CA1167409A - Cellule de production electrolytique d'un metal a partir de son halogenure - Google Patents
Cellule de production electrolytique d'un metal a partir de son halogenureInfo
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Abstract
Cellule de production électrolytique d'un métal par électrolyse de son halogénure anhydre en bain de sels fondus qui comprend une enveloppe externe de forme sensiblement parallélépipédique disposant de moyens de refroidissement , d'orifices d'entrée et de sortie des fluides liquides et gazeux , ainsi que des moyens d'alimentation en énergie électrique, enveloppe à l'intérieur de laquelle se trouvent, dans sa partie inférieure, une zone réceptacle pour recueillir le métal produit, dans sa partie médiane, au moins une série d'électrodes disposées en pile, chaque pile comportant dans le sens vertical et de haut en bas une électrode d'amenée de courant, des éléments multipolaires intermédiaires et une électrode de sortie de courant définissant des espaces interpolaires réguliers et, dans sa partie supérieure, une zone de collecte des gaz. La cellule se caractérise par le fait que les éléments multipolaires sont assemblés en un empilage vertical et que les espaces interpolaires sont sensiblement verticaux. La cellule selon l'invention est particulièrement bien adaptée à la production de l'aluminium par électrolyse du chlorure correspondant.
Description
g~
La présente invent.ion concerne une cellule de pro-duction électrolytique de métaux par électrolyse, en bain de sels fondus, de leur halogénure anhydre et, plus par-ticulièrement, de la production é~ectrolytique de l'alumi-nium a partir du chlorure anhydre correspondant.
Depuis longtemps, l'homme de l'art s'est inspiré du procédé d'électrolyse ignée de l'alumine dans un mélange fondu de fluorures de sodium et d'aluminium, pour conce-voir des dispositifs destinés à l'électrolyse ignée de chlorure d'aluminium anhydre en un bain de sels fondus.
Le grand nombre de documents publiés par la litté-rature spécialisée dans ce domaine, est, d'abord, la conséquence de certaines observations de l'homme de l'art sur les avantages qu'un tel procédé pourrait avoir à
l'égard du procédé E~all-Héroult tel que, par exemple, celui d'un fonctionnement de l'électrolyse à une tempéra-ture plus basse, d'une consommation plus réduite des élec-trodes par oxydation dy graphite qui les compose, dû à
l'oxygene dégagé lors de l'électrolyse de l'alumine.
Mais, des inconvénients majeurs se sont très rapide-ment manifestés reculant l'échéance de l'exploitation industrielle d'un tel procédé.
En eEfet, l'homme de l'art a été confronté, comme l'exprime le brevet français 2,158,238, à des phénomènes particulièrement gênants pui.sque les inconvénients les plus importants procèdent de la présence d'oxydes métal-liques dissous ou non, tels que l'alumine, la silice, l'oxyde de titane, l'oxyde de fer dans le bain électroly-tiquei Tout d'abord, les oxydes métalliques non dissous sont a l'origine d'une accumulation graduelle, sur les cathodes en graphite, d'une couche visqueuse de solides ; finement divises, de composants liquides du bain et de gouttelettes d'aluminium fondu, qui genent l'accès aux cathodes du bain d'électrolyse et qui peuvent conduire à
des perturbations du mecanisme cathodique normal, c'est--à-dire la reduction des cations contenant à des degrés d'oxy-dation divers le metal à produire. Ainsi le chlorure d'alu-minium présent dans la couche visqueuse puis consommé par electrolyse, est de plus en plus difficile a renouveler et, des lors, les autres chlorures constituant le bain de sels fondus peuvent etre electrolyses, entraInant comme conse-quences une perte d'efficacite de l'energie electrique uti-lisee et une pollution du metal.
Ensuite, parce que les chlorures constituant le bain de sels fondus, tels que les chlorures alcalins (par exemple de sodium et/ou de potassium et/ou de lithium) et alcalinoterreux (par exemple de magnesium et/ou de calcium et/ou de baryum), sont partiellement electrolyses par manque de renouvellement du chlorure d'aluminium à proxi-mite de la cathode, en donnant les metaux correspondants qui s'insèrent, sous potentiel cathodique, dans le gra-phite des electrodes et provoquent leur desagregation et leur effritement. Cette usure prematuree des ~athodes provoque l'introduction de particules de carbone dans le bain, qui contribuent à la formation de boues à la cathode et, de plus, provoquent une diminution du rendement.
Enfin, un autre inconvenient, egalement majeur, lie a la presence des oxydes metalliques dissous dans le bain, tel que l'alumine, est celui de la liberation d'oxy-gène à l'anode, qui en consomme le carbone. Et, cette consommation perturbe le fonctionnement de l'electrolyse puisqu'elle change les caracteristiques geometriques des anodes, en particulier la distance anode-cathode.
Parce que les procedes mis à sa disposition etaient a l'origine des inconvenients precites, l'homme de l'art fit porter ses efforts de recherche sur les appa-reillages destines a l'electrolyse ignee du chlorure d'aluminium anhydre en bain de sels fondus.
Car, outre les inconvenients précités, devait -etre examinee et resolue l'obtention d'un haut rendement électroénergétique, par exemple, par l'intermédiaire d'une tension basse et d'un rendement eleve en courant en limi-tant toute reaction inverse du type chlore-aluminium.
C'est ainsi que l'homme de l'art a propose la crea-tion et l'utilisation de cellules electrodes bipolaires afin d'obtenir au moins certaines des ameliorations sou-haitees et precedemment evoquees. De telles celluIes ont été réalisées permettant l'usage de telles electrodes, soi~ en position horizontale, soit en position inclinee afin que le metal forme sur chaque surface cathodique se depose par gravite dans le fond de la cellule et que le chlore produit sur chaque surface anodique se deplace dans une direction opposee a celle du metal, c'est-a-dire migre librement vers le haut de la cellule sans que soit etabli un contact avec le metal liquide.
Une cellule du type precite ~ electrodes bipolaires est decrite dans le brevet français 2 152 814 qui comprend, empilees horizontalement, et du haut vers le bas, une anode, au moins une electrode bipolaire intermediaire et une cathode, superposees et regulierement espacees au moyen d'entretoises refractaires isolantes, creant ainsi des espaces sensiblement horizontaux entre electrodes dans le but de realiser l'électrolyse du chlorure d'alu-minium en bain de sels fondus dans chaque espace interpo-laire, qui conduit au degagement du chlore sur chaque sur-face anodique et au depôt d'aluminium sur chaque surface cathodique.
Pour permettre une bonne circulation du bain dans chaque espace interpolaire et favoriser l'entralnement du metal formé hors de ces espaces, le chlore produit joue le rôle d'une pompe refoulante qui, par des passages appro-pries, entralne vers la surface le bain le plus leger, et favorise la decantation vers le fond de la cellule de l'a-luminium obtenu. Dans ce but, chaque electrode bipolaire est munie d'une surface anodique creusee de canaux trans-lS versaux.
Ainsi, chaque surface anodique comporte plusieurs de ces canaux qui s'etendent transversalement jusqu'au bord lateral de chaque electrode du côte du passage reserve pour le retour du bain et pour la montee du gaz. Ces canaux se veulent servir à eloigner le chlore, degage de l'espace interpolaire, de l'aluminium déposé sur la surface catho-dique pour limiter la rechloruration du métal produit.
Une autre cellule du type precite a electrodes bi-polaires est egalement decrite dans le brevet français
La présente invent.ion concerne une cellule de pro-duction électrolytique de métaux par électrolyse, en bain de sels fondus, de leur halogénure anhydre et, plus par-ticulièrement, de la production é~ectrolytique de l'alumi-nium a partir du chlorure anhydre correspondant.
Depuis longtemps, l'homme de l'art s'est inspiré du procédé d'électrolyse ignée de l'alumine dans un mélange fondu de fluorures de sodium et d'aluminium, pour conce-voir des dispositifs destinés à l'électrolyse ignée de chlorure d'aluminium anhydre en un bain de sels fondus.
Le grand nombre de documents publiés par la litté-rature spécialisée dans ce domaine, est, d'abord, la conséquence de certaines observations de l'homme de l'art sur les avantages qu'un tel procédé pourrait avoir à
l'égard du procédé E~all-Héroult tel que, par exemple, celui d'un fonctionnement de l'électrolyse à une tempéra-ture plus basse, d'une consommation plus réduite des élec-trodes par oxydation dy graphite qui les compose, dû à
l'oxygene dégagé lors de l'électrolyse de l'alumine.
Mais, des inconvénients majeurs se sont très rapide-ment manifestés reculant l'échéance de l'exploitation industrielle d'un tel procédé.
En eEfet, l'homme de l'art a été confronté, comme l'exprime le brevet français 2,158,238, à des phénomènes particulièrement gênants pui.sque les inconvénients les plus importants procèdent de la présence d'oxydes métal-liques dissous ou non, tels que l'alumine, la silice, l'oxyde de titane, l'oxyde de fer dans le bain électroly-tiquei Tout d'abord, les oxydes métalliques non dissous sont a l'origine d'une accumulation graduelle, sur les cathodes en graphite, d'une couche visqueuse de solides ; finement divises, de composants liquides du bain et de gouttelettes d'aluminium fondu, qui genent l'accès aux cathodes du bain d'électrolyse et qui peuvent conduire à
des perturbations du mecanisme cathodique normal, c'est--à-dire la reduction des cations contenant à des degrés d'oxy-dation divers le metal à produire. Ainsi le chlorure d'alu-minium présent dans la couche visqueuse puis consommé par electrolyse, est de plus en plus difficile a renouveler et, des lors, les autres chlorures constituant le bain de sels fondus peuvent etre electrolyses, entraInant comme conse-quences une perte d'efficacite de l'energie electrique uti-lisee et une pollution du metal.
