CA1143695A

CA1143695A - Procede et dispositif pour la suppression des perturbations magnetiques dans les cuves d'electrolyse a tres haute intensite placees en travers

Info

Publication number: CA1143695A
Application number: CA000364085A
Authority: CA
Inventors: Pierre Homsi; Maurice Keinborg; Bernard Langon; Paul Morel
Original assignee: Aluminium Pechiney SA
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 1979-11-07
Filing date: 1980-11-06
Publication date: 1983-03-29
Also published as: GR70348B; JPS56501247A; FR2469475A1; IN152568B; WO1981001299A1; EP0047246B1; YU42988B; PL132150B1; OA08223A; BR8008907A; NZ195424A; RO82538A; FR2469475B1; DE3070034D1; EP0047246A1; ES8200410A1; MX154537A; RO82538B; KR830004457A; KR850001537B1

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée, pour la production d'aluminium, disposées en travers par rapport à l'axe de la série, fonctionnant sous des intensités allant de 200.000 à 300.000 Ampères. Ce procédé consiste à extraire un courant cathodique par une pluralité d'éléments conducteurs scellés dans les blocs cathodiques et sortant verticalement par le fond du caisson, et à dériver de 30 à 54 % du courant cathodique total dans des conducteurs de liaison disposés, sur au moins une partie de leur trajet, à l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système anodique.

Description

11436~5 La présente invention concerne un nouveau disposi-tif et un nouveau procédé pour la suppression des perturbations magnétiques néfastes au bon fonctionnement des cuves d'electro-lyse à très haute intensité plc~cees en travers. Ces cuves sont destinées à la production d'aluminium par electrolyse de l'alu-mine dissoute dans les bains de fluorures d'aluminium et de sodium. L'invention s'applique à la reduction des forces magne-tiques appliquees au mé-tal liquide contenu dans ces cuves. Ces forces sont dues à l'action conjuguee des couran-ts horizontaux apparaissant dans le métal et du champ magnétique cree par les conducteurs d'une cuve et de ses voisines d'une même file, ainsi que par les conducteurs des cuves des files adjacentes.
Les cuves sont, en effet disposées en serie selon un certain nombre de files adjacentes, de façon à assurer le retour du courant à sa source.
L'invention ne s'applique qu'à l'equilibrage du champ magnetique cree par les conducteurs de la cuve et de ses voisi-nes de la même file. L'influence d'une ou plusieurs files adjacentes, lorsque celles-ci se trouvent à une distance relati-vement proche de la file consideree, fait l'objet de brevets separes: brevet français 2 333 060 et son certificat d'addition

2 343 826 et demande de brevet canadien n 327.387 déposee le 10 mai 1979.
On sait que, pour réduire les investissements et diminuer les coûts d'exploitation, la tendance est d'augmenter la taille des unites de pxoduction, ce qui entraine un accrois-sement de l'intensite traversant chaque cuve. La gamme d'inten-sité des nouvelles cuves, qui se situait recemment en-dessous de 200.000 A, est actuellement comprise dans la fourchette 200.000 à 300.000 A.
A ces intensites, les effets magnetiques prennent une telle amplitude que, si l'on ne prenait pas de dispositions - -6~5 particulières pour en atténuer les effets, le rendement de cellules d'~lectrolyse s'en trouverait fortement diminué et, .
à la limite, tout fonctionnement normal pourrait devenir impossible.
Ces perturbations se manifestent par plusieurs effets:
- d~ormation permanente de la nappe de métal avec, d'une part, une dénivellation globale, pente pouvant atteindre, dans certains ca9, une valeur supérieure à la distance anode-métal et, d'autre part, une déformation en dôme symétrique , - existence de mouvements permanents du bain et du métal dont la configuration peut être pluq ou moins favorable au bon déroulement de l'électrolyse ;
- existence de mouvements périodi~ues de l'interface bain/métal, néfastes au rendement de l'électrolyse (instabilités), et pouvant aller, dans certains cas, jusqu'à l'expulsion de métal hora de la cuve, Pour supprimer les perturbations magnétiques, on peut soit agir sur les courants horizontaux, ~oit agir sur le champ magnétique, soit sur les deux ; la présente in~ention est basée sur ce dernier cas.
Par convention, dans tout ce qui suit, on d~signe par Bx, By et Bz les composantes du champ magnétique selon les axes Ox, Oy et Oz, dans un trièdre direct dont l'origine 0 est le centre du plan cathodique de la cuve. Ox ~tant l'axe transversal de la cuve dirigé dans le sens de la circulation du courant dan~ la file des cuves, Oy l'axe longitudinal de la cuve et Oz l'axe vertical dirig~ vers le haut.

