés et non surélevés.
Par ailleurs, quelque soit le mode de réalisation, la distance E2 la plus courte entre la surface 64 supérieure des blocs 6 cathodiques surélevés et le ou l'un des conducteurs 8 électriques de ces blocs 6 cathodiques surélevés peut être inférieure à la distance F2 la plus courte entre l'un des flancs 62 de la portion 60 émergente et le ou l'un des conducteurs 8 électriques de ces blocs 6 cathodiques surélevés. En outre, la distance El est avantageusement également inférieure à la distance F2.
Ces dimensionnements permettent une distribution électrique optimale pour lutter contre l'apparition de pics de densité de courant au niveau des flancs 62 de la portion 60 émergente, comme cela est par exemple représenté sur la figure 3 ou sur la figure 7, où
les zones 16 de passage préférentiel du courant ont été représentées. Ainsi, sur la figure 3, on constate que la densité de courant au niveau des flancs 62 est relativement limitée, ce qui limite l'érosion de ces flancs 62 et augmente conséquemment la durée de vie du système brise-vague de la cuve 1 d'électrolyse selon l'invention. 11 It will be noted that the protuberances 72 can extend in length according to the direction transverse Y of the electrolysis tank 1, as can be seen on the figure 5. They may be arranged along one or both longitudinal edges blocks 7 cathodic non-elevated. The protuberances 72 can be part of integral cathodic blocks 7 not elevated, in which case a machining operation is necessary, either correspond to a block of carbon material reported and for example glued on the block 7 corresponding cathode.
According to the embodiment illustrated in FIGS. 4 and 5, the distance D 1 shorter between the one or one of the electrical conductors 8 of the cathodic blocks 7 not elevated and the corner formed by the lateral protuberance 72 and the upper surface 70 may be sensibly identical to the shortest distance D2 between the driver (s) 8 electric or adjacent raised cathode blocks 6 and one of the longitudinal edges (therefore extending in the transverse direction Y of the electrolysis tank 1) of the area upper 64 of this or these blocks 6 cathodic raised.
In addition, whatever the embodiment, the shortest distance E2 enter here upper surface 64 raised cathodic blocks 6 and the one or one of the drivers 8 these raised cathode blocks 6 can be substantially identical to the distance El the shortest between the upper surface 70 of the block or blocks 7 cathode adjacent not elevated and one of or the 8 electrical conductor of these blocks cathodic non-elevated. This gives an electrical distribution balanced between electrical conductors 8 raised cathodic blocks 6 and not elevated.
Moreover, whatever the embodiment, the distance E2 the most short between the upper surface 64 of the raised cathodic blocks 6 and the one or one of the drivers 8 these raised cathodic blocks 6 may be smaller than the distance F2 the shorter between one of the flanks 62 of the emergent portion 60 and the one or one of the 8 electrical conductors of these raised cathode blocks 6. In addition, the distance El is also advantageously less than the distance F2.
These dimensions allow an optimal electrical distribution for fight against the appearance of current density peaks at the flanks 62 of the portion 60 emerging, as is for example shown in Figure 3 or on the figure 7, where zones 16 of preferential passage of the current have been represented. So, on the face 3, it can be seen that the current density at flanks 62 is relatively limited, which limits the erosion of these flanks 62 and consequently increases the duration of life of wave breaking system of the electrolysis tank 1 according to the invention.
