CA1271725A - Dispositif et methode de connexion entre cuves d'electrolyse a tres haute intensite, pour la production d'aluminium, comportant un circuit d'alimentation et un circuit independant de correction du champ magnetique - Google Patents
Dispositif et methode de connexion entre cuves d'electrolyse a tres haute intensite, pour la production d'aluminium, comportant un circuit d'alimentation et un circuit independant de correction du champ magnetiqueInfo
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Abstract
Dispositif de connexion électrique entre deux cuves successives d'une série destinée à la production d'aluminium par électrolyse d'alumine dissoute dans La cryolithe fondue, selon le procédé Hall-Héroult, sous une intensité au moins égale a 15.0 kA et pouvant atteindre 500 à 600 kA. Le dispositif d'alimentation électrique des cuves comporte, outre le circuit d'alimentation en courant d'électrolyse, un circuit distinct de correction et d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteurs sensiblement parallèles à l'axe de la série, parcourus par un courant continu, de même sens que le courant d'électrolyse et qui crée, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé vers le bas près des têtes gauches des cuves et dirigé vers le haut près des têtes droites des cuves. Le courant total J2 parcourant le circuit de correction magnétique est au plus égal au courant d'électrolyse J1, et, de préférence compris entre 5 et 80 de J1. Et une méthode pour mettre en oeuvre ce dispositif.
Description
~2n7~si L
1. OBJET DE L'INVENTION
L'inven-tion concerne un dispositif et une méthode de connexion électrique entre les cuves successives d'une série pour la produc-tion d'aluminium par électrolyse d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, seLon le procede Hall-Héroult et comportant un circuit indépendant pour la correction des effets indésirables clus aux champs magnétiques. Elle s'applique à des séries de cuves disposées en travers par rapport à l'axe de la série, fonctionnant sous une intensité supérieure à 150 000 ampères, pouvant atteindre 500 à 600 KA, sans que cette valeur constitue une limite du champ d'application de l'invention.
1. OBJET DE L'INVENTION
L'inven-tion concerne un dispositif et une méthode de connexion électrique entre les cuves successives d'une série pour la produc-tion d'aluminium par électrolyse d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, seLon le procede Hall-Héroult et comportant un circuit indépendant pour la correction des effets indésirables clus aux champs magnétiques. Elle s'applique à des séries de cuves disposées en travers par rapport à l'axe de la série, fonctionnant sous une intensité supérieure à 150 000 ampères, pouvant atteindre 500 à 600 KA, sans que cette valeur constitue une limite du champ d'application de l'invention.
2. DOMAINE TEC~INIQUE DE L'INVENTION
Pour une bonne compréhension de l'invention, on rappelle tout d'abord que la production industrielle de l'alum:inium s'opère par électrolyse ignée dans des cuves branchées électriquement en série, d'une solution d'alumine dans de la cryolithe fondue portée à une température de l'ordre de 950 à 1 000C par l'effet Joule du courant traversant la cuve.
Chaque cuve est constituée par un caisson métallique parallélépipédique, calorifugé, supportant une cathode constituée par des blocs de carbone dans lesquels sont scellées des barres d'acier, dites barres cathodiques, qui servent à évacuer le courant des cathodes vers les anodes de la cuve suivante. Le système anodique, également en carbone, est fixé sur une barre anodique dite "croisillon"
ou "cadre anodique" réglable en hauteur, reliée électriquement aux barres cathodiques de la cuve précédente.
;~ ,...
:, Entre le système anodique et la cathode se trouve le bain d'électrolyse, c'est-à-dire la solution d'alumine dans de la cryolithe fondue à 930-960C. L'alumine produit se dépose sur la cathode, une couche d'aluminium liquide est maintenue en permanence au fond du creuset cathodique.
Le creuset étant rectangulaire,le cadre anodique supportant les anodes est, en général, parallèle à ses grands côtés, alors que les barres cathodiques sont parallèles à ses petits côtés, dits têtes de cuve.
Les cuves sont rangées selon des files et disposées en long ou, le plus souvent à l'heure actuelle, en travers, suivant que leur granrtcoté ou leur petit côt~ est parallèle à :L'axe de la file. Les cuves sont branchées électriquement: en série, les extrémités de la série étant reliées aux sorties positives et n~gatives d'une sous-station électrique de redressement et de régulation. Chaque série de cuves comprend un certain nombre de files branchées en série, le nombre de files étant, de préférence, pair afin de minimiser les longueurs des conducteurs.
Le courant électrique, qui parcourt les différents éléments conducteurs: anode, électrolyte, métal liquide, cathodes, conducteurs de liaison, crée des champs magnétiques importants. Ces champs induisent, dans le bain d'électrolyse et dans le métal liquide contenu dans le creuset des forces dites de Laplace qui, par la déformation de la surface supérieure du métal fondu et les mouvements qu'elles engendrent, sont nuisibles à la bonne marche de la cuve. Le dessin de la cuve et de ses conducteurs de liaison est étudié pour que les effets des champs magnétiques créés par les différentes parties de la cuve et les conducteurs de liaison se compensent.
~'~
De nombreux brevets ont été déposes concernant la disposition des conducteurs de liaison d'une cuve à la suivante. On peut citer, en particulier, le brevet ~rançais publié le 16 septembre 1965 sous le numero 2.505.368 ayant comme inventeurs HOMSI et al. e-t qui décrit des conducteurs de liaison pour des cuves fonctionnant sous 2~0 kA.
EXPOSE DU PROBLEME
Des dispositions sont choisies par l'homme de l'art pour annuler plus ou moins parfaitement la composante verticale des champs magnétiques dans le métal liquide, et pour symetriser et reduire au maximum les circulations du metal liquide et du bain liquide dans le creuse-t.
L'annulation plus ou moins parfaite de la composante verticale du champ magnétique est nécessaire pour les raisons suivantes:
Le passage du courant électrique dans les conducteurs d'alimentation et dans les parties conductrices de la cuve produit des champs magnétiques qui provoquent des mouvements dans le bain et le métal liquides et une déformation de l'interface métal-bain d'électrolyse. Ces mouvements de métal qui agitent le bain électrolytique placé sous les anodes peuvent, lorsqu'ils sont trop importants, court-circuiter cette lame de bain par un contact du métal liquide avec l'anode. Le rendement de l'électrolyse se dégrade fortement et les consommations énergiques augmentent.
L'homme de l'art sait que la forme de l'interface métal-bain et les mouvements du métal liquide sont étroitement dépendants des valeurs de la composante verticale du champ , . .
magné-tique et de la symetrisation plus ou moins parfaite des composantes horizontales; diminuer au maximum les valeurs de la composante verticale du champ permet de réduire la hauteur entre les points les plus hauts et les points :Les plus bas de la nappe de me-tal, e-t permet de réduire les forces magnétiques créant des perturbations de cette nappe.
La dissymetrie aventuelle, par rapport au yrand axe de la cuve, des circulations du métal présente les inconvénients suivants:
1. L'érosion mécanique par le métal du talus de cryolithe figée étant directement reliée à la vitesse de circulation du métal, une dissymétrie de ces vitesses de circulation entraînerait une erosion différen-te des talus sur les deux grands côtés de la cuve.
2. Les échanyes -thermiques en-tre le métal e-t le talus de cryolithe figee sont directement reliés aux vitesses de circulation de métal: une dissymétrie de ces vitesses de circulation entrainerait des échanges thermiques différents avec les deux grands catés de la cuve et aurait pour consaquence, gânante pour l'exploitation des cuves, une différence de forme des talus d'un grand côté à l'autre.
Plus les intensités des cuves augmentent, plus leurs dimensions augmentent et plus le dessin des conducteurs de liaison se complique, car la sensibilité d'une nappe de métal aux champs magnétiques s'accroit avec la dimension de la nappe. Généralement, une partie plus ou moins grande du courant issu de l'amont d'une cuve est amené à la cuve suivante après avoir contourné une tête de cuve, ce qui rallonge d'autant plus le circuit électrique que la cuve a des dimensions importantes.
D'autre part, l.'effet des champs magnétiques créés par la file voisine ne peu-t plus être négligeet une dissymetrie éventuelle de construction ou des boucles de compensation doivent être ajoutées au circuit pour effectuer la compensation de ces effets de "file voisine".
On s'aperçoit alors qu'au-delà de 350 000 ampères, il devient difficile de concevoir des cuves économiquement comparables aux cuves d'intensité comprise entre 250 000 et 300 000 ampères, car les gains sur les investissements attendus de l'effet de dimension des cuves sont totalement ef~acés par le surcoût dû au circuit de conducteurs qui s'allonge et se complexifie beaucoup plu5 vite que l'augmentation de taille des cuves.
~n outre, pour pouvoir disposer des conducteurs de Eorme complexe et d'encombrement importants en-tre les cuves, on doit écarter celles-ci, ce qui allonge encore le circuit électrique, et augmente la surface du bâtiment à construire pour abriter ces cuves. On pourrait songer à simplifier le circuit en admettant une certaine instabilité de la nappe de métal: cela doit être exclu car les pertes sur le rendement de courant de l'électrolyse (qui habituellement se situe entre 93 et 97~ gonfleraient les coûts d'exploitation de telle manière que le métal produit ne serait pas économiquement compétitif.
Le problème se pose donc de concevoir des circuits de connexion entre cuves à très haute intensité, pouvant atteindre 500 et 600 kA par exemple, remplissant les trois conditions suivantes:
- coût minimal de construction et de mise en place des '~7~S
circuits, - encombrement minimal, en surface au sol, des séries des cuves utilisan-t ces circuits, - stabilité magnétique maximale, donc rendement Faraday maximal, compte tenu des eEfets de file voisine.
EXPOSÉ DE L ' ART ANTÉRIEUR
On a déjà décrit, antérieurement, des dispositifs de compensation d'effets magnétiques par des conducteurs disposés le long de la série ou des séries, et parcourus par un courant qui est une faible fraction du courant d'électrolyse, c'est le cas des brevets US 3 616 317 (assigné à ~LCAN), et US 4 169 034 (= FR 2 425 ~82), ass.igné
à ALUMINIUM PECHINEY. Mais, dans l'un et l'autre cas, il s'agit exclusivement de compenser l'effet de file voisine, c'est-à-dire un champ essentiel.lement vertical et d'un signe constant sur toute la surface de la cuve, comme cela apparait sans ambiguité dans la description et les revendications de ces deux brevets, et le procédé s'applique à des séries dont les conducteurs de liaison de cuve à cuve ont été dessinés de façon à assurer un fonctionnement normal, sans file voisine, la correction de file voisine n'intervenant que de façon quasi marginale. L'intensité
maximale du courant dans les conducteurs de compensation ne dépasse pas 25% du J total de la série dans US 3 616 317, et 17% du J total dans US 4 196 034.
Du fait de l'objectif assigné à ces ::ircuits de compensation, on voit gu'ils sont concus pour créer un champ magnétique compensa-teur qui garde un signe constant sur toute la cuve, ce signe étant opposé à celui du champ vertical créé par la file de cuves voisine.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'obje-t de l'invention est un dispositif et une méthode de connexion, c'est-à-dire une disposition de conducteurs permettant de faire fonctionner des cuves d'électrolyse, disposées en travers, sous plus de 150 000 ampères et jusqu'à 500 à 600 000 ampères, avec un rendement de courant de 93 à 97%, tout en reduisant fortement le poids des conducteurs de liaison entre cuves et l'écartement entre cuves.
C'est aussi un dispositif permettant une standardisation des circuits et une simplification de leur dessin pour abaisser leurs coûts de Eabrication.
C'est enEin un dispositif permettant de realiser la compensation des champs magnétiques créés par les Eiles voisines, sans surcoût important.
Dans la description qui suit, nous distinguerons donc deux types de conducteurs:
- les conducteurs de cuve à cuve, comparables aux circuits électriques selon l'art antérieur et assurant l'alimentation électrique de l'électrolyse, - les conducteurs indépendants d'équilibrage des champs magnétiques.
