CA1195952A - Procede et dispositif pour l'elimination par piquage des residus de bain d'electrolyse sur les anodes precuites - Google Patents

Procede et dispositif pour l'elimination par piquage des residus de bain d'electrolyse sur les anodes precuites

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CA1195952A
CA1195952A CA000413698A CA413698A CA1195952A CA 1195952 A CA1195952 A CA 1195952A CA 000413698 A CA000413698 A CA 000413698A CA 413698 A CA413698 A CA 413698A CA 1195952 A CA1195952 A CA 1195952A
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CA000413698A
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Georges Ferret
Pierre Fayet
Alain Dovillaire
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Rio Tinto France SAS
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Aluminium Pechiney SA
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Abstract

Un procédé et un dispositif pour l'élimination des résidus de bain d'électrolyse sur les éléments anodiques usés retirés des cuves pour la production d'aluminium. On positionne les éléments anodiques usés sur un châsis basculant autour d'un axe horizontal, on bascule le châssis de façon à amener les tiges de suspension sensiblement à l'horizontale, on casse les résidus d'électrolyte adhérant aux pattes et au mégot carboné, sous l'action d'un outil agissant à la fois par percussion et poussée statique et on recueille les résidus du bain qui tombent par gravité, dans un moyen de réception. Le cassage des résidus de bain d'électrolyse peut être effectué en plusieurs stades successifs et, entre chaque stade, on procède à une rotation limitée de l'élément anodique usé autour d'un axe sensiblement confondu avec l'axe de la tige de suspension.

Description

5~

La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour l'élimination par piquage des résidus de bain d'electrolyse sur les anodes precuites usées, retirees des cuves d'electrolyse pour la production d'aluminium par le procedé Hall-Héroult.
Dans ces cuves, chaque élément anodique comprend un bloc carboné, moulé et précuit comportant un certain nombre de cavités ~ermées dans lesquelles sont scellés, par coulée d'une fonte speciale, ou parfois au moyen d'une pâ-te carbonee, des moyens de suspension et de connexion électri-que. Ces moyens sont generalement des ronds d'acier - de deux à si~ dans les cas les plus ~réquents - relies par des pattes elles-mêmes soudées à une tige de suspension qui vient se verrouiller sur la barre anodi.que. Un tel système est décrit, par exemple, dans le brevet fran~ais n 1 519 ~75 ( - US. 3 351 5~6) et dans le brever ~xancais n 2 350 407 (= US. ~ 119 505), l'un et l'autre au nom d'ALUMINIUM PECHINEY.
Lors~u'une anode est usee, on procède à l'échange de l'ensemble de l'élement anodique, qui comporte quatre eléments recuperables et recyclables:
- l'ensemble tige-pattes, qui sera rescelle dans une anode precuite neuve, - le residu de carbone ou <~mego-t)~ ~ui sera, après traitement convenable, utilise comme un des constituants de la pate d'anode, - le ba.in d'electrolyse, accumule sur l'anode sous forme de croutes et qui sera, apres traitement convenable, reintroduit dans les cuves, - la ~onte de scellement qui sera utilisee pour le scellement de nouvelles anodes.
L'invention concerne la séparation des croûtes du bain d'electrolyse du reste du systeme anodique.
Cette operation se fait habituellement avec des moyens plus ou moins mecanises à l'aide de racles~ marteau~

