BRPI0710184A2 - sistema e processo para coletar efluentes de uma célula eletrolìtica - Google Patents

Abstract

<B>SISTEMA E PROCESSO PARA COLETAR EFLUENTES DE UMA CéLULA ELETROLìTICA.<D> A presente invenção refere-se a um sistema e a um processo para coletar os efluentes produzidos por uma célula eletrolítica (1), pretendida para a produção de alumínio, e para retirar os ditos efluentes da célula em um fluxo de gás. O sistema compreendendo uma cobertura para confinar os efluentes, pelo menos um canal de saída (25) para coletar o dito fluxo de gás e meios de sucção para retirar o dito fluxo de gás da célula. A cobertura (20) inclui tampas removíveis (21) e, opcionalmente, pelo menos uma porta (23) para ter acesso ao interior do cobertura. O sistema ainda compreende pelo menos um tubo (50) para soprar o ar pressurizado dentro do canal de saída (25) de modo a aumentar a taxa do dito fluxo de gás. O suprimento de ar pressurizado (53) é ativado a uma pressão especificada Po de modo a obter uma taxa de fluxo especificada Ro.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA EPROCESSO PARA COLETAR EFLUENTES DE UMA CÉLULA ELETRO-LÍTICA".

Campo da Invenção

A invenção refere-se à produção de alumínio por eletrólise íg-nea. Mais particularmente, refere-se à extração e ao tratamento de efluentestransportados pelo ar produzidos por células eletrolíticas designadas para aprodução de alumínio.

Antecedentes da Técnica

O metal alumínio é produzido industrialmente por eletrólise íg-nea, isto é por eletrólise de alumina em solução em um banho de criolitafundida usando o bem conhecido processo de Hall-Héroult. Uma fábrica paraa produção de alumínio compreende uma pluralidade de células eletrolíticas,tipicamente várias centenas, que são dispostas em fileiras e conectadas emsérie. A Carta Patente U.S. N9. 6.409.894 no nome de Aluminium Pechineydescreve possíveis disposições de fábrica pretendidas para a produção dealumínio usando células eletrolíticas.

As reações eletrolíticas, reações secundárias e altas temperatu-ras de operação levam à produção de efluentes transportados pelo ar que,em particular, contêm dióxido de carbono, produtos fluorados e pó (alumina,banho de eletrólito, etc.).

A liberação destes efluentes na atmosfera é controlada e regula-da severamente, não somente no que se refere à atmosfera ambiente nasala de eletrólise, para a segurança das pessoas que operam perto das célu-las eletrolíticas, mas também no que se refere à poluição atmosférica. Osregulamentos de poluição em muitos países impõem limites de quantidadesde efluente liberadas para a atmosfera.

A fim de evitar a liberação de efluentes na atmosfera ambiente,deve-se fornecer uma célula eletrolítica com um sistema de extração de e-fluente que inclui tipicamente uma cobertura para confinar os efluentes e umventilador para sugar os efluentes. A cobertura é ligado através de uma redede dutos a uma instalação de tratamento químico comum em uma série decélulas.

As células eletrolíticas precisam ser supervisionadas durante aoperação. Por exemplo, anodos desgastados precisam ser mudados paranovos e o alumínio líquido produzido pelas células precisa ser regularmenteextraído. Para este propósito, a cobertura inclui meios, tais como tampas ouportas, para fornecer acesso à parte interna das células para operações desupervisão. No entanto, a remoção de tampas ou a abertura de portas deacesso diminui a eficiência de coleta do sistema de extração e leva algunsefluentes a escaparem para a atmosfera circundante.

A carta Patente U.S. NQ. 4.668.352 em nome de Aluminium Pe-chiney, descreve um dispositivo e um processo em que os meios de sucçãoentram automaticamente em um modo de sucção aumentada quando a a-bertura da cobertura é detectada. Mais precisamente, a temperatura dos ga-ses nos condutos de extração de cada célula é continuamente medida e osistema comuta para o modo de sucção aumentada quando uma queda detemperatura abrupta, causada pela abertura da cobertura, é detectada emum conduto. O modo de sucção aumentado é obtido atuando uma porta cor-rediça ou aba móvel.

O pedido de Patente Internacional Ns. WO 01/36716 em nomede Norsk Hydro, descreve um sistema de sucção dupla que, para cada célu-la, compreende um segundo canal de coleta, um ventilador complementar e,opcionalmente, uma válvula de três sentidos. Este sistema é complicado einclui meios mecânicos sujeitos às condições severas causadas pelos eflu-entes. Além disso, esta solução aumenta significantemente o custo de inves-timento porque exige redes de condutos separadas.

O requerente tratou o problema de encontrar meios alternativosindustrialmente aceitáveis para aumentar eficientemente a taxa de extraçãode uma célula eletrolítica.