12 De plus, quelque soit le mode de réalisation et toujours dans une optique de distribution électrique optimale pour limiter l'érosion, la largeur des blocs 6 cathodiques surélevés peut être de l'ordre de 0,8 à 1,2 fois la largeur des blocs 7 cathodiques non surélevés, et la hauteur des blocs 6 cathodiques surélevés peut être de l'ordre de 0,8 à 1,2 fois la hauteur des blocs 7 cathodiques non surélevés.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, le bloc cathodique 6 surélevé
est formé de deux parties. La portion 60 émergente est un bloc 601 supérieur en matériau carboné rapporté et collé, par exemple par l'intermédiaire d'une pâte 20 électriquement conductrice, sur un bloc 602 inférieur également en matériau carboné, pour former conjointement le bloc cathodique 6 surélevé. La portion émergente 60, pouvant correspondre au bloc 601 supérieur, présente plus particulièrement une largeur supérieure à celle du bloc 602 inférieur la supportant. La portion 60 émergente comprend de fait au moins un (ici deux) bord 66 de recouvrement, chaque bord 66 de recouvrement étant destiné à recouvrir une partie de la surface 70 supérieure du bloc 7 cathodique non surélevé adjacent. En outre, chaque bord 66 de recouvrement est jointé et collé à la surface 70 supérieure du bloc cathodique 7 non surélevé adjacent au moyen d'une pâte 18 électriquement isolante.
Une telle configuration permet de prévenir l'apparition de zones de passage de courant au niveau des flancs 62 des portions 60 émergentes, comme illustré sur la figure 7. La portion 60 émergente et le bloc 602 inférieur qui la supporte pourraient également être formés de façon monobloc. Autrement dit, la portion 60 émergente peut faire partie intégrante du bloc 6 cathodique surélevé correspondant.
On remarquera que lorsque la portion 60 émergente correspond à un bloc rapporté, la surface supérieure des blocs inférieurs et la surface 70 supérieure du ou des blocs 6 cathodiques non surélevés adjacents sont agencées avantageusement à la même hauteur. Autrement dit, elles sont sensiblement coplanaires. On facilite ainsi la construction d'une telle cuve, notamment le jointage et le collage des différents blocs.
Comme cela est visible sur les figures, à l'exception de la figure 5, la cuve 1 d'électrolyse comprend une pluralité de blocs 22 anodiques.
Le système brise-vague est formé d'une alternance de larges surfaces cathodiques basses (c'est-à-dire surface 70 supérieure de bloc 7 cathodique non surélevé
moins éventuellement la ou les surfaces recouvertes par un bord 66 de recouvrement ou des protubérances 72 latérales) et de larges surfaces cathodiques hautes (c'est-à-dire surface 12 Moreover, whatever the embodiment, and always with a view to distribution optimal electric to limit erosion, the width of the cathode blocks 6 raised can be of the order of 0.8 to 1.2 times the width of the cathode blocks 7 not elevated, and the height of the raised cathodic blocks 6 may be of the order of 0.8 to 1.2 time height of the cathodic blocks 7 not elevated.
According to the embodiment illustrated in FIGS. 6 and 7, the block cathodic 6 raised consists of two parts. The emerging 60 portion is a 601 upper block in material carbon reported and glued, for example by means of a paste 20 electrically conductor, on a lower block 602 also made of carbon material, for form together the cathode block 6 raised. The emerging portion 60, possibly correspond to the upper block 601, more particularly presents a width greater than that of the lower block 602 supporting it. Portion 60 emerging includes in fact at least one (here two) overlap edge 66, each edge 66 of recovery being intended to cover part of the upper surface 70 of the block 7 cathodic no raised adjacent. In addition, each overlap edge 66 is joined and stuck to the upper surface 70 of the cathode block 7 not elevated adjacent to the means a paste 18 electrically insulating.
Such a configuration makes it possible to prevent the appearance of zones of passage of current at level of the flanks 62 of the emerging portions 60, as shown in FIG.
7. The 60 emerging portion and the lower 602 block that supports it could also be formed integrally. In other words, the emerging 60 portion can do part integral of the raised cathodic block 6 corresponding.
Note that when the emerging portion 60 corresponds to a block reported, the upper surface of the lower blocks and the upper surface 70 of the blocks 6 adjacent non-raised cathodes are advantageously arranged at the same height. In other words, they are substantially coplanar. It facilitates the construction of such a tank, especially the joining and gluing of different blocks.
As can be seen in the figures, with the exception of FIG.
1 electrolysis comprises a plurality of anodic blocks 22.