Nous appellerons côté intérieur le côte de la cuve d'électrolyse dirigé vers l'axe de symétrie des files de cuves. Le côté extérieur sera par conséquent l'autre côté
de la cuve.
Nous appellerons "tête droite de la cuve" le petit côté de ~i - ~ -la cuve situe à la droite d'un observateur placé dans l'axe de la file de cuves et regardant dans le sens du courant parcourant cet-te file de cuves.
Nous appellerons "tête gauche de la cuve" l'autre petit côté
de la cuve.
Lorsque l'on conçoit une nouvelle cuve dlélectrolyse à très haute intensité, au-delà de 350 kA, on peut être tenté
d'appliquer les mêmes méthodes que pour les cuves de 200 à
300 kA existant à l'heure actuelle, c'est-à-dire de dessiner les conducteurs de liaison de cuve à cuve de façon que les champs magnétiques induits par l'ensemble des circuits de chaque cuve se compensent mutuellement de sorte que le champ résultant B ait, en moyenne, sur l'ensemble de la cuve, les caractéristiques suivantes:
- moyenne quadratique de la composante verticale Bz < 10 3 Tesla, - composante horizontale Bx: antisymétrique par rappor-t a l'axe transversal de la cuve (petit axe), - composante horizontale By: en moyenne, la plus proche possible de l'antisymétrie par rapport à l'axe longitudinal de la cuve (grand axe).
(On rappelle qu'il y a "antisymétrie" lorsque les deux valeurs considérées sont de même valeur absolue mais de signe opposé).
La présente invention est basée sur une double idée, entièrement différente des conceptions de l'art antérieur, qui consiste à séparer les deux fonctions "transport du courant d'électrolyse" que l'on essaiera de rendre aussi simple et aussi directe que possible, et "équilibrage des ~L2 - ~a -champs maynétiques", que l'on assurera par des conducteurs independants.
Pour réaliser la premiè.re fonc-tion:
a) On dessine tout d'abord les conducteurs de lia.ison de cuve à cuve, transportant le courant d'électrolyse, en choisissant un trajet aussi proche que possible du trajet direct de facon à minimiser le poids d'aluminium immobilisé, et la distance entre cuves (donc la surface totale occupée au sol par la ou les séries), sans trop se préoccuper des effets magnétiques.
b) On les conçoit comme un ou plusieurs ensembles de modules sensiblement identiques, qui relieront chaque groupe de collecteurs cathodiques d'une cuve de rang n dans la file à chacune des montées anodi.ques de la cuve de rang n~1 dans la file, ce qui se -traduit par une standardisation de la construction et de la première mise en place des conducteurs.
Cette nouvelle conception de conducteurs à -tracé direct se traduit, en règle générale, pour les cuves à très haute intensité, par une carte des champs magnétiques très défavorable et même tout à fait incompatible avec un fonctionnement normal des cuves d'électrolyse. En effet, le champ vertical créé par les conducteurs de cuve à cuve à
tracé sensiblement direct est fortement positif en moyenne sur la demi-cuve gauche, et fortement négatif en moyenne sur la demi-cuve droite. C'est là qu'intervient la seconde idée invent.ive qui consiste à corriger cette carte défavorable des champs magnétiques par un ensemble de conducteurs d'équilibrage indépendants, disposés le long de la ou des files et de chaque coté de la file concernée, et qui ~5 - 8b -présentent les caractéristiques suivantes:
a) Le courant d'équilibrage y circule dans un sens identique à celui du courant d'electrolyse dans la file des cuves, de facon à créer un champ correcteur fortement négatif sur la demi-cuve gauche et fortement positif sur la demi-cuve droite.
b) Leur dessin est très simplifié, puisqu'ils ne comprennent pratiquement (sauf aux changemen-ts de direction aux extrémités des files) que des longueurs droites de barres d'aluminiumO
c) Leur consommation énergétique est très faible, car, si la somme des intensités J2 passant dans les conducteurs indépendants, qui est au plus egale à J1, et qui peu-t se situer entre S et 80~ et, de préférence, entre 20 et 70~ de l'intensité J1 traversan-t la série, est relativement importante, la chute de tension reste faible, et elle est largement compensée par le gain de tension résultant du tracé direct des conducteurs de liaison.
d) La somme des poids des circuits de conducteurs conduisant le courant d'électrolyse d'une part et le courant de correction des champs d'autre part, est généralement très inférieure, de 5 à 15% et même jusqu'à 25~ (pour des J proches de 500 kA), au poids nécessaire lorsqu'on utilise un circuit unique, autocompensé magnétiquement. Cependant, même pour des cuvesplus petites, pour lesquelles par exemple J est de l'ordre de 180 à 280 kA, de tels circuits indépendants sont encore intéressants, car si dans ce cas l'on gagne peu ou pas sur le poids total de conducteurs de cuve à
~7~
- 8c -cuve, la conception modulaire et simplifiée des circuits conduit encore à un gain sur les couts de fabrication et de mise en place, et sur la largeur de l'espace intercuves -donc sur la surface du batiment nécessaire pour abriter les cuves-.
e) Ces conducteurs indépendants de correction permettent 3 la fois de rétablir une configuration favorable du champ magnétique de chaque cuve, et aussi de compenser les effets de files voisines, par une dissymétrie de l'intensité passant dans les conducteurs de correction int~erieurs et extérieurs, et ceci sans surcoût important tant en investissement qu'en exploitation.
De facon plus précise, llobjet de la présen-te invention est donc un dispositif de connexion électrique entre deux cuves successives d'une serie destinée à la production d'aluminium par élec-trolyse d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, selon le procédé Hall-i-léroult, sous une lntensité
variant entre 150 kA et 600 kA, chaque cuve étant consti-tuée par un caisson métallique parallélépipédique calorifugé, dont le grand axe est perpendiculaire à l'axe de la série, et dont les deux extrémités sont appelées "tetes", ce caisson supportant une cathode formée par la juxtaposition de blocs carbonés dans lesquels sont scellés des barres metalliques dont les extrémités sortent du caisson, sur les deux grands cotés, amont et aval, par rapport au sens du courant dans la série, chaque cuve comportant en outre un système anodique formé par au moins une poutre rigide horizontale supportant au moins une barre horizontale conductrice, d.ite "cadre anodique", sur lequel sont assujetties les tiges de suspension des anodes, ce dispositif de connexion comprenant un circuit de transport du courant d'électrolyse entre deux cuves successives, constitué par des collecteurs cathodiques, reliés d'une part aux sorties cathodiques de la cuve de rang n et d'autre part à des conducteurs de liaison qui rejoignent, par des montées le cadre anodique de la cuve de rang n+1 dans la série, ce dispositif de connexion comportant en plus du circuit de transport d~un premier courant d'électrolyse, un circuit distinct de correction et d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteur sensiblemen-t parallèles à
l'axe de la série, parcourus par un deuxième couran-t continu, caractérisée en ce que ce deuxième courant est de même sens que le premier couran-t d'electrolyse, et cree, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé vers le bas près des têtes gauches et dirigé vers le haut près des tetes droites, pour un observateur regardant dans le sens du courant d'électrolyse.
De préférence, le courant total J2 parcourant le circuit de correction magnétique est au plus égal au courant d'électrolyse J1.
Le terme de circuits "indépendants" veut signifier que les circuits suivent des trajets distincts et remplissent des fonctions distinctes, ce qui n'exclut pas qu'ils soient éventuellement alimentés par la meme source de courant continu, ou par deux branches d'une même source.
De préférence, dans le circuit d'alimentation en courant r ~
~ ' d'électrolyse:
- les sorties cathodiques amont de la cuve de rang n sont reliées à des collecteurs cathodiques amont qui rejoignent, par des conducteurs don-t la plus grande partie passe sous ladite cuve n, par un trajet proche du trajet direct, une première section des montées qui alimentent le cadre anodique de la cuve de rang n+1 dans la série;
- les sorties cathodiques aval de la cuve de rang n sont reliées à des collecteurs cathodiques aval directement connectés à une seconde section des montées correspondantes.
De préférence, le circuit de correction et d'équilibrage des champs magnétiques comporte deux ensembles de conducteurs, de correction de champ, indépendants des conducteurs de liaison, disposés de part et d'autre de :La file de cuves ; parallèlement à l'axe de la file et alimentés par un courant total J2 circulant dans le meme sens que le courant Jl qui alimen-te la série, sous une intensité totale J~ au plus égale J1, et, genéralement comprise entre 5 e-t ~0~O de Jl et de préférence entre 20 e-t 70~.
..
Selon la présente invention, il est également prévu une méthode de connexion électrique entre deux cuves successive dlune série destinée à la production d'aluminium par électrolyse d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, selon le procédé Hall-Héroult, sous une intensite variant entre 150 kA et 600 kA, chaque cuve étant constituée par un caisson métallique parallélépi-;.30 pédique calorifugé, dont le grand axe est perpendiculaire à
l'axe de la série, et dont les deux extrémi-tés sont appelées "tete", méthode dans laquelle:
- en plus d'un circuit de transport dans lequel on fait : passer un premier courant Jl d'électrolyse, on prévoi-t un : ~D
.~
~ - 10a -circuit distinct de correction e-t d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteurs sensiblement parallèles à l'axe de la série, parcourus par un deuxième courant J2 qui est con-tinu, ce deuxième courant etant de même sens que ledit premier courant d'élec-trolyse, et créant, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé
vers le bas près des têtes gauches et dirigé vers le haut près des têtes droites, pour un observateur regardant dans le sens du courant d'électrolyse.
DESCRIPTION DES FIGURES
Les igures 1 à 9 illustrent un exemple préférentiel de la mise en oeuvre de l'inven-tion:
- La figure 1 rappelle la nomencla-ture utilisée dans la description. L'axe XOX est l'axe de la Eile; il indique aussi le sens de circulation du courant, e-t le petit axe de la série, YOY é-tant le grand axe. L'axe Oz représente l'axe vertical.
- La figure 2 représente les composantes verticales du champ magnétique sur une cuve avant et après correction selon l'invention.
- La figure 3 représente, de façon très schématique, le tracé général des conducteurs d'alimentation et des conducteurs de correction~
- La figure 4 represente, de fa~on schéma-tique, un module de connexion amont-aval.
- La figure 5 représente, de fa~on schématique, la disposition des conducteurs de correction dans une série de cuve comportant deux files parallèles A et B.
- La figure 6 représente, en vue isométrique, un module de connexion amont-aval entre deux cuves successives d'une file. Seuls les conducteurs d'alimentation ont été
dessinés. Les sorties cathodiques ont é-té schématisées.
~ ,,.
- lOb -- Les figures 7 et 8 schématisent la disposition réelle des conducteurs de liaison et de correction dans une série à
grande puissance (p.ex. 480 kA). La figure 7 a été
simplifiee (par réduction de la cuve à 9 anodes) ear elle a simplement pour but de rnontrer la position des condueteurs (9) (sous la euve) et la position des eondueteurs (17)(22) (eorree-tion du champ). La figure 8 fait apparaItre en plus un module de liaison entre deux euves.
~- 10 - La figure 9 illustre la mise en oeuvre de l'invention sur une serie de euves à 280 kA.
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Sur la figure 3, on a limité la représen-tation de 2 cuves successives dans une file au contour ~1) du caisson métallique.
Les sorties cathodiques, telles que (2), dessinées en traits epaissis, sont reliées à des collecteurs cathodiques amont tels que (3), de même, les sorties cathodiques aval, telles que (4) sont reliees à des collecteurs cathodiques aval tels que (5).
Sur une cuve de ce type, prévue, par exemple, pour une intensité de 480 kA, il y a pour l'ensemble de la cuve 32 sorties cathodiques amont et 32 sorties cathodiques aval, et deux lignes parallèles de 32 anodes, supportées par des tiges, symbolisées par les croix (6) sur la demi-cuve aval.