Sumário da Invenção

Um objeto da invenção é um sistema para coletar os efluentesproduzidos por uma célula eletrolítica pretendida para a produção de alumí-nio, e para retirar os ditos efluentes da célula em um fluxo de gás, o dito sis-tema compreendendo cobertura para confinar os efluentes, pelo menos umcanal de saída para coletar o dito fluxo de gás e meios de sucção para retiraro dito fluxo de gás da célula através do dito pelo menos um canal de saída, odito cobertura incluindo tampas removíveis e, opcionalmente, pelo menosuma porta para fornecer acesso ao interior da cobertura, em que o dito sis-tema ainda compreende pelo menos um tubo compreendendo:

- uma primeira extremidade, que é direta ou indiretamente co-nectada a um suprimento de ar pressurizado, e

- uma segunda extremidade, que está localizada dentro do ditopelo menos um canal de saída, inclui pelo menos uma abertura e é orientadade modo que o ar pressurizado pode ser projetado através da dita aberturade uma maneira que aumenta a taxa do dito fluxo de gás dentro do dito pelomenos um canal de saída.

Outro objeto da invenção é um processo para coletar efluentesproduzidos por uma célula eletrolítica pretendida para a produção de alumí-nio, e para retirar os ditos efluentes da célula em um fluxo de gás que circu-lam em pelo menos um canal de saída, em que o dito processo compreende:

- prover a célula com um sistema para coletar efluentes de acor-do com a invenção:

- conectar o dito pelo menos um tubo em um suprimento de arpressurizado,

- ativar o dito meio de sucção de modo a criar uma taxa de fluxono dito pelo menos um canal de saída,

- suprir ar pressurizado no dito pelo menos um tubo em uma ta- xa de fluxo especificada de modo a aumentar a taxa do dito fluxo de gás

dentro do dito pelo menos um canal de saída.

O ar pressurizado é tipicamente suprido no(s) dito(s) tubo(s)quando pelo menos uma tampa é removida da célula ou quando a dita portaestá aberta.

Vantajosamente, a taxa de pressão e fluxo do ar pressurizadono(s) dito(s) tubo(s) é ajustada de acordo com as necessidades de sucçãoreais. Esta modalidade da invenção permite o controle mais justo das neces-sidades de suprimento de ar pressurizado.

A invenção torna possível variar de modo eficiente a taxa do flu-xo de gás no(s) canal(is) de saída sem exigir taxas de pressão ou fluxo ex-cessivamente grandes para o ar pressurizado. A invenção evita usar partesmecânicas dentro do fluxo de efluentes que saem da célula.

O requerente estima que a taxa de fluxo de gás R no(s) canal(is)de saída, isto é, a taxa de fluxo do gás conduzindo efluente que sai de umacélula, pode ser aumentada por um fator entre 1,5 e 3 usando uma taxa defluxo de ar pressurizado especificada Ro1 isto é, a taxa de fluxo do ar pressu-rizado soprado pela abertura de um tubo no canal de saída da célula, isto é,entre 5 e 15% da taxa de fluxo de gás normal no(s) canal(is) de saída e umapressão Po de ar pressurizado menor que cerca de 0,5 MPa (5 bars).

A dita pressão Po pode ser maior que 0,5 MPa (5 bars), por e-xemplo quando se usa um sistema de ar comprimido disponível em uma fá-brica para suprir diretamente o dito tubo com ar pressurizado sem reduzir apressão do suprimento de ar comprimido. Tal variação da invenção simplificao dito sistema e é adequada para procedimentos em que poucos tubos estãosendo supridos simultaneamente ou em que uma disposição móvel ou re-movível é usada quando necessário nas células eletrolíticas especificadas,por exemplo quando uma célula eletrolítica está sendo iniciada depois darestauração de seu pote.

A fim de reduzir o consumo de energia reduzindo o consumo dear comprimido ou pressurizado, a dita pressão Po de ar pressurizado estáentre 30 e 300 kPa (isto é, (0,03 MPa a 0,3 MPa) 0,3 a 3 bar) e mais preferi-velmente entre 70 e 120 kPa (isto é (0,007 a 0,12 MPa) 0,7 a 1,2 bar). Talvariação da invenção é particularmente vantajosa para procedimentos emque a taxa de fluxo de gás de várias células eletrolíticas pode ser intensifica-da simultaneamente. Tal variação é especialmente adequada para sistemasfixos.

A invenção é descrita em mais detalhe abaixo com referência àsmodalidades preferidas e figuras anexas.

A figura 1 ilustra uma vista em seção transversal de uma célulaeletrolítica típica pretendida para a produção de alumínio.

A figura 2 ilustra a parte superior de uma célula eletrolítica equi-pada com um sistema para coletar efluentes.

A figura 3 ilustra esquematicamente uma disposição de célulaseletrolíticas, que inclui um sistema para coletar efluentes e meios de sucçãocomuns.

As figuras 4 e 5 ilustram esquematicamente as modalidades deuma célula eletrolítica equipada com um sistema para coletar efluentes deacordo com a invenção.

A figura 6 ilustra uma modalidade possível de um sistema deacordo com a invenção.

A figura 7 ilustra variações possíveis de um sistema de acordocom a invenção.

Uma célula eletrolítica (1) designada para a produção de alumí-nio é em geral retangular, com lados longos, que têm tipicamente 10 a 20metros de comprimento e lados curtos, que têm tipicamente 3 a 5 metros decomprimento e freqüentemente referidos como extremidades.