Ensuite, parce que les chlorures constituant le bain de sels fondus, tels que les chlorures alcalins (par exemple de sodium et/ou de potassium et/ou de lithium) et alcalinoterreux (par exemple de magnesium et/ou de calcium et/ou de baryum), sont partiellement electrolyses par manque de renouvellement du chlorure d'aluminium à proxi-mite de la cathode, en donnant les metaux correspondants qui s'insèrent, sous potentiel cathodique, dans le gra-phite des electrodes et provoquent leur desagregation et leur effritement. Cette usure prematuree des ~athodes provoque l'introduction de particules de carbone dans le bain, qui contribuent à la formation de boues à la cathode et, de plus, provoquent une diminution du rendement.
Enfin, un autre inconvenient, egalement majeur, lie a la presence des oxydes metalliques dissous dans le bain, tel que l'alumine, est celui de la liberation d'oxy-gène à l'anode, qui en consomme le carbone. Et, cette consommation perturbe le fonctionnement de l'electrolyse puisqu'elle change les caracteristiques geometriques des anodes, en particulier la distance anode-cathode.
Parce que les procedes mis à sa disposition etaient a l'origine des inconvenients precites, l'homme de l'art fit porter ses efforts de recherche sur les appa-reillages destines a l'electrolyse ignee du chlorure d'aluminium anhydre en bain de sels fondus.
Car, outre les inconvenients précités, devait -etre examinee et resolue l'obtention d'un haut rendement électroénergétique, par exemple, par l'intermédiaire d'une tension basse et d'un rendement eleve en courant en limi-tant toute reaction inverse du type chlore-aluminium.
C'est ainsi que l'homme de l'art a propose la crea-tion et l'utilisation de cellules electrodes bipolaires afin d'obtenir au moins certaines des ameliorations sou-haitees et precedemment evoquees. De telles celluIes ont été réalisées permettant l'usage de telles electrodes, soi~ en position horizontale, soit en position inclinee afin que le metal forme sur chaque surface cathodique se depose par gravite dans le fond de la cellule et que le chlore produit sur chaque surface anodique se deplace dans une direction opposee a celle du metal, c'est-a-dire migre librement vers le haut de la cellule sans que soit etabli un contact avec le metal liquide.
Une cellule du type precite ~ electrodes bipolaires est decrite dans le brevet français 2 152 814 qui comprend, empilees horizontalement, et du haut vers le bas, une anode, au moins une electrode bipolaire intermediaire et une cathode, superposees et regulierement espacees au moyen d'entretoises refractaires isolantes, creant ainsi des espaces sensiblement horizontaux entre electrodes dans le but de realiser l'électrolyse du chlorure d'alu-minium en bain de sels fondus dans chaque espace interpo-laire, qui conduit au degagement du chlore sur chaque sur-face anodique et au depôt d'aluminium sur chaque surface cathodique.
Pour permettre une bonne circulation du bain dans chaque espace interpolaire et favoriser l'entralnement du metal formé hors de ces espaces, le chlore produit joue le rôle d'une pompe refoulante qui, par des passages appro-pries, entralne vers la surface le bain le plus leger, et favorise la decantation vers le fond de la cellule de l'a-luminium obtenu. Dans ce but, chaque electrode bipolaire est munie d'une surface anodique creusee de canaux trans-lS versaux.
Ainsi, chaque surface anodique comporte plusieurs de ces canaux qui s'etendent transversalement jusqu'au bord lateral de chaque electrode du côte du passage reserve pour le retour du bain et pour la montee du gaz. Ces canaux se veulent servir à eloigner le chlore, degage de l'espace interpolaire, de l'aluminium déposé sur la surface catho-dique pour limiter la rechloruration du métal produit.
Une autre cellule du type precite a electrodes bi-polaires est egalement decrite dans le brevet français
2 301 443. Perfectionnement a la cellule decrite dans le hrevet français 2 152 814, ce-tte cellule comporte du haut vers le bas,et placees horizontalement, tout d'abord une anode superieure, ensuite des electrodes bipolaires inter-mediaires empilees les unes sur les autres de maniere espacée et maintenues a égales distances par des entre-toises refractaires isolantes creant des espaces reguliers inter-electrodes pra-tiquement horizontaux, chaque espace, r~tant limi-té, au-dessus, par une surface inferieure d'elec-i7~
trode qui agit comme une surface anodique e-t, au-dessous, par une surface superieure d'electrode qui agit comme une surface cathodique, enfin une cathode inferieure.
De meme que dans le brevet precite, les surfaces anodiques peuvent comporter des canaux transversaux qui favorisent l'ecoulement du chlore hors de l'espace inter-electrode vers une zone de montee de gaz menagee dans la partie mediane de la cellule entre les empilements d'elec-trodes, cette zone allant en s'evasant du fond vers le sommet de la cellule. Ainsi, l'existence de canaux sur la surface anodique debouchant sur une zone de montee des gaz, menagee dans la partie mediane de la celluIe entre les empilements d'electrodes, est destinee à eloigner ra-lS pidement le chlore degage de l'espace interpolaire, maissur-tout, à l'eloigner de l'aluminium sur la surface catho-dique pour en limiter la rechloruration.
Bien que de telles technologies puissent apporter des ameliorations substantielles et remarquables dans le domaine de l'electrolyse du chlore d'aluminium, force est de constater que les dispositifs proposes presentent encore des inconvenients suffisamment importants pour en-traver leur exploitation industrielle optimale.
! Outre le fait de la necessite d'amenager sur la surface anodique des canaux d'évacuation des gaz degages pour eviter leur accumulation dans l'espace interpolaire, rendant plus particulièrement coûteuse la realisation in-dustrielle de ces types d'electrodes, de telles cellules d'electrolyse sont tout d'abord le siège de nombreuses perturbations liees à l'existence de courants parasites de derivation en raison du rapprochement excessif d'elec-trodes non consecu~ives.
De telles cellules d'électrolyse sont aussi le siege de mauvais équilibres thermiques par suite de la dis-proportion entre la puissance énergétique dissipée au cen-tre desdites cellules et la surface extérieure rayonnante.
De telles cellules, enfin, sont le siège d'un main-tien prolongé des gouttelettes d'aluminium produit à
faible distance de l'anode avec apparition d'un risque non négligeable de réoxydation d'une fraction de l'alumi-nium produit, cette réoxydation perturbant l'equilibre thermique en raison de son caractère exothermique.
Consciente de l'interêt que peut offrir à l'homme de l'art une cellule nouvelle et bien adaptée à l'elec-trolyse des halogénures métalliques et, plus precisement, du chlorure d'aluminium en bain de sels fondus, mais éga-lement consciente des inconvénients attachés aux techno-logies décrites antérieurement dans ce domaine, la deman-deresse, poursuivant ses recherches, a consu et mis au point une cellule perfectionnée pour l'électrolyse de ces halogénures pratiquement exempte des inconvénients pré-cédemment énumérés.
Selon l'invention, la cellule de production élec-trolytique de métal par électrolyse de son halogénure en ~a~n de sels fondus comprend une enveloppe ex-terne de forme sensiblement parallélépipédique,disposant de moyens de refroidissement, d'orifices d'entrée et de sortie des fluides liquides et gazeux, ainsi que des moyens d'alimentation en énergie électrique, enveloppe à
l'intérieur de laquelle se trouvent, dans sa partie infé-rieure, une zone réceptacle pour recueillir le métal pro-duit, dans sa partie médiane, au moins une série d'élec-trodes disposées en pile, chaque pile comportant dans le .~ .
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sens vertical et de haut en bas une electrode d'amenee de courant, des éléments multipolaires intermédiaires et une électrode de sortie de courant definissant des espaces interpolaires réguliers et, dans sa partie superieure, une zone de collecte des gaz, ladite cellule se caracterisant par le fait que les elements muItipolai-res sont assembles enun empilage vertical et que les es-paces interpolaires sont sensiblement verticaux.
La cellule peut presenter en outre l'une au moins des caracteristiques suivantes:
Les elements multipolaires intermediaires peuvent etre composes d'elements prismatiques empiles dont la sec-tion droite a géneralement une forme ressemblant à la let-tre Y.
Chaque element multipolaire prismatique peut com-porter une partie superieure en forme d'auge jouant le role de surface cathodique, definie par les deux branches superieures du Y, dont les parois ont une epaisseur cons-tante, et une partie inferieure jouant le role de surface anodique, arete ventrale verticale ou oblique, definie par la branche inEerieure du Y, dont l'epaisseur est au moins egale à l'epaisseur des parois de l'auge mais qui est pre-ferentiellement egale au double de l'epaisseur de chacune des branches superieures. Ainsi, par ce moyen, est assu-ree une distribution la plus homogène possible des lignes de courant dans les espaces interpolaires.
Les extremites de chaque branche superieure de la section droite de l'auge, c'est-à-dire la section en forme de Y, peuvent s'ecarter de l'axe de symetrie des deux bran-ches superieures, de maniere a eviter les per:turbations qui pourraient se produire dans cette zone entre les ele-~` J
~."
~1~7~
ments multipolaires.
De preference, l'epaisseur des parois de l'auge dechaque élément muItipolaire est généralement comprise entre 10 et 100 millimètres et, de préférence, entre les 25 et 50 millimètres.
Le fond de l'auge, formé par les branches supérieu-res de la section en forme de Y, peut être muni d'un canal longitudinal constitue par une rainure qui favorise la col-lecte et l'evacuation du metal obtenu lors de l'electro-lyse.