.~ Ces tiges cathodiques sont assujetties au cadre anodique, constitué de deux éléments 7A et 7B reliés par des barres équ.ipotentielles 7C.
' La liaison électrique entre les collecteurs cathodiques de ~, la cuve de rang n dans la série et le cadre anodique de la cuve de rang n+l est assurée par des montées ~8), ici au ~, nombre de 8.
Chaque montée (8) est double; elle comporte une branche (8A) directement reliée à un collecteur cathodique aval (5) et une branche (8B), reliée à un collecteur cathodique amont
Pour une bonne compréhension de l'invention, on rappelle tout d'abord que la production industrielle de l'alum:inium s'opère par électrolyse ignée dans des cuves branchées électriquement en série, d'une solution d'alumine dans de la cryolithe fondue portée à une température de l'ordre de 950 à 1 000C par l'effet Joule du courant traversant la cuve.
Chaque cuve est constituée par un caisson métallique parallélépipédique, calorifugé, supportant une cathode constituée par des blocs de carbone dans lesquels sont scellées des barres d'acier, dites barres cathodiques, qui servent à évacuer le courant des cathodes vers les anodes de la cuve suivante. Le système anodique, également en carbone, est fixé sur une barre anodique dite "croisillon"
ou "cadre anodique" réglable en hauteur, reliée électriquement aux barres cathodiques de la cuve précédente.
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:, Entre le système anodique et la cathode se trouve le bain d'électrolyse, c'est-à-dire la solution d'alumine dans de la cryolithe fondue à 930-960C. L'alumine produit se dépose sur la cathode, une couche d'aluminium liquide est maintenue en permanence au fond du creuset cathodique.
Le creuset étant rectangulaire,le cadre anodique supportant les anodes est, en général, parallèle à ses grands côtés, alors que les barres cathodiques sont parallèles à ses petits côtés, dits têtes de cuve.
Les cuves sont rangées selon des files et disposées en long ou, le plus souvent à l'heure actuelle, en travers, suivant que leur granrtcoté ou leur petit côt~ est parallèle à :L'axe de la file. Les cuves sont branchées électriquement: en série, les extrémités de la série étant reliées aux sorties positives et n~gatives d'une sous-station électrique de redressement et de régulation. Chaque série de cuves comprend un certain nombre de files branchées en série, le nombre de files étant, de préférence, pair afin de minimiser les longueurs des conducteurs.
Le courant électrique, qui parcourt les différents éléments conducteurs: anode, électrolyte, métal liquide, cathodes, conducteurs de liaison, crée des champs magnétiques importants. Ces champs induisent, dans le bain d'électrolyse et dans le métal liquide contenu dans le creuset des forces dites de Laplace qui, par la déformation de la surface supérieure du métal fondu et les mouvements qu'elles engendrent, sont nuisibles à la bonne marche de la cuve. Le dessin de la cuve et de ses conducteurs de liaison est étudié pour que les effets des champs magnétiques créés par les différentes parties de la cuve et les conducteurs de liaison se compensent.
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De nombreux brevets ont été déposes concernant la disposition des conducteurs de liaison d'une cuve à la suivante. On peut citer, en particulier, le brevet ~rançais publié le 16 septembre 1965 sous le numero 2.505.368 ayant comme inventeurs HOMSI et al. e-t qui décrit des conducteurs de liaison pour des cuves fonctionnant sous 2~0 kA.
EXPOSE DU PROBLEME
Des dispositions sont choisies par l'homme de l'art pour annuler plus ou moins parfaitement la composante verticale des champs magnétiques dans le métal liquide, et pour symetriser et reduire au maximum les circulations du metal liquide et du bain liquide dans le creuse-t.
L'annulation plus ou moins parfaite de la composante verticale du champ magnétique est nécessaire pour les raisons suivantes:
Le passage du courant électrique dans les conducteurs d'alimentation et dans les parties conductrices de la cuve produit des champs magnétiques qui provoquent des mouvements dans le bain et le métal liquides et une déformation de l'interface métal-bain d'électrolyse. Ces mouvements de métal qui agitent le bain électrolytique placé sous les anodes peuvent, lorsqu'ils sont trop importants, court-circuiter cette lame de bain par un contact du métal liquide avec l'anode. Le rendement de l'électrolyse se dégrade fortement et les consommations énergiques augmentent.
L'homme de l'art sait que la forme de l'interface métal-bain et les mouvements du métal liquide sont étroitement dépendants des valeurs de la composante verticale du champ , . .
magné-tique et de la symetrisation plus ou moins parfaite des composantes horizontales; diminuer au maximum les valeurs de la composante verticale du champ permet de réduire la hauteur entre les points les plus hauts et les points :Les plus bas de la nappe de me-tal, e-t permet de réduire les forces magnétiques créant des perturbations de cette nappe.
La dissymetrie aventuelle, par rapport au yrand axe de la cuve, des circulations du métal présente les inconvénients suivants:
1. L'érosion mécanique par le métal du talus de cryolithe figée étant directement reliée à la vitesse de circulation du métal, une dissymétrie de ces vitesses de circulation entraînerait une erosion différen-te des talus sur les deux grands côtés de la cuve.
2. Les échanyes -thermiques en-tre le métal e-t le talus de cryolithe figee sont directement reliés aux vitesses de circulation de métal: une dissymétrie de ces vitesses de circulation entrainerait des échanges thermiques différents avec les deux grands catés de la cuve et aurait pour consaquence, gânante pour l'exploitation des cuves, une différence de forme des talus d'un grand côté à l'autre.
Plus les intensités des cuves augmentent, plus leurs dimensions augmentent et plus le dessin des conducteurs de liaison se complique, car la sensibilité d'une nappe de métal aux champs magnétiques s'accroit avec la dimension de la nappe. Généralement, une partie plus ou moins grande du courant issu de l'amont d'une cuve est amené à la cuve suivante après avoir contourné une tête de cuve, ce qui rallonge d'autant plus le circuit électrique que la cuve a des dimensions importantes.
D'autre part, l.'effet des champs magnétiques créés par la file voisine ne peu-t plus être négligeet une dissymetrie éventuelle de construction ou des boucles de compensation doivent être ajoutées au circuit pour effectuer la compensation de ces effets de "file voisine".
On s'aperçoit alors qu'au-delà de 350 000 ampères, il devient difficile de concevoir des cuves économiquement comparables aux cuves d'intensité comprise entre 250 000 et 300 000 ampères, car les gains sur les investissements attendus de l'effet de dimension des cuves sont totalement ef~acés par le surcoût dû au circuit de conducteurs qui s'allonge et se complexifie beaucoup plu5 vite que l'augmentation de taille des cuves.
~n outre, pour pouvoir disposer des conducteurs de Eorme complexe et d'encombrement importants en-tre les cuves, on doit écarter celles-ci, ce qui allonge encore le circuit électrique, et augmente la surface du bâtiment à construire pour abriter ces cuves. On pourrait songer à simplifier le circuit en admettant une certaine instabilité de la nappe de métal: cela doit être exclu car les pertes sur le rendement de courant de l'électrolyse (qui habituellement se situe entre 93 et 97~ gonfleraient les coûts d'exploitation de telle manière que le métal produit ne serait pas économiquement compétitif.
Le problème se pose donc de concevoir des circuits de connexion entre cuves à très haute intensité, pouvant atteindre 500 et 600 kA par exemple, remplissant les trois conditions suivantes:
- coût minimal de construction et de mise en place des '~7~S
circuits, - encombrement minimal, en surface au sol, des séries des cuves utilisan-t ces circuits, - stabilité magnétique maximale, donc rendement Faraday maximal, compte tenu des eEfets de file voisine.
EXPOSÉ DE L ' ART ANTÉRIEUR
On a déjà décrit, antérieurement, des dispositifs de compensation d'effets magnétiques par des conducteurs disposés le long de la série ou des séries, et parcourus par un courant qui est une faible fraction du courant d'électrolyse, c'est le cas des brevets US 3 616 317 (assigné à ~LCAN), et US 4 169 034 (= FR 2 425 ~82), ass.igné
à ALUMINIUM PECHINEY. Mais, dans l'un et l'autre cas, il s'agit exclusivement de compenser l'effet de file voisine, c'est-à-dire un champ essentiel.lement vertical et d'un signe constant sur toute la surface de la cuve, comme cela apparait sans ambiguité dans la description et les revendications de ces deux brevets, et le procédé s'applique à des séries dont les conducteurs de liaison de cuve à cuve ont été dessinés de façon à assurer un fonctionnement normal, sans file voisine, la correction de file voisine n'intervenant que de façon quasi marginale. L'intensité
maximale du courant dans les conducteurs de compensation ne dépasse pas 25% du J total de la série dans US 3 616 317, et 17% du J total dans US 4 196 034.
Du fait de l'objectif assigné à ces ::ircuits de compensation, on voit gu'ils sont concus pour créer un champ magnétique compensa-teur qui garde un signe constant sur toute la cuve, ce signe étant opposé à celui du champ vertical créé par la file de cuves voisine.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'obje-t de l'invention est un dispositif et une méthode de connexion, c'est-à-dire une disposition de conducteurs permettant de faire fonctionner des cuves d'électrolyse, disposées en travers, sous plus de 150 000 ampères et jusqu'à 500 à 600 000 ampères, avec un rendement de courant de 93 à 97%, tout en reduisant fortement le poids des conducteurs de liaison entre cuves et l'écartement entre cuves.
C'est aussi un dispositif permettant une standardisation des circuits et une simplification de leur dessin pour abaisser leurs coûts de Eabrication.
C'est enEin un dispositif permettant de realiser la compensation des champs magnétiques créés par les Eiles voisines, sans surcoût important.
Dans la description qui suit, nous distinguerons donc deux types de conducteurs:
- les conducteurs de cuve à cuve, comparables aux circuits électriques selon l'art antérieur et assurant l'alimentation électrique de l'électrolyse, - les conducteurs indépendants d'équilibrage des champs magnétiques.
Nous appellerons côté intérieur le côte de la cuve d'électrolyse dirigé vers l'axe de symétrie des files de cuves. Le côté extérieur sera par conséquent l'autre côté
de la cuve.
Nous appellerons "tête droite de la cuve" le petit côté de ~i - ~ -la cuve situe à la droite d'un observateur placé dans l'axe de la file de cuves et regardant dans le sens du courant parcourant cet-te file de cuves.
Nous appellerons "tête gauche de la cuve" l'autre petit côté
de la cuve.
Lorsque l'on conçoit une nouvelle cuve dlélectrolyse à très haute intensité, au-delà de 350 kA, on peut être tenté
d'appliquer les mêmes méthodes que pour les cuves de 200 à
300 kA existant à l'heure actuelle, c'est-à-dire de dessiner les conducteurs de liaison de cuve à cuve de façon que les champs magnétiques induits par l'ensemble des circuits de chaque cuve se compensent mutuellement de sorte que le champ résultant B ait, en moyenne, sur l'ensemble de la cuve, les caractéristiques suivantes:
- moyenne quadratique de la composante verticale Bz < 10 3 Tesla, - composante horizontale Bx: antisymétrique par rappor-t a l'axe transversal de la cuve (petit axe), - composante horizontale By: en moyenne, la plus proche possible de l'antisymétrie par rapport à l'axe longitudinal de la cuve (grand axe).
(On rappelle qu'il y a "antisymétrie" lorsque les deux valeurs considérées sont de même valeur absolue mais de signe opposé).
La présente invention est basée sur une double idée, entièrement différente des conceptions de l'art antérieur, qui consiste à séparer les deux fonctions "transport du courant d'électrolyse" que l'on essaiera de rendre aussi simple et aussi directe que possible, et "équilibrage des ~L2 - ~a -champs maynétiques", que l'on assurera par des conducteurs independants.