Como ilustrado na figura 1, uma célula eletrolítica (1) compreen-de um pote (2), que está normalmente localizado abaixo de um piso (100)comum a várias células e compreende um invólucro de aço (3) revestidocom material refratário (4, 4'). O pote (2) inclui tipicamente blocos de catodocarbonado (5), que são conectados a condutores elétricos externos (7) u-sando uma barra de catodo (6) feito de um material eletricamente condutortal como aço. Em uso, o pote (2) contém uma almofada de alumínio líquido(8) e um banho eletrolítico (9).

Como ilustrado na figura 1, uma célula eletrolítica (1) tambéminclui tipicamente uma pluralidade de anodos (10, 10'), que são feitos tipica-mente de um material carbonado. Os anodos (10, 10') são conectados aoscondutores elétricos externos (71) usando hastes de anodo (11, 11') vedadasnos anodos e presas a condutores comuns (12, 12'), chamados feixes deanodo usando conectores removíveis. Os anodos (10, 10') são parcialmenteimersos no banho eletrolítico (9), e são protegidos de oxidação por uma ca-mada protetora (13), chamada de crosta de banho (bath crust), que é com-preendida principalmente de alumina e banho acabado (crushed bath).

Uma célula eletrolítica (1) ainda inclui tipicamente um ou maisalimentadores de alumina que usualmente incluem uma tremonha (14) paraalimentar alumina (15) em localizações específicas dentro da célula. Em cé-lulas modernas, os alimentadores são continuamente supridos por um trans-portador de alumina (16) que se desloca ao longo da célula.

Uma célula eletrolítica (1) ainda inclui uma cobertura (20) capazde confinar efluentes produzidos pela célula (1). Como ilustrado nas figuras1 e 2, o cobertura (20) inclui uma pluralidade de tampas removíeis (21, 21'),que são também chamadas coberturas, nos lados longos da célula para teracesso ao interior do cobertura a partir de cada uma dos lados longos. Umacélula eletrolítica (1) tipicamente inclui entre 10 e 30 tampas (21, 21') em ca-da lado longo, que estão normalmente dispostas lado a lado. As tampas (21,21') usualmente compreendem um puxador (22, 22') pra facilitar sua manipu-lação. As tampas (21, 21') são usualmente removidas para se inclinarempara dentro da célula. Tipicamente, umas poucas tampas (21') são removi-das de um lado da célula quando um anodo desgastado (10') deve ser mu-dado para um novo e colocado de volta na célula quando a operação de tro-ca de anodo é completada.

Em várias tecnologias, a cobertura (20) também inclui uma portaou portas (23) em uma extremidade da célula para fornecer acesso ao interi-or do cobertura a partir desta extremidade. As portas (23) são tipicamenteportas porta corrediças. As portas (23) são freqüentemente referidas comoportas de extração porque são freqüentemente usadas para extrair alumíniolíquido da célula. Esta operação é feita em uma base regular para removeralgum do alumínio líquido (8) produzido pela célula.

A cobertura (20) tipicamente ainda inclui canais longitudinais (24,24') que se deslocam ao longo do topo da célula. O fluxo de efluentes circuladentro destes canais.

Como ilustrado nas figuras 2 e 3, a cobertura (20) é conectada apelo menos um canal de saída (25), que é acoplado aos meios de sucção(30, 31). O canal de saída (25) é tipicamente um duto ou um conduto. Porrazões de segurança, um canal isolante intermediário (26) é usualmente in-terposto entre o(s) canal(is) de saída (25) e os meios de sucção (30, 31). Osmeios de sucção (30, 31) produzem um fluxo de gás que suga os efluentespara fora da célula. O fluxo de gás flui a uma taxa R1 Os meios de sucção(30, 31) tipicamente incluem pelo menos um conduto (30) e pelo menos umventilador (31). 0(s) conduto(s) de sucção (30) e o(s) ventilador(es) (31) po-dem ser comuns a várias células.

Como ilustrado na figura 3, fileiras de célula são usualmente co-nectadas a meios de sucção comuns (30, 31). Nestas figuras, as células sãovistas a partir de cima.

A taxa de fluxo de gás normal de uma célula depende do tipo decélula. Por exemplo, a taxa de fluxo de gás normal tipicamente usada poruma célula do tipo AP18 de Aluminium Pechiney, quando operada com umaintensidade de corrente de cerca de 180.000 Amperes, é cerca de 1,4Nm3/seg, enquanto a taxa de fluxo de gás normal usada por uma célula dotipo AP30 e Aluminium Pechiney, quando operada com uma densidade decorrente de cerca de 300.000 Amperes, é cerca de 2,1 Nm3/seg.

Em fábricas modernas, o fluxo de gás que carrega os efluentespassa através de uma instalação (40) para o tratamento dos ditos efluentes.

