CA2779855A1 - Procede de changement d'une anode usee et support et systeme pour le stockage temporaire d'une telle anode usee - Google Patents

Abstract

Le procédé consiste à déverser une poudre d'étouffement (5) sur une anode (2) usée posée sur un support (1 ) pour la recouvrir, dans le but de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode. Le support peut comprendre un réservoir temporaire pré-rempli de poudre et pourvu d'un orifice de déversement de la poudre vers l'anode placée sur le support.

Description

PROCEDE DE CHANGEMENT D'UNE ANODE USEE ET SUPPORT ET SYSTEME
POUR LE STOCKAGE TEMPORAIRE D'UNE TELLE ANODE USEE

La présente invention concerne un procédé de changement d'une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium comprenant notamment une étape de stockage temporaire d'une telle anode usée. L'invention concerne également un support et un système pour le stockage temporaire d'au moins une telle anode usée.
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain d'électrolyte, essentiellement constitué de cryolithe, selon le procédé de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans une cuve d'électrolyse comprenant un caisson en acier revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et au fond duquel est situé un ensemble cathodique.

Des anodes, typiquement en matériau carboné, sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. Chaque anode est munie d'une tige métallique destinée à son raccordement électrique et mécanique à un cadre anodique mobile par rapport à un portique fixé au-dessus de la cuve d'électrolyse.

Les anodes étant consommées par l'électrolyse, elles doivent régulièrement être changées. A cet effet, une anode usée munie de sa tige est détachée du cadre anodique puis déplacée vers un support de stockage temporaire où elle va se refroidir avant de pouvoir être acheminée vers une installation de récupération du matériau carboné non consommé.

Or, une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse émet des gaz fluorés qui peuvent être nocifs pour l'homme et pour l'environnement. Les émissions sont d'autant plus importantes que la température de l'anode est importante, et décroissent progressivement en même temps que la température.

On a donc cherché depuis de nombreuses années à éviter que les gaz fluorés émis par les anodes usées ne se diffusent dans l'environnement, ou du moins à limiter cette diffusion. Ainsi, différents dispositifs et procédés ont été
imaginés.
En particulier, un procédé proposé consiste à placer l'anode usée sur son support dans une boîte fermée destiné à empêcher la sortie non contrôlée des gaz fluorés. Selon une première réalisation connue, décrite notamment dans le document FR 2 754 832 (correspondant au document US 5 961 812, déposé au nom de Aluminium Pechiney), les gaz situés dans la boîte sont aspirés vers une centrale de traitement. Selon une autre réalisation connue, décrite notamment dans le document DE 42 21 882, déposé au nom de Westfalia Becorit

2 Industrietechnik, la boîte comprend un filtre contenant de l'alumine, qui est apte à
piéger les gaz fluorés.

Selon une troisième réalisation connue, présentée dans le document WO
2008/048844 déposé au nom d'Alcoa, la boîte comporte une ouverture par laquelle passe la tige d'anode et qui est pourvue d'un élément d'étanchéité
flexible coopérant avec ladite tige.
Un autre procédé connu est décrit dans le document WO 2003/042618 déposé au nom de Norsk Hydro selon lequel il est prévu une boite de stockage pour l'anode usée associée à un système d'extraction.

Les procédés et dispositifs précités ne sont pas pleinement satisfaisants. En effet, il est difficile, sinon impossible, de réaliser une bonne étanchéité au moyen d'une boîte, d'autant plus que cette dernière subit, au cours de sa durée de vie, des déformations qui conduisent à l'augmentation des fuites de gaz. Les moyens d'étanchéité généralement prévus pour palier ces problèmes sont des consommables qui s'usent rapidement et qui occasionnent donc un coût supplémentaire. En outre, dans certaines configurations de la boîte, la survenue d'un appel d'air vers la boîte peut générer un effet de cheminée par lequel les gaz fluorés sont tirés par le haut hors de la boîte, sans passer par un dispositif d'aspiration ou de filtration.

Un autre procédé connu décrit dans le brevet US6161307 déposé au nom d'Alcan International Limited consiste à plonger et à déplacer l'anode usée dans un bain fluidisé d'alumine pour refroidir rapidement l'anode usée et limiter ainsi le temps d'émission des gaz fluorés. Un tel procédé est difficile a mettre en oeuvre et présente l'inconvénient de favoriser la combustion de l'anode usée par un apport constant d'air à la surface de l'anode usée.

Dans un contexte de réduction globale des rejets fluorés dans les usines d'aluminium, et lors du changement d'anode en particulier, la présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant un procédé plus fiable et plus efficace que les procédés de l'art antérieur.