L'element multipolaire est géneralement obtenu par filage d'une pâte carbonee, suivi d'une cuisson et, enfin, d'une graphitisation selon les procédés bien connus.
En outre, la partie cathodique des élements multi-polaires peut être revetue d'une couche à base de dibo-rure de zirconium ou de diborure de titane.
La hauteur de chaque element multipolaire est gene-ralement et de preference au moins egale à 200 millimètres et peut être comprise, de preference, entre 300 et 500 millimètres. Cette hauteur n'est ni limitee ni critique à l'egard de l'operation d'electrolyse. Elle est genera-lement definie par l'utilisateur pour chaque cas particu-lier et ne comporte, par sa structure, aucune limitation.
De même, la longueur de chaque element multipolaire est de preference definie par les caracteristiques dimen-sionnelles de la cellule elle-même.
Pour constituer les electrodes implantees dans la cellule selon l'invention, les elements multipolaires pris-7~
matiques sont empilés les uns au-dessus des autres et cales entre eux au moyen de pièces réfractaires isolantes et résistantes a l'action agressive du milieu. L'élément supérieur, amenee du courant, est constitué par une piece prismatique préEérentiellement démunie d'auge, dont la section droite peut etre cruciforme, en T ou en I ou encore pratiquement formee de la seule branche inferieure de la section en Y. L'element inferieur, de sortie de courant, est une pièce prismatique dont la section droite se rapproche de la lettre H, de la lettre M ou de la let-tre N.
Les divers éléments prismatiques peuvent etre empi-lés d'une maniere horizontale ou encore tres légèrement inclinée selon la pente de l'élément reposant sur le fond de la cellule. Dans ce dernier cas, l'écoulement du métal liquide est alors favorise.
Selon une variante particulièrement interessante, il est possible de menager sur chaque empilement un deca-lage longitudinal des eléments multipolaires, de telle man:lcre que les ~ilcts de métal liquide s'échappant des auges des éléments superposés ne puissent etre en contact, empêchan-t ainsi la création de courts-circuits entre les divers éléments du même empilement.
Selon une autre variante, qui peut ê-tre combinée à
la précédente, l'extrémité inférieure de l'arête ventrale de l'élément multipolaire peut être munie d'un dispositif de guidage du fllet de métal liquide, par exemple du type abec verseur canalisant au mieux son écoulement.
L'empilement des éléments multipolaires permet, par l'interposition des pieces de calage, d'assurer une dis-tance régulière entre les elements et de creer des zones _g_ ~7~
interpolaires homogènes assurant la bonne circulation du bain d'élec-trolyse~
L'element inférieur peut plonger dans au moins un filet de métal liquide en contact avec le dispositif de sortie du courant.
De même, l'élement superieur peut être relie aux conducteurs électriques par l'intermédiaire de moyens 10 connus tels que, par exemple, le scellement de pièces en graphite, de barres en cuivre ou en acier.
Dans le cas où l'amenée de courant électrique à
l'anode est constituée par des pièces cylindriques creuses 15 en graphite, celles-ci peuvent jouer le role d'orifices d'évacuation pour les effluents gazeux produits lors de l'électrolyse.
Ainsi, des lors que les éléments multipolaires son-t regulierement empiles, plusieurs de ces empilements sont places parallelement les uns aux autres et relies aux sources d'energie electrique precitees. Des lors, le me-tal liquide se trouvant dans la zone réceptacle de la partie basse de la cel].ule, peut servir d'équipotentielle a l'ensemble des empilements placés en parallele.
Les empilements adjacents ainsi créés, sont régulie-rement positionnés, tant les uns par rapport aux autres que par rapport aux parois de la cellule, grâce aux pieces de formes de calage et, eventuellement, a d'autres pièces de forme en materiaux refractaires, isolan-ts, ainsi que grâce a des saignées horizontales ou pentues pratiquées dans la sole de la cellule.
Le bain d'electrolyse, prealablement enrichi en - l o ~7~U9 chlorure métallique, puis épure, est introduit dans la cellule par des orifices se trouvant dans sa partie infe-rieure, tandis que l'exces de bain appauvri par l'opera-tion d'électrolyse est évacué par débordement dans sa par-tie haute ou par siphon.
La recirculation du bain dans les espaces interpo-laires est assurée par l'entralnement mécanique provoqué
par le dégagement du chlore gazeux, principalement le long des parois latérales.
L'invention sera mieux comprise grâce a la descrip-tion chiffée des figures illustrant l'invention:
La figure 1 est une vue en élévation, en coupe et a l'ex-trémité, d'une cellule d'électrolyse selon l'invention.La figure 2 est une coupe horizontale de la cellule d'élec-trolyse, permettant de voir la disposition des empilements d'électrodes.
La Eigure 3 est une coupe d'un empilement d'électrodes.
~0 La figure 4 est une coupe agrandie d'un élément intermé-diaire.
La figure 5 est une vue en perspective déchiquetée de l'in-térieur de la cellule selon l'invention.
Selon la figure 1, la cellule d'électrolyse du chlo-rure métallique anhydre en bains de sels fondus, comprend une enveloppe (1) en acier réfractaire, munie d'ailettes de refroidissement (2) et garnie intérieurement d'un reve-tement (3) résistant a l'action du chlore et du bain de sels fondus tel que, par exemple, nitrure de silicium, oxynitrure de silicium, carbonitrure de silicium, ou encore de nitrure de bore. Un couvercle (4), muni d'un rebord (5) et fermant la cellule en sa partie haute grace a la présen-ce d'un moyen étanche (6), est muni d'orifices permettant le passage des amenées de courant (7), de l'introduction du bain enrichi en chlorure métallique (8), de l'évacua-t.ion du bain appauvri en chlorure (9), de l'évacuation du métal liquide (10), ainsi que d'autres orifices (11) des-ti.nés à l'évacuation des effluen-ts gazeux.
: 5 La surface interne du couvercle (4), qui est direc-tement exposée aux vapeurs agressives du bain de sels fon- --dus et aux effluents gazeux résul-tant de l'électrolyse, est réalisée en un matériau résistant approprié tel que des alli.ages contenant du nickel, du chrome, du fer, du cuivre, du molybdène et, éventuellement, revêtu de céra-miques protectrices et/ou muni de moyen de refroidissement.
L'intérieur de la cellule d'électrolyse comprend, dans sa partie inférieure, une zone (12) recueillant le métal liquide produit, dans sa partie médiane, une zone (13) d'électrolyse remplie du bain de sels fondus enri-chi en chlorure métallique, enfin, dans sa partie supé-rieure, une zone (14) permettant de collecter les effluents gazeux en vue de leur évacuation par (11).
Les divers orifices précités, nécessaires au bon fonctionnement de la cellule et se situant sur le couver-cle (4) de ladite cellule, assurent, pour chacun, une fonc-tion particulière. Un premier orifice (lO)se prolongeantà travers le couvercle dans les zones supérieure (14), médiane (13) et inférieure ~12), permet l'insertion d'un tuge d'évacuation du métal liquide. Un autre orifice (8) constitue le moyen d'entrée du bain enrichi en chlorure métallique, tandis que l'orifice(9) sert à l'évacuation du bain appauvri., et l'oriEice (11) const.itue un moyen de sortie des effluents gazeux.
A l'intérieur de la cuve de la cellule d'électro-lyse selon l'invention, des empilements verticaux (15) d'electrodes sont places en parallèle et à égale dis-tance.
Chaque empilement (15) comporte une électrode d'amenée de courant (16) munie d'une barre d'amenée (17~ noyée dans ladite électrode et reliée à l'amenee de courant (7) tra-versant le couvercle (4), des éléments multipolaires inter-mediaires (18), une électrode de sortie de courant (19) s'emboitant, par des saignées (2) dans le fond (21) de la cuve, dans lequel peuvent être noyees des barres (22) de sortie de courant.
Les elements multipolaires intermédiaires (18) créent entre eux des espaces interpolaires (23), réguIiers et sensiblement verticaux.
Selon la figure 2, qui est une coupe horizontale de la cellule selon l'invention, ladite cellule comprend l'en-veloppe (10 en acier réfractaire, munie d'ailettes de re-froidissement (2), garnie intérieurement du revêtement ré-sistant (3) à l'action du bain de sels fondus et du chlore, ainsi que des orifices (7) pour les amenées du courant, (8) pour l'introduction du bain enrichi en chlorure metallique,(9) pour l'évacuation du bain appauvri par électrolyse en ce chlorure, (10) pour l'évacuation du métal liquide et (11) pour ].a sortie des effluents gazeux.
I,adite cellule comprend également dix empilements verticaux (15) comportant les électrodes multipolaires précitées.
Selon les figures 3 et 4, vues en coupe d'un empi-lemen d'électrodes, ledit empilement se compose d'une électrode d'amenée du courant (16), d'éléments multipolai-res intermédiaires (18) et d'une electrode de sortie de courant (19).
L'électrode d'amenée de courant (16), constituée ~7~
d'une pièce prismatique en graphite, dont la section droite est formée de la branche inferieure de la le-ttre Y, es-t egalement munie d'une barre d'amenée du courant (17), noyee dans la masse et reliee à l'alimentation (7) non représentée.
Les eléments multipolaires intermédiaires (18), ega-lement constitues d'une pièce prismatique en graphite, offrent une section droite rappelant la lettre Y, dont le plan de symetrie est vertical.
Chaque element multipolaire intermédiaire (18) com-porte une partie sNpérieure (24) en forme d'auge, définie par les deux branches supérieures (25) et (26) du Y, et une partie inférieure (27) appelée arête ventrale, définie par la branche inferieure du Y dont l'epaisseur est au moins egale à celle des parois (25) et (26). Le fond de l'auge (24) est muni d'un canal longitudinal (28), cons-titue par une rainure favorisant la collecte et l'eva-cuation du metal obtenu par electrolyse.