Pour réaliser la premiè.re fonc-tion:
a) On dessine tout d'abord les conducteurs de lia.ison de cuve à cuve, transportant le courant d'électrolyse, en choisissant un trajet aussi proche que possible du trajet direct de facon à minimiser le poids d'aluminium immobilisé, et la distance entre cuves (donc la surface totale occupée au sol par la ou les séries), sans trop se préoccuper des effets magnétiques.
b) On les conçoit comme un ou plusieurs ensembles de modules sensiblement identiques, qui relieront chaque groupe de collecteurs cathodiques d'une cuve de rang n dans la file à chacune des montées anodi.ques de la cuve de rang n~1 dans la file, ce qui se -traduit par une standardisation de la construction et de la première mise en place des conducteurs.
Cette nouvelle conception de conducteurs à -tracé direct se traduit, en règle générale, pour les cuves à très haute intensité, par une carte des champs magnétiques très défavorable et même tout à fait incompatible avec un fonctionnement normal des cuves d'électrolyse. En effet, le champ vertical créé par les conducteurs de cuve à cuve à
tracé sensiblement direct est fortement positif en moyenne sur la demi-cuve gauche, et fortement négatif en moyenne sur la demi-cuve droite. C'est là qu'intervient la seconde idée invent.ive qui consiste à corriger cette carte défavorable des champs magnétiques par un ensemble de conducteurs d'équilibrage indépendants, disposés le long de la ou des files et de chaque coté de la file concernée, et qui ~5 - 8b -présentent les caractéristiques suivantes:
a) Le courant d'équilibrage y circule dans un sens identique à celui du courant d'electrolyse dans la file des cuves, de facon à créer un champ correcteur fortement négatif sur la demi-cuve gauche et fortement positif sur la demi-cuve droite.
b) Leur dessin est très simplifié, puisqu'ils ne comprennent pratiquement (sauf aux changemen-ts de direction aux extrémités des files) que des longueurs droites de barres d'aluminiumO
c) Leur consommation énergétique est très faible, car, si la somme des intensités J2 passant dans les conducteurs indépendants, qui est au plus egale à J1, et qui peu-t se situer entre S et 80~ et, de préférence, entre 20 et 70~ de l'intensité J1 traversan-t la série, est relativement importante, la chute de tension reste faible, et elle est largement compensée par le gain de tension résultant du tracé direct des conducteurs de liaison.
d) La somme des poids des circuits de conducteurs conduisant le courant d'électrolyse d'une part et le courant de correction des champs d'autre part, est généralement très inférieure, de 5 à 15% et même jusqu'à 25~ (pour des J proches de 500 kA), au poids nécessaire lorsqu'on utilise un circuit unique, autocompensé magnétiquement. Cependant, même pour des cuvesplus petites, pour lesquelles par exemple J est de l'ordre de 180 à 280 kA, de tels circuits indépendants sont encore intéressants, car si dans ce cas l'on gagne peu ou pas sur le poids total de conducteurs de cuve à
~7~
- 8c -cuve, la conception modulaire et simplifiée des circuits conduit encore à un gain sur les couts de fabrication et de mise en place, et sur la largeur de l'espace intercuves -donc sur la surface du batiment nécessaire pour abriter les cuves-.
e) Ces conducteurs indépendants de correction permettent 3 la fois de rétablir une configuration favorable du champ magnétique de chaque cuve, et aussi de compenser les effets de files voisines, par une dissymétrie de l'intensité passant dans les conducteurs de correction int~erieurs et extérieurs, et ceci sans surcoût important tant en investissement qu'en exploitation.
De facon plus précise, llobjet de la présen-te invention est donc un dispositif de connexion électrique entre deux cuves successives d'une serie destinée à la production d'aluminium par élec-trolyse d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, selon le procédé Hall-i-léroult, sous une lntensité
variant entre 150 kA et 600 kA, chaque cuve étant consti-tuée par un caisson métallique parallélépipédique calorifugé, dont le grand axe est perpendiculaire à l'axe de la série, et dont les deux extrémités sont appelées "tetes", ce caisson supportant une cathode formée par la juxtaposition de blocs carbonés dans lesquels sont scellés des barres metalliques dont les extrémités sortent du caisson, sur les deux grands cotés, amont et aval, par rapport au sens du courant dans la série, chaque cuve comportant en outre un système anodique formé par au moins une poutre rigide horizontale supportant au moins une barre horizontale conductrice, d.ite "cadre anodique", sur lequel sont assujetties les tiges de suspension des anodes, ce dispositif de connexion comprenant un circuit de transport du courant d'électrolyse entre deux cuves successives, constitué par des collecteurs cathodiques, reliés d'une part aux sorties cathodiques de la cuve de rang n et d'autre part à des conducteurs de liaison qui rejoignent, par des montées le cadre anodique de la cuve de rang n+1 dans la série, ce dispositif de connexion comportant en plus du circuit de transport d~un premier courant d'électrolyse, un circuit distinct de correction et d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteur sensiblemen-t parallèles à
l'axe de la série, parcourus par un deuxième couran-t continu, caractérisée en ce que ce deuxième courant est de même sens que le premier couran-t d'electrolyse, et cree, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé vers le bas près des têtes gauches et dirigé vers le haut près des tetes droites, pour un observateur regardant dans le sens du courant d'électrolyse.
De préférence, le courant total J2 parcourant le circuit de correction magnétique est au plus égal au courant d'électrolyse J1.
Le terme de circuits "indépendants" veut signifier que les circuits suivent des trajets distincts et remplissent des fonctions distinctes, ce qui n'exclut pas qu'ils soient éventuellement alimentés par la meme source de courant continu, ou par deux branches d'une même source.
De préférence, dans le circuit d'alimentation en courant r ~
~ ' d'électrolyse:
- les sorties cathodiques amont de la cuve de rang n sont reliées à des collecteurs cathodiques amont qui rejoignent, par des conducteurs don-t la plus grande partie passe sous ladite cuve n, par un trajet proche du trajet direct, une première section des montées qui alimentent le cadre anodique de la cuve de rang n+1 dans la série;
- les sorties cathodiques aval de la cuve de rang n sont reliées à des collecteurs cathodiques aval directement connectés à une seconde section des montées correspondantes.
De préférence, le circuit de correction et d'équilibrage des champs magnétiques comporte deux ensembles de conducteurs, de correction de champ, indépendants des conducteurs de liaison, disposés de part et d'autre de :La file de cuves ; parallèlement à l'axe de la file et alimentés par un courant total J2 circulant dans le meme sens que le courant Jl qui alimen-te la série, sous une intensité totale J~ au plus égale J1, et, genéralement comprise entre 5 e-t ~0~O de Jl et de préférence entre 20 e-t 70~.
..
Selon la présente invention, il est également prévu une méthode de connexion électrique entre deux cuves successive dlune série destinée à la production d'aluminium par électrolyse d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, selon le procédé Hall-Héroult, sous une intensite variant entre 150 kA et 600 kA, chaque cuve étant constituée par un caisson métallique parallélépi-;.30 pédique calorifugé, dont le grand axe est perpendiculaire à
l'axe de la série, et dont les deux extrémi-tés sont appelées "tete", méthode dans laquelle:
- en plus d'un circuit de transport dans lequel on fait : passer un premier courant Jl d'électrolyse, on prévoi-t un : ~D
.~
~ - 10a -circuit distinct de correction e-t d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteurs sensiblement parallèles à l'axe de la série, parcourus par un deuxième courant J2 qui est con-tinu, ce deuxième courant etant de même sens que ledit premier courant d'élec-trolyse, et créant, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé
vers le bas près des têtes gauches et dirigé vers le haut près des têtes droites, pour un observateur regardant dans le sens du courant d'électrolyse.
DESCRIPTION DES FIGURES
Les igures 1 à 9 illustrent un exemple préférentiel de la mise en oeuvre de l'inven-tion:
- La figure 1 rappelle la nomencla-ture utilisée dans la description. L'axe XOX est l'axe de la Eile; il indique aussi le sens de circulation du courant, e-t le petit axe de la série, YOY é-tant le grand axe. L'axe Oz représente l'axe vertical.
- La figure 2 représente les composantes verticales du champ magnétique sur une cuve avant et après correction selon l'invention.
- La figure 3 représente, de façon très schématique, le tracé général des conducteurs d'alimentation et des conducteurs de correction~
- La figure 4 represente, de fa~on schéma-tique, un module de connexion amont-aval.
- La figure 5 représente, de fa~on schématique, la disposition des conducteurs de correction dans une série de cuve comportant deux files parallèles A et B.
- La figure 6 représente, en vue isométrique, un module de connexion amont-aval entre deux cuves successives d'une file. Seuls les conducteurs d'alimentation ont été
dessinés. Les sorties cathodiques ont é-té schématisées.
~ ,,.
- lOb -- Les figures 7 et 8 schématisent la disposition réelle des conducteurs de liaison et de correction dans une série à
grande puissance (p.ex. 480 kA). La figure 7 a été
simplifiee (par réduction de la cuve à 9 anodes) ear elle a simplement pour but de rnontrer la position des condueteurs (9) (sous la euve) et la position des eondueteurs (17)(22) (eorree-tion du champ). La figure 8 fait apparaItre en plus un module de liaison entre deux euves.
~- 10 - La figure 9 illustre la mise en oeuvre de l'invention sur une serie de euves à 280 kA.
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Sur la figure 3, on a limité la représen-tation de 2 cuves successives dans une file au contour ~1) du caisson métallique.
Les sorties cathodiques, telles que (2), dessinées en traits epaissis, sont reliées à des collecteurs cathodiques amont tels que (3), de même, les sorties cathodiques aval, telles que (4) sont reliees à des collecteurs cathodiques aval tels que (5).
Sur une cuve de ce type, prévue, par exemple, pour une intensité de 480 kA, il y a pour l'ensemble de la cuve 32 sorties cathodiques amont et 32 sorties cathodiques aval, et deux lignes parallèles de 32 anodes, supportées par des tiges, symbolisées par les croix (6) sur la demi-cuve aval.
.~ Ces tiges cathodiques sont assujetties au cadre anodique, constitué de deux éléments 7A et 7B reliés par des barres équ.ipotentielles 7C.
' La liaison électrique entre les collecteurs cathodiques de ~, la cuve de rang n dans la série et le cadre anodique de la cuve de rang n+l est assurée par des montées ~8), ici au ~, nombre de 8.
Chaque montée (8) est double; elle comporte une branche (8A) directement reliée à un collecteur cathodique aval (5) et une branche (8B), reliée à un collecteur cathodique amont
(3) par au moins une barre de liaison (9) passant sous la cuve, en suivant un trajet proche du trajet le plus direct.
. 30 Il faut souligner que, dans la technique de l'électrolyse àtr~s haute intensité, la notion de "trajet direct" ne s'identifie pas nécessairement à la ligne droite géométrique, en raison de la dimension des conducteurs ~une barre d'aluminium transportant 100 kA a généralement une . ' ` '',~
~L~Z5i section de l'ordre de 3 000 centimètres-carrés et peut même : atteindre 6 000 centimètres-carrés lorsqu'il s'agit d'un :- circuit "long" transportant le courant depuis les sorties cathodiques amont d'une cuve (n) jusqu'au cadre anodique de la cuve suivante (n+l)) qui implique des rayons de courbures importants, en raison également de l'encombrement de . l'espace sous les cuves (masses métalliques, nervures de renfor-t du caisson, piliers d'appui des caissons) qui peu-t amener à séparer une barre trop encombrante en deux ou plusieurs bar:res parallèles et des impératiEs d'isolation ;~ electrique, la tension entre les conducteurs et les masses métalliques pouvant atteindre plusieurs centaines de volts.
.~ On considérera comme "trajet direct" le plus court trajet qui concilie les exigences énumérées ci-dessus.
Dans le cas present, il y a deux barres de liaison (9) pour alimenter chaque montée 8A, chaque barre (9) etant reliée à
. deux sorties cathodiques amont (2) par un collecteur (3).