A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de changement d'une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium comprenant au moins une anode plongée dans un bain d'électrolyse et une couverture de bain couvrant l'anode et le bain liquide, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à :

- enlever une anode usée à laquelle sont attachés des morceaux de couverture de bain hors du bain d'électrolyse;

- poser ladite anode usée sur un support ;

3 - déverser une poudre d'étouffement sur ladite anode usée posée sur le support pour recouvrir ladite anode usée dans le but notamment de limiter l'émission de gaz fluorés.

L'anode usée posée sur le support et recouverte de poudre d'étouffement peut alors être transportée vers une station de retraitement de l'anode usée.
L'invention concerne tout particulièrement les cuves utilisant des anodes en matériau carboné précuit.

La poudre recouvre l'anode de sorte à :

- permettre d'une part d'éviter la diffusion des gaz fluorés émis par l'anode usée et par les morceaux de couverture de bain qui lui sont attachés, un mécanisme d'action de la poudre d'étouffement étant que celle-ci fait obstacle à cette diffusion des gaz ;

- empêcher d'autre part l'arrivée d'oxygène jusqu'à la partie d'anode se consumant et donc restreindre le phénomène de consommation de l'anode, le comburant - oxygène - étant ainsi retiré du triangle du feu qui comprend les entités combustible, comburant, énergie.

Aussi, comme la poudre d'étouffement empêche l'arrivée de l'eau et l'humidité ambiante jusqu'à l'anode, la quantité de gaz fluoré HF émise par l'anode est limitée.

De préférence, la poudre d'étouffement ne s'oxyde pas et ne se consume pas à la température maximale à laquelle elle est soumise lors de la mise en oeuvre du procédé. A titre d'exemple, l'anode usée placée sur le support en vue d'être recouverte par la poudre peut atteindre une température de l'ordre de 950 C.

On peut penser qu'il se produit, de plus, un phénomène de vitrification au moins partiel de la poudre d'étouffement. La poudre d'étouffement est déversée sur l'anode et les morceaux de couverture de bain qui sont à une température intense en sortie de bain d'électrolyse. On peut ainsi penser qu'au moins une partie de la poudre peut se transformer, au contact de l'anode et des morceaux de couverture de bain, par vitrification, en une structure amorphe qui participe selon un degré plus ou moins important au confinement de l'anode et de morceaux de couverture de bain qui y sont attachés.

La poudre doit recouvrir l'anode - à savoir le dessus et le pourtour de la partie carbonée de l'anode ainsi que les morceaux de couverture de bain

4 recouvrant l'anode - sur une épaisseur suffisante pour produire l'effet d'étouffement décrit ci-dessus. A titre d'exemple, l'épaisseur de poudre peut être au moins de l'ordre de 0,5 cm, de préférence au moins de l'ordre de 2 cm. Pour des questions économiques, il est préférable de limiter l'épaisseur de poudre utilisée.

De préférence, la poudre est sélectionnée dans le groupe comprenant l'alumine, des produits comportant du fluorure d'aluminium et/ou du fluorure de sodium, tel que de la cryolithe, ou un mélange de ceux-ci. Ces produits sont intéressants en ce qu'ils sont disponibles dans toute usine de production de l'aluminium primaire. On pourrait également utiliser des produits comportant de la silice, comme du sable, facile à se procurer et à manipuler.

L'alumine présente l'avantage de piéger les gaz fluorés, par adsorption.

Le produit comportant du fluorure d'aluminium et/ou du fluorure de sodium présente comme avantage par rapport à l'alumine de pouvoir former une croûte compacte et étanche qui empêche le passage de gaz, à savoir le passage d'oxygène vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'anode, et le passage de gaz fluorés vers l'extérieur, c'est-à-dire vers l'atmosphère ambiante.

Selon un mode de réalisation préféré la poudre d'étouffement comporte de l'alumine, du fluorure d'aluminium et/ou du fluorure de sodium. Une telle poudre d'étouffement peut comprendre au moins en partie de la couverture de bain réduite à l'état de poudre. Pour des questions de commodité, une telle poudre d'étouffement, comportant de l'alumine, du fluorure d'aluminium et/ou du fluorure de sodium, est obtenue notamment par recyclage de la couverture de bain des ensembles anodiques usés, c'est-à dire la partie solidifiée de l'électrolyte présente dans la cuve, située en particulier le long de la paroi latérale de la cuve, à
la surface libre de l'électrolyte et sur les anodes. Cette couverture est ensuite broyée et passée dans un crible pour donner tout ou partie de la poudre d'étouffement utilisée par le procédé selon l'invention.