Os efluentes compreendem uma parte gasosa (especialmentecontendo ar, dióxido de carbono e produtos fluorados, tal como fluoreto dehidrogênio) e uma parte sólida ou "em pó" (contendo alumina, banho eletrolí-tico, etc.). Os efluentes são confinados pela cobertura (20), capturados porsucção e tratados na(s) instalação(ões) de tratamento (40)da fábrica. Osprocessos de tratamento usualmente removem as partículas sólidas contidasnos efluentes, tipicamente usando meios de separação tais como filtros ouprecipitadores eletrostáticos, extraem o flúor contido nos efluentes e deixamuma fração de gás residual contendo uma quantidade insignificante de partí-cuias sólidas e produtos fluorados. A fração de gás residual contém princi-palmente ar e dióxido de carbono. O ar tratado é exaurido através de umachaminé (32).Processos bem conhecidos para remover o flúor dos efluentessão assim chamados processos de lavagem úmida e de lavagem seca.

De acordo com os processos de lavagem úmida, o fluxo de gásé usualmente feito reagir com compostos, tipicamente carbonato de sódio, dissolvido em água para formar uma solução contida em um lavador úmido.O flúor reagido sai do processo na forma de compostos sólidos, tipicamenteCaF2 depois de reagir à solução com cal.

De acordo com os processos de lavagem a seco, o fluxo de gásé feito reagir com alumina em pó em um reator de modo a produzir aluminafluorada que é parcial ou completamente reutilizada para alimentar célulaseletrolíticas.

Instalações de tratamento (40) compreendem tipicamente umbanco de unidades de tratamento em paralelo, cada unidade compreenden-do usualmente um reator e meios de separação.

Um sistema para coletar efluentes produzidos por uma célulaeletrolítica (1) compreende uma cobertura (20) para confinar os efluentes emum fluxo de gás e meios de sucção (30, 31) para retirar o dito fluxo de gásda célula.

De acordo com a invenção, o sistema ainda compreende pelomenos um tubo (50) para soprar ar pressurizado dentro do canal de saída(25), de modo a aumentar a taxa de fluxo de gás dentro do canal de saída(25). O dito tubo (50) compreende uma primeira extremidade (51), ou "ex-tremidade de entrada", que é direta ou indiretamente conectada a um supri-mento de ar pressurizado (53) e uma segunda extremidade (52), ou "extre- midade de saída", que está localizada dentro do dito canal de saída ou umdos canais de saída (25). O suprimento de ar pressurizado (53) pode suprirar pressurizado a uma pressão específica Po e uma taxa de fluxo especifi-cada Ro.

A segunda extremidade (52) do tubo (50) inclui pelo menos umaabertura (54) e é orientada de modo que o ar pressurizado pode ser projeta-do através da dita abertura (54) de uma maneira que aumenta a taxa do ditofluxo de gás. Tipicamente, a dita segunda extremidade (52) é orientada demodo que o ar pressurizado é projetado substancialmente ao longo da dire-ção do dito fluxo de gás, como exemplificado nas figuras 4 a 6. O ar projeta-do forma um jato que intensifica o fluxo de gás quando necessário. A dimen-são da dita abertura (54) é tipicamente entre 5 mm2 e 1300 mm2, e mais tipi-camente entre 300 mm2 e 1000 mm2. A abertura (54) tipicamente tem umaseção circular com um diâmetro que está tipicamente entre 3 e 40 mm, emais tipicamente entre 10 e 35 mm. A área de superfície total de todas asditas aberturas (54) em um dado canal de saída (25) é de preferência com-preendida entre 300 e 1300 mm2 de modo a fornecer capacidade de intensi-ficação de fluxo suficiente.

A segunda extremidade (52) do(s) tubo(s) (50) pode opcional-mente ser encaixada com um bocal que forma a dita abertura (54) de modoa simplificar a manutenção e mudanças de padrões de fluxo de ar pressuri-zado.

A taxa de fluxo de ar pressurizado que é ejetado da dita abertura(54) depende da pressão de ar Po dentro do tubo ou tubos (50) e da dimen-são e formato da abertura (54). Em uso, a taxa de fluxo é de preferência a-justada variando a pressão de ar Po.

O sistema de coleta de efluentes de acordo com a invenção po-de incluir mais de um tubo (50) para soprar ar pressurizado no(s) canal(is)de saída (25). Em outras palavras, o sistema pode inclui vários tubos (50)penetrando em um canal de saída (25) de modo que sua segunda extremi-dade (52) com uma abertura (54) está localizada dentro do canal de saída(25).

O(s) canal(is) de saída (25) podem ser substancialmente retos,como ilustrado na figura 4. O(s) canal(is) de saída (25) pode opcionalmenteincluir um comprimento de duto (27) com uma seção transversal interna quevaria ao longo do dito comprimento e a dita segunda extremidade (52) podeestar localizada dentro do dito comprimento, de duto. O dito comprimento deduto (27) tem uma entrada (271) e uma saída (272). Em uma modalidadevantajosa da invenção, o dito comprimento de duto (27) inclui uma constri-ção (28) entre a dita entrada (271) e a saída (272). A seção transversal in-terna da constrição (28) é menor que a seção transversal interna da entrada(271) e a seção transversal interna da saída (272). O comprimento de duto(27) pode incluir uma parte tendo o formato de um duto Venturi. A seçãotransversal interna do comprimento de duto (27) pode variar suavementeentre a entrada (271) e a saída (272).