Outre l'obtention d'un poids minimal des conducteurs, pour une chute de tension donnee, ce montage offre l'avantage de se prêter à une construction modulaire.
,. .
Si l'on isole (fig.6) un de ces modules (14), on constate qu'il est formé par l'ensemble de:
.. - 4 sorties cathodiaues aval (4) de la cuve n (schématisées, :. pour ne pas alourdir le dessin), - le collecteur cathodique aval (5) et la montée correspondante (8A), vers le cadre anodique (7A) de la cuve (n+l), ;~ - le conducteur de liaison (13) relié, d'une part à deux : barres (9) passant sous la cuve n et d'autre part à l'autre demi-montée (8B), - deux éléments de collecteur cathodique amont (3)(3') de la ~-:
:!~
- ]3 -cuve n~1, reliés chacun à deux sorties cathodiques amont (2) de la cuve (n+1), schématisées, et à la barre (9) passan-t sous la cuve (n+1), - éventuellement les cales de court-circuitage (12~ pour la mise provisoire hors circuit d'une cuve.
Les barres de liaison (~) passant sous le caisson (1) ne - font pas partie du module. Leur position peut en effet varier d'un module à l'autre de facon à ajuster la carte des 10 champs magnétiques à la configuration la plus favorable. On notera, en outre, que les modules ~14) situés sur une demi-cuve sont généralement symétriques, plutôt qu'identiques, par rapport aux modules situés sur l'autre demi-cuve ~par rapport à l'axe Ox).
Cette disposition des conducteurs, telle qu'on vient de la décrire, donne, pour les intensités considérées, une carte du champ magnétique, tout à fait inacceptable et incompatible avec un fonctionnement stable de la cuve. A
titre d'exemple, on peut indiquer que pour une cuve de ~80 kA réalisée selon ce schéma, on obtient un Bz max pouvant dépasser 120-10 Tesla (120 gauss).
~a correction et l'équilibrage du champ magnétique sont confiés à un circuit d'équilibrage indépendant, schématisé
sur les figures 3 et 5, où les flèches indiquent le sens du courant dans les files de cuves proprement dites, et dans le circuit d'équilibrage. La figure 2 montre la répartition des composantes verticales du champ magnétique sur le grand axe de la cuve, avant et après correction par le circuit d'équilibrage, objet del'invention: les valeurs de By sans correction sont telles que tout fonctionnement normal des cuves serait impossible. Précisons que ces valeurs sont prises au niveau de l'interface bain d'électrolyse-métal et ., dans le plan vertical contenant le plus grand axede la cuve.
Sur la figure 5, on a pris le cas d'une série composée de deux files parallèles A et B, comportant un nombre de cuves ;- 5 qui peut être quelconque (une centaine par exemple). Ces ;- cuves sont symbolisées par un simple rectangle (11). Les axes parallèles Xl,X1 et X2X2 sont situés à une distance qui peut être de l'ordre de la cen-taine de mètres.
Les liaisons entre chaque cuve sont réalisées selon les schémas des ~igures 3, 4 et 6.
', '~!, Selon llinvention, on dispose le long des cuves, de part et d'autre de chaque serie, un ensemble de conducteurs de correction indépendant, distinct des conducteurs de Liaison entre les cuves, situé sensiblement au niveau de la nappe d'aluminium liquide, et à ~aible distance des parois latérales externes des cuves (de llordre de 0,5 à 2 mètres par exemple), chaque conducteur ou faisceau de conducteurs groupés, étant parcouru par un courant de même sens que le sens du courant dans la série.
Le premier conducteur de correction (16) comporte une première section (17) sur le côté extérieur de la série A, parcouru par un courant de même sens que le courant qui alimente cette série A, puis une section de raccordement (18) qui contourne la tête de la série A et l'espace libre ; entre les séries A et B, puis une section (19), sur le côté
extérieur de la série B, le courant, dans cette section (19) étant de même sens que celui qui alimente la série.
Le second conducteur de correction (21) comporte une première branche (22), qui longe le côté intérieur de la série A, puis une section de raccordement (23) qui contourne l'espace libre entre les séries A et B, et une sec-tion (24) . qui longe le coté intérieur de la série ~, le courant dans les sections 17 et 22 d'une par-t et 19 et 2~ d'autre part, . étant de même sens que celui du courant qui alimente la file 5 correspondante.
Le réglage de l'intensi-té totale J2 dans les conducteurs de correction (16) et (21) s'effectue de façon à rétablir une carte des champs magnétiques assurant le fonctionnement ; lO normal, la stabilité et le rendement optimal de l'ensemble -` des cuves de la série. Cette intensité est au plus égale a ; Jl et se situe normalement entre au moins 5% et jusqu'à 80%
, de l'intensité totale J1 alimentant la série proprement dite, et de préférence entre 20 et 70~ de J:L.
Par exemple, pour une série alimentée sous J1 = ~80 kA, le courant de correction pourra etre Eixé par exemple entre 100 et 150 kA, dans chaque branche exterieure et interieure du circuit de correction, la valeur de J2 egale à deux fois 135 kA étant géneralement proche de l'optimal pour une série isolée, sans tenir compte de l'effet de file voisine, le conducteur de correction étant disposé à 1,5 mètre de la paroi externe des caissons métalliques des cuves. Il s'agit ~ là d'un ordre de grandeur, et la valeur optimale exacte dépend de la position par rapport au caisson et au niveau de l'interface bain + métal, des conducteurs indépendants de correction.
Dans le cas de files multiples (au moins 2) l'homme de l'art sait qu'il est nécessaire de tenir compte de l"'effet de file voisine", c'est-à-dire du champ magnétique induit, sur une file, par la ou les files voisines, et dont les effets magnétiques s'ajoutent à ceux qui sont créés, sur chaque cuve, par le courant qui la traverse.
~` ~s La présente invention permet également de compenser l'effet de file voisine. Pour cela, on répartit le couran-t dans chacun des ensembles de conducteurs de correction intérieurs et extérieurs (16) et (21) d'une facon différente de celle qui assurait l'équilibrage magnétique en l'absence de file voisine: c'est ainsi que, pour deux séries A et B, dont les axes sont distants de 130 mètres, l'intensité J sera réduite de 135 à 120 kA dans le conducteur de correction extérieur (16) et augmentée de 135 à 150 kA dans le conducteur de correction (21), l'intensité totale J2 restant égale à 270 kA, soit 56~ de Jl. Si l'entr'axe des files est réduit à 65 r mètres, l'intensité sera abaissée à 105 kA dans (16) et augmentée à 180 kA dans (21), l'intensité totale J2 n'étant ainsi augmentée que de 15 kA, pour s'établir à 285 kA, soit 60~ de Jl.
Il y a là un moyen de rapprocher les différentes ~iles ou séries construites sur un m~me site, sans nuire ~ leur stabilité globale, et la réduction de surface occupée au sol qui en résulte, présente de nombreux avantages: réduction de l'investissement (achat des terrains, surface des batiments à construire), longueur des conducteurs et canalisation de tous types, et réduction des trajets de déplacement du personnel d'exploitation, des transports de matières premières et de produits finis, etc Enfin, on doit noter que la compensation de l'effet de file voisine par dissymétrie de l'intensité dans les conducteurs de correction, telle qu'elle vient d'être décrite, pourrait aussi être obtenue ou affinée par d'autres moyens connus, en particulier par déplacement des barres de liaison [9) amont-aval qui passent sous la cuve, et par modification de l'intensité dans ces différentes barres. Ce dernier procédé
,s, ~;'`~. i.
.
:, ~
. .
~2nl~
peut être utilisé comme seul moyen de compensation de l'effet de file voisine ou en complément du procédé de .:.
l'invention, par dissymé-trie de l'intensité dans les conducteurs de correction.
.. 5 : EXEMPLE DE RÉALISATION
`, Exemple 1:
On a appliqué l'invention à une petite série expérimentale de cuves d'électrolyse, disposées en travers par rapport à
l'axe de la série, et fonctionnant sous 480 kA. La disposition des conducteurs de liaison entre cuves est . conforme à celle des figures 3 et 4, chacune des montées (8 (=8A~8B) transportant 60 k~.
~es sorties cathodiques amont (2) et aval (4) sont au nombre de 32~32. Sur le grand coté amont, deux sorties cathodiques (2) adjacentes sont rel;ées par un collecteur (3), connecté
à une barre (9) passant sous la cuve. Il y a donc, en tout, 16 barres (9) passant sous la cuve, transportant chacune 15 kA. Chaque groupe de deux barres (9) adjacentes rejoint, à l'amont, un conducteur de liaison (13) qui est lui-meme connecté à la demi-montée 8A.
Sur le grand côté aval, quatre sorties cathodiques (4) sont reliées à un collecteur cathodique aval (5), qui collecte donc 30 kA, et al~mente la demi-montée correspondante ~8B).
L'écartement entre barres (9) passant sous la cuve peut être modulé selon qu'elles correspondent à des sorties cathodiques, situées au centre de la cuve ou près des têtes, c'est à-dire par rapport à leur distance du petit axe de la cuve de facon à affiner la carte du champ magnétique, mais , .
~L2~
tout en respectant le "trajet directt' tel qu'11 a été défini par ailleurs. En règle ~énérale, la distance entre les barres (9) situées du côté des têtes de la cuve est . inférieure à la distance entre les barres (9) situées au : 5 centre de la cuve. Ces barres (~) peuvent également être équidistantes.
~`~
En l'absence de tout conducteur de correction (tout fonctionnement normal des cuves étant alors impossible), on a estimé par des méthodes de calculs très fiables, les valeurs des composantes du champ magnétique:
; Bz maximum: 69.10 Tesla Bz (moyenne quadratique): 35.10 Tesla By: écart moyen amont/aval: 2,6.10 Tesla (N.B.- l'écart à l'antisymétrie des valeurs de By entre amont et aval étant défini comme ¦BY¦ amont - IBYI aval).
Puis la série étant en fonctionnement e-t les conducteurs de - correction intérieur et extérieur étant alimentés chacun sous une intensité de 135 kA, ces conducteurs étant disposés à environ 1,5 mètre de la paroi externe des caissons métalliques des cuves et le sens du courant dans les deux conducteurs étant le même que celui du courant d'électrolyse alimentant la série, (soit un courant total de correction J2 = 270 kA = 56~ J1), on a mesuré:
Bz maximum: 14.10 Tesla Bz (moyenne quadratique): 5.10 4 Tesla By: écart moyen amont/aval: 1.10 3 Tesla Enfin, on a simulé, par un faisceau de conducteurs disposés parallèlement à l'axe OX, une file voisine, en considérant , . ~q~7~
~ -- l9 --;
que les axes de la série réelle et de la série simulée étaient éloignés de 65 mètres.
Pour compenser les effets de cette file voisine s.imulée, on a alimenté le conducteur de correction (16), placé du cô-té
opposé à la file voisine simulée, sous 105 kA e-t le conducteur de correction (21) placé du coté de la Éile - voisine simulée, sous 180 kA, soit un courant total de correction J2 = 285 kA (60% de Jl).
Les mesures des composantes du champ magnétique ont donné
les résultats suivants:
Bz maximum: 23.10 Tesla - lS Bz (moyenne quadratique): 5,3.10 4 Tesla By: écart moyen amont/aval: 6,9.10 Tesla La série expérimentale, avec ou sans file voisine simulée et compensée, a montré une parfaite stabilité de la nappe ~0 d'aluminium liquide, une absence de toute érosion dissymétrique des talus et un rendement Faraday compris entre 93 et 97%.
Enfin, par rapport à une solution classique, sans conducteurs de correction, on peut estimer le ~ain de poids sur l'ensemble des conducteurs à environ 14 000 kg d'aluminium par cuve, poiur cette série ayant une intensité
d'électrolyse de 480 kA. A ceci se rajoute un gain da 350 mm sur l'entre-axe de cuve à cuve, ce qui représente une économie de 84 mètres de bâtiment pour une série complète de 240 cuves.