Cette couverture de bain est largement disponible dans une usine de production d'aluminium primaire. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'avoir recours à
des produits spécialement amenés pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ce qui est avantageux pour des questions environnementales, de praticité et de coût.

Selon un autre mode de réalisation, la poudre d'étouffement comprend au moins en partie du bain d'électrolyse réduit en poudre après solidification.

Avantageusement, le procédé prévoit de pré-remplir de poudre au moins un réservoir associé fonctionnellement au support et d'ouvrir ledit ou lesdits réservoirs lorsqu'une anode usée est présente sur le support.

On peut par ailleurs prévoir des moyens de déversement de la poudre sur

5 l'anode usée présente sur le support comportant des moyens de confinement aptes à limiter la dispersion de la poudre. Ainsi, il est possible de recouvrir l'anode très rapidement, donc d'obtenir un étouffement rapide et de limiter les émissions de gaz fluorés, sans que cela conduise à une grande dispersion de la poudre dans l'usine.

Dans une forme de réalisation, les moyens de confinement peuvent être agencés sur le support.

Dans une autre forme de réalisation, les moyens de confinement sont agencés sur un dispositif d'amenée de la poudre vers le support.

Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un support pour le stockage temporaire d'au moins une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium, pour la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment décrit, le support comportant un plateau sensiblement horizontal, lorsqu'il est posé au sol, présentant au moins une alvéole dans laquelle une anode est destinée à être posée.

Selon une définition générale, ce support comprend en outre au moins un réservoir associé fonctionnellement au plateau et comportant au moins :

- une ouverture par laquelle une poudre d'étouffement peut être introduite dans ledit réservoir ;

- et un orifice de déversement de la poudre vers l'anode, agencé pour permettre le recouvrement de l'anode par la poudre ainsi déversée, dans le but de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode, de préférence en limitant la dispersion de poudre par envolement.

Grâce aux réservoirs, qui peuvent être pré-remplis de poudre, il est possible de recouvrir rapidement l'anode usée une fois qu'elle est placée sur le plateau du support, et ainsi d'arrêter rapidement les émissions de gaz fluorés.

Ce support peut avantageusement se présenter sous la forme d'une palette pouvant être soulevée et déplacée par des moyens appropriés. De la sorte, il est possible de déplacer facilement l'anode vers une station de retraitement

6 comprenant notamment une unité de séparation des éléments constitutifs de l'anode puis vers une unité de récupération des matériaux de l'anode, à savoir en particulier la couverture et le matériau carboné non consommé.

L'orifice possède généralement une paroi d'obturation qui peut occuper une position fermée, notamment lorsqu'on introduit de la poudre dans le réservoir afin de pouvoir contenir la poudre en attente, et qui peut être déplacée vers une position ouverte autorisant le déversement de la poudre lorsqu'une anode est située sur le plateau.

Le support peut en outre comporter des moyens aptes à détecter la présence d'une anode usée sur le plateau tel qu'un capteur et, en conséquence, à
commander automatiquement un dispositif d'ouverture de la paroi d'obturation.
Ainsi, la durée entre le dépôt de l'anode sur le support et le déversement de la poudre est très réduite, ce qui augmente l'efficacité du procédé. Ce dispositif d'ouverture peut par exemple comporter un ressort et un vérin amortisseur à
air.
Le capteur utilisé peut être, par exemple, un capteur thermique ou un capteur optique.

Selon une réalisation possible, le support comprend au moins deux réservoirs disposés sur des côtés opposés du plateau.

Chaque réservoir peut s'étendre sur sensiblement toute la longueur du côté
sur lequel il est disposé. Le support forme ainsi une sorte de réceptacle fermé sur au moins deux côtés, pouvant retenir la poudre déversée sur l'anode. On peut également envisager que le support comprenne un réservoir sur chacun des côtés du plateau, les réservoirs formant alors une surface périphérique sensiblement fermée.

Chaque réservoir est avantageusement agencé pour que toute la longueur de l'anode soit recouverte de poudre. Ainsi, par exemple, l'orifice de déversement de la poudre peut s'étendre sur sensiblement toute la longueur de chaque réservoir dans un mode de réalisation envisagé de l'invention.

De préférence, au moins une partie de l'orifice de déversement de la poudre se situe au-dessus de l'anode lorsque celle-ci est présente sur le plateau, ce qui facilite le recouvrement de l'anode.