L'electrode de sortie du courant (19) est également une pièce prismatique dont la section droite rappelle la forme de la lettre 11, dont les branches inferieures (29) et (30) sont emboItees dans les saignees (20) de la sole (21), dans laquelle est noyee la barre (22) de sortie du courant.
Ainsi, les divers elements prismatiques constituant l'empilement (15), assurent, grace à l'interposition de pieces de calage en refractaire (31) isolant, une distance regulière entre ces éléments en créant des zones interpo-laires (23) encore appelées espaces interpolaires , assu-rant une bonne recirculation du bain d'electrolyse, une re-cuperation favorable du metal fondu, et une excellente ~1~7'4()S' evacuation des effluents gazeux entre les parois (25),(26) de l'auge et (27) de l'arête ventrale.
Grâce a cette technologie nouvelle, les elements multipolaires sont assembles en un empilage vertical et des espaces interpolaires verticaux, empêchant ainsi la rencontre entre le metal Æondu couIant vers le fond de la cuve et les effluents gazeux migrant vers la partie haute de ladite cellule.
Selon la figure 5, vue en perspective dechiquetee de l'interieur de la cellule selon l'invention, les empi-lements (15) d'electrodes sont places en parallèle et à
egale distance, comme cela a deja ete exprime. Chaque empilement comporte une electrode (16) d'amenee du courant puis des elements multipolaires intermediaires (18) et une electrode (19) qui permet la sortie du courant.
L'electrode (16) d'amenee du courant, constituee par une piece prismatique en graphite, est munie d'une barre (17) d'amenée du courant reliée à l'alimentation en courant (non representee).
, .
Chaque element multipolaire intermediaire (18), for-me d'une pièce prismatique en graphite, comporte une partie superieure (2~) en forme d'auge, definie par les parois (25) et (26) et une partie inferieure (27), arête ventrale.
Le fond de l'auge (2~) est muni d'un canal longitudinal (28) cons-titue par une saignee favorisant collec-te et eva-cuation du metal obtenu lors de l'electrolyse du chlorure metallique.
L'electrode permettant la sortie du courant (19), constituee d'une pièce prismatique en graphite, dispose de deux parois inferieures (29) et (30) qui s'emboItent 7~
dans des saignées inclinees (20) de la sole 121) de la cellule.
L'electrode (19) est reliee a la borne de sortie (34) du courant par l'intermediaire du metal liquide se trouvant dans le collecteur (35) en fond de cuve, dans lequel sont immergées les extremites inferieures du tube d'evacuation (10) du métal fondu et de la borne de sortie de courant (34), protegees par leur gaine (36) et (37) en refractaires isolants.
Les divers élements prismatiques constituant un em-pilement sont tenus a distance reguliere les uns des autres par l'interposition de pieces de calage (31) en re-fractaire isolant, en creant les espaces interpolaires (23).
Les divers elements prismatiques (16), (1.8) et (19) disposent d'une legere pente favorisant l'ecoulement du metal par les canaux longitudinaux (28).
De plus, ces divers elements prismatiques (16), (18) et (19) d'un empilement sont decales longitudinalement les uns par rapport aux autres comme le montrent les elements intermediaires (38), (39) et (~0) par exemple, de telle maniere que les file-ts de metal liquide s'echappan-t de l'auge (24) de chacun des elements prismatiques par l'in-termediaire du canal longitudinal (28), ne puissent être en contact les uns avec les autres, empechant ainsi la crea-tion de courts-circuits entre les divers elements prismatiques du même empilement.
De même, l'arête ventrale (27) est munie d'un dis-positif de guidage (33) du filet de metal liquide, du type bec verseur, canalisant au mieux l'ecoulement dudit metal.
1~7~(~9 Le bain de sels fondus n'a pas été représenté dans le cas de 1~ figure 5 pour permettre de mieux percevoir et comprendre la structure interne de la cellule selon l'in-vention.
Le niveau du bain d'électrolyse dans ladite cel-lule peut varier au cours de l'operation mais doit baigner tous les espaces interpolaires.
Lors de l'electrolyse du chlorure metall.ique, en bain de sels fondus, un passage preferentiel de montee des effluents gazeux est établi dans les espaces interpolaires (23) délimités par les parois supérieures (25) et (26) d'un élément prismatique intermédiaire et l'arête ventrale 127) d'un autre element prismatique intermediaire emboIte dans le precedent. Le passage, ainsi reserve pour la montee des e.ffluents ga~eux de part et d'autre de chaque element intermediaire formant un empilement, permet la circulation du bain de sels fondus dans les espaces inter-polaires, l'ecoulement dudit bain etant cree par l'effet de montee des ef:fluents gazeux produits par l'electrolysedans les espaces interpolaires (23).
Ainsi, quand les effluents gazeux sortent de chaque espace interpolaire (23), ils débouchent et se rassemblent dans un espace inter-empilements (~2) et s'écoulent dans le sens désiré, c'est-à-dire du fond vers le haut de la cellule et sortent de celui-ci par l'intermédiaire de l.'orifice (11) traversant le couvercle (4).
Pendant ce-tte même électrolyse du chlorure métalli-que en bain de sels fondus, le métal fondu dispose sur les surfaGes cathodiques s'ecoule dans l'auge (24) de chaque espace interpolaire (23) par le canal longitudinal d'eva-cuation (28), tombe dans la zone du metal liquide (12) et 74~
est recueilll dans le collecteur de mé-tal liquide (35) à
partir duquel le métal est évacué par l'intermédiaire du puisard (10).
La sortie de courant peut egalement se faire grâce a la borne de sortie (34) qui plonge dans le metal liquide se trouvant dans le collecteur (35).
Des lors, grâce aux espaces interpolaires (23), sensiblement verticaux, qui guident la montee des effluents gazeux, et grâce aux canaux longitudinaux (28) d'evacua-tion de metal liquide se trouvant en fond d'auge (24), a la legere pente des eléments multipolaires intermediaires (18) et au décalage de chaque élément multipolaire, tel que ceux illustres par (38), (39) et (40), qui conduisent le métal liquide de chaque élément multipolaire intermé-diaire vers le fond de la cellule séparant le cheminement des effluents gazeux et du métal liquide, il ne peut pas se produire, d'une part, une rechloruration du métal élec-trolysé au moyen des effluents gazeux et, d'autre part,des courts-circuits entre les éléments multipolaires inter-médiaires.
Enfin, le niveau du bain de sels fondus a l'inté-rieur de la cellule étant maintenu pratiquement constant, le bain épuisé en chlorure métallique électrolysé est éva-cué par l'orifice (9), tandis que le bain enrichi en chlo-rure métallique a électrolyser est introduit par l'inter-médiaire de l'alimentation (8) (non visible).
` EXEMPLE 1 (selon les figures 1 et 5) On a réalisé une cellule d'électrolyse de chlorure d'alu~inium anhydre, selon l'invention, constituée par une enveloppe (1) en acier réfractaire, munie d'ailettes de refroidissement (2) et garnie intérieurement d'un revête-7'1~3 ment (3) résistant a l'action du chlore et des bains de sels fondus a base de chloroaluminate alcalins.. Ce revete-ment etait constitue par un empilement de briques en car-bonitrures de silicium à joints croises, maintenus par un coulis à base de nitrure de silicium.
A l'interieur de la cellule se trouvaient deux empi-lements verticaux (15) constituant cinq espaces interpo~
laires, réalises avec des éléments intermédiaires de sec-tion ayant sensiblement la forme de la lettre Y, d'unehauteur de 35 centimetres, d'ure longueur de 50 centime-tres et dont la plus grande largeur était de 14 centimae-tres.
Ces élémen-ts multipolaires étaient réalisés en gra-phite et leurs branches superieures (25) et (26) avaient une epaisseur de 3 centimatres tandis que la branche infé~
rieure (27), appelee arete ventrale, avait une epaisseur de 6 centimètres.
Une très legère pente ~de 5% par rapport à l'hori-zontal) etait maintenue cntre chaque clement intermédiaire multipolaire (18) de chaque empi]ement (15) afin d'accélé-rer ].'évacuation des ef~l.uents de l'espace interpolaire (23).
La separation entre chaque elément multipolaire intermédiaire était assurée par des cales en nitrure de silicium, matériau résistant à la corrosion du milieu, assurant ainsi une distance entre chaque élément intermé-diaire multipolaire egale à 1 centimètre dans la partie sensiblement verticale.
.
Le fond de l'auge (24), un peu plus éloigné de l'arête ventrale (27), defini.e par les parois (25) et (26) 4(~C3 était muni d'un canal longitudinal (28) de 2 centimètres de large et 3 centimètres de haut.
I,'électrode d'amenée de courant (16) était elle-même reliee au circuit electrique d'alimentation par l'in-termediaire d'une barre d'amenee de courant (17).
L'electrode permettant la sortie de courant (19) etait en contact avec le metal liquide. La sortie du courant s'effectuait par une barre d'acier scellée dans la sole en carbone.
Le bain d'électrolyse du chlorure d'aluminium était composé, à l'entrée de la cuve, de 18,8% de LiCl, 28,2% de lS NaCl et 53% de AlC13 en poids.
Le bain était maintenu a la température de 720C
+ 10C.
L'apport en AlC13 s'effectuait par l'orifice d'alimenta-tion (8?, tandis que le bain appauvri s'évacuait par sur-verse a l'aide de l'orifice (9).