La mise en oeuvre de l'invention ouvre donc la voie à une nouvelle génération de cuves d'électrolyse fonctionnant sous - 19a -une intensite pouvant at-teindre et largement dépasser les 500 kA, avec une stabilité remarquable et un rendement . Faraday au moins égal à celui des générations precédentes à
:-: 250-300 kA.
Exemple 2:
. .
Pour montrer que l'invention n'est pas limitée aux cuves - d'électrolyse à très grande puissance, dans la gamme des 500 kA, on a également appliqué l'invention à des cuves fonctionnant sous 280 kA. Comme on l'a déjà expliqué dans l'exposé de l'invention, la mise en oeuvre du circuit de correction indépendant et de la conception modulaire des conducteurs de liaison de cuve à cuve conduit encore à un : 15 gain sensible sur les couts de fabrication, de mise en place et de surface occupee par les bâtiments.
:
- La figure 9 représente deux demi-cuves successives dans une série fonctionnant sous 280 kA, avec 5 montées modulaires (8) transportant chacune 56 k~ de la cuve n vers le cadre anodique de la cuve n~1 dans la série.
Chaque conducteur de correction indépendant (17)(27) est alimenté sous 90 kA en l'absence de file voisine, ce courant circulant dans le même sens que celui qui alimente la série proprement dite pour effectuer l'électrolyse, soit un courant total de correction J2 égal à 180 kA, donc 64% de Jl~
On a relevé les valeurs suivantes (en Tesla), en .; - fonctionnement normal sous 280 kA, les deu~ conducteurs de ; compensation étant alimentés chacun sous 90 kA:
- 19b -Bz maximum: 18.10 Bz (moyenne quadratique): 4,6.10 Écart à l'antisymétrie By: 2.10 - 5 On a ensuite simulé, de fa~on connue, une file voisine situee à 65 mètres de la file considérée, et on a compensé
la perturbation magnétique due à cette file en augmentant le courant de compensation dans le conducteur indépendant intérieur (27) situé du coté de la file voisine, de 90 à
120 kA, et en réduisant le courant de 90 à 75 kA dans le conducteur indépendant extérieur (17) situé du côté opposé à
la file voisine (fig. 5). Le courant total de correction est donc porté à J2 = 195 kA soit 70% de J1.
On a relevé les valeurs suivantes en Tesla:
; Bz maximum: 22.10 Bz (moyenne quadratique): 4,9.10 Écart à l'antisymétrie By: 2.10 Les cuves ainsi alimentées ont montré un fonctionnement très stable et un rendement en courant (rendement Faraday) situé
entre 93 et 95%.
. . .
Dans le cas de cuves à 280 kA, le gain de poids sur les conducteurs n'est pas significatif, en revanche, le gain de 270 mm sur l'entr'axe de cuve à cuve représente une économie d'environ 64 mètres de longueur du bâtiment pour une série complète de 240 cuves.
. 30 Il faut souligner que, dans la technique de l'électrolyse àtr~s haute intensité, la notion de "trajet direct" ne s'identifie pas nécessairement à la ligne droite géométrique, en raison de la dimension des conducteurs ~une barre d'aluminium transportant 100 kA a généralement une . ' ` '',~
~L~Z5i section de l'ordre de 3 000 centimètres-carrés et peut même : atteindre 6 000 centimètres-carrés lorsqu'il s'agit d'un :- circuit "long" transportant le courant depuis les sorties cathodiques amont d'une cuve (n) jusqu'au cadre anodique de la cuve suivante (n+l)) qui implique des rayons de courbures importants, en raison également de l'encombrement de . l'espace sous les cuves (masses métalliques, nervures de renfor-t du caisson, piliers d'appui des caissons) qui peu-t amener à séparer une barre trop encombrante en deux ou plusieurs bar:res parallèles et des impératiEs d'isolation ;~ electrique, la tension entre les conducteurs et les masses métalliques pouvant atteindre plusieurs centaines de volts.
.~ On considérera comme "trajet direct" le plus court trajet qui concilie les exigences énumérées ci-dessus.
Dans le cas present, il y a deux barres de liaison (9) pour alimenter chaque montée 8A, chaque barre (9) etant reliée à
. deux sorties cathodiques amont (2) par un collecteur (3).
Outre l'obtention d'un poids minimal des conducteurs, pour une chute de tension donnee, ce montage offre l'avantage de se prêter à une construction modulaire.
,. .
Si l'on isole (fig.6) un de ces modules (14), on constate qu'il est formé par l'ensemble de:
.. - 4 sorties cathodiaues aval (4) de la cuve n (schématisées, :. pour ne pas alourdir le dessin), - le collecteur cathodique aval (5) et la montée correspondante (8A), vers le cadre anodique (7A) de la cuve (n+l), ;~ - le conducteur de liaison (13) relié, d'une part à deux : barres (9) passant sous la cuve n et d'autre part à l'autre demi-montée (8B), - deux éléments de collecteur cathodique amont (3)(3') de la ~-:
:!~
- ]3 -cuve n~1, reliés chacun à deux sorties cathodiques amont (2) de la cuve (n+1), schématisées, et à la barre (9) passan-t sous la cuve (n+1), - éventuellement les cales de court-circuitage (12~ pour la mise provisoire hors circuit d'une cuve.
Les barres de liaison (~) passant sous le caisson (1) ne - font pas partie du module. Leur position peut en effet varier d'un module à l'autre de facon à ajuster la carte des 10 champs magnétiques à la configuration la plus favorable. On notera, en outre, que les modules ~14) situés sur une demi-cuve sont généralement symétriques, plutôt qu'identiques, par rapport aux modules situés sur l'autre demi-cuve ~par rapport à l'axe Ox).
Cette disposition des conducteurs, telle qu'on vient de la décrire, donne, pour les intensités considérées, une carte du champ magnétique, tout à fait inacceptable et incompatible avec un fonctionnement stable de la cuve. A
titre d'exemple, on peut indiquer que pour une cuve de ~80 kA réalisée selon ce schéma, on obtient un Bz max pouvant dépasser 120-10 Tesla (120 gauss).
~a correction et l'équilibrage du champ magnétique sont confiés à un circuit d'équilibrage indépendant, schématisé
sur les figures 3 et 5, où les flèches indiquent le sens du courant dans les files de cuves proprement dites, et dans le circuit d'équilibrage. La figure 2 montre la répartition des composantes verticales du champ magnétique sur le grand axe de la cuve, avant et après correction par le circuit d'équilibrage, objet del'invention: les valeurs de By sans correction sont telles que tout fonctionnement normal des cuves serait impossible. Précisons que ces valeurs sont prises au niveau de l'interface bain d'électrolyse-métal et ., dans le plan vertical contenant le plus grand axede la cuve.
Sur la figure 5, on a pris le cas d'une série composée de deux files parallèles A et B, comportant un nombre de cuves ;- 5 qui peut être quelconque (une centaine par exemple). Ces ;- cuves sont symbolisées par un simple rectangle (11). Les axes parallèles Xl,X1 et X2X2 sont situés à une distance qui peut être de l'ordre de la cen-taine de mètres.
Les liaisons entre chaque cuve sont réalisées selon les schémas des ~igures 3, 4 et 6.
', '~!, Selon llinvention, on dispose le long des cuves, de part et d'autre de chaque serie, un ensemble de conducteurs de correction indépendant, distinct des conducteurs de Liaison entre les cuves, situé sensiblement au niveau de la nappe d'aluminium liquide, et à ~aible distance des parois latérales externes des cuves (de llordre de 0,5 à 2 mètres par exemple), chaque conducteur ou faisceau de conducteurs groupés, étant parcouru par un courant de même sens que le sens du courant dans la série.
Le premier conducteur de correction (16) comporte une première section (17) sur le côté extérieur de la série A, parcouru par un courant de même sens que le courant qui alimente cette série A, puis une section de raccordement (18) qui contourne la tête de la série A et l'espace libre ; entre les séries A et B, puis une section (19), sur le côté
extérieur de la série B, le courant, dans cette section (19) étant de même sens que celui qui alimente la série.
Le second conducteur de correction (21) comporte une première branche (22), qui longe le côté intérieur de la série A, puis une section de raccordement (23) qui contourne l'espace libre entre les séries A et B, et une sec-tion (24) . qui longe le coté intérieur de la série ~, le courant dans les sections 17 et 22 d'une par-t et 19 et 2~ d'autre part, . étant de même sens que celui du courant qui alimente la file 5 correspondante.
Le réglage de l'intensi-té totale J2 dans les conducteurs de correction (16) et (21) s'effectue de façon à rétablir une carte des champs magnétiques assurant le fonctionnement ; lO normal, la stabilité et le rendement optimal de l'ensemble -` des cuves de la série. Cette intensité est au plus égale a ; Jl et se situe normalement entre au moins 5% et jusqu'à 80%
, de l'intensité totale J1 alimentant la série proprement dite, et de préférence entre 20 et 70~ de J:L.
Par exemple, pour une série alimentée sous J1 = ~80 kA, le courant de correction pourra etre Eixé par exemple entre 100 et 150 kA, dans chaque branche exterieure et interieure du circuit de correction, la valeur de J2 egale à deux fois 135 kA étant géneralement proche de l'optimal pour une série isolée, sans tenir compte de l'effet de file voisine, le conducteur de correction étant disposé à 1,5 mètre de la paroi externe des caissons métalliques des cuves. Il s'agit ~ là d'un ordre de grandeur, et la valeur optimale exacte dépend de la position par rapport au caisson et au niveau de l'interface bain + métal, des conducteurs indépendants de correction.
Dans le cas de files multiples (au moins 2) l'homme de l'art sait qu'il est nécessaire de tenir compte de l"'effet de file voisine", c'est-à-dire du champ magnétique induit, sur une file, par la ou les files voisines, et dont les effets magnétiques s'ajoutent à ceux qui sont créés, sur chaque cuve, par le courant qui la traverse.
~` ~s La présente invention permet également de compenser l'effet de file voisine. Pour cela, on répartit le couran-t dans chacun des ensembles de conducteurs de correction intérieurs et extérieurs (16) et (21) d'une facon différente de celle qui assurait l'équilibrage magnétique en l'absence de file voisine: c'est ainsi que, pour deux séries A et B, dont les axes sont distants de 130 mètres, l'intensité J sera réduite de 135 à 120 kA dans le conducteur de correction extérieur (16) et augmentée de 135 à 150 kA dans le conducteur de correction (21), l'intensité totale J2 restant égale à 270 kA, soit 56~ de Jl. Si l'entr'axe des files est réduit à 65 r mètres, l'intensité sera abaissée à 105 kA dans (16) et augmentée à 180 kA dans (21), l'intensité totale J2 n'étant ainsi augmentée que de 15 kA, pour s'établir à 285 kA, soit 60~ de Jl.
Il y a là un moyen de rapprocher les différentes ~iles ou séries construites sur un m~me site, sans nuire ~ leur stabilité globale, et la réduction de surface occupée au sol qui en résulte, présente de nombreux avantages: réduction de l'investissement (achat des terrains, surface des batiments à construire), longueur des conducteurs et canalisation de tous types, et réduction des trajets de déplacement du personnel d'exploitation, des transports de matières premières et de produits finis, etc Enfin, on doit noter que la compensation de l'effet de file voisine par dissymétrie de l'intensité dans les conducteurs de correction, telle qu'elle vient d'être décrite, pourrait aussi être obtenue ou affinée par d'autres moyens connus, en particulier par déplacement des barres de liaison [9) amont-aval qui passent sous la cuve, et par modification de l'intensité dans ces différentes barres. Ce dernier procédé
,s, ~;'`~. i.
.
:, ~
. .
~2nl~
peut être utilisé comme seul moyen de compensation de l'effet de file voisine ou en complément du procédé de .:.
l'invention, par dissymé-trie de l'intensité dans les conducteurs de correction.