Les cotés de la cuve sont appelés "petits côtés" et "grands côtés", ces derniers étant, dans le cas de séries de cuves en travers, perpendiculaires à l'axe de la s~rie ;
l'expression "tête"est utilisée pour d~signer les extr~mit~s, ~3~5 sur les petits côt~s, aussi bien de la cuve ~ue du système anodique. De la fa,con habituelle, on parlera pour chaque cuve de côté amont et de côté aval par référence au sens conventionnel du courant dans la série.
Enfin, on conviendra d'appeler "cuve considérée" celle dont on extrait le courant par la cathode, "cuve précédente"
celle qui alimente, à partir de ses sorties cathodiques, le système anodique de la cuve consid~rée, et "cuve suivante" celle dont le croisillon anodique est alimenté en courant à partir des sorties cathodiques de la cuve considérée.
Toutes les valeurs des champs magnétiques sont données en "Tesla" (T) ( 1 T = 10 4 Gauss).
L'objet de l'invention est un dispositif pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée destinées à la production d'aluminium à partir d'alumine dissoute dans la cryolithe fondue, fonctionnant sous une intensité pouvant atteindre 200.000 300.000 ampères, les dites cuves comportant un caisson parallélépipédique supportant des blocs cathodiques dans lesquels sont scellées les sorties de courant cathodique (dites "sorties cathodiques"), et un ~ystème anodique (qui peut être du type S~derberg à autocuisson, ou du type à anodes multiples précuites)- suspendu à un croisillon, les cuves étant connectées électriquement en série par les conducteurs reliant les sorties cathodiques d'une cuve donnée au croisillon de 1 cuve suivante dans la série, les cuves étant, en outre, disposées en travers par rapport à l'axe de la série, dispo~itif dans lequel les sorties cathodiques sont constituées par une pluralité d'éléments conducteurs, le plus souvent métalliques, sortant verticalement par le fond du caisson, et dans lequel, en outre, une partie des conducteurs de liaison 36~S
entre cuves sont disposés, sur au moins une partie de leur trajet, à l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système anodique.
Un autre objet de l'invention est un procédé pour la suppre~sion des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée, destinées à la production d'alu-minium, à partir d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, fonctionnant sous une intensité pouvant atteindre 200.000 à
300~000 ampères, les dites cuves comportant un caisson parallélépipédique supportant des blocs cathodiques en carbone dans lesquels sont scellées les sorties de courant cathodique et un système anodique suspendu à un croisillon t les cuves étant connectées électriquement en ~rie par des conducteurs reliant les sorties cathodiques d'une cuve au croisillon de la cuve suivante, et étant disposée~ en travers par rapport à l'axe de la s~rie, procédé dans lequel le courant cathodi~ue est extrait par une pluralité d'éléments conducteurs scellés dans les blocs cathodiques et sortant verticalement par le fond du caisRon et dan3 lequel une fraction du courant total circulant dans les conducteurs de liaison entre les cuves, fraction comprise entre 30 et 5~ % est dérivée dans des conducteurs disposés, sur au moins une partie de leur trajet, à
l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémites du système anodique.
La répartition de ce courant dérivé peut être symétrique par rapport à l'axe de la série, et se répartir également sur chaque côté des cuves, ou être dissymétrique, et se répartir inégalement sur chaque côté des cuves.
Le croisillon d'une cuve considérée est alimenté en courant à partir des sorties cathodiques de la cuve précédente par une pluralité de montées verticales qui peuvent Re raccorder soit en totalité sur le coté amont du dit croisillon, soit ~ la