Le débit d'alimentation en bain enrichi était de 62kg/h et était réglé par mesure de la conductivité du bain a l'aide d'une cellule conductimetrique et d'un détecteur de niveau (non représenté).
Les conditions de fonctionnement de ladite cellule étaient les suivantes:
-Densité de courant par cm2 : 1,2 A/cm2 30 -Intensité traversant la cellule :3840 A
~Poids moyen journalier d'Al produit : 144 kg -Rendement en courant :~ 93 %
-Chute de tension aux bornes : 13,5 V
-Consommation électrique en heure par tonne d'aluminium produit :8640 Kwh/t -Masse AlC13 introduite par heure : 33 kg -Masse de bain enrichi introduit par heure : 62 kg -Temps de fonctionnement : 3700 h s L'aluminium produit etait extrait par aspiration à
l'interieur du puisard (10) menage dans un tube refrac-taire isolant.
Le chlore etait evacue avec les autres effluents : 10 gazeux par l'intermediaire du tube (11).
Ainsi,la demanderesse a constate des sorties regu-lières du chlore et de l'aluminium sans que se produisent des phenomènes lmportants de rechloruration du metal ou de court-circuit entre les elements multipoiaires intermediai-res bien connus de l'homme de l'art.
On a realise une cellule d'electrolyse de chlorure d'aluminium selon l'invention comportant, comme dans l'exemple 1, les mêmes elements intermedi.aires multipolai-res, mais dont la partie cathodique (paroi interne de l'auge) avait ete recouverte d'un melange compose de 60%
en poids de diborure de zirconium et de 40% en poids de goudron de houille de haute temperature, puis calcines à
1200C.
A l'interieur de la cellule, cinq paires d'empile-ments adjacents comportant cinq espaces interpolaires ont ete disposes à une dis-tance de 5 centimètres, l'electrode d'amenee du courant de chaque empilement etant liee par une equipotentielle en graphite. Les empilements etaient symetriques par rapport au canal collecteur.
Le bain d'electrolyse du chlorure d'aluminium avait ~7~
la composition suivante en polds, à l'entrée de la cel-lule:
LiCl : 18,8 ~
NaCl : 28,2 %
AlC13 : 53 %
et était maintenu a la température de 720C + 10C.
Le débit d'alimentation en bain enrichi était de 248 kg/h. Son introduction était réglée en fonction de la réponse d'une cellule conductimetrique et d'un detecteur de niveau (non represente).
Les conditions de fonctionnement de ladite cellule etaient les suivantes:
-Densite de courant par cm2 : 0,94 A/cm -Intensite traversant la cellule : 15000 A
-Poids moyen journalier d'Al produit : 575 kg -Rendement en courant : 95 %
-Chute de tension aux bornes : 12,4 V
-Consommation electrique en heure par tonne d'aluminium produit : 7760 Kwh/t -Masse AlC13 introduite par heure : 131 kg -Masse de bain enrichi en AlC13 par heure : 248 kg -Temps de Eonctionnement : 2500 h Dans le cas de cet exemple, la sortie de coura~t s'effec-tuait à l'alde d'une barre en acier scellee dans la sole.
Ainsi, on a pu observer, par rapport à l'exemple 1, un gain de 1100 millivolts aux bornes de la cuve. Cette amelioration etait la consequence, d'une part, d'une sen-sible reduction de la densite de courant, phenomène bien connu de l'homme de l'art et, d'autre part, du rendement du à ~ne rediffusion plus faible vers l'anode de l'alumi-nium produit, grace au revetement à base de borure de zir-conium.
11f~;74(~5~
On a realise une cellule d'electrolyse de chlorure d'aluminium selon l'invention en conservant le meme type d'empilement que dans l'exemple 2, mais dont les eléments ; 5 cathodiques intermediaires ainsi que les electrodes de sortie du courant etaient revetues de diborure de titane.
Le bain d'eIectrolyse du chlorure d'aluminium avait la meme composition que precedemment et etait maintenu à
la temperature de 720C + 10C. Le debit d'alimentation en bain enrichi etait de 248 kg/h et etait regle a partir de la mesure de la conductivite du bain et d'un detecteur de niveau.
Les conditions de fonctionnement de ladite cellule etaient les suivantes:
-Densite de courant par cm2 : 0,94 A/cm -Intensite traversant la cellule : 15000 -Poids moyen journalier d'Al produit : 575 kg -Rendement en courant :~ 95 %
-Chute de tension aux bornes : 12,7 V
-Consommation electrique en heure par tonne d'aluminium produite : 7950 Kwh/t -Masse AlCl3 introduite par heure : 131 kg -Masse de bain enrichi en ~lC13 par heure : 248 kg -Temps de fonctionnement : 3000 h Ainsi, on a pu constater, par rapport à l'exemple 1, une diminution de la chute cathodique liee à la presen~e du revetement de diborure de titane.
La substitution aux barres en acier de sortie du courant, noyees dans la sole et emergeant du fond de la cellule, de la borne (34) en graphite recouverte de dibo-rure de titane, a condui-t à une légère augmenta-tion de la chute de tension aux bornes de la cellule, mais a permis une meilleure etancheite de la cellule et une reduction des risques d'infiltration.
trode qui agit comme une surface anodique e-t, au-dessous, par une surface superieure d'electrode qui agit comme une surface cathodique, enfin une cathode inferieure.
De meme que dans le brevet precite, les surfaces anodiques peuvent comporter des canaux transversaux qui favorisent l'ecoulement du chlore hors de l'espace inter-electrode vers une zone de montee de gaz menagee dans la partie mediane de la cellule entre les empilements d'elec-trodes, cette zone allant en s'evasant du fond vers le sommet de la cellule. Ainsi, l'existence de canaux sur la surface anodique debouchant sur une zone de montee des gaz, menagee dans la partie mediane de la celluIe entre les empilements d'electrodes, est destinee à eloigner ra-lS pidement le chlore degage de l'espace interpolaire, maissur-tout, à l'eloigner de l'aluminium sur la surface catho-dique pour en limiter la rechloruration.
Bien que de telles technologies puissent apporter des ameliorations substantielles et remarquables dans le domaine de l'electrolyse du chlore d'aluminium, force est de constater que les dispositifs proposes presentent encore des inconvenients suffisamment importants pour en-traver leur exploitation industrielle optimale.
! Outre le fait de la necessite d'amenager sur la surface anodique des canaux d'évacuation des gaz degages pour eviter leur accumulation dans l'espace interpolaire, rendant plus particulièrement coûteuse la realisation in-dustrielle de ces types d'electrodes, de telles cellules d'electrolyse sont tout d'abord le siège de nombreuses perturbations liees à l'existence de courants parasites de derivation en raison du rapprochement excessif d'elec-trodes non consecu~ives.
De telles cellules d'électrolyse sont aussi le siege de mauvais équilibres thermiques par suite de la dis-proportion entre la puissance énergétique dissipée au cen-tre desdites cellules et la surface extérieure rayonnante.
De telles cellules, enfin, sont le siège d'un main-tien prolongé des gouttelettes d'aluminium produit à
faible distance de l'anode avec apparition d'un risque non négligeable de réoxydation d'une fraction de l'alumi-nium produit, cette réoxydation perturbant l'equilibre thermique en raison de son caractère exothermique.
Consciente de l'interêt que peut offrir à l'homme de l'art une cellule nouvelle et bien adaptée à l'elec-trolyse des halogénures métalliques et, plus precisement, du chlorure d'aluminium en bain de sels fondus, mais éga-lement consciente des inconvénients attachés aux techno-logies décrites antérieurement dans ce domaine, la deman-deresse, poursuivant ses recherches, a consu et mis au point une cellule perfectionnée pour l'électrolyse de ces halogénures pratiquement exempte des inconvénients pré-cédemment énumérés.
Selon l'invention, la cellule de production élec-trolytique de métal par électrolyse de son halogénure en ~a~n de sels fondus comprend une enveloppe ex-terne de forme sensiblement parallélépipédique,disposant de moyens de refroidissement, d'orifices d'entrée et de sortie des fluides liquides et gazeux, ainsi que des moyens d'alimentation en énergie électrique, enveloppe à
l'intérieur de laquelle se trouvent, dans sa partie infé-rieure, une zone réceptacle pour recueillir le métal pro-duit, dans sa partie médiane, au moins une série d'élec-trodes disposées en pile, chaque pile comportant dans le .~ .
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sens vertical et de haut en bas une electrode d'amenee de courant, des éléments multipolaires intermédiaires et une électrode de sortie de courant definissant des espaces interpolaires réguliers et, dans sa partie superieure, une zone de collecte des gaz, ladite cellule se caracterisant par le fait que les elements muItipolai-res sont assembles enun empilage vertical et que les es-paces interpolaires sont sensiblement verticaux.
La cellule peut presenter en outre l'une au moins des caracteristiques suivantes:
Les elements multipolaires intermediaires peuvent etre composes d'elements prismatiques empiles dont la sec-tion droite a géneralement une forme ressemblant à la let-tre Y.
Chaque element multipolaire prismatique peut com-porter une partie superieure en forme d'auge jouant le role de surface cathodique, definie par les deux branches superieures du Y, dont les parois ont une epaisseur cons-tante, et une partie inferieure jouant le role de surface anodique, arete ventrale verticale ou oblique, definie par la branche inEerieure du Y, dont l'epaisseur est au moins egale à l'epaisseur des parois de l'auge mais qui est pre-ferentiellement egale au double de l'epaisseur de chacune des branches superieures. Ainsi, par ce moyen, est assu-ree une distribution la plus homogène possible des lignes de courant dans les espaces interpolaires.