.. 5 : EXEMPLE DE RÉALISATION
`, Exemple 1:
On a appliqué l'invention à une petite série expérimentale de cuves d'électrolyse, disposées en travers par rapport à
l'axe de la série, et fonctionnant sous 480 kA. La disposition des conducteurs de liaison entre cuves est . conforme à celle des figures 3 et 4, chacune des montées (8 (=8A~8B) transportant 60 k~.
~es sorties cathodiques amont (2) et aval (4) sont au nombre de 32~32. Sur le grand coté amont, deux sorties cathodiques (2) adjacentes sont rel;ées par un collecteur (3), connecté
à une barre (9) passant sous la cuve. Il y a donc, en tout, 16 barres (9) passant sous la cuve, transportant chacune 15 kA. Chaque groupe de deux barres (9) adjacentes rejoint, à l'amont, un conducteur de liaison (13) qui est lui-meme connecté à la demi-montée 8A.
Sur le grand côté aval, quatre sorties cathodiques (4) sont reliées à un collecteur cathodique aval (5), qui collecte donc 30 kA, et al~mente la demi-montée correspondante ~8B).
L'écartement entre barres (9) passant sous la cuve peut être modulé selon qu'elles correspondent à des sorties cathodiques, situées au centre de la cuve ou près des têtes, c'est à-dire par rapport à leur distance du petit axe de la cuve de facon à affiner la carte du champ magnétique, mais , .
~L2~
tout en respectant le "trajet directt' tel qu'11 a été défini par ailleurs. En règle ~énérale, la distance entre les barres (9) situées du côté des têtes de la cuve est . inférieure à la distance entre les barres (9) situées au : 5 centre de la cuve. Ces barres (~) peuvent également être équidistantes.
~`~
En l'absence de tout conducteur de correction (tout fonctionnement normal des cuves étant alors impossible), on a estimé par des méthodes de calculs très fiables, les valeurs des composantes du champ magnétique:
; Bz maximum: 69.10 Tesla Bz (moyenne quadratique): 35.10 Tesla By: écart moyen amont/aval: 2,6.10 Tesla (N.B.- l'écart à l'antisymétrie des valeurs de By entre amont et aval étant défini comme ¦BY¦ amont - IBYI aval).
Puis la série étant en fonctionnement e-t les conducteurs de - correction intérieur et extérieur étant alimentés chacun sous une intensité de 135 kA, ces conducteurs étant disposés à environ 1,5 mètre de la paroi externe des caissons métalliques des cuves et le sens du courant dans les deux conducteurs étant le même que celui du courant d'électrolyse alimentant la série, (soit un courant total de correction J2 = 270 kA = 56~ J1), on a mesuré:
Bz maximum: 14.10 Tesla Bz (moyenne quadratique): 5.10 4 Tesla By: écart moyen amont/aval: 1.10 3 Tesla Enfin, on a simulé, par un faisceau de conducteurs disposés parallèlement à l'axe OX, une file voisine, en considérant , . ~q~7~
~ -- l9 --;
que les axes de la série réelle et de la série simulée étaient éloignés de 65 mètres.
Pour compenser les effets de cette file voisine s.imulée, on a alimenté le conducteur de correction (16), placé du cô-té
opposé à la file voisine simulée, sous 105 kA e-t le conducteur de correction (21) placé du coté de la Éile - voisine simulée, sous 180 kA, soit un courant total de correction J2 = 285 kA (60% de Jl).
Les mesures des composantes du champ magnétique ont donné
les résultats suivants:
Bz maximum: 23.10 Tesla - lS Bz (moyenne quadratique): 5,3.10 4 Tesla By: écart moyen amont/aval: 6,9.10 Tesla La série expérimentale, avec ou sans file voisine simulée et compensée, a montré une parfaite stabilité de la nappe ~0 d'aluminium liquide, une absence de toute érosion dissymétrique des talus et un rendement Faraday compris entre 93 et 97%.
Enfin, par rapport à une solution classique, sans conducteurs de correction, on peut estimer le ~ain de poids sur l'ensemble des conducteurs à environ 14 000 kg d'aluminium par cuve, poiur cette série ayant une intensité
d'électrolyse de 480 kA. A ceci se rajoute un gain da 350 mm sur l'entre-axe de cuve à cuve, ce qui représente une économie de 84 mètres de bâtiment pour une série complète de 240 cuves.
La mise en oeuvre de l'invention ouvre donc la voie à une nouvelle génération de cuves d'électrolyse fonctionnant sous - 19a -une intensite pouvant at-teindre et largement dépasser les 500 kA, avec une stabilité remarquable et un rendement . Faraday au moins égal à celui des générations precédentes à
:-: 250-300 kA.
Exemple 2:
. .
Pour montrer que l'invention n'est pas limitée aux cuves - d'électrolyse à très grande puissance, dans la gamme des 500 kA, on a également appliqué l'invention à des cuves fonctionnant sous 280 kA. Comme on l'a déjà expliqué dans l'exposé de l'invention, la mise en oeuvre du circuit de correction indépendant et de la conception modulaire des conducteurs de liaison de cuve à cuve conduit encore à un : 15 gain sensible sur les couts de fabrication, de mise en place et de surface occupee par les bâtiments.
:
- La figure 9 représente deux demi-cuves successives dans une série fonctionnant sous 280 kA, avec 5 montées modulaires (8) transportant chacune 56 k~ de la cuve n vers le cadre anodique de la cuve n~1 dans la série.
Chaque conducteur de correction indépendant (17)(27) est alimenté sous 90 kA en l'absence de file voisine, ce courant circulant dans le même sens que celui qui alimente la série proprement dite pour effectuer l'électrolyse, soit un courant total de correction J2 égal à 180 kA, donc 64% de Jl~
On a relevé les valeurs suivantes (en Tesla), en .; - fonctionnement normal sous 280 kA, les deu~ conducteurs de ; compensation étant alimentés chacun sous 90 kA:
- 19b -Bz maximum: 18.10 Bz (moyenne quadratique): 4,6.10 Écart à l'antisymétrie By: 2.10 - 5 On a ensuite simulé, de fa~on connue, une file voisine situee à 65 mètres de la file considérée, et on a compensé
la perturbation magnétique due à cette file en augmentant le courant de compensation dans le conducteur indépendant intérieur (27) situé du coté de la file voisine, de 90 à
120 kA, et en réduisant le courant de 90 à 75 kA dans le conducteur indépendant extérieur (17) situé du côté opposé à
la file voisine (fig. 5). Le courant total de correction est donc porté à J2 = 195 kA soit 70% de J1.
On a relevé les valeurs suivantes en Tesla:
; Bz maximum: 22.10 Bz (moyenne quadratique): 4,9.10 Écart à l'antisymétrie By: 2.10 Les cuves ainsi alimentées ont montré un fonctionnement très stable et un rendement en courant (rendement Faraday) situé
entre 93 et 95%.
. . .
Dans le cas de cuves à 280 kA, le gain de poids sur les conducteurs n'est pas significatif, en revanche, le gain de 270 mm sur l'entr'axe de cuve à cuve représente une économie d'environ 64 mètres de longueur du bâtiment pour une série complète de 240 cuves.
Claims (34)
1. Dispositif de connexion électrique entre deux cuves successives d'une série destinée à la production d'aluminium par électrolyse d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, selon le procédé Hall-Héroult, sous une intensité variant entre 150 kA et 600 kA, chaque cuve étant constituée par un caisson métallique parallélépipédique calorifugé, dont le grand axe est perpendiculaire à l'axe de la série, et dont les deux extrémités sont appelées "tête", ce caisson supportant une cathode formée par la juxtaposition de blocs carbonés dans lesquels sont scellées des barres métalliques dont les extrémités sortent du caisson, sur ses deux grands côtés amont et aval, par rapport au sens du courant dans la série, chaque cuve comportant en outre un système anodique formé
par au moins une poutre rigide horizontale supportant au moins une barre horizontale conductrice, dite "cadre anodique", sur lequel sont assujetties les tiges de suspension des anodes, ce dispositif de connexion comprenant, un circuit de transport du courant d'électrolyse entre deux cuves successives, constitué par des collecteurs cathodiques, reliés d'une part aux sorties cathodiques de la cuve de rang n et d'autre part à des conducteurs de liaison qui rejoignent, par des montées le cadre anodique de la cuve de rang n+1 dans la série, ce dispositif de connexion comportant en plus du circuit de transport d'un premier courant d'électrolyse, un circuit distinct de correction et d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteurs sensiblement parallèles à l'axe de la série, parcourus par un deuxième courant continu, caractérisée en ce que ce deuxième courant est de même sens que le premier courant d'électrolyse, et crée, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé vers le bas près des têtes gauches et dirigé vers le haut près des têtes droites, pour un observateur regardant dans le sens du courant d'électrolyse.
par au moins une poutre rigide horizontale supportant au moins une barre horizontale conductrice, dite "cadre anodique", sur lequel sont assujetties les tiges de suspension des anodes, ce dispositif de connexion comprenant, un circuit de transport du courant d'électrolyse entre deux cuves successives, constitué par des collecteurs cathodiques, reliés d'une part aux sorties cathodiques de la cuve de rang n et d'autre part à des conducteurs de liaison qui rejoignent, par des montées le cadre anodique de la cuve de rang n+1 dans la série, ce dispositif de connexion comportant en plus du circuit de transport d'un premier courant d'électrolyse, un circuit distinct de correction et d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteurs sensiblement parallèles à l'axe de la série, parcourus par un deuxième courant continu, caractérisée en ce que ce deuxième courant est de même sens que le premier courant d'électrolyse, et crée, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé vers le bas près des têtes gauches et dirigé vers le haut près des têtes droites, pour un observateur regardant dans le sens du courant d'électrolyse.
2. Dispositif de connexion électrique selon la revendication 1, dans lequel le deuxième courant total J2 parcourant le circuit de correction magnétique est au plus égal au premier courant d'électrolyse J1.
3. Dispositif de connexion selon la revendication 1, dans lequel le deuxième courant J2 est compris entre 5 et 80% du premier courant J1.
4. Dispositif de connexion, selon la revendication 1, dans lequel le deuxième courant J2 est compris entre 20 et 70% du premier courant J1.
5. Dispositif de connexion selon la revendication 1, dans lequel dans le circuit d'alimentation en courant d'électrolyse:
- les sorties cathodiques amont de la cuve de rang n sont reliées à des collecteurs cathodiques amont, qui rejoignent directement, par des conducteurs dont la plus grande partie passe sous ladite cuve n, une première section ou demi-montée des montées qui alimentent un bus anodique de la cuve de rang n+1 dans la série;
- les sorties cathodiques aval de la cuve de rang n sont reliées à des collecteurs cathodiques aval directement connectés à une seconde section ou demi montée desdites montées.
- les sorties cathodiques amont de la cuve de rang n sont reliées à des collecteurs cathodiques amont, qui rejoignent directement, par des conducteurs dont la plus grande partie passe sous ladite cuve n, une première section ou demi-montée des montées qui alimentent un bus anodique de la cuve de rang n+1 dans la série;
- les sorties cathodiques aval de la cuve de rang n sont reliées à des collecteurs cathodiques aval directement connectés à une seconde section ou demi montée desdites montées.
6. Dispositif de connexion selon la revendication 1, dans lequel dans le circuit d'alimentation:
- sur le grand côté amont: deux sorties cathodiques adjacentes sont reliées par un collecteur, connecté à une barre passant sous la cuve; chaque groupe de deux barres adjacentes rejoint, à l'amont, un conducteur de liaison lui-même connecté à une demi-montée, - sur le grand côté aval: quatre sorties cathodiques adjacentes sont reliées à un collecteur cathodique aval qui est lui-même connecté à une autre demi-montée correspondante.
- sur le grand côté amont: deux sorties cathodiques adjacentes sont reliées par un collecteur, connecté à une barre passant sous la cuve; chaque groupe de deux barres adjacentes rejoint, à l'amont, un conducteur de liaison lui-même connecté à une demi-montée, - sur le grand côté aval: quatre sorties cathodiques adjacentes sont reliées à un collecteur cathodique aval qui est lui-même connecté à une autre demi-montée correspondante.