3~S

fois sur le côté amont et sur le caté aval, une partie du courant pouvant, en outre, ~tre amenée ~ l'une e~ ou ~ l'autre des tête3 du dit croisillon.
La figure 1 représente les deux systèmes de sorties cathodiques dessinées, par simplification, sur la même cuve :
sorties latérales et sorties par le fond.
La figure 2 représente schématiquement la coupe d'une cuve, sur latluelle apparaissent les trois axes de coordonnées utilisés pour définir la direction des composantes du champ magnétique.
La figure 3 représente la répartition de la moyenne de la composante verticale Bz du champ magnétique sur les quatre quadrants de la cuve.
La figure 4 schématise la position des conducteurs de liaison, selon l'invention, par rapport au plan vertical zz' passant par l'extrémité du système anodique.
Les figures 5, 6, 7 indiquent, de façon schémati~ue, les diverses variantes des trajets ~ue peuvent suivre les conducteurs de liaison, dans le cadre de l'invention.
La figure ~ indique comment seraient constituées les liaisons entre cuve, en mettant en oeuvre les connaissances de l'art antérieur.
Les figures 9 à 13 représentent la mise en oeuvre de l'invention sous cinq variantes différentes, ~ui font chacune l'objet d'exemple de mise en oeuvre.
La figure 14 est le schéma d'une réalisation pratique et la figure lS, une coupe, dans le sens de l'axe de la série, de cette même réalisation, indiquant la position réelle des conducteurs.
Sur ces différentes figures, le sens du courant ira du bas vers le haut de chaque de~sin et sera indiqué par une flèche. De même, les memes éléments sont déQignés par les 6~5 mêmes repères numériques. (1) désigne les sorties cathodiques latérales selon l'art antérieur, (2) les sorties cathodiques par le fond du caisson, (3) le caisson, (4) le contour des blocs anodiques, (5) le système anodique, (6) le bain d'électrolyse, (7) la nappe d'aluminium liquide ~ormée sur la cathode, (8) le conducteur (ou groupe de conducteurs) de dérivation, (9) le croisillon.
Dansles cuves classiques, les courants horizontaux sont principalement générés par le mode de collecte du courant cathodique. Le courant est extrait par des barres cathodiques (1) latérales c1ui ont l'inconvénient de concentrer le courant qur les deux grands côtés de la cathode. Quand on augmente la taille de la cuve, on est amené à élargir la cathode, ce qui a pour ef~et d'accroftre les courants horizontaux dans le métal liquide.
Dans la pr~sente invention, le courant est extruit de la cathode de carbone par des sortie~ verticales (2) que nous désignerons dans la suite de l'exposé par le terme de sorties par le fond. Ce procédé permet de réduire considérablement les courants horizontaux dans le métal tout en obtenant un gain de l'ordre de 0,1 V sur la chute cathodique.
Cette amélioration de la chute cathodique se traduit par une réduction de 300 K ~ t de l'énergie spécifique consommée par la cuve.
Du fait des sorties par le fond, nous ne distinguerons plus le courant cathodique extrait par l'amont de celui extrait par l'aval, comme il était d'usage de le faire dans le cas de cuves à sorties cathodiques latérales, puis~ue l'ensemble du courant sort par le dessous de la cuve. La définition du nombre, de la position et du dispositif d'ancrage dans la cathode de carbone des ~orties verticales par le fond, sera considérée comme connue de l'homme de l'art.