Les extremites de chaque branche superieure de la section droite de l'auge, c'est-à-dire la section en forme de Y, peuvent s'ecarter de l'axe de symetrie des deux bran-ches superieures, de maniere a eviter les per:turbations qui pourraient se produire dans cette zone entre les ele-~` J
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~1~7~
ments multipolaires.
De preference, l'epaisseur des parois de l'auge dechaque élément muItipolaire est généralement comprise entre 10 et 100 millimètres et, de préférence, entre les 25 et 50 millimètres.
Le fond de l'auge, formé par les branches supérieu-res de la section en forme de Y, peut être muni d'un canal longitudinal constitue par une rainure qui favorise la col-lecte et l'evacuation du metal obtenu lors de l'electro-lyse.
L'element multipolaire est géneralement obtenu par filage d'une pâte carbonee, suivi d'une cuisson et, enfin, d'une graphitisation selon les procédés bien connus.
En outre, la partie cathodique des élements multi-polaires peut être revetue d'une couche à base de dibo-rure de zirconium ou de diborure de titane.
La hauteur de chaque element multipolaire est gene-ralement et de preference au moins egale à 200 millimètres et peut être comprise, de preference, entre 300 et 500 millimètres. Cette hauteur n'est ni limitee ni critique à l'egard de l'operation d'electrolyse. Elle est genera-lement definie par l'utilisateur pour chaque cas particu-lier et ne comporte, par sa structure, aucune limitation.
De même, la longueur de chaque element multipolaire est de preference definie par les caracteristiques dimen-sionnelles de la cellule elle-même.
Pour constituer les electrodes implantees dans la cellule selon l'invention, les elements multipolaires pris-7~
matiques sont empilés les uns au-dessus des autres et cales entre eux au moyen de pièces réfractaires isolantes et résistantes a l'action agressive du milieu. L'élément supérieur, amenee du courant, est constitué par une piece prismatique préEérentiellement démunie d'auge, dont la section droite peut etre cruciforme, en T ou en I ou encore pratiquement formee de la seule branche inferieure de la section en Y. L'element inferieur, de sortie de courant, est une pièce prismatique dont la section droite se rapproche de la lettre H, de la lettre M ou de la let-tre N.
Les divers éléments prismatiques peuvent etre empi-lés d'une maniere horizontale ou encore tres légèrement inclinée selon la pente de l'élément reposant sur le fond de la cellule. Dans ce dernier cas, l'écoulement du métal liquide est alors favorise.
Selon une variante particulièrement interessante, il est possible de menager sur chaque empilement un deca-lage longitudinal des eléments multipolaires, de telle man:lcre que les ~ilcts de métal liquide s'échappant des auges des éléments superposés ne puissent etre en contact, empêchan-t ainsi la création de courts-circuits entre les divers éléments du même empilement.
Selon une autre variante, qui peut ê-tre combinée à
la précédente, l'extrémité inférieure de l'arête ventrale de l'élément multipolaire peut être munie d'un dispositif de guidage du fllet de métal liquide, par exemple du type abec verseur canalisant au mieux son écoulement.
L'empilement des éléments multipolaires permet, par l'interposition des pieces de calage, d'assurer une dis-tance régulière entre les elements et de creer des zones _g_ ~7~
interpolaires homogènes assurant la bonne circulation du bain d'élec-trolyse~
L'element inférieur peut plonger dans au moins un filet de métal liquide en contact avec le dispositif de sortie du courant.
De même, l'élement superieur peut être relie aux conducteurs électriques par l'intermédiaire de moyens 10 connus tels que, par exemple, le scellement de pièces en graphite, de barres en cuivre ou en acier.
Dans le cas où l'amenée de courant électrique à
l'anode est constituée par des pièces cylindriques creuses 15 en graphite, celles-ci peuvent jouer le role d'orifices d'évacuation pour les effluents gazeux produits lors de l'électrolyse.
Ainsi, des lors que les éléments multipolaires son-t regulierement empiles, plusieurs de ces empilements sont places parallelement les uns aux autres et relies aux sources d'energie electrique precitees. Des lors, le me-tal liquide se trouvant dans la zone réceptacle de la partie basse de la cel].ule, peut servir d'équipotentielle a l'ensemble des empilements placés en parallele.
Les empilements adjacents ainsi créés, sont régulie-rement positionnés, tant les uns par rapport aux autres que par rapport aux parois de la cellule, grâce aux pieces de formes de calage et, eventuellement, a d'autres pièces de forme en materiaux refractaires, isolan-ts, ainsi que grâce a des saignées horizontales ou pentues pratiquées dans la sole de la cellule.
Le bain d'electrolyse, prealablement enrichi en - l o ~7~U9 chlorure métallique, puis épure, est introduit dans la cellule par des orifices se trouvant dans sa partie infe-rieure, tandis que l'exces de bain appauvri par l'opera-tion d'électrolyse est évacué par débordement dans sa par-tie haute ou par siphon.
La recirculation du bain dans les espaces interpo-laires est assurée par l'entralnement mécanique provoqué
par le dégagement du chlore gazeux, principalement le long des parois latérales.
L'invention sera mieux comprise grâce a la descrip-tion chiffée des figures illustrant l'invention:
La figure 1 est une vue en élévation, en coupe et a l'ex-trémité, d'une cellule d'électrolyse selon l'invention.La figure 2 est une coupe horizontale de la cellule d'élec-trolyse, permettant de voir la disposition des empilements d'électrodes.
La Eigure 3 est une coupe d'un empilement d'électrodes.
~0 La figure 4 est une coupe agrandie d'un élément intermé-diaire.
La figure 5 est une vue en perspective déchiquetée de l'in-térieur de la cellule selon l'invention.
Selon la figure 1, la cellule d'électrolyse du chlo-rure métallique anhydre en bains de sels fondus, comprend une enveloppe (1) en acier réfractaire, munie d'ailettes de refroidissement (2) et garnie intérieurement d'un reve-tement (3) résistant a l'action du chlore et du bain de sels fondus tel que, par exemple, nitrure de silicium, oxynitrure de silicium, carbonitrure de silicium, ou encore de nitrure de bore. Un couvercle (4), muni d'un rebord (5) et fermant la cellule en sa partie haute grace a la présen-ce d'un moyen étanche (6), est muni d'orifices permettant le passage des amenées de courant (7), de l'introduction du bain enrichi en chlorure métallique (8), de l'évacua-t.ion du bain appauvri en chlorure (9), de l'évacuation du métal liquide (10), ainsi que d'autres orifices (11) des-ti.nés à l'évacuation des effluen-ts gazeux.
: 5 La surface interne du couvercle (4), qui est direc-tement exposée aux vapeurs agressives du bain de sels fon- --dus et aux effluents gazeux résul-tant de l'électrolyse, est réalisée en un matériau résistant approprié tel que des alli.ages contenant du nickel, du chrome, du fer, du cuivre, du molybdène et, éventuellement, revêtu de céra-miques protectrices et/ou muni de moyen de refroidissement.
L'intérieur de la cellule d'électrolyse comprend, dans sa partie inférieure, une zone (12) recueillant le métal liquide produit, dans sa partie médiane, une zone (13) d'électrolyse remplie du bain de sels fondus enri-chi en chlorure métallique, enfin, dans sa partie supé-rieure, une zone (14) permettant de collecter les effluents gazeux en vue de leur évacuation par (11).
Les divers orifices précités, nécessaires au bon fonctionnement de la cellule et se situant sur le couver-cle (4) de ladite cellule, assurent, pour chacun, une fonc-tion particulière. Un premier orifice (lO)se prolongeantà travers le couvercle dans les zones supérieure (14), médiane (13) et inférieure ~12), permet l'insertion d'un tuge d'évacuation du métal liquide. Un autre orifice (8) constitue le moyen d'entrée du bain enrichi en chlorure métallique, tandis que l'orifice(9) sert à l'évacuation du bain appauvri., et l'oriEice (11) const.itue un moyen de sortie des effluents gazeux.
A l'intérieur de la cuve de la cellule d'électro-lyse selon l'invention, des empilements verticaux (15) d'electrodes sont places en parallèle et à égale dis-tance.
Chaque empilement (15) comporte une électrode d'amenée de courant (16) munie d'une barre d'amenée (17~ noyée dans ladite électrode et reliée à l'amenee de courant (7) tra-versant le couvercle (4), des éléments multipolaires inter-mediaires (18), une électrode de sortie de courant (19) s'emboitant, par des saignées (2) dans le fond (21) de la cuve, dans lequel peuvent être noyees des barres (22) de sortie de courant.
Les elements multipolaires intermédiaires (18) créent entre eux des espaces interpolaires (23), réguIiers et sensiblement verticaux.
Selon la figure 2, qui est une coupe horizontale de la cellule selon l'invention, ladite cellule comprend l'en-veloppe (10 en acier réfractaire, munie d'ailettes de re-froidissement (2), garnie intérieurement du revêtement ré-sistant (3) à l'action du bain de sels fondus et du chlore, ainsi que des orifices (7) pour les amenées du courant, (8) pour l'introduction du bain enrichi en chlorure metallique,(9) pour l'évacuation du bain appauvri par électrolyse en ce chlorure, (10) pour l'évacuation du métal liquide et (11) pour ].a sortie des effluents gazeux.
I,adite cellule comprend également dix empilements verticaux (15) comportant les électrodes multipolaires précitées.
Selon les figures 3 et 4, vues en coupe d'un empi-lemen d'électrodes, ledit empilement se compose d'une électrode d'amenée du courant (16), d'éléments multipolai-res intermédiaires (18) et d'une electrode de sortie de courant (19).