Avantageusement, le réservoir peut comporter des moyens intérieurs de répartition de la poudre tels que des chicanes, des tubulures ou des entretoises, agencés pour favoriser un remplissage homogène dudit réservoir. Cette configuration réduit les risques d'un recouvrement partiel de l'anode par la poudre,

7 PCT/FR2010/000691 et limite la nécessité d'avoir recours à un opérateur pour finaliser l'étalement de la poudre.

On peut également prévoir que le réservoir comporte une paroi de fond inclinée vers le bas en direction de l'anode lorsque celle-ci est présente sur le plateau, afin de favoriser l'écoulement de la poudre.

Selon un troisième aspect, l'invention concerne un système pour le stockage temporaire d'au moins une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium, pour la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment décrit, le système comportant :

- un support comprenant un plateau sensiblement horizontal, lorsqu'il est posé au sol, sur lequel l'anode est destinée à être posée. De plus le système selon l'invention comporte, un dispositif d'amenée d'une poudre d'étouffement vers le support, ledit dispositif comprenant une trémie apte à être déplacée sur un pont roulant équipée d'un conduit de déversement de la poudre en vue du recouvrement de l'anode par la poudre, dans le but de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode.

Selon une disposition avantageuse du système, le conduit est prolongé à sa partie inférieure par une coiffe ouverte vers le bas qui est apte à recouvrir l'anode située sur le plateau et à former avec le support un volume de confinement pour la poudre.

Il est à noter que le volume de confinement n'est pas nécessairement étanche mais permet tout de même de limiter de façon importante la dispersion de la poudre. Par exemple, la coiffe peut présenter sensiblement la forme d'une cloche recouvrant le support, l'anode et sa tige.

On peut prévoir en outre que le système comporte un conduit d'aspiration en communication avec ledit volume de confinement. Ceci permet de créer une légère dépression à l'intérieur du volume de confinement pour éviter que la poudre ne s'échappe vers l'extérieur. Eventuellement, il peut en outre être prévu une aspiration des poudres et/ou des gaz fluorés émis par l'anode.

Le support appartenant à ce système peut comporter certaines des caractéristiques précitées, et notamment le ou les réservoirs de poudre.

On décrit à présent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées :

8 La figure 1 illustre une cellule d'électrolyse en coupe transversale ;

La figure 2 est une représentation schématique, en perspective, d'un support selon l'invention, sur lequel est placée une anode usée munie de sa tige et comportant une croûte de couverture ;

La figure 3 est une représentation identique à la figure 2, l'anode usée étant recouverte d'une poudre ;

La figure 4 est une vue en perspective d'un support selon un premier mode de réalisation de l'invention, une anode munie de sa tige étant placée sur le support ;

La figure 5 est une vue de détail d'un réservoir appartenant au support de la figure 4, montrant un orifice de déversement de poudre ;

La figure 6 est une vue de détail du support de la figure 4, montrant un réservoir équipé de moyens intérieurs de répartition de la poudre ;

La figure 7 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un système selon l'invention, comprenant le support de la figure 4 et un dispositif d'amenée de poudre ;

La figure 8 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un système selon l'invention, comprenant un support de stockage temporaire d'anode et un dispositif d'amenée de poudre.

Comme le montre la figure 1, une cuve 40 d'électrolyse comprend typiquement un caisson métallique 41 garni intérieurement de matériaux réfractaires 42a, 42b, des ensembles cathodiques en matériau carboné 43, des ensembles anodiques 55, une structure porteuse 53, des moyens 51 pour récupérer les effluents émis par la cuve en fonctionnement et des moyens 50 pour alimenter la cuve en alumine et/ou en AIF3. Les ensembles anodiques 55 comprennent typiquement un bloc anodique - ou anode - 2a, 2b et une tige 3a, 3b. Chaque tige 3a, 3b comprend typiquement un organe de liaison ou multipode 4a, 4b pour fixer le bloc anodique 2a, 2b.

En fonctionnement, la cuve comprend un lit d'aluminium liquide 44, un lit de bain liquide 45 et une couverture 46 à base de bain solide et d'alumine. Afin d'éviter d'avoir à changer tous les ensembles anodiques en même temps, le programme de changement des ensembles anodiques est généralement conçu de telle manière qu'ils ont un degré d'usure différent (dans la figure 1, le bloc

9 anodique 2a est moins usé que le bloc anodique 2b). Le courant d'électrolyse circule des blocs anodiques vers les éléments cathodiques. Le courant cathodique est récupéré par des barres conductrices 52.

La figure 2 représente de façon schématique un support 1 pour la mise en oeuvre du procédé, selon l'invention, de stockage temporaire d'une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium.