piqueurs, burineurs pousseurs vibrantsou non, herses, comple-tes parfoi.s par l'action de tables vibrantes assurant l'éva-cuation du bain detache de l'élément anodique. De tels équipements requierent la présence continue et l'action d'ope-rateurs dans des conditions souvent pénibles de chaleur, de bruit et de poussieres difEiciles à capter.
Dans le brevet francai.s FR. 2 350 407 déja cité, on-a décrit un dispositif de cassage des croûtes par poussée et percussion, que l'on peut adapter a un engin de service, dutype semi-portique par exemple, et qui opère sur la cuve meme, au moment du .retrait de l'anode usée.
Ce dispositif n'est plus compatible avec les exigences actuelles sur le captage des ef:Eluents fluorés, car il oblige à maintenir ouverte a l'air libre la partie de la cuve sur laquelle on opère, ce qui entra1ne le déga-gement, dans l'atmosphère, des émissions fluorées de la cuve r et perturbe son equilibre therm.ique.
En outre, les conditions de fonctionnement des cuves modernes a grande puissance, telles que les cuves a 180.000 amperes decrites dans les brevets d'ALUMINIUM
PECHINEY: FR. 2 324 761 t= US. 4 049 5181, FR. 2 333 060 (= US. 4 072 597), FR. 2 343 826 ( - US. 4 090 930~, FR.
2 423 554 (= US. 4 210 514), FR 2 425 482 (= US. 4 169 034), FR. 2 427 760 (= US. 4 200 513), et dont l'alimentation en alumine est realisee ponc-tuellement et non plus par les brise-croutes traditionnels, cond~isen-t a la formation dlune croate superficielle d'electrolyte figee, tres solide, e-t d'une epaisseur plus importante, ce qui contribue à rendre ineE~icaces les moyens d'elimination des croûtes sur les megots d'anodes par simple vibration ou par des outils pneumatiques legers.
Selon la presente invention, il est p.revu un procede d'elimination, par piquage, des résidus de bain dSélectrolyse sur les elements anodiques uses retires des ~335~3t5~:

cuves pour la production d'aluminium par le procede ~Iall-Heroult, lesdits elements compor-tant un residu de carbone, dit megot dans lequel sont scellees des pattes soudees à
une tige de suspension, procede selon lequel on positionne les elements anodiques usés sur un châssis basculant autour dlun axe horizontal, on bascule le châssis de façon a amener les tiges de suspension sensiblement a l'horizontale, on casse les residus d'electrol~te adherant aux pat-tes et au mégot carbone, sous ]'action d'un outil agissant a la fois par percussion et poussee statique et on recueille les residus du bain qui tombent, par gravite, dans un moyen de reception.
De préference, le cassage des residus d'electrolyte est effectue en plusieurs s~ades successifs et, entre chaque stade, on procede a une rotation limitee de l'element anodi-que use autour d'un axe sensiblement con~ondu avec l'axe de la tige de suspension, chaque stade de cassage des residus etant effectue par deplacements combines de l'outil de per-cussion et de poussée statique selon son axe vertical, pa-rallelement a son axe vertical et à l'axe de basculement du châssis, et parallelement a son axe vertical, perpendicu-lairement a l'a~e de basculement du châssis.
Se.lon la presente invention, il est aussi prevu un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede comportant: ~
~ un chassis avec au moins un support d'element anodique use, - un moyen de basculement du châssis autour d'un axe horizontal, - un moyen de rotation du support, - un moyen de piquage des residus d'electrolyte, - un moyen de recupération des residus d'electrolyte.
Un mode de realisation preferentlel va être mainte-nant decrit, a titre d'exemple, de maniere non limitative, en se referant aux dessins attaches, dans lesquels:
La figure 1 montre l'ensemble du dispositiE ou 5~S~