L'électrode d'amenée de courant (16), constituée ~7~
d'une pièce prismatique en graphite, dont la section droite est formée de la branche inferieure de la le-ttre Y, es-t egalement munie d'une barre d'amenée du courant (17), noyee dans la masse et reliee à l'alimentation (7) non représentée.
Les eléments multipolaires intermédiaires (18), ega-lement constitues d'une pièce prismatique en graphite, offrent une section droite rappelant la lettre Y, dont le plan de symetrie est vertical.
Chaque element multipolaire intermédiaire (18) com-porte une partie sNpérieure (24) en forme d'auge, définie par les deux branches supérieures (25) et (26) du Y, et une partie inférieure (27) appelée arête ventrale, définie par la branche inferieure du Y dont l'epaisseur est au moins egale à celle des parois (25) et (26). Le fond de l'auge (24) est muni d'un canal longitudinal (28), cons-titue par une rainure favorisant la collecte et l'eva-cuation du metal obtenu par electrolyse.
L'electrode de sortie du courant (19) est également une pièce prismatique dont la section droite rappelle la forme de la lettre 11, dont les branches inferieures (29) et (30) sont emboItees dans les saignees (20) de la sole (21), dans laquelle est noyee la barre (22) de sortie du courant.
Ainsi, les divers elements prismatiques constituant l'empilement (15), assurent, grace à l'interposition de pieces de calage en refractaire (31) isolant, une distance regulière entre ces éléments en créant des zones interpo-laires (23) encore appelées espaces interpolaires , assu-rant une bonne recirculation du bain d'electrolyse, une re-cuperation favorable du metal fondu, et une excellente ~1~7'4()S' evacuation des effluents gazeux entre les parois (25),(26) de l'auge et (27) de l'arête ventrale.
Grâce a cette technologie nouvelle, les elements multipolaires sont assembles en un empilage vertical et des espaces interpolaires verticaux, empêchant ainsi la rencontre entre le metal Æondu couIant vers le fond de la cuve et les effluents gazeux migrant vers la partie haute de ladite cellule.
Selon la figure 5, vue en perspective dechiquetee de l'interieur de la cellule selon l'invention, les empi-lements (15) d'electrodes sont places en parallèle et à
egale distance, comme cela a deja ete exprime. Chaque empilement comporte une electrode (16) d'amenee du courant puis des elements multipolaires intermediaires (18) et une electrode (19) qui permet la sortie du courant.
L'electrode (16) d'amenee du courant, constituee par une piece prismatique en graphite, est munie d'une barre (17) d'amenée du courant reliée à l'alimentation en courant (non representee).
, .
Chaque element multipolaire intermediaire (18), for-me d'une pièce prismatique en graphite, comporte une partie superieure (2~) en forme d'auge, definie par les parois (25) et (26) et une partie inferieure (27), arête ventrale.
Le fond de l'auge (2~) est muni d'un canal longitudinal (28) cons-titue par une saignee favorisant collec-te et eva-cuation du metal obtenu lors de l'electrolyse du chlorure metallique.
L'electrode permettant la sortie du courant (19), constituee d'une pièce prismatique en graphite, dispose de deux parois inferieures (29) et (30) qui s'emboItent 7~
dans des saignées inclinees (20) de la sole 121) de la cellule.
L'electrode (19) est reliee a la borne de sortie (34) du courant par l'intermediaire du metal liquide se trouvant dans le collecteur (35) en fond de cuve, dans lequel sont immergées les extremites inferieures du tube d'evacuation (10) du métal fondu et de la borne de sortie de courant (34), protegees par leur gaine (36) et (37) en refractaires isolants.
Les divers élements prismatiques constituant un em-pilement sont tenus a distance reguliere les uns des autres par l'interposition de pieces de calage (31) en re-fractaire isolant, en creant les espaces interpolaires (23).
Les divers elements prismatiques (16), (1.8) et (19) disposent d'une legere pente favorisant l'ecoulement du metal par les canaux longitudinaux (28).
De plus, ces divers elements prismatiques (16), (18) et (19) d'un empilement sont decales longitudinalement les uns par rapport aux autres comme le montrent les elements intermediaires (38), (39) et (~0) par exemple, de telle maniere que les file-ts de metal liquide s'echappan-t de l'auge (24) de chacun des elements prismatiques par l'in-termediaire du canal longitudinal (28), ne puissent être en contact les uns avec les autres, empechant ainsi la crea-tion de courts-circuits entre les divers elements prismatiques du même empilement.
De même, l'arête ventrale (27) est munie d'un dis-positif de guidage (33) du filet de metal liquide, du type bec verseur, canalisant au mieux l'ecoulement dudit metal.
1~7~(~9 Le bain de sels fondus n'a pas été représenté dans le cas de 1~ figure 5 pour permettre de mieux percevoir et comprendre la structure interne de la cellule selon l'in-vention.
Le niveau du bain d'électrolyse dans ladite cel-lule peut varier au cours de l'operation mais doit baigner tous les espaces interpolaires.
Lors de l'electrolyse du chlorure metall.ique, en bain de sels fondus, un passage preferentiel de montee des effluents gazeux est établi dans les espaces interpolaires (23) délimités par les parois supérieures (25) et (26) d'un élément prismatique intermédiaire et l'arête ventrale 127) d'un autre element prismatique intermediaire emboIte dans le precedent. Le passage, ainsi reserve pour la montee des e.ffluents ga~eux de part et d'autre de chaque element intermediaire formant un empilement, permet la circulation du bain de sels fondus dans les espaces inter-polaires, l'ecoulement dudit bain etant cree par l'effet de montee des ef:fluents gazeux produits par l'electrolysedans les espaces interpolaires (23).
Ainsi, quand les effluents gazeux sortent de chaque espace interpolaire (23), ils débouchent et se rassemblent dans un espace inter-empilements (~2) et s'écoulent dans le sens désiré, c'est-à-dire du fond vers le haut de la cellule et sortent de celui-ci par l'intermédiaire de l.'orifice (11) traversant le couvercle (4).
Pendant ce-tte même électrolyse du chlorure métalli-que en bain de sels fondus, le métal fondu dispose sur les surfaGes cathodiques s'ecoule dans l'auge (24) de chaque espace interpolaire (23) par le canal longitudinal d'eva-cuation (28), tombe dans la zone du metal liquide (12) et 74~
est recueilll dans le collecteur de mé-tal liquide (35) à
partir duquel le métal est évacué par l'intermédiaire du puisard (10).
La sortie de courant peut egalement se faire grâce a la borne de sortie (34) qui plonge dans le metal liquide se trouvant dans le collecteur (35).
Des lors, grâce aux espaces interpolaires (23), sensiblement verticaux, qui guident la montee des effluents gazeux, et grâce aux canaux longitudinaux (28) d'evacua-tion de metal liquide se trouvant en fond d'auge (24), a la legere pente des eléments multipolaires intermediaires (18) et au décalage de chaque élément multipolaire, tel que ceux illustres par (38), (39) et (40), qui conduisent le métal liquide de chaque élément multipolaire intermé-diaire vers le fond de la cellule séparant le cheminement des effluents gazeux et du métal liquide, il ne peut pas se produire, d'une part, une rechloruration du métal élec-trolysé au moyen des effluents gazeux et, d'autre part,des courts-circuits entre les éléments multipolaires inter-médiaires.
Enfin, le niveau du bain de sels fondus a l'inté-rieur de la cellule étant maintenu pratiquement constant, le bain épuisé en chlorure métallique électrolysé est éva-cué par l'orifice (9), tandis que le bain enrichi en chlo-rure métallique a électrolyser est introduit par l'inter-médiaire de l'alimentation (8) (non visible).
` EXEMPLE 1 (selon les figures 1 et 5) On a réalisé une cellule d'électrolyse de chlorure d'alu~inium anhydre, selon l'invention, constituée par une enveloppe (1) en acier réfractaire, munie d'ailettes de refroidissement (2) et garnie intérieurement d'un revête-7'1~3 ment (3) résistant a l'action du chlore et des bains de sels fondus a base de chloroaluminate alcalins.. Ce revete-ment etait constitue par un empilement de briques en car-bonitrures de silicium à joints croises, maintenus par un coulis à base de nitrure de silicium.
A l'interieur de la cellule se trouvaient deux empi-lements verticaux (15) constituant cinq espaces interpo~
laires, réalises avec des éléments intermédiaires de sec-tion ayant sensiblement la forme de la lettre Y, d'unehauteur de 35 centimetres, d'ure longueur de 50 centime-tres et dont la plus grande largeur était de 14 centimae-tres.
Ces élémen-ts multipolaires étaient réalisés en gra-phite et leurs branches superieures (25) et (26) avaient une epaisseur de 3 centimatres tandis que la branche infé~
rieure (27), appelee arete ventrale, avait une epaisseur de 6 centimètres.
Une très legère pente ~de 5% par rapport à l'hori-zontal) etait maintenue cntre chaque clement intermédiaire multipolaire (18) de chaque empi]ement (15) afin d'accélé-rer ].'évacuation des ef~l.uents de l'espace interpolaire (23).
La separation entre chaque elément multipolaire intermédiaire était assurée par des cales en nitrure de silicium, matériau résistant à la corrosion du milieu, assurant ainsi une distance entre chaque élément intermé-diaire multipolaire egale à 1 centimètre dans la partie sensiblement verticale.
.
Le fond de l'auge (24), un peu plus éloigné de l'arête ventrale (27), defini.e par les parois (25) et (26) 4(~C3 était muni d'un canal longitudinal (28) de 2 centimètres de large et 3 centimètres de haut.
I,'électrode d'amenée de courant (16) était elle-même reliee au circuit electrique d'alimentation par l'in-termediaire d'une barre d'amenee de courant (17).