The wave breaking system consists of alternating large areas cathode low (ie upper surface of cathodic block 7 not raised less optionally the surface or surfaces covered by a covering edge 66 or some protuberances 72 lateral) and large cathodic surfaces high (ie say surface
13 64 supérieure de bloc 6 cathodique surélevé plus éventuellement la surface 74 de protubérances 72 latérales), si bien que le système brise-vague de la cuve 1 d'électrolyse selon l'invention résiste particulièrement bien à l'érosion due aux mouvements de la nappe d'aluminium et aux opérations de nettoyage.
Avantageusement, les largeurs desdites surfaces cathodiques basses et desdites surfaces cathodiques hautes sont identiques, et sensiblement égales à la largeur d'un bloc anodique 22 (ou plusieurs blocs 22 anodiques si un même ensemble anodique est constitué de plusieurs blocs 22 anodiques disposés côte-à-côte). Les blocs 22 anodiques peuvent être en outre disposés au droit d'une surface cathodique basse ou haute, c'est-à-dire à l'intérieur du volume fictif obtenu par projection verticale de la surface cathodique basse ou haute correspondante. Ainsi, comme visible sur la figure 8, chaque bloc anodique 22 peut reposer entièrement lors du démarrage et préchauffage de la cuve soit sur une surface cathodique basse, soit sur une surface cathodique haute.
Aussi, les outils conventionnels de nettoyage, comme une pelle à croûte 100, ont typiquement la largeur d'un bloc anodique et sont utilisés lors d'un changement d'anode dans la cuve.
Par conséquent, les surfaces cathodiques basses et hautes, qui ont sensiblement la même largeur que les blocs anodiques et sont disposées au droit de ces blocs anodiques peuvent être facilement nettoyées au moyen notamment d'une pelle à croute 100, comme cela est visible sur la figure 9. Les accumulations de boues sur la cathode, et notamment sur les surfaces cathodiques basses formant rainures du brise vague, peuvent ainsi être empêchées.
Quelque soit le mode de réalisation, on notera que chaque conducteur 8 électrique peut comprendre une partie principale dans un premier matériau et un insert dans un deuxième matériau de conductivité électrique supérieure à celle du premier matériau.
Cela permet des ajustements de la distribution électrique dans le bloc cathodique correspondant afin de prévenir une érosion prématurée. L'insert peut par exemple être en cuivre, et la partie principale du conducteur 8 électrique en acier. Les conducteurs 8 électriques comportent chacun une partie électriquement conductrice pouvant sortir du caisson par le côté de la cuve ou par le dessous de la cuve.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, ces modes de réalisation n'ayant été donné qu'a titre d'exemples. Des modifications sont possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par la substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 13 64 upper cathode block 6 elevated plus possibly the surface 74 of 72 lateral protuberances), so that the wave breaking system of the tank 1 electrolysis according to the invention is particularly resistant to erosion due to movements of the aluminum foil and cleaning operations.
Advantageously, the widths of said low cathode surfaces and said high cathode surfaces are identical, and substantially equal to the width of a anodic block 22 (or several anodic blocks 22 if the same anode assembly is consisting of several anodic blocks 22 arranged side-by-side). Blocks 22 anodic may also be arranged at the right of a low cathode surface or high, that is, say inside the fictitious volume obtained by vertical projection of the cathodic surface corresponding low or high. Thus, as shown in FIG. 8, each block anode 22 can rest entirely when starting and preheating the tank either on a low cathode surface, or on a high cathode surface.
Also, the tools conventional cleaning, such as a crust scoop 100, typically have the width of an anode block and are used during a change of anode in the tank.
By therefore, low and high cathode surfaces, which have substantially even width that the anodic blocks and are arranged at the right of these blocks anodic can be easily cleaned using, for example, a shovel with crust 100, as this is visible in FIG. 9. The accumulations of sludge on the cathode, and especially on low cathodic surfaces forming grooves of the so be prevented.
Whatever the embodiment, note that each driver 8 electric can include a main part in a first material and an insert in a second material of electrical conductivity greater than that of the first material.