A figura 5 ilustra uma variação desta modalidade em que o canalde saída (25) compreende uma primeira seção reta (273) com uma primeiraseção transversal interna, uma segunda seção reta (274) com uma segundaseção transversal interna, e uma terceira seção reta (275) com uma terceiraseção transversal interna, e em que a dita segunda seção transversal é me-nor que as ditas primeira e terceira seções transversais de modo a formar adita constrição (28). Nesta variação, o dito comprimento de duto (27) incluiuma primeira seção (276) tendo um formato de cone truncado localizadoentre as ditas primeira (273) e segunda (274) seções retas e a segunda se-ção (277) tendo um formato de cone truncado entre a dita segunda (274) eterceira (275) seções retas.

A segunda extremidade (52) do tubo (50) é de preferência locali-zada na proximidade da dita constrição (28), tipicamente à montante de umplano (29) onde a seção da dita constrição (28) é mais estreita, como ilustra-da na figura 5.

Nas figuras 4 e 5, as células (1) são vistas a partir do lado.

Em outra variação da invenção, o sistema pode compreenderum ou mais canais de saída primários (25, 25") juntando-se em um canal desaída principal único (25'"). A figura 6 ilustra modalidades possíveis de talvariação em que o sistema inclui dois canais primários (25', 25"). As célulassão vistas a partir de cima. Na modalidade ilustrada na figura 6(A), a segun-da extremidade (52) do tubo (50) está localizada dentro do dito canal de saí-da principal (25"'). Na modalidade ilustrada na figura 6(B), o sistema com-preende um primeiro tubo (50') e um segundo tubo (50"), uma primeira ex-tremidade (51', 51") de cada tubo sendo conectado a um suprimento de arpressurizado (53), uma segunda extremidade (52') do primeiro tubo (50')sendo localizado dentro de um dos ditos canais de saída primários (25'),uma segunda extremidade (52") do segundo tubo (50") sendo localizadodentro de outros dos ditos canais de saída primários (25"). O suprimento dear pressurizado (53) é tipicamente comum a ambos os tubos (50', 50") e op-cionalmente a uma pluralidade de células.

Em uma variação possível da invenção, o sistema ainda incluipelo menos um meio de equilíbrio de fluxo ajustável ou removível (60, 60'61) localizados no dito pelo menos um canal de saída (25) ou a jusante domesmo. O dito meio de equilíbrio de fluxo torna possível equilibrar a produ-ção normal de cada célula de uma série de células em uma fábrica. O ditomeio de equilíbrio de fluxo é tipicamente localizado a jusante da dita pelomenos uma abertura (54) do dito pelo menos um tubo (50). Quando um sis-tema para coletar efluentes inclui um ou mais canais de isolamento interme-diários (26), o dito meio de equilíbrio de fluxo (60, 60', 61) pode ser localiza-do tanto a jusante quanto à montante de cada dito canal de isolamento in-termediário (26). O dito meio de equilíbrio de fluxo é tipicamente selecionadode diafragmas, porta corrediças e aba móvel, e pode tipicamente ser ativadopor um atuador tal como um macaco. A figura 7 ilustra modalidades possí-veis de tais variações. No exemplo ilustrado na figura 7(A), o sistema incluiuma porta corrediça (60) localizada em uma parte (251) do canal de saídaque está localizado a jusante de um canal isolante intermediário. A dita portacorrediça (60) pode ser vertical, como ilustrado, ou horizontal ou orientadaem qualquer outra direção. No exemplo ilustrado na figura 7(B), o sistemainclui uma aba móvel (60') localizada à montante de um canal de isolamentointermediário (26). A dita aba móvel (60') tipicamente compreende um orifíciode modo a permitir algum fluxo de ar quando fechada.

O tubo ou tubos (50, 50', 50") são vantajosamente conectadosao suprimento de ar pressurizado (53) através de uma válvula (55, 551, 55").A válvula (55, 55', 55") pode ser acoplada a um sistema de regulagem demodo a permitir o controle automático da pressão e taxa de fluxo especifica-das no tubo ou tubos (50, 50', 50"). A válvula (55, 551, 55") pode ser comuma mais que um tubo (50, 50" e 50").

De acordo com uma modalidade possível da invenção, um redu-tor de pressão pode ser inserido entre o dito pelo menos um tubo (50, 50',50") e o dito suprimento de ar comprimido (53) de modo a tornar possívelreduzir a pressão a um valor específico que está tipicamente entre 30 e 300kPa. Tal modalidade é particularmente adequada para uso com um supri-mento de ar comprimido.

De acordo com outra modalidade possível vantajosa da inven-ção, o dito suprimento de ar pressurizado (53) inclui um soprador que forne-ce ar pressurizado diretamente a uma pressão específica, que está tipica-mente entre 30 e 300 kPa. O dito soprador pode ser comum a mais de umacélula eletrolítica. Tal modalidade economiza energia evitando comprimir oar a um valor muito maior que a dita pressão especificada.