L'idée des sorties par le fond a été décrite dans plusieurs brevets anciens , trois d'entre eux ne font appel qu'aux sorties par le fond, à l'exclusion de toute description de~ conducteurs de liaison : FR. 953 374, IT. 451 183 et F~. 1 125 949. Le premier ne concerne que les cuves à
l'intensité relativement faible, voisine de 100.000 A. Deux autres brevet~, ne s'appliquant également qu'aux cuves d'intensité voisine de 100.000 A, décrivent des disl~ositions coûteuses des conducteurs conduisant à un équilibrage sommaire sur le plan du champ magnétique:N0. 83 883 et FR.
1 079 131 et son additif no 65 320. Les trajets des conducteurs de liaison sont longs, entrafnant un inve~tissement important en conducteurs et des chutes de tension en ligne élevées. L'invention permet de supprimer les perturbations magnétiques sur ces cuves par la suppression des courants horizontaux et par l'équilibrage du champ magnétique.
En ce qui concerne le champ magnétique, on conviendra d'appeler "antisymétriclue" par rapport à un plan donné, une composante, lorsqu'à tout couple de points symétriques par rapport à ce plan correspondent deux valeurs opposées de la composante.
~ ans les cuves en travers, en l'absence de l'e~fet de files voisine~, les composantes Bx et Bz sont, par construction, antisymétriques par rapport au plan x o z.
En ce qui concerne l'équilibrage du champ magnétique, qui préside au choix de la disposition des conducteurs de liaisons, nous avons adopté les deux critères suivants :
- Un critère principal appliqué à la composante verticale consistant en l'égalité des moyennes de Bz par quart de cuve.
La num~rotation des quadrants de cuve est définie sur la figure 3.

- .
~1~3695 L'éyalité des moyennes s'écrit :
Bzl = -Bz Cette égalité, compte tenu de l'antisymétrie, entrainera, en l'absence de files voisines :
Bzl = -B~4 = BZ3 Bz2 De plu8, les valeurs ponctuelles de Bz devront 8tre faibles. Le champ sera calculé en prenant en compte l'effet des pièces ferromagnétiques de la cuve et de son environnement.
- Un crit~re secondaire consistant en la réduction de la valeur maximale de la composante horizontale Bx. La valeur maximale sera g~néralement située ~ l'extrémité du plan anodique, sur les petits côtés de la cuve.
L'in~-ention consiste, pour les cuves en tra-~ers, d'intensité comprise entre 200,000 A et 300.000 A, en une combinaison des sorties par le fond et d'une dérivation d'une partie du courant dans des conducteurs disposés à l'ex~erieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système anodique.
En réalité, cette définition de l'emplacement deq conducteurs de dérivation doit être pr~cisée, car elle englobe une partie du caisson, et il est évident que les conducteurs de liaison ne peuvent pas passer à l'intérieur du caisson :
En pratique, les conducteurs de dérivation sont donc placés dans la ~one hachurée ABCDEF de la figure 4. Cette zone est délimitée côt~ caisson, par la paroi verticale AB du petit côté du caisson et, au-dessous du caisson, par le fond jusqu'~ l'aplomb de l'extrémité du système anodique (BC).
Néanmoins, le conducteur sera légèrement écarté de la paroi du caisson, à une distance compatible avec les exige~ces de la sécurité électrique. Côt~ opposé à la paroi du caisson, il n'y a pas de limite théorique de la zone. Cependant, afin de ne pas allonger inconsidérément le trajet des conducteurs, 36~5 on ne s'écartera pas au-delà d'un plan EF situé à un mètre environ de la paroi du caisson. La hauteur de la zone est théoriquement illimit~e, mais, pour des raisons d'économie de trajet et afin que le conducteur de dérivation ne gêne pas les opérations sur la cuve, la hauteur de la zone sera délimitée, en sa partie supérieure, par le haut du caisson (FA) et, en sa partie inférieure, par une fronti~re ED située à
un m~tre environ en-dessous du caisson.
Les figures 5, 6 et 7 permettent de mieux préciser le terme de "conducteur de dérivation".
Sur la figure 5, le courant cathodique collecté sous la cuve considérée, circule dans le conducteur (10) et est dérivé par les têtes de la cuve considérée (à l'extérieur du plan vertical passant par l'extrémité du système anodique)(4) par le conducteur de dérivation ~11) qui contourne les deux angles amont et aval de l'extrémité ~12) du plan anodi~ue.
Le conducteur de dérivation (11) passe sous le caisson (3) de la cuve considérée et qe raccorde au croisillon de la cuve suivante par la montée (13).
Sur la figure 6, le courant cathodique collecté
sous la cuve considérée, circule dans le conducteur (14) et est d~riv~ par les têtes de la cuve suivante par le conducteur de dérivation (15) qui contourne les deux angles amont et aval de l'extrémité (12) du plan anodi~ue de la cuve suivante (à
l'ext~rieur du plan vertical passant par l'extr~mité du dit système anodique). Le conducteur de dérivation (15) longe le caisson (3) de la cuve suivante sur son petlt côt~.
Sur la figure 7, une partie du courant cathodi~u~
collecté sous la cuve considérée, circule dans le conducteur (16) et est d~riv~e par les têteR de la cuve consid~rée par le conducteur de dérivation (17) qui contourne les deux angle~
amont et aval de l'extrémité (12) du plan anodi~ue de la cuve _g_ -6~5 considérée. Le conducteur de dérivation (17) longe le caisson (3) de la cuve considérée sur son petit côté. Une autre partie du courant cathodique, collecté sous la cuve considérée, circule dans le conducteur (18) et est dérivée par les têtes de la cuve suivante par le même conducteur de dérivation (19) ~ui contourne les deux angles amont et aval de l'extrémité (12~ du plan anodique de la cuve suivante. Le conducteur de dérivation (19) longe le caisson (3) de la cuve sur son petit côté.
La partie du courant qui est dérivée par chacune des têtes de la cuve est comprise entre 15 % et 27 % de la totalité du courant de la cuve. Plus précisément :
- dans le cas où le conducteur de dérivation alimente le croisillon de la cuve suivante par une montée positive située sur le grand côté amont de la cuve suivante, la fraction de courant dérivé par chacune des têtes de la cuve considérée sera comprise entre 15 % et 27 % de l'intensité totale , - dans le cas où le conducteur de dérivation alimente,le croisillon de la cuve suivante par une rnontée positive situ~e sur le grand côté aval de la cuve suivante, la fraction de courant dérivé par chacune des têtes de la cuve suivante sera comprise entre 15 % et 27 % de l'intensité totale.
Dans ces fourchettes, on ne prend pas en compte la compensation de l'effet d'une ou plusieurs files voisines adjacentes à la file considérée.
Pour les cuves ~ haute intensité, le nombre de montées positives sera généralement supérieur ou égal à ~uatre.
Néanmoins, dans le cas où l'invention est appliqu~e à des CUVeQ d'intensité inférieure ~ 200.000 A, on pourra se cont~nter de moins de quatre montées positives.