This allows adjustments of the electrical distribution in the block cathode corresponding to prevent premature erosion. The insert can example be in copper, and the main part of the 8 electric steel conductor. The drivers 8 each of which has an electrically conductive portion leave the box by the side of the tank or from below the tank.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described above above, these embodiments having been given only as examples. of the changes are possible, in particular from the point of view of the constitution of various elements or by substituting technical equivalents, without going out for as much of field of protection of the invention.
Claims (19)
collecter le courant d'électrolyse en vue de son acheminement hors du caisson (2) et vers une cuve d'électrolyse distincte, caractérisée en ce que le plancher (4) présente des premières surfaces (40) de support des blocs (6) cathodiques, et des deuxièmes surfaces (42) de support des blocs (7) cathodiques, les premières surfaces (40) étant alternées avec les deuxièmes surfaces (42) dans une direction longitudinale de la cuve (1) d'électrolyse, chaque première surface (40) étant agencée à une hauteur supérieure à celle de la ou des deuxièmes surfaces (42) adjacentes, de sorte que les blocs (6) cathodiques supportés par les premières surfaces (40) sont surélevés par rapport aux blocs (7) cathodiques supportés par les deuxièmes surfaces (42), les blocs (6) cathodiques ainsi surélevés présentant une portion (60) émergente s'étendant au-dessus d'une surface (70) supérieure du ou des blocs (7) cathodiques adjacents supportés par les deuxièmes surfaces (42). 1. Electrolytic cell (1), intended for the production of aluminum, comprising a box (2) and having a floor (4) on which is arranged a plurality of blocks (6, 7) cathodic, preferably of carbon material, each block (6, 7) cathodic being crossed by at least one longitudinal electrical conductor (8) for collect the Electrolysis current for routing out of the box (2) and to a tank electrolysis chamber, characterized in that the floor (4) has first surfaces (40) for supporting cathode blocks (6) and second surfaces (42) supporting the cathode blocks (7), the first surfaces (40) being alternated with the second surfaces (42) in a longitudinal direction of the vessel (1) electrolysis, each first surface (40) being arranged at a height greater than that of there where second surfaces (42) adjacent, so that the blocks (6) cathodic supported by the first surfaces (40) are raised relative to the blocks (7) cathodes supported by the second surfaces (42), the blocks (6) cathodic as well elevations having an emergent portion (60) extending over a surface (70) of the adjacent cathode block (s) (7) supported by the second surfaces (42).
adjacent. 4. Electrolysis tank (1) according to claim 3, characterized in that each block (7) non-elevated cathode present on an edge of its surface (70) superior, a lateral protuberance (72) arranged facing said at least one flank (62) of the part (60) emerging from an adjacent raised cathode block (6) so that the means electrical insulation are interposed between the lateral protuberance (72) and said at least a flank (62) of the emergent portion (60) of the raised cathode block (6) adjacent.
la même hauteur que la surface (64) supérieure du bloc (6) cathodique surélevé
adjacent. 5. Electrolytic cell (1) according to claim 4, characterized in that the protrusion (72) side has an upper surface (74) arranged substantially the same height as the upper surface (64) of the raised cathode block (6) adjacent.
adjacent, ledit au moins un bord (66) de recouvrement étant collé à la surface (70) supérieure de ce bloc (7) cathodique non surélevé adjacent par une pâte (18) électriquement isolante. 12. Electrolytic cell (1) according to one of claims 9 to 11, characterized in that the emergent portion (60) comprises at least one overlapping edge (66) arranged for covering a portion of the upper surface (70) of a cathode block (7) not elevated adjacent, said at least one overlapping edge (66) being glued to the surface (70) upper portion of said cathode block (7) not elevated adjacent by a paste (18) electrically insulating.
adjacent sur une distance sensiblement identique à la hauteur de la portion (60) émergente. 13. Electrolytic cell (1) according to claim 12, characterized in that said at at least one overlap edge (66) covers said non-cathode block (7) raised adjacent a distance substantially identical to the height of the portion (60) emerging.
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