7. Dispositif de connexion selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les barres de liaison disposées sous le caisson sont équidistantes.
8. Dispositif de connexion selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la distance entre les barres de liaison est modulée en fonction de leur position par rapport au petit axe de la cuve.
9. Dispositif de connexion selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la distance entre les barres de liaison situées du côté des têtes de la cuve est inférieure à la distance entre les barres de liaison situées au centre de la cuve.
10. Dispositif de connexion selon la revendication 1, dans lequel le circuit de correction et d'équilibrage des champs magnétiques est constitué par deux ensembles de conducteurs de correction, indépendants des conducteurs d'alimentation, disposés de part et d'autre de la file de cuves, parallèlement à l'axe de la file, et alimentés par ledit deuxième courant total J2 circulant dans le même sens que ledit premier courant J1 qui alimente la file, et sous une intensité au plus égale à J1.
11. Dispositif de connexion selon la revendication 1, dans lequel, dans le cas où la série comporte au moins deux files de cuves disposées parallèlement, le conducteur ou l'ensemble de conducteurs de compensation disposé du côté de la file voisine est parcouru par un courant d'une intensité supérieure à celle qui parcourt le conducteur de compensation disposé sur le côté
opposé à la file voisine.
opposé à la file voisine.
12. Dispositif de connexion selon la revendication 1, dans lequel les conducteurs de compensation sont disposés à faible distance du caisson métallique des cuves, et sensiblement à la hauteur de la nappe métallique d'aluminium fondu.
13. Dispositif de connexion selon la revendication 1, dans lequel la partie du circuit indépendant d'alimentation assurant la liaison entre les sorties cathodiques de la cuve de rang n au cadre anodique de la cuve de rang (n+1) dans la file, est constituée sous forme de modules sensiblement identiques entre eux, correspondant chacun à une montée.
14. Dispositif de connexion selon la revendication 13, dans lequel chaque module est constitué
par:
- quatre sorties cathodiques aval de la cuve n, - le collecteur cathodique aval et une demi-montée vers le cadre anodique de la cuve n+1, - un conducteur de liaison relie d'une part à deux barres passant sous la cuve n et d'autre part à une autre demi-montée, - deux éléments de collecteur cathodique amont reliés chacun à deux sorties cathodique amont de la cuve n+1.
par:
- quatre sorties cathodiques aval de la cuve n, - le collecteur cathodique aval et une demi-montée vers le cadre anodique de la cuve n+1, - un conducteur de liaison relie d'une part à deux barres passant sous la cuve n et d'autre part à une autre demi-montée, - deux éléments de collecteur cathodique amont reliés chacun à deux sorties cathodique amont de la cuve n+1.
15. Méthode de connexion électrique entre deux cuves successives d'une série destinée à la production d'aluminium par électrolyse d'alumine dissoute dans de la cryolithe fondue, selon le procédé Hall-Héroult, sous une intensité variant entre 150 kA et 600 kA, chaque cuve étant constituée par un caisson métallique parallélépipédique calorifugé, dont le grand axe est perpendiculaire à l'axe de la série, et dont les deux extrémités sont appelées "têtes",méthode dans laquelle:
- en plus d'un circuit de transport dans lequel on fait passer un premier courant J1 d'électrolyse, ou prévoit un circuit distinct de correction et d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteurs sensiblement parallèles à l'axe de la série, parcourus par un deuxième courant J2 qui est continu, ce deuxième courant étant de même sens que ledit premier courant d'électrolyse, et créant, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé vers le bas près des têtes gauches et dirigé vers le haut près des têtes droites, pour un observateur regardant dans le sens du courant d'électrolyse.
- en plus d'un circuit de transport dans lequel on fait passer un premier courant J1 d'électrolyse, ou prévoit un circuit distinct de correction et d'équilibrage des champs magnétiques, formé de conducteurs sensiblement parallèles à l'axe de la série, parcourus par un deuxième courant J2 qui est continu, ce deuxième courant étant de même sens que ledit premier courant d'électrolyse, et créant, dans les cuves, un champ magnétique correcteur vertical, dirigé vers le bas près des têtes gauches et dirigé vers le haut près des têtes droites, pour un observateur regardant dans le sens du courant d'électrolyse.
16. Méthode de connexion électrique selon la revendication 15, dans laquelle le deuxième courant J2 parcourant le circuit de correction magnétique est au plus égal au premier courant d'électrolyse J1.
17. Méthode de connexion selon la revendication 15, dans laquelle le deuxième courant J2 est compris entre 5 et 80% du premier courant J1.
18. Méthode de connexion selon la revendication 15, dans laquelle le deuxième courant J2 est compris entre 20 et 70% du premier courant J1.
19. Méthode de connexion selon la revendication 15, dans laquelle dans le circuit d'alimentation en courant d'électrolyse:
- on relie des sorties cathodiques amont d'une cuve de rang n à des collecteurs cathodiques amont, qui rejoignent directement, par des conducteurs dont la plus grande partie passe sous ladite cuve n, une première section de montées qui alimentent un bus anodique d'une cuve de rang n+1 dans la série; et - on relie des sorties cathodiques aval de la cuve de rang n à des collecteurs cathodiques aval directement connectés à une seconde section des dites montées.
- on relie des sorties cathodiques amont d'une cuve de rang n à des collecteurs cathodiques amont, qui rejoignent directement, par des conducteurs dont la plus grande partie passe sous ladite cuve n, une première section de montées qui alimentent un bus anodique d'une cuve de rang n+1 dans la série; et - on relie des sorties cathodiques aval de la cuve de rang n à des collecteurs cathodiques aval directement connectés à une seconde section des dites montées.
20. Méthode de connexion selon la revendication 15, dans laquelle dans le circuit d'alimentation:
- on relie sur le grand côté amont, deux sorties cathodiques adjacentes par un collecteur, connecté à une barre passant sous la cuve, chaque groupe de deux barres adjacentes rejoignant, à l'amont, un conducteur de liaison lui-même connecté à une demi-montée, et - on relie sur le grand côté aval, quatre sorties cathodiques adjacentes à un collecteur cathodique aval qui est lui-même connecté à une autre demi-montée correspon-dante.
- on relie sur le grand côté amont, deux sorties cathodiques adjacentes par un collecteur, connecté à une barre passant sous la cuve, chaque groupe de deux barres adjacentes rejoignant, à l'amont, un conducteur de liaison lui-même connecté à une demi-montée, et - on relie sur le grand côté aval, quatre sorties cathodiques adjacentes à un collecteur cathodique aval qui est lui-même connecté à une autre demi-montée correspon-dante.
21. Méthode de connexion selon la revendication 19 ou 20, dans laquelle on dispose les barres de liaison sous le caisson de façon équidistante.
22. Méthode de connexion selon la revendication 19 ou 20, dans laquelle on module la distance entre les barres de liaison en fonction de leur position par rapport au petit axe de la cuve.
23. Méthode de connexion selon la revendication 19 ou 20, dans laquelle on impose à la distance entre les barres de liaison situées du côté des têtes de la cuve une valeur inférieure à la distance entre les barres de liaison situées au centre de la cuve.
24. Méthode de connexion selon la revendication 15, dans laquelle on forme le circuit de correction et d'équilibrage des champs magnétiques par deux ensembles de conducteurs de correction indépendants des conducteurs d'alimentation, et on dispose ces ensembles de part et d'autre de la file de cuves, parallèlement à l'axe de la file, et on les alimentes par ledit deuxième courant total J2 circulant dans le même sens que le premier courant J1 qui alimente la file, et sous une intensité au plus égale à J1.
25. Méthode de connexion selon la revendication 15, dans laquelle dans le cas où la série comporte au moins deux files de cuves disposées parallèlement, on fait parcourir le conducteur ou l'ensemble de conducteurs de compensation disposé du côté de la file voisine par un courant d'une intensité supérieure à celle qui parcourt le conducteur de compensation disposé sur le coté opposé à la file voisine.
26. Méthode de connexion selon la revendication 15, dans laquelle on dispose les conducteurs de compensation à faible distance du caisson métallique des cuves, et sensiblement à la hauteur de la nappe métallique d'aluminium fondu.
27. Méthode de connexion selon la revendication dans laquelle on constitue la partie du circuit indépendant d'alimentation assurant la liaison entre des sorties cathodiques d'une cuve de rang n à un cadre anodique d'une cuve de rang (n+1) dans la file, sous forme de modules sensiblement identiques entre eux, correspondant chacun à
une montée.
une montée.
28. Méthode de connexion selon la revendication 27, dans laquelle on constitue chaque module par:
- quatre sorties cathodiques aval de la cuve n;
- un collecteur cathodique aval et une première demi-montée vers le cadre anodique de la cuve n+1;
- un conducteur de liaison relié d'une part à deux barres passant sous la cuve n et d'autre part à une deuxième.
demi-montée;
- deux éléments de collecteur cathodique amont reliés chacun à deux sorties cathodiques amont de la cuve n+1.
- quatre sorties cathodiques aval de la cuve n;
- un collecteur cathodique aval et une première demi-montée vers le cadre anodique de la cuve n+1;
- un conducteur de liaison relié d'une part à deux barres passant sous la cuve n et d'autre part à une deuxième.
demi-montée;
- deux éléments de collecteur cathodique amont reliés chacun à deux sorties cathodiques amont de la cuve n+1.
29. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 13 ou 14, dans lequel ladite intensité est égale à 150 kA.
30. Dispositif selon la revendication 1, 2 3, 4, 5, 6, 12, 13 ou 14 dans lequel ladite intensité est de 500 kA.
31. Dispositif selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5, 12, 13 ou 14, dans lequel ladite intensité est de 600 kA.
32. Méthode selon la revendication 15, 16 17, 18, 19, 20, 26, 27 ou 28, dans laquelle ladite intensité
est égale à 150 kA.
est égale à 150 kA.
33. Méthode selon la revendication 15, 16, 17, 18, 19, 20, 26, 27 ou 28, dans laquelle ladite intensité
est de 500 kA.
est de 500 kA.
34. Méthode selon la revendication 15, 16, 17, 18, 19, 20, 26, 27 ou 28, dans laquelle ladite intensité
est de 600 kA.
est de 600 kA.
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Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3616317A (en) * | 1969-09-29 | 1971-10-26 | Alcan Res & Dev | Aluminum pot line and method of operating same |
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| PL115407B3 (en) * | 1976-03-08 | 1981-04-30 | Pechiney Aluminium | Method and apparatus for compensation of magnetic fields of adjoining rows of thermo-electrolyzer tanks |
| JPS5841729B2 (ja) * | 1977-09-14 | 1983-09-14 | ロンシール工業株式会社 | 床敷体の製造方法 |
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| US4196067A (en) * | 1978-02-07 | 1980-04-01 | Swiss Aluminium Ltd. | Absorption of magnetic field lines in electrolytic reduction cells |
| FR2425482A1 (fr) * | 1978-05-11 | 1979-12-07 | Pechiney Aluminium | Procede de compensation du champ magnetique induit par la file voisine dans les series de cuves d'electrolyse a haute intensite |
| JPS5767184A (en) * | 1980-10-08 | 1982-04-23 | Mitsubishi Keikinzoku Kogyo Kk | Stabilizing method for metallic bed of aluminum in electrolytic cell for aluminum |
| EP0084142B1 (fr) * | 1982-01-18 | 1987-06-10 | ALUMINIA S.p.A. | Procédé et dispositif pour l'alimentation en courant électrique de cuves pour la production électrolytique de métaux, spécialement d'aluminium |
| FR2552782B1 (fr) * | 1983-10-04 | 1989-08-18 | Pechiney Aluminium | Cuve d'electrolyse a intensite superieure a 250 000 amperes pour la production d'aluminium par le procede hall-heroult |
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