6~35 Illustrons sur un exemple l'importance d'un choix judicieux des conducteurs de liaisons pour une cuve ~ sorties par le fond :
En reliant directement les sorties par le fond au plan anodique de la cuve suivante à l'aide de cinq montées positives d'égale intensité, réparties sur le grand c~té d'une cuve 250.000 ampères ~figure 8), comme on le ferait en appliquant les connaissances de l'art antérieur, on ~btient un champ magnétique vertical croissant du centre de la cuve vers les têtes, avec des valeurs moyennes par quadrant, d~duction faite de l'effet des pièces ferromagnétiques :

30.10 4 T -30.10 4 T
s~ moyen : 0 Bz moyen :
~, ~
~ ~ 30.10 T -30.10 4 T

La condition :

E~Z1 = - BZ2 n'est absolument pas vérifiée puisque l'on a au contraire :
BZ1 = 2 Ce circuit, bien yue présentant l'avantage du trajet électrique le plus court, ne permet pas l'équilibrage du champ magnétique d'une cuve à sorties par le fond.
Nous fournissons ci-après des exemples d'application de 1'invention qui montrent 1'amélioration obtenue sur l'~quilibrage du champ magnétique. Sur les figures 9 et 13, par 80UCi de clarté nous ne représentons très schématiquement que les conducteurs reliant les sorties cathodiques (2~ de lal cuve consid~rée au croisillon ~9) alimentant les anode~ de la cuve suivante. En pratique, les conducteurs de liaison passent au-dessous du niveau du plan de travail, et rejoignent ensuite les croisillons par des montées verticales ou légèrement obliques.