l'élément anodique est représenté en position de réception (traits pointillés) et en position de piquage (traits pleins~
La figure 2 représente en coupe, et la figure 3 en plan, le dispositif de support, dlilNmobilisation/ de basculement et de rotation, concu pour trois éléments anodi.-ques usés disposes en ligne.
La figure 4 represente le detail du disposi-tif de verrouillage de la tige de suspension.
L'appareillage comporte deux parties distinc-tes qui coopèrent pour l'obtention du resulta-t d'ensemble: le support basculant d'éléments anodiques et le dispositi~ de piquage:
Le support-basculan-t d'elements anodiques-Il remplit les fonctions suivantes:
- reception des elements anodiques us~s arrivant de la salle d'electrolyse, avec la tige support en position verticale, - positionnement et immobilisation des élements anodiques, - basculement des eléments anodiques en position de piquage, - rotations limitées et successives des elements anodiques autour dlun axe coIncidant sensiblement avec llaxe de la tlge de suspension, - récupéra-tion des résidus de bain d'électrolyse.
Le support-basculant comporte un châssis, formé
esse~tiellement par une poutre 1 qui peut tourner autour de son axe 2 sur les paliers 3 3', grâce à un moteur non repré-sente. La poutre 1 supporte, d'une part, un ou plusieurs (trois dans le cas represente) supports d'anodes 5, munis de guides 6 qui assurent le positionnement et le cen-trage des elements anodiques et~ d'autre par-t, un nombre egal de dispositi~s 7 de prehension et de verrouil].age des tiges de suspension ~. Chaque element anodique comporte, en outre;
les pattes de scellemen-t 9 et le megot de carbone 1~ Sur l'une des anodes, on a represente schématiquement par un trait pointillé les limites de l'encombrement que peuvent atteindre au maximum les croûtes cle bain d'électrolyse a éliminer. Chaque support d'anode 5 est muni d'un moyen individuel de rotation motorisé 11, autour d'un axe 12 sensiblement confondu avec l'axe de la -tige d'anode 8~
Le dispositif de verrouil:Lage 7 des tiges d'anodes sur ]es bras-suppor-t 13 presente certaines par-ticulari.tes originales: il comporte une partie fixe 14 et une partie rotative :l5, formees de deux elements identiques 15a et 15b, serres sur la partie fixe par les boulons 16, avec un jeu rëduit mais suffisant pour assurer sa rotation autour d'un axe qui correspond sensiblement à l'axe 12 de la tige de suspension. Les deux elements 15a et 15b rotatifs comportent une decoupe 17 qui correspond a la section transversale de l.a tige de suspension 8. La partie fixe 1~ es-t assujetie au bras-support 13 par un boulon 18 et un bloc amortisseur en caoutchouc, ou autre e]astomere 19. En outre, elle vient en appui sur le bras-support 13 par deux bu-tees 20 en caout-chouc qui reduisent fortement la transmission au châssis desvibrations provoquees par le dispositif de piquage.
Grâce à ce dispositif, chaque anode peut être présentée au dispositif de piquage dans les positions successives les plus favorables pour assurer l'élimination rapide et totale des résidus de bain d'electrolyse.
La poutre-chassis 1 est entralnée en rotation autour de son axe sous lieffet des vérins ~1. Elle peut normalement tourner de 90 de façon a basculer les anodes jusqu'à une position où la ti~e ~ est horizontale ou ne forme avec l'horizontale qu'un angle relativement limité, inférieur a environ 20 (valeur donnée a titre non limitatif).

Dans le cas représenté, la rotation s'e~fectue de façon que la ti~e de suspension se trouve du côté du dispo-sitif de percussionO
En position basculée, les anocles se trouvent placees au-dessus d'un dispositif de récupération des croûte de bain par yravi-té.
Dans le cas représenté, le dispositif de récupe-ration comporte une grille 22 dont la dimension de maille permet le passage de blocs de sel détachés de l'anode, d'une dimension maximale compatible avec l'installa-tion de traite-ment qui fait suite. Au-dessous de cette grille, on peut placer une tremie (non representee) alimentant un convoyeur à bande qui transporte les residus d'electroly-te vers des dispositifs de recyclage qui sont connus en eux-mêmes (defer-rage magnetique, broyage, calibrage, etc.~.).
Le dispositif peu~ etre avantageus2ment completepar un aspirateur de poussières qui agit, par exemple, dans l'espace situe entre les supports d'~node et la ~rille.
La canalisation 23 est reliee à un aspirateur muni de filtres appropries.
2/ - Le dispositif de piquageO
Il assure la fonction de piguage proprement dite, c'est-à-dire le cassage par percussion et poussee statlque des croûte de bain d'elec-trolyse qui enrobent la partie supé-rieure du mégot d'anode.
Bien ~u'il soit théoriquement possible d'opérerle piquage par un dispositif pneumatique, il a été consta~e ~ue l'operation etait à la fois plus rapide, plus efficace et plus complete si l'on utilisait un outil de percussion à
commande hydraulique, qui assure à la fois une poussee sta-tique et une percussion dont l'amplitude et la frequence sont optimisées pour les conditions particulieres de cette opération. Un outil du genre <~brise-beton hydraulique convient parfaitement.