En fonctionnement, chaque anode 2 est partiellement immergée dans le bain d'électrolyte présent dans la cuve (non représentée). L'anode est reliée, par l'intermédiaire d'un organe de liaison 4, à une tige 3 qui est fixée à un cadre anodique. Lorsque l'anode 2 est usée et doit être changée, elle est déplacée et posée sur le support 1, le plus souvent métallique, typiquement en acier, qui est généralement situé à proximité de la cuve. La surface inférieure du bloc carboné
de l'anode repose sur le fond horizontal du support. Cette opération est généralement réalisée à l'aide d'une machine de service, par exemple d'un pont ou d'un engin au sol. L'anode 2 présente alors une température relativement élevée, pouvant être de l'ordre de 950 C.

Des gaz fluorés sont émis par l'anode 2 usée, essentiellement par un ou des morceaux de couverture qui restent attachés à l'anode 2 usée lorsque celle-ci est extraite du bain. Afin de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode, le procédé
selon l'invention prévoit le recouvrement de l'anode 2 par une poudre 5 d'étouffement. Comme illustré sur la figure 3, la poudre 5 recouvre de préférence la totalité de l'anode 2 avec les morceaux de couverture qui lui sont attachés, et peut ainsi également recouvrir en partie l'organe de liaison 4 reliant l'anode 2 à la tige 3. A titre d'exemple, l'épaisseur de poudre 5 peut être de l'ordre de 4 à
5 cm.

En recouvrant l'anode 2 par la poudre 5, on étouffe le phénomène par lequel l'anode 2 se consume, le temps que l'anode 2 se refroidisse suffisamment et que les émissions de gaz fluorés cessent ou atteignent un niveau suffisamment faible.
La poudre 5 utilisée comprend de préférence un composé fluoré avec de l'alumine.

En pratique, la poudre 5 peut être obtenue à partir de couverture de bain qui est largement disponible dans une installation de production d'aluminium primaire.
La couverture de bain qui se forme au dessus du bain liquide et des anodes est constituée essentiellement d'alumine et de cryolite. Elle est disponible à
l'état solide qu'il convient de broyer et de passer au crible pour obtenir une poudre qui peut être utilisée pour recouvrir une anode usée. On a pu constater que la poudre issue du broyage de couverture a un pouvoir de confinement important ce qui, combiné à sa disponibilité, en fait une option préférée.

Il est également envisagé d'obtenir la poudre 5 à partir de bain d'électrolyse prélevé dans une cuve d'électrolyse et solidifié en lingot. Il s'agit d'un composant 5 qui est également disponible dans une installation de production d'aluminium liquide. Le bain en lingot est réduit à l'état de poudre, par exemple, par broyage puis calibrage.

D'autres poudres sont envisagées, notamment à base de silice. Ainsi, la poudre 5 peut incorporer du sable en partie ou en totalité.

10 Lorsque l'anode 2 s'est suffisamment refroidie, la poudre 5 est avantageusement récupérée, traitée et recyclée. Le bain broyé est également un matériau pouvant être recyclé dans l'usine et servir à différentes applications. Il est généralement stocké dans un silo constituant une réserve générale dans l'usine.

Un premier mode de réalisation du support 1 est représenté sur les figures 4 à 7.

Dans cette forme de réalisation, le support 1 comprend un plateau 6 sensiblement horizontal, de forme générale rectangulaire, pourvu de nervures verticales 7 qui délimitent une alvéole 17 dans laquelle l'anode 2 est destinée à
être posée. Le support 1 possède des rebords 8 sur tout ou partie des côtés du plateau 6. Le support 1 peut être multi alvéole comme le montre la figure 4 qui représente un support 1 qui possède trois alvéoles 17.

Selon le premier mode de réalisation de l'invention, le support 1 comprend des réservoirs 9 montés sur le plateau 6, qui servent à entreposer temporairement la poudre 5. Ici, le support 1 comprend deux réservoirs 9 disposés sur des côtés opposés du plateau 6, chaque réservoir 9 s'étendant sur sensiblement toute la longueur du côté correspondant. Les réservoirs 9 des supports 1 d'un même ensemble sont alignés le long des grands côtés dudit ensemble, comme on le voit sur la figure 4. Au cours des essais, il a été constaté que la quantité de poudre 5 nécessaire peut être comprise entre 100 et 1200 kg par anode, plus typiquement entre 300 et 1000 kg, selon la taille des anodes, ce qui dépend de la technologie envisagée. La quantité en kg de poudre 5 nécessaire est typiquement comprise entre 40% et 120% du poids en carbone de l'anode usée et de préférence comprise entre 70% et 110% du poids en carbone de l'anode usée.