.
, ~436~5 Dans tous les exemples présentés, chaque bloc cathodique disposé parallèlement ~ l'axe Ox, présente trois sorties verticales. Mais, bien entendu, le nombre réel de sorties peut être différent sans sortir du cadre de l'invention.
EXEMPLE 1 - Cu~es à sortleq par le fond, ~ cinq montées posi-tives, dont le courant dérivé par les têtes de la .
cuve suivante alil;lente cette dernière ~ar le qrand côté aval ~figure 9).
Le courant prélevé aux deux extrémités de la cathode est dérivé par les têtes de la cuve suivante pour aller alimenter son croisillon par l'aval par deux montées positives situées aux ~ 4 et y 4. La fraction de courant parcourant chacun des deux conducteurs de dérivation est égale aux ~ 16, soit 18,75 %, de l'intensité totale. Le reste du courant alimente le croisillon de la cuve suivante ~ l'amont, selon trois montées positives, l'une située selon l'axe Ox de la cuve et les deux autres aux t~tes du croisillon. Ces derni~res montéeq peuvent être indifféremment placées sur le grand ou sur le petit caté
de la cuve.
Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve à 250.000 A, et compte tenu de l'effet des pièces ferromagné-tiques est : ~
. .
~3~10 4 T _ 3.10 4 T
Y ~ - Bz moyen :o Bz moyen -3.10 4 T+ 3.10 4 T

Le champ horizontal Bx maximum est de 60.10 4.
EXEMPLE 2 : Cuves à sorties Dar le fond, ~ six montées positives, dont le cour~nt dérivé par les têtes de la CUV(3 suivante est collecté dans l'espace intercuve ~t est .
envoyé à l'aval du croisillon de la cuve suivante (fiqure 101.

Le courant prélevé aux deux extrémités de la cathode est collecté de part et d'autre de la cuve consid~rée dans l'espace intercuve. Une partie de ce courant est dérivée sur le~ têtes de la cuve considér~e. Le conducteur de r` dérivation longe ensuite les têtes de la cuve suivante et alimente son croisillon, par l'aval aux 1/4 et 3/ 4 du grand c~té. Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes de la cuve suivante est traversé par ~5 du courant total. Le reste du courant cathodiclue alimente par l'amont le croisillon de la cuve suivante par quatre montées positive~ situées aux 8, 3/~ 5/8 et 1~-Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve à 250.000 A, et compte tenu de l'effet des pièces ferromagnétiques est: x ._ ~ 10 4 T - 10 4 T

Y < sz moyen _ O Bz moyen:

- 10 4 T + 10 T
., Le champ horizontal Bx maximum e~t de 25.10 4 T.

EXEMPLE 3 - Cuve à sorties par le fond à cinq montées positives dont le courant dérivé par les têtes de la cuve considérée est prélevé aux y 4 et 3/4 de la cathode ~iqure 11).

Le courant pr~levé aux 1~4 et 3/4 de la cathode rejoint le long du grand côté amont de la cuve considérée le conducteur de déri~ation circulant sur les têtes de la cuve considérée avant d'alisnenter par l'amont les t~tes du croisillon de la cuve suivante par une montée positive de part et d'aut~e de la cuve. Les montées peuvent être indifféremment plac~es sur le grand côté ou sur le petit côté de la cuve.

' 65~5 Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes de la cuve considérée est parcouru par 3/16, soit 18,75%,de l'intensité totale. Le reste du courant cathodique alimente directement par l'amont, comme indi~lué sur la ~igure 11, le croisillon de la cuve suivante par trois montées positives situées aux 1/4, y 2 et 3/4 du grand côté.
Le champ vertical moyen ~uadrant de cette cuve 250.000 A, et compte tenu de l'ef~et des pièces ferromagnétiques est : , x .~ _ _~
+ 2.10 4 T - ~.10 4 T
Y ~ Bz moyen : O Bz moyen -- 10 T + 10 T