Um processo para coletar efluentes vantajosamente inclui co-nectar o tubo ou tubos (50) de um sistema de coleta de efluentes de acordocom a invenção em um suprimento de ar pressurizado (53), ativando o meiode sucção (30, 31) e fornecendo ar pressurizado no dito tubo ou tubos (50,50', 50") a uma taxa de fluxo especificado Ro.

O suprimento de ar pressurizado no dito tubo ou tubos (50) podeser ativado manual e/ou automaticamente, A última modalidade pode serimplementada usando sensores de temperatura e/ou de pressão. Por exem-pio, a temperatura e/ou pressão do gás que flui no(s) canal(is) de saída (25)podem ser medidas continuamente e o suprimento de ar pressurizado no(s)dito(s) tubo(s) (50) pode ser ativado manualmente ou automaticamentequando uma queda rápida de temperatura ou pressão é detectada. Para es-te propósito, uma célula (1) pode ser equipada com uma sonda ou sensorpara medir a pressão e/ou a temperatura do fluxo de gás que vem da célulae a sonda ou sensor pode ser conectado no dispositivo de monitoramentoque mostra sinais de alerta e/ou ativa o suprimento de ar pressurizadoquando os limites de temperatura ou pressão são excedidos. O suprimentode ar pressurizado é vantajosamente ativado por uma válvula de controle(55, 551, 55") ou similar, tal como válvulas eletricamente controladas ou vál-vulas pneumaticamente controladas. As válvulas eletricamente controladaspodem ser conectadas vantajosamente a um sistema de regulagem que po-de controlá-las e ativá-las automaticamente.

Quando o dito sistema ainda inclui pelo menos um meio de equi-líbrio de fluxo ajustável ou removível (60, 60', 60"), o processo para coletarefluentes inclui tipicamente abrir ou fechar o dito meio de equilíbrio de fluxode modo a facilitar o fluxo de gás e desse modo ainda aumentar o rendimen-to no dito pelo menos um canal de saída (25, 25', 25", 25"'). A dita aberturaou remoção do dito meio de equilíbrio de fluxo (60, 60', 61) pode ser feitamanual ou automaticamente e ativando um atuador.

Tipicamente, o meio de sucção (30, 31) são continuamente ati-vados durante o processo de eletrólise e o suprimento de ar pressurizado(53) é ativado quando necessário e de acordo com as necessidades. O arpressurizado é tipicamente suprido no dito tubo ou tubos (50) quando pelomenos uma tampa (21) é removida da célula ou quando uma porta (23), u-sualmente uma porta de extração, está aberta.

Em uma aplicação vantajosa da invenção, o ar pressurizado po-de ser suprido no dito pelo menos um tubo (50, 50', 50") quando uma célulaeletrolítica (1) está sendo iniciada. Isto pode ocorrer quando uma nova célulaestá sendo iniciada ou quando uma célula restaurada está sendo reiniciada,tipicamente depois de mudar o revestimento refratário (4, 4') e os blocos decatodo (5) de seu invólucro (3).

A pressão especificada Po e a taxa de fluxo Ro podem ser sele-cionadas de acordo com as necessidades, em particular de acordo com asnecessidades de sucção do sistema, que podem depender do tamanho doorifício criado pela remoção de tampas ou preabertura de uma porta. Portan-to, em uma modalidade vantajosa da invenção, o ar pressurizado é supridono dito tubo ou tubos (50) em uma primeira taxa de fluxo especificada Ro1,tipicamente fornecendo uma primeira pressão especificada Po1, quando pe-lo menos uma tampa (21) é removida da célula e em uma segunda taxa defluxo específica Ro2, tipicamente fornecendo uma segunda pressão especí-fica Po2, quando uma porta (23) é aberta. A primeira pressão específica Po1e a taxa de fluxo Ro1 são tipicamente maiores que a segunda pressão espe-cífica Po2 e a taxa de fluxo Ro2, respectivamente, de modo a aumentar ataxa de fluxo de gás para remoção de tampas mais que para abrir porta jáque a remoção de tampas usualmente exige uma corrente de ar mais impor-tante que a abertura de uma porta.

Portanto, a taxa de fluxo de gás de uma célula tem um valornormal quando o suprimento de ar pressurizado não é ativado e pelo menosum primeiro valor modificado quando o suprimento de ar pressurizado é ati-vado. Opcionalmente, a taxa de fluxo de gás da célula pode ter um segundoou mais valores modificados quando o suprimento de ar pressurizado é ati-vado. Os valores modificados são maiores que o valor normal, o que equiva-le a uma taxa de fluxo aumentada. O valor normal para a taxa de fluxo degás tipicamente corresponde à situação quando todas as tampas (21) estãono lugar, a primeira taxa de fluxo de gás corresponde tipicamente à situaçãoquando uma ou mais tampas (21) são removidas para mudar um anodo e asegunda taxa de fluxo de gás tipicamente corresponde à situação quandouma porta de extração é aberta para remover alumínio líquido da célula, e oprimeiro valor modificado é maior que o segundo valor modificado, por e-xemplo, 2 a 3 vezes a taxa de fluxo de gás normal quando várias tampassão removidas quando uma porta é aberta para extrair alumínio líquido ouquando uma célula eletrolítica está sendo iniciada com todas as tampas nolugar.