L'electrode permettant la sortie de courant (19) etait en contact avec le metal liquide. La sortie du courant s'effectuait par une barre d'acier scellée dans la sole en carbone.
Le bain d'électrolyse du chlorure d'aluminium était composé, à l'entrée de la cuve, de 18,8% de LiCl, 28,2% de lS NaCl et 53% de AlC13 en poids.
Le bain était maintenu a la température de 720C
+ 10C.
L'apport en AlC13 s'effectuait par l'orifice d'alimenta-tion (8?, tandis que le bain appauvri s'évacuait par sur-verse a l'aide de l'orifice (9).
Le débit d'alimentation en bain enrichi était de 62kg/h et était réglé par mesure de la conductivité du bain a l'aide d'une cellule conductimetrique et d'un détecteur de niveau (non représenté).
Les conditions de fonctionnement de ladite cellule étaient les suivantes:
-Densité de courant par cm2 : 1,2 A/cm2 30 -Intensité traversant la cellule :3840 A
~Poids moyen journalier d'Al produit : 144 kg -Rendement en courant :~ 93 %
-Chute de tension aux bornes : 13,5 V
-Consommation électrique en heure par tonne d'aluminium produit :8640 Kwh/t -Masse AlC13 introduite par heure : 33 kg -Masse de bain enrichi introduit par heure : 62 kg -Temps de fonctionnement : 3700 h s L'aluminium produit etait extrait par aspiration à
l'interieur du puisard (10) menage dans un tube refrac-taire isolant.
Le chlore etait evacue avec les autres effluents : 10 gazeux par l'intermediaire du tube (11).
Ainsi,la demanderesse a constate des sorties regu-lières du chlore et de l'aluminium sans que se produisent des phenomènes lmportants de rechloruration du metal ou de court-circuit entre les elements multipoiaires intermediai-res bien connus de l'homme de l'art.
On a realise une cellule d'electrolyse de chlorure d'aluminium selon l'invention comportant, comme dans l'exemple 1, les mêmes elements intermedi.aires multipolai-res, mais dont la partie cathodique (paroi interne de l'auge) avait ete recouverte d'un melange compose de 60%
en poids de diborure de zirconium et de 40% en poids de goudron de houille de haute temperature, puis calcines à
1200C.
A l'interieur de la cellule, cinq paires d'empile-ments adjacents comportant cinq espaces interpolaires ont ete disposes à une dis-tance de 5 centimètres, l'electrode d'amenee du courant de chaque empilement etant liee par une equipotentielle en graphite. Les empilements etaient symetriques par rapport au canal collecteur.
Le bain d'electrolyse du chlorure d'aluminium avait ~7~
la composition suivante en polds, à l'entrée de la cel-lule:
LiCl : 18,8 ~
NaCl : 28,2 %
AlC13 : 53 %
et était maintenu a la température de 720C + 10C.
Le débit d'alimentation en bain enrichi était de 248 kg/h. Son introduction était réglée en fonction de la réponse d'une cellule conductimetrique et d'un detecteur de niveau (non represente).
Les conditions de fonctionnement de ladite cellule etaient les suivantes:
-Densite de courant par cm2 : 0,94 A/cm -Intensite traversant la cellule : 15000 A
-Poids moyen journalier d'Al produit : 575 kg -Rendement en courant : 95 %
-Chute de tension aux bornes : 12,4 V
-Consommation electrique en heure par tonne d'aluminium produit : 7760 Kwh/t -Masse AlC13 introduite par heure : 131 kg -Masse de bain enrichi en AlC13 par heure : 248 kg -Temps de Eonctionnement : 2500 h Dans le cas de cet exemple, la sortie de coura~t s'effec-tuait à l'alde d'une barre en acier scellee dans la sole.
Ainsi, on a pu observer, par rapport à l'exemple 1, un gain de 1100 millivolts aux bornes de la cuve. Cette amelioration etait la consequence, d'une part, d'une sen-sible reduction de la densite de courant, phenomène bien connu de l'homme de l'art et, d'autre part, du rendement du à ~ne rediffusion plus faible vers l'anode de l'alumi-nium produit, grace au revetement à base de borure de zir-conium.
11f~;74(~5~
On a realise une cellule d'electrolyse de chlorure d'aluminium selon l'invention en conservant le meme type d'empilement que dans l'exemple 2, mais dont les eléments ; 5 cathodiques intermediaires ainsi que les electrodes de sortie du courant etaient revetues de diborure de titane.
Le bain d'eIectrolyse du chlorure d'aluminium avait la meme composition que precedemment et etait maintenu à
la temperature de 720C + 10C. Le debit d'alimentation en bain enrichi etait de 248 kg/h et etait regle a partir de la mesure de la conductivite du bain et d'un detecteur de niveau.
Les conditions de fonctionnement de ladite cellule etaient les suivantes:
-Densite de courant par cm2 : 0,94 A/cm -Intensite traversant la cellule : 15000 -Poids moyen journalier d'Al produit : 575 kg -Rendement en courant :~ 95 %
-Chute de tension aux bornes : 12,7 V
-Consommation electrique en heure par tonne d'aluminium produite : 7950 Kwh/t -Masse AlCl3 introduite par heure : 131 kg -Masse de bain enrichi en ~lC13 par heure : 248 kg -Temps de fonctionnement : 3000 h Ainsi, on a pu constater, par rapport à l'exemple 1, une diminution de la chute cathodique liee à la presen~e du revetement de diborure de titane.
La substitution aux barres en acier de sortie du courant, noyees dans la sole et emergeant du fond de la cellule, de la borne (34) en graphite recouverte de dibo-rure de titane, a condui-t à une légère augmenta-tion de la chute de tension aux bornes de la cellule, mais a permis une meilleure etancheite de la cellule et une reduction des risques d'infiltration.
Claims (19)
1.- Cellule de production électrolytique de métal par électrolyse de son halogénure en bain de sels fondus, qui comprend une enveloppe externe de forme sensiblement parallélépipédique, disposant de moyens de refroidisse-ment, d'orifices d'entrée et de sorties des fluides liqui-des et gazeux, ainsi que des moyens d'alimentation en éner-gie électrique, enveloppe à l'intérieur de laquelle se trouvent, dans sa partie inférieure, une zone réceptacle pour recueillir le métal produit, dans sa partie médiane, au moins une série d'électrodes disposées en pile, chaque pile comportant dans le sens vertical et de haut en bas une électrode d'amenée de courant, des éléments multipo-laires intermédiaires et une électrode de sortie de cou-rant définissant des espaces interpolaires réguliers et, dans sa partie supérieure, une zone de collecte des gaz, caractérisée en ce que les éléments multipolaires sont assemblés en un empilage vertical et que les espaces inter-polaires sont sensiblement verticaux.
2.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments multi-polaires intermédiaires sont composés d'éléments prismati-ques en carbone.
3.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 2, caractérisée en ce que les éléments multi-polaires intermédiaires comportent une partie supérieure en forme d'auge et une partie inférieure constituée par une arête ventrale, la section droite desdits éléments ayant une forme rappelant la lettre Y.
4.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie supérieu-re en forme d'auge, définie par les deux branches supé-rieures du Y, a une épaisseur de paroi constante tandis que la partie inférieure, constituée par l'arête ventrale, a une épaisseur de paroi au moins égale à celle de l'auge, mais préférentiellement égale au double de celle de l'auge.
5.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les extré-mités supérieures des deux branches de la section en Y
s'écartent de l'axe de ces deux branches en s'évasant.
s'écartent de l'axe de ces deux branches en s'évasant.
6.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'épaisseur des parois de l'auge est comprise entre 10 et 100 millimètres et, de préférence entre 25 et 50 millimètres.
7.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la hauteur de chaque élément multipolaire est au moins égale à 200 millimètres et est comprise, de préférence, entre 300 et 500 millimètres.
8.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le fond de l'auge formée par les branches supérieures de la sec-tion en forme de Y, est muni d'une rainure longitudinale favorisant la collecte du métal.
9.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que l'extré-mité de l'arête ventrale de l'élément intermédiaire multi-polaire est munie d'un dispositif de guidage du filet de métal liquide.
10.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que l'empilage vertical des éléments multipolaires intermédiaires com-porte un élément supérieur d'amenée du courant qui est constitué par une pièce prismatique en carbone de section droite cruciforme, en T ou en I.
11.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que l'empilage vertical des éléments multipolaires intermédiaires compor-te un élément inférieur de sortie de courant qui est cons-titué par une pièce prismatique en carbone de section droite rappelant la forme du H, du M ou du N.
12.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que les élé-ments multipolaires intermédiaires sont empilés régulière-ment par interposition entre deux éléments, de cales en réfractaire isolant.
13.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que les élé-ments multipolaires intermédiaires empilés sont horizon-taux.
14.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que les élé-ments multipolaires intermédiaires empilés sont inclinés par rapport au plan horizontal.
15.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que les éléments multipolaires intermédiaires empilés sont décales longitu-dinalement les uns par rapport aux autres pour éviter la création des courts-circuits entre les divers éléments du même empilement par écoulement du métal.
16.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que la surface cathodique de chaque élément multipolaire en graphite est recouverte de diborure de zirconium.
17.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que la surface cathodique de chaque élément multipolaire en graphite est recouvert de diborure de titane.
18.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que la sortie générale du courant est réalisée par une barre, en acier, en cuivre ou en graphite, scellée à la sole conductrice de la cellule.
19.- Cellule de production électrolytique selon la revendication 1, 3 ou 6, caractérisée en ce que la sortie générale du courant est réalisée au moyen d'une borne verticale, isolée du bain d'éloctrolyse plongeant dans la nappe du métal liquide.
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