Le champ hori~ontal Bx maxin~um est de 40.10 4 T.
~MPLE 4 - Cuve ~ sorties par le fond, ~ cinq montées positives, dont le courant dérivé par les têt~s de la cuve considérée est prélevé aux deux extrémités de la cathode (figure 12).
Le courant pr~levé aux deux extrémités de la cathode rejoint le long du grand coté amont de la cuve considérée le conducteur de dérivation circulan~ sur les têtes de la cuve considérée avant d'alimenter l'extrémité amont du croisillon de la cuve suivante par une montée positive de part et d'autre de la cuve. Les montées peuvent être indifféremment placées sur le grand côté ou sur le petit côt~. Chacun des conducteurs de dérivation par les t8tes de la cuve considérée est parcouru par ~ 4 de l'intensité totale. Le reste du courant cathodique alimente directement par l'amont le croisillon de la cuve suivante par trois montées positives ~ituées aux 1/4, y 2 e1:
3/4 du grand côté.

Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve -~14369S

250.000 A, et compte tenu de l'effet des pièces ferromagnétiques est : , ~ ~
__ _ __.__ S.lO T _ 5.10 4 T

. y , Bz moyen : ~ Bz moyen :
_

- 4.10 4 T ~ 4.10 T

Le champ horizontal Bx maximum est de 48.10 T.
EXEMPLE 5 - Cuve à sortie~ par le fond, ~ quatre montées posltives, dont le courant dérivé par les têtes de la cuve considérée est collecté dans l'espace intercuve amont de la cuve considérée (figure 13) _ . _ . , Ce collecteur alimente le conducteur de dérivation par les têtes de la cuve considérée. Le courant dériv~
alimente ensuite le croisillon amont de la cuve suivante par deux montées positives situées aux ~ 8 et 7/ 8 du grand c8té.
Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes de la cuve considérée est parcouru par l/4 de l'intensité totale. Le reste du courant cathodique alimente par l'amont le croisillon de la cuve suivante par deux rnontées positives situées aux ~8 et 5/8 du grand caté.
Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve 250.000 A, et compte tenu de l'effet des pièces ferromagnétilues est : , ~ .

~ + 2.10 T - 2.10 T

Y , Bz moyen : o Bz moyen :
__ - 3.10 4 T + 3.10 4 T

Le champ horizontal Bx maximum est de 22.10 4 T.
Nous avons réalisé une série de cuves suivant l'in~
vention dont l'intenqité de fonctionnement a été fixée 250.000 A.

~1~36~5 La figure 14 donne schématiquement la disposition de l'ensemble des conducteurs de liaison entre la cuve considérée et la cuve ~uivante.
La figure 15 est une coupe transversale selon un a~e parallèle à Ox de la cuve considérée et de la cuve suivante.
La numérotation des éléments est commune aux deux figures. Sur la figure lS, le dispositif d'alimentation en alurnine, la superstructure, les anodes et leur ~ystème de suspen3ion ont été soit supprimés, soit représentés très schémati~uement pour la clarté du de~sin. Ils sont, dans la réalité, conformes à
l'art antérieur.
Les sorties cathodiques par les fonds (20) sont reliées à plusieurs collecteurs négatifs (21). Le courant collecté aux deux e~trémités de la cathode est raccordé par les conducteurs (22) aux conducteurs de dérivation (8) par les têtes de la cuve suivante et alimente ensuite le croisillon (9) de cette cuve par les montées (23) situées sur le côté aval au ~ 4 et au 3/4.
Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes est traversé par 3/16, soit 18,75 %, de l'intensité totale.
La cote selon Oz de ces conducteurs est déterrninée de façon à assurer l'~quilibrage du champ magnéti~ue~ La zone de localisation de ces conducteurs a été définie précédemment (figure 4).
Le courant collecté au centre de la cathode est raccordé par les conducteurA (24) à trois montées verticales, reliées aux têtes et au milieu du croisillon, du côté amont.
- Chacun des conducteurs alimentant les têtes du croisillon est traversé par 1/4 de l'intensité totale et le conducteur alimentant le centre du croisillon est traversé par 1/8 de ~36~5 l'intensité totale.
Les cuves de la série construite selon l'invention ont les caractéristiques suivantes :