A proporção Po/P entre a pressão Po dentro do dito tubo ou tu-bos (50, 50', 50") e a pressão P dentro do canal de saída ou canais (25, 25',25") onde a segunda extremidade (52, 52', 52") do tubo ou tubos (50, 50',50") está localizada, é de preferência selecionada de modo a evitar ondas dechoque e assegurar ótima eficiência quanto às condições sônicas. A ditataxa de fluxo especificada Ro está tipicamente entre 5 e 15% da dita taxa defluxo de gás R. A pressão Po dentro do(s) tubo(s) é tipicamente menor que0,5 MPa (5 bars) embora possa em algumas modalidades ser maior que 0,5MPa (5 bars).

Os meios de sucção tipicamente incluem pelo menos um venti-lador (31). Este ventilador (31) fornece uma taxa de fluxo normal no(s) ca-nal(is) de saída (25, 25', 25", 25'"). 0(s) canal(is) de saída (25, 25', 25", 25'")é (são) tipicamente conectado no ventilador (31) por um conduto de sucção(30). Vantajosamente, os meios de sucção incluem um conduto (30), que écomum a pelo menos duas células eletrolíticas (tipicamente uma pluralidadede células eletrolíticas) e é conectado a pelo menos um ventilador comum(31). O ventilador (31) é usualmente localizado em uma instalação (40) pra otratamento dos ditos efluentes ou a jusante do mesmo.

LISTAGEM DE REFERÊNCIAS

1 célula eletrolítica 2 pote 3 invólucro 4, 4' material de revestimento refratário 5 blocos de catodo carbonado 6 barra de catodo 7,7' condutores elétricos externos 8 almofada de alumínio líquido 9 banho eletrolítico 10, 10' anodos 11, 11' hastes de anodo 12, 12' feixes de anodo 13 camada de proteção 14 tremonha de alimentação de alumina 15 alumina 16 transportador de alumina 20 cobertura 21, 21' tampas ou coberturas 22, 22' puxadores 23 porta 24, 24' canais longitudinais 25 canal de saída 25, 25' canais de saída primários 25'" canal de saída principal 251 parte de canal de saída26 canal de isolamento intermediário27 comprimento de duto271 entrada de comprimento de duto272 saída de comprimento de duto273 primeira seção reta274 segunda seção reta275 terceira seção reta276 primeira seção com um formato de cone truncado277 segunda seção com um formato de cone truncado28 constrição29 plano30 conduto de sucção31 ventilador40 instalação para o tratamento de efluentes50, 50', 50" tubo51, 51', 51" primeira extremidade de tubo52, 52', 52" segunda extremidade de tubo53 suprimento de ar pressurizado54 abertura55, 55', 55" válvula60 porta corrediça60' aba móvel61 eixo100 piso

Claims (33)

1. Sistema para coletar os efluentes produzidos por uma célulaeletrolítica (1) pretendida para a produção de alumínio, e para retirar os ditosefluentes da célula em um fluxo de gás, o dito sistema compreendendo umacobertura (20) para confinar os efluentes, pelo menos um canal de saída (25, 25', 25", 25'") para coletar o dito fluxo de gás e meios de sucção (30, 31) pa-ra retirar o dito fluxo de gás da célula através do dito pelo menos um canalde saída (25, 25', 25", 25"'), a dita cobertura incluindo tampas removíveis(21) e, opcionalmente, pelo menos uma porta (23), para fornecer acesso aointerior do cobertura (20), em que o dito sistema ainda compreende pelomenos um tubo (50, 50', 50") compreendendo:- uma primeira extremidade (51, 51', 51"), que é direta ou indire-tamente conectada a um suprimento de ar pressurizado (53), e- uma segunda extremidade (52, 52", 52"), que está localizadadentro do dito pelo menos um canal de saída (25, 25', 25",25'"), inclui pelomenos uma abertura (54) e é orientada de modo que o ar pressurizado pos-sa ser projetado através da dita abertura (54) de uma maneira que aumentaa taxa do dito fluxo de gás dentro do dito pelo menos um canal de saída (25, 25', 25", 25"').

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita se-gunda extremidade (52, 52', 52") é orientada de modo que o ar pressurizadoseja projetado substancialmente ao longo da direção do dito fluxo de gás

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a ditasegunda extremidade (52, 52', 52") é encaixada com um bocal que forma adita abertura (54).

4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a dimensão da dita pelo menos uma abertura (54) está entre 5mm2 e 1300 mm2.

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a dimensão da dita pelo menos uma abertura (54) está entre 300mm2e 1000 mm2.

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-5, em que o dito pelo menos um tubo (50, 50', 50") é conectado no dito su-primento de ar pressurizado (53) através de uma válvula (55, 55', 55").

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, em que a dita vál-vula (55, 55', 55") é selecionada a partir de válvulas controladas eletricamen-te e a partir de válvulas controladas pneumaticamente.

8. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 e-7, em que a dita válvula (55, 55", 55") é acoplada a um sistema de regula-gem.