Chaque réservoir 9 présente sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle. Il possède, sur sa face supérieure, une ouverture 10 par laquelle la

11 poudre 5 peut être introduite dans ledit réservoir 9. Par exemple, toute la face supérieure du réservoir 9 est ouverte. De préférence, cette face supérieure est couverte d'un couvercle (non représenté) pour éviter la dispersion de poudre lors du déplacement du support 1. En variante, la face supérieure du réservoir 9 pourrait présenter une ouverture réduite adaptée à un dispositif d'amenée de poudre, ce qui éviterait la dispersion de la poudre 5 lorsqu'on procède au remplissage des réservoirs 9.

Chaque réservoir 9 possède également, sur sa face intérieure 11 tournée vers l'intérieur du support 1, un orifice 12 de déversement de la poudre 5 sur le plateau 6. De préférence, pour plus d'efficacité, sensiblement toute la longueur de chaque réservoir 9 comporte un orifice 12 de déversement de la poudre 5. Dans la réalisation de la figure 4, la face intérieure 11 du réservoir 9 comporte plusieurs (ici quatre) orifices 12 adjacents séparés par une paroi 13 très peu large permettant de maximiser la surface de sortie de poudre tout en assurant la tenue mécanique du réservoir 9.

Chaque orifice 12 de déversement s'étend, selon une direction verticale, depuis le plateau 6 jusqu'à une hauteur située au-dessus de l'anode lorsque celle-ci est présente sur le plateau 6, de façon que la poudre 5 déversée puisse venir recouvrir l'anode 2 usée en limitant l'envolement de poussière.

Chaque orifice 12 de déversement possède une paroi d'obturation 14 qui occupe une position fermée lorsque la poudre 5 est introduite dans le réservoir 9 par l'ouverture 10. Puis, lorsqu'une anode 2 est placée sur le support 1, la paroi d'obturation 14 est déplacée vers une position ouverte afin de permettre le déversement de la poudre 5 contenue dans le réservoir 9. La vitesse d'ouverture de la paroi d'obturation est avantageusement contrôlée de sorte à limiter au maximum l'envolement de poussière.

En prévoyant une ouverture automatique ou manuelle de la paroi d'obturation 14 dès qu'une anode 2 est présente sur le support 1, on provoque un déclenchement rapide d'un déversement de poudre 5 et donc un étouffement très rapide de l'anode 2 par la poudre 5. A cet effet, le support 1 peut être équipé d'un capteur de température (non représenté) ou de tout autre moyen de détection par exemple optique qui permet de détecter la présence d'une anode 2 lorsque celle-ci est très chaude, et qui commande un dispositif d'ouverture de la paroi d'obturation 14.

Les réservoirs 9 sont pré-remplis au moyen d'un dispositif 20a, 20b d'amenée de poudre vers le support 1.

12 Selon un premier mode de réalisation possible, illustré sur la figure 7, les réservoirs 9 sont pré-remplis dans un atelier séparé du hall où se trouvent les cellules d'électrolyse, au moyen d'un dispositif d'amenée de poudre spécifique dédié. Dans cet atelier, on peut placer sur le support 1 une anode 31 neuve et procéder au remplissage des réservoirs 9. Puis le support 1 portant l'anode 31 neuve est apporté à proximité d'une cellule comportant une anode usée qui doit être remplacée. On peut alors mettre en place l'anode 31 neuve dans ladite cellule et placer l'anode 2 usée sur le support 1. Les réservoirs 9 sont alors rapidement ouverts pour que la poudre 5 qu'ils contiennent se déverse autour et sur l'anode 2 usée.

Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif 20a d'amenée de poudre peut comporter une trémie 17, éventuellement déplacée sur un pont roulant 18, et pourvue d'un conduit 19 de déversement de la poudre 5, comme illustré sur la partie gauche de la figure 7. En variante, le dispositif 20b d'amenée de poudre peut comporter un véhicule 32 portant un conteneur 33 de poudre équipé d'une lance 34 permettant de remplir les réservoirs 9, comme illustré sur la partie droite de la figure 7.

Les réservoirs 9 permettent d'une part de réaliser un déversement rapide de la poudre 5 puisque cette dernière est déjà présente sur place et n'a pas besoin d'être amenée jusqu'au support 1. Ainsi, on peut efficacement limiter l'émission de gaz fluorés. D'autre part, ces réservoirs 9 forment des moyens de confinement qui limitent considérablement la dispersion de la poudre 5. En effet, la poudre 5 glisse le long des parois intérieures et de la paroi de fond du réservoir 9 en étant guidée.

