CA2559372A1 - Element cathodique pour l'equipement d'une cellule d'electrolyse destinee a la production d'aluminium - Google Patents

Element cathodique pour l'equipement d'une cellule d'electrolyse destinee a la production d'aluminium Download PDF

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Abstract

L'invention a pour objet un élément cathodique, pour l'équipement d'une cuve de cellule d'électrolyse destinée à la production d'aluminium, comportant un bloc cathodique (5) en matériau carboné ayant au moins une rainure longitudinale sur une de ces faces latérales et une barre de raccordement (6 ) en acier, qui est logée dans ladite rainure de façon à ce qu'une partie de l a barre émerge d'une extrémité du bloc, qui est scellée dans la rainure par interposition d'un matériau de scellement conducteur entre la barre et le bl oc et qui contient au moins un insert métallique dont la conductivité électriqu e est supérieure à celle dudit acier. Selon l'invention, l'insert (16) est disposé longitudinalement à l'intérieur de la barre et se situe, au moins en partie, dans le tronçon (19) de la barre de raccordement qui est destiné à s e situer à l'extérieur de la cuve et la barre de raccordement (6) n'est pas scellée au bloc cathodique dans une zone de non-scellement (17) de surface déterminée S située à l'extrémité de la rainure en tête de bloc. La présence d'un insert selon l'invention permet d'obtenir simultanément une très forte réduction de la chute de tension cathodique globale et de la densité de courant en tête de bloc.

Claims (20)

1. Elément cathodique (20), pour l'équipement d'une cuve (10) de cellule d'électrolyse (1) destinée à la production d'aluminium, comportant :
- un bloc cathodique (5) en matériau carboné ayant au moins une rainure longitudinale (15) sur une de ses faces latérales (21) ;
- au moins une barre de raccordement (6) en acier, dont au moins une partie dite "tronçon extérieur" (19) est destinée à se situer à
l'extérieur de la cuve (10), qui est logée dans ladite rainure (15) de façon à

ce qu'une partie (22) de la barre dite "partie hors bloc" émerge d'au moins une extrémité (25) du bloc dite "tête de bloc", et qui est scellée dans la rainure (15) par interposition d'un matériau de scellement conducteur (7), tel que de la fonte ou de la pâte conductrice, entre la barre et le bloc, et caractérisée en ce que, pour chaque tronçon extérieur (19) - la barre de raccordement (6) comprend au moins un insert métallique (16), de longueur Lc, dont la conductivité électrique est supérieure à celle dudit acier, qui est disposé longitudinalement à
l'intérieur de la barre et qui se situe, au moins en partie, dans ledit tronçon (19) ;
- la barre de raccordement (6) n'est pas scellée au bloc cathodique (5) dans au moins une zone dite de "non-scellement" (17) de surface déterminée S située à l'extrémité de la rainure (15) en tête de bloc.
2. Elément cathodique (20) selon la revendication 1, caractérisé
en ce que chaque insert (16) est en cuivre ou en alliage à base de cuivre.
3. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la longueur Lc de chaque insert (16) est comprise entre 10 et 300 % de la longueur E de la partie hors bloc (22) de la barre (6) dans laquelle l'insert est logé.
4. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la longueur Lc de chaque insert (16) est comprise entre 20 et 300 % de la longueur E de la partie hors bloc (22) de la barre (6) dans laquelle l'insert est logé.
5. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la longueur Lc de chaque insert (16) est comprise entre 110 et 270 % de la longueur E de la partie hors bloc (22) de la barre (6) dans laquelle l'insert est logé.
6. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section transversale de chaque insert (16) est comprise entre 1 et 50 % de la section transversale de la barre (6).
7. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section transversale de chaque insert (16) est comprise entre 5 et 30 % de la section transversale de la barre (6).
8. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 7, caractérisé en ce l'aire totale A de la ou des surface(s) déterminée(s) S de la ou des zone(s) de non-scellement (17) de chaque barre de raccordement (6) est comprise entre 0,5 et 25 %
de l'aire Ao de la surface So de la barre (6) qui est susceptible d'être scellée.
9. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'aire totale A de la ou des surface(s) déterminée(s) S de la ou des zone(s) de non-scellement (17) de chaque barre de raccordement (6) est comprise entre 2 et 20 % de l'aire Ao de la surface So de la barre (6) qui est susceptible d'être scellée.
10. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'aire totale A de la ou des surface(s) déterminée(s) S de la ou des zone(s) de non-scellement (17) de chaque barre de raccordement (6) est comprise entre 3 et 15 % de l'aire Ao de la surface So de la barre (6) qui est susceptible d'être scellée.
11. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un matériau électriquement isolant est interposé entre la barre de raccordement (6) et le bloc cathodique (5) dans la ou chaque zone de non-scellement (17).
12. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque insert (16) affleure, avec une tolérance déterminée, la surface (24) de l'extrémité du tronçon extérieur (19) de la barre (6).
13. Elément cathodique (20) selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite tolérance déterminée est inférieure ou égale à
1 cm.
14. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'extrémité extérieure de chaque insert (16) est en retrait, d'une distance déterminée, par rapport à
la surface (24) de l'extrémité du tronçon extérieur (19) de la barre (6).
15. Elément cathodique (20) selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite distance déterminée est inférieure ou égale à
4 cm.
16. Elément cathodique (20) selon la revendication 15, caractérisé en ce que la cavité formée par le retrait de l'insert contient un matériau réfractaire.
17. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la section transversale de chaque insert (16) est circulaire.
18. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que chaque insert (16) est logé
dans une cavité formant un trou borgne à l'intérieur de la barre (6).
19. Elément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que ledit matériau carboné
contient du graphite.
20. Cellule d'électrolyse (1) destinée à la production d'aluminium, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un élément cathodique (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 19.
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