surface anodique : 348.000 cm2 dimension intérieure du cai~son : 13,6~ x 4,15 (en mètres) Au cours de leur fonctionnement, le~ r~sultats suivants ont ~té obtenus :
intensité moyenne : 252.000 A
rendement Faraday : 92,5 %
tension moyenne : 3,94 V
La consommation spécifique d'énergie correspondante est de 12.690 KWhytonne Al, ce qui constitue une valeur raccord avec des cuves fonctionnant à une intensit~ aus~i élevée. Ce gain obtenu entre autres par un abaissement de la chute cathodique qui s'est situ~e en moyenne à 0,25 V.
Bien que l'invention s'applique plus particuli~rement aux s~ries de cuves d'électrolyse fonctionnant sous de~
intensités comprises entre 200 et 300.000 ampères, elle peut s'appliquer également à des ~éries de cuves fonctionnant à
des intensités plus faibles co~prises, par exemple, entre 100.000 et 200.000 ampères.

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1.- Dispositif pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée destinées à la production d'aluminium, à partir d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, fonctionnant sous une intensité très élevée, pouvant atteindre de 200.000 à 300.000 ampères, les dites cuves comportant un caisson parallélépipédique supportant des blocs cathodiques dans lesquels sont scellées les sorties de courant cathodique et un système anodique suspendu à un croisillon, les cuves étant connectées électriquement en série par des conducteurs de liaison et disposées en travers par rapport à l'axe de la série, caractérisé en ce que les sorties cathodiques sont constituées par une pluralité d'éléments conducteurs scellés dans les blocs cathodiques et sortant verticalement par le fond du caisson, et en ce qu'une partie des conducteurs de liaison reliant les sorties cathodiques d'une cuve au croisillon de la cuve suivante, sont disposés, sur au moins une partie de leur trajet, à l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système anodique.

2.- Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée destinées à la production d'aluminium à partir d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, fonctionnant sous une intensité pouvant atteindre 200.000 à 300.000 Ampères, les dites cuves comportant un caisson parallélépipédique supportant des blocs cathodiques en carbone dans lesquels sont scellées les sorties du courant cathodique, et un système anodique suspendu à un croisillon, les cuves étant connectées électriquement en série par des conducteurs reliant les sorties cathodiques d'une cuve au croisillon de la cuve suivante, et étant disposées en travers par rapport à l'axe de la série, caractérisé en ce que le courant cathodique est extrait par une pluralité d'éléments conducteurs scellés dans les blocs cathodiques et sortant verticalement par le fond du caisson, et en ce que une fraction du courant total, comprise entre 30 et 54 %, circulant dans les conducteurs de liaison entre les cuves, est dérivé dans des conducteurs disposés, sur au moins une partie de leur trajet, à l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système anodique.

3.- Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée, selon revendication 2, caractérisé en ce que le courant dérivé est réparti dans les conducteurs de dérivation symétriquement par rapport à l'axe de la série.

4.- Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée, selon revendication 2, caractérisé en ce que le courant dérivé est réparti dans les conducteurs de dérivation de façon dissymétrique par rapport à l'axe de la série.

5.- Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le croisillon de chaque cuve est alimenté en courant à partir des sorties cathodiques de la cuve précédente, par une pluralité de montées verticales raccordées sur son côté amont.

6.- Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée, selon la revendication 2 ou 5, caractérisé en ce que le croisillon de chaque cuve est alimenté en courant à partir des sorties cathodiques de la cuve précédente, partiellement par une pluralité de montées verticales raccordées sur son côté amont, et partiellement par une pluralité de montées verticales raccordées sur son côté aval.

7.- Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée, selon la revendication 2 ou 5, caractérisé en ce que le croisillon de chaque cuve est partiellement alimenté en courant, à partir des sorties cathodiques de la cuve précédente par des montées verticales reliées à l'une ou à l'autre ou à ses deux extrémités.