9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-8, em que o dito suprimento de ar pressurizado (53) pode suprir ar pressuri-zado a uma pressão específica e a uma taxa de fluxo específica.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9, em que a taxa defluxo especificada está entre 5 e 15% da dita taxa de fluxo de gás.

11. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9e 10, em que a pressão específica é menos que 0,5 MPa (5 bars).

12. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9e 10, em que a pressão específica está compreendida entre 30 e 300 kPa.

13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9e 10, em que a pressão específica está compreendida entre 70 e 120 kPa.

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 13, em que um redutor de pressão é inserido entre o dito pelo menos umtubo (50, 50', 50") e o dito suprimento de ar pressurizado (53), de modo atornar possível reduzir a pressão a um valor específico.

15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 13, em que o dito suprimento de ar pressurizado (53) inclui um sopradorque fornece ar pressurizado diretamente a um valor de pressão especifica-do.

16. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 15, em que o dito pelo menos um canal de saída (25, 25', 25", 25"') incluium comprimento de duto (27) com uma seção transversal interna que variaao longo do dito comprimento e em que a dita segunda extremidade (52, 52",-52") pode estar localizada dentro do dito comprimento de duto.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, em que o ditocomprimento de duto (27) tem uma entrada (271) e uma saída (272), e incluiuma constrição (28) entre a dita entrada (271) e a saída (272).

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, em que a ditasegunda extremidade (52, 52', 52") está localizada na proximidade da ditaconstrição (28).

19. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17e 18, em que a dita segunda extremidade (52, 52', 52") está localizada amontante de um plano (29) onde a seção da dita constrição (28) é mais es-treita.

20. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 19, em que os meios de sucção incluem pelo menos um ventilador (31).

21. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 20, em que os ditos meios de sucção incluem um conduto (30) que é co-mum a pelo menos duas células eletrolíticas e é conectado a pelo menos umventilador comum (31).

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 21, em que o ditoventilador (31) está localizado em uma instalação (40) para o tratamento deditos efluentes ou a jusante da mesma.

23. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 22, em que o dito sistema ainda inclui pelo menos um meio de equilíbrio defluxo ajustável ou removível (60, 60' 61) localizado no dito pelo menos umcanal de saída (25) ou a jusante do mesmo.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 23, em que o ditomeio de equilíbrio de fluxo é selecionado do grupo compreendendo diafrag-mas, porta corrediças e abas móveis.

25. Processo para coletar efluentes produzidos por uma célulaeletrolítica (1) pretendida para a produção de alumínio, e para retirar os ditosefluentes da célula (1) em um fluxo de gás que circula em pelo menos umcanal de saída (25, 25', 25", 25"'), em que o dito processo compreende:- prover a célula com um sistema como definido em qualqueruma das reivindicações 1 a 24,- conectar o dito pelo menos um tubo (50, 50', 50") a um supri-mento de ar pressurizado (53),- ativar os ditos meios de sucção (30, 31) de modo a criar umataxa de fluxo no dito pelo menos um canal de saída (25, 25', 25", 25'"),- suprir ar pressurizado no dito pelo menos um tubo (50, 50', 50")em uma taxa de fluxo especificada de modo a aumentar a taxa do dito fluxode gás dentro do dito pelo menos um canal de saída (25, 25', 25", 25'").

26. Processo, de acordo com a reivindicação 25, em que o su-primento de ar pressurizado no dito pelo menos um tubo (50, 50', 50") é ati-vado manual ou automaticamente, ou uma combinação dos mesmos.

27. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõese 26, em que o ar pressurizado é suprido no dito pelo menos um tubo (50,-50', 50") quando pelo menos uma tampa (21) é removida da célula.

28. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações-25 a 27, em que o ar pressurizado é suprido no dito pelo menos um tubo (50,-50', 50") quando a dita porta é aberta.

29. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesa 28, em que o ar pressurizado é suprido no dito pelo menos um tubo (50,-50', 50") a uma primeira taxa de fluxo especificada quando pelo menos umatampa (21) é removida da célula e a uma segunda taxa de fluxo especificadaquando a dita porta (23) é aberta.

30. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõese 26, em que o ar pressurizado é suprido no dito pelo menos um tubo (50,-50', 50") quando a dita célula está sendo iniciada.

31. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesa 30, em que a proporção Po/P entre a pressão Po dentro do dito pelomenos um tubo (50, 50', 50") e a pressão P dentro do dito pelo menos umcanal de saída (25, 25', 25", 25"') onde a segunda extremidade (52, 52', 52")do dito pelo menos um tubo (50, 50', 50") está localizada é selecionada demodo a evitar ondas de choque.

32. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesa 31, em que a taxa de fluxo específica está entre 5 e 15% da dita taxade fluxo de gás.

33. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações-25 a 32, em que, quando o dito sistema ainda inclui pelo menos um meio deequilíbrio de fluxo ajustável ou removível (60, 60', 61), o dito processo incluiabrir ou remover o dito meio de equilíbrio de fluxo de modo a facilitar o fluxode gás e desse modo ainda aumentar o rendimento no dito pelo menos umcanal de saída (25, 25', 25", 25'").