Afin de guider, faciliter et accélérer l'écoulement de la poudre 5, les _25 réservoirs 9 comportent une paroi de fond 15 inclinée vers le bas en direction de l'intérieur du support 1, comme on le voit sur la figure 5.

En outre, afin d'homogénéiser le remplissage du réservoir 9, on peut prévoir à l'intérieur du réservoir 9 des chicanes 16, des canalisations ou équivalent, formant des moyens de répartition de la poudre 5, comme illustré sur la figure 6.
Cette caractéristique permet de faciliter l'écoulement ultérieur de la poudre 5 en direction des côtés de l'anode 2.

Le support peut également comprendre des séparateurs 30 pour séparer ou délimiter les alvéoles et limiter le volume des alvéoles. Pour des raisons de visibilité et de clarté, seul deux séparateurs 30 ont été montrés sur la figure 4. Ces séparateurs 30 participent au confinement de la poudre dans les alvéoles et peuvent également faire office de réservoirs 9 de poudre.

13 La figure 8 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Le support 1 est similaire à celui représenté sur les figures 4 à 7 mais est ici dépourvu de réservoirs 9.

Le dispositif 20c d'amenée de poudre vers le support 1 comprend une trémie 35 déplacée sur un pont roulant 36 et pourvue d'un conduit 37 de déversement de la poudre 5. Le conduit 37 est prolongé à sa partie inférieure par une coiffe 21 qui présente sensiblement la forme d'une cloche ouverte vers le bas. La coiffe 21 présente des dimensions adaptées pour pouvoir venir coiffer l'anode 2 usée et la tige 3 et former avec le support 1 un volume de confinement 22 pour la poudre déversée depuis la trémie 35.

Grâce à la coiffe 21, on peut déverser la poudre 5 très rapidement sur l'anode 2 - et donc considérablement limiter les émissions de gaz fluorés -sans pour autant avoir à subir les inconvénients liés à une importante dispersion de la poudre 5. De plus, le dispositif 20c d'amenée de poudre peut comporter un conduit d'aspiration 23 en communication avec ledit volume de confinement 22, de façon à créer une légère dépression dans ledit volume de confinement 22.

On peut bien entendu prévoir que le support 1 soit conforme à celui représenté sur les figures 4 à 7, c'est-à-dire qu'il soit, de plus, équipé de réservoirs 9.

Un point important de l'invention est que la poudre est déversée très rapidement (en moins de 5 minutes, et de préférence en moins d'une minute) par des moyens mécaniques puis, éventuellement répartie manuellement par un opérateur sur l'anode. On cherche toutefois à limiter les interventions humaines d'une part car celles-ci prennent du temps. D'autre part, de longues opérations de manipulation par un opérateur représenteraient des risques, car l'opérateur serait au contact des gaz fluorés et de la poudre elle-même. Avec l'invention, ceci est limité puisque les émissions de gaz fluorés sont très rapidement stoppées et puisque, grâce aux réservoirs et/ou à la cloche, on a très peu d'envolement de poudre. L'invention permet donc de réduire considérablement les risques pour l'opérateur.

L'invention apporte une amélioration déterminante à la technique antérieure, en fournissant un procédé, un support et un système pour le stockage temporaire d'une anode usée qui permettent de limiter efficacement les émissions de gaz fluorés. Des essais ont été réalisés en mesurant pendant les 24 heures suivant le retrait de l'anode de la cuve, sous une hotte englobant la totalité de l'anode et du

14 support recevant l'anode, la quantité de fluorure gazeux émis dans l'atmosphère par l'anode usée par tonne d'aluminium produite. Ces essais ont montré que le recouvrement de l'anode au moyen d'une poudre d'étouffement provenant du recyclage de couverture de'bain broyé avec une granulométrie inférieure à 20mm réduit la quantité de fluorure gazeux émis d'environ 60% par rapport à une anode usée laissée à l'air libre.

L'invention permet également une meilleure gestion du carbone car elle permet un arrêt rapide de la combustion de l'anode usée qui est extraite du bain d'électrolyse en empêchant le contact de l'anode avec l'air ambiant, préservant ainsi une quantité maximale de carbone sain. Aussi, un avantage supplémentaire de l'invention réside dans une maximisation de la quantité de carbone qui peut être retraitée, recyclée et in fine réutilisée pour la fabrication d'une anode de carbone.

Un aspect important de l'invention tient au fait que la poudre d'étouffement qui vient assurer le confinement de l'anode usée et des morceaux de couverture qui lui sont attachés est largement disponible dans une unité de production d'aluminium primaire.

Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims (18)

1. Procédé de changement d'une anode usée provenant d'une cuve (40) d'électrolyse de l'aluminium comprenant au moins une anode plongée dans un bain d'électrolyse (45) et une couverture (46) de bain couvrant l'anode et le bain liquide, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à:
- enlever une anode usée à laquelle sont attachés des morceaux de couverture de bain hors du bain d'électrolyse (45) ;
- poser ladite anode usée sur un support (1);
- déverser une poudre d'étouffement (5) sur ladite anode usée posée sur le support (1) pour recouvrir ladite anode usée dans le but notamment de limiter l'émission de gaz fluorés.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poudre (5) est sélectionnée dans le groupe comprenant l'alumine, des produits comportant du fluorure d'aluminium et/ou du fluorure de sodium, tel que de la cryolithe, le sable ou un mélange de ceux-ci.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poudre (5) comprend au moins en partie de la couverture de bain réduite à l'état de poudre.

4. Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que la poudre comprend au moins en partie du bain d'électrolyse réduit en poudre après solidification.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on pré-remplit de poudre (5) au moins un réservoir (9) associé fonctionnellement au support (1) et en ce qu'on ouvre ledit ou lesdits réservoirs (9) lorsqu'une anode (2) usée est présente sur le support (1).

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on prévoit des moyens de déversement (20c) de la poudre (5) sur l'anode usée (2) présente sur le support (1), lesdits moyens de déversement (20c) comportant des moyens de confinement (21) aptes à limiter la dispersion de la poudre (5).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de confinement (21) sont agencés sur le support (1) ou sur un dispositif d'amenée (20c) de la poudre (5) vers le support (1).

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre le transport de l'anode usée posée sur le support (1) et recouverte de poudre (5) d'étouffement vers une station de retraitement de l'anode usée.

9. Support pour le stockage temporaire d'au moins une anode (2) usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, le support (1) comportant un plateau (6) sensiblement horizontal, lorsqu'il est posé au sol, présentant au moins une alvéole dans laquelle une anode (2) est destinée à être placée, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, au moins un réservoir (9) associé fonctionnellement au plateau (6) et comportant au moins :
- une ouverture (10) par laquelle une poudre (5) d'étouffement peut être introduite dans ledit réservoir (9) ;
- et un orifice (12) de déversement de la poudre (5) vers l'anode, agencé
pour permettre le recouvrement de l'anode (2) par la poudre (5) ainsi déversée, dans le but notamment de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode (2).

10. Support selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'orifice (12) possède une paroi d'obturation (14) qui peut occuper une position fermée, notamment lorsqu'on introduit de la poudre (5) dans le réservoir (9), et qui peut être déplacée vers une position ouverte autorisant le déversement de la poudre (5) lorsqu'une anode (2) est située sur le plateau (6).

11. Support selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à détecter la présence d'une anode (2) usée sur le plateau (6) tel qu'un capteur et, en conséquence, à commander automatiquement un dispositif d'ouverture de la paroi d'obturation (14).

12. Support selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux réservoirs (9) disposés sur des côtés opposés du plateau (6).

13. Support selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'orifice (12) de déversement de la poudre (5) se situe au-dessus de l'anode (2) lorsque celle-ci est présente sur le plateau (6).

14. Support selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le réservoir (9) comporte des moyens intérieurs (16) de répartition de la poudre (5) tels que des entretoises ou des chicanes, agencés pour favoriser un remplissage homogène dudit réservoir (9).

15. Support selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le réservoir (9) comporte une paroi de fond (15) inclinée vers le bas en direction de l'anode (2) lorsque celle-ci est présente sur le plateau (6).

16. Système pour le stockage temporaire d'au moins une anode (2) usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, le système comportant :
- un support (1) comprenant un plateau (6) sensiblement horizontal, lorsqu'il est posé au sol, sur lequel l'anode (2) est destinée à être placée, caractérisé en ce que le système comprend en outre - un dispositif d'amenée (20) d'une poudre (5) d'étouffement vers le support (1), ledit dispositif (20) comprenant une trémie (17) apte à être déplacée sur un pont roulant (18) équipée d'un conduit (19) de déversement de la poudre (5) en vue du recouvrement de l'anode (2) par la poudre (5), dans le but de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode (2).

17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que le conduit (19) est prolongé à sa partie inférieure par une coiffe (21) ouverte vers le bas qui est apte à recouvrir l'anode (2) située sur le plateau (6) et à former avec le support (1) un volume de confinement (22) pour la poudre (5).

18. Système selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un conduit d'aspiration (23) en communication avec ledit volume de confinement (22).