Cet outil 24 muni d'une pointerolle 25 appropriée est monte sur un bras axticule 26 muni d'une pluralité
d'articulations et commandé par les vérins hydrauliques 32 et 33 qui permettent d'obtenir tous les déplacemen-ts de l'outil en maintenant conskamment son axe 3~ sensiblement vertical.
Dans le cas representé, le bras assure un déplace-ment de l'outil de percussion ~ dans le sens horizontal, avec une amplitude de 0,5 m et, dans le sens vertical, de 1~5 m.
En outre, l'ensemble du bras 26 et de ses vérins de commande 32 33 peut se deplacer parallelement a la poutre châssis 1, et se positionner a un emplacement quelconque par rapport aux supports d'anodes~
Par combinaison des ces troismouvements la pointe-rolle 25 peut accéder à la totalite du volume dans lequel, sur chaque elément anodique, peuvent s'etre accumules des residus de bain d'electrolyse.
De préference, le bras et les verins osnt solidaires d'une cabine 35 mobile sur des rails 36 a l'initiative de l'opérateur. La cabine 35 peut être insonorisée et alimentee en air filtre pour assurer des conditions de travail satis-faisantes a l'operateurO
La mise en oeuvre de ce dispositiE, sur des elemen-ts anodi~ues uses provenant de cuves dielectrolyses a 180.000 ampères, permet d'assurer l'élimination des résidus de bain d'électrolyse en un temps inferieur a cinq minutes dans de parfaites conditions d'hygiène et de sécurité.

Claims (8)

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Procédé d'élimination par piquage, des résidus de bain d'électrolyse sur les éléments anodiques usés reti-rés des cuves pour la production d'aluminium par le procédé
Hall-Héroult, lesdits éléments comportant un résidu de car-bone, dit ?mégot? dans lequel sont scellées des pattes soudées à une tige de suspension, caractérisé en ce que l'on positionne les éléments anodiques usés sur un châssis basculant autour d'un axe horizontal, on bascule le châssis de façon à amener les tiges de suspension sensiblement à l'horizontale, on casse les résidus d'électrolyte adhérant aux pattes et au mégot carboné sous l'action d'un outil agissant à la fois par percussion et poussée statique et on recueille les ré-sidus de bain qui tombent par gravité, dans un moyen de réception.
2. Procédé d'élimination selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue le cassage des résidus de bain d'électrolyse en plusieurs stades successifs et que, entre chaque stade, on procède à une rotation limitée de l'élément anodique usé autour d'un axe sensiblement confondu avec l'axe de la tige de suspension.
3. Procédé d'élimination selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque stade de cassage des résidus de bain d'électrolyse est effectué par déplacements combinés de l'outil de percussion et de poussée statique selon son axe vertical, parallèlement à son axe vertical et à l'axe de basculement du châssis, et parallèlement à son axe vertical, perpendiculairement à l'axe de basculement du châssis.
4. Dispositif pour élimination par piquage, des résidus de bain d'électrolyse sur les éléments anodiques usés retirés des cuves pour la production d'aluminium par le procédé Hall-Héroult, lesdits éléments comportant un résidu de carbone, dit ?mégot? dans lequel sont scellées des pattes soudées à une tige de suspension, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un châssis avec au moins un support d'élément anodique usé, - un moyen de basculement du châssis autour d'un axe horizontal, - un moyen de rotation du support, - un moyen de piquage des résidus de bain d'électrolyse, - un moyen de récupération des résidus de bain d'électrolyse.
5. Dispositif selon la revendication 4, caracté-risé en ce que le moyen de piquage des résidus de bain d'électrolyse comporte une pointerolle fixée à un générateur de vibrations et de poussée statique d'axe sensiblement vertical, et relié à des moyens de déplacement selon son axe vertical et parallèlement à cet axe.
6. Dispositif selon la revendication 4, caracté-risé en ce que le support d'élément anodique usé comporte un moyen de verrouillage de la tige de suspension, comportant une partie fixe, une partie rotative formée de deux éléments identiques serrés sur la partie fixe par une pluralité de boulons avec un jeu suffisant pour assurer sa rotation autour d'un axe qui correspond sensiblement à l'axe de la tige de suspension, les deux éléments rotatifs comportant une dé-coupe correspondant sensiblement à la section transversale de la tige de suspension.
7. Dispositif selon la revendication 6, caracté-risé en ce que la partie fixe est assujetie au bras-support par un boulon dont il est isolé par un moyen d'amortissement des vibrations.
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la partie fixe du moyen de verrouillage s'appuie sur le bras support par l'intermédiaire des moyens d'amortissement des vibrations.
CA000413698A 1981-10-20 1982-10-19 Procede et dispositif pour l'elimination par piquage des residus de bain d'electrolyse sur les anodes precuites Expired CA1195952A (fr)

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