CA2919050C - Aluminerie comprenant un circuit electrique de compensation - Google Patents

Abstract

28 ABREGE ALUMINERIE COMPRENANT UN CIRCUIT ÉLECTRIQUE DE COMPENSATION Cette aluminerie comprend une file de cuves (50) agencées transversalement par rapport à la longueur de la file, l'une des cuves (50) comprenant une anode (52), des conducteurs (54) électriques de montée et de connexion s'étendant vers le haut le long de deux bords longitudinaux opposés de la cuve (50) pour conduire le courant d'électrolyse vers l'anode (52), et une cathode (56) traversée par des conducteurs (55) cathodiques reliés à des sorties cathodiques reliées à des conducteurs d'acheminement pour acheminer le courant d'électrolyse vers des conducteurs électriques de montée et de connexion de la cuve (50) suivante. De plus, l'aluminerie comprend un circuit électrique de compensation, distinct du circuit électrique parcouru par le courant d'électrolyse, s'étendant sous les cuves (50) et pouvant être parcouru par un courant de compensation circulant sous les cuves (50), en sens inverse du sens de circulation global du courant d'électrolyse.

Description

ALUMINERIE COMPRENANT UN CIRCUIT ÉLECTRIQUE DE COMPENSATION
La présente invention concerne une aluminerie, une méthode d'utilisation de cette aluminerie et un procédé de brassage de l'alumine dans les cuves d'électrolyse de cette aluminerie.
Il est connu de produire l'aluminium industriellement à partir d'alumine par électrolyse selon le procédé de Hall-Héroult. A cet effet, on prévoit une cuve d'électrolyse comprenant un caisson en acier à l'intérieur duquel est agencé un revêtement en matériaux réfractaires, une cathode en matériau carboné, traversée par des conducteurs cathodiques destinés à collecter le courant d'électrolyse à la cathode pour le conduire jusqu'à des sorties cathodiques traversant le fond ou les côtés du caisson, des conducteurs d'acheminement s'étendant sensiblement horizontalement jusqu'à la cuve suivante depuis les sorties cathodiques, un bain électrolytique dans lequel est dissout l'alumine, au moins un ensemble anodique comportant au moins une anode plongée dans ce bain électrolytique, un cadre anodique auquel est suspendu l'ensemble anodique, et des conducteurs de montée du courant d'électrolyse, s'étendant de bas en haut, reliés aux conducteurs d'acheminement de la cuve d'électrolyse précédente pour acheminer le courant d'électrolyse depuis les sorties cathodiques jusqu'au cadre anodique et à
l'ensemble anodique et l'anode de la cuve suivante. Les anodes sont plus particulièrement de type anodes précuites avec des blocs carbonés précuits, c'est-à-dire cuits avant introduction dans la cuve d'électrolyse.
Les usines de production d'aluminium, ou alumineries, comprennent traditionnellement plusieurs centaines de cuves d'électrolyse, alignées transversalement en files parallèles et connectées en série.
Ces cuves d'électrolyse sont parcourues par un courant d'électrolyse de l'ordre de plusieurs centaines de milliers d'Ampères, ce qui crée un champ magnétique important.
La composante verticale de ce champ magnétique, générée principalement par les conducteurs d'acheminement conduisant le courant d'une cuve d'électrolyse à la suivante, est connue pour provoquer des instabilités appelées instabilités magnétohydrodynamiques (MHD).
Ces instabilités MHD sont connues pour dégrader le rendement du procédé. Plus une cuve est instable, plus la distance interpolaire entre l'anode et la nappe de métal doit être élevée. Or, plus la distance interpolaire est importante, plus la consommation énergétique du procédé est élevée car dissipée par effet Joule dans l'espace interpolaire.
D'autre part, la composante horizontale du champ magnétique, générée par l'ensemble

2 du parcours du courant électrique, aussi bien dans les conducteurs situés à
l'intérieur de la cuve que ceux situés à l'extérieur, interagit avec le courant électrique traversant les liquides, ce qui engendre une déformation stationnaire de la nappe de métal.
La dénivellation de la nappe de métal occasionnée doit rester suffisamment faible pour que les anodes soient consommées de façon uniforme avec peu de déchet. Pour obtenir une faible dénivellation, il est nécessaire que les composantes horizontales du champ magnétique soient le plus antisymétrique possible dans les liquides (bain électrolytique et nappe de métal). Pour la composante longitudinale ou transversale du champ magnétique qui constituent les composantes horizontales, par antisymétrique on entend que lorsque l'on se déplace perpendiculairement à l'axe central de la cuve, parallèle à la composante considérée du champ, et lorsque l'on se situe à égale distance de part et d'autre de cet axe central, la valeur de la composante considérée est opposée. L'antisymétrie des composantes horizontales du champ magnétique est la configuration fournissant la déformée d'interface la plus symétrique et la plus plate possible dans la cuve.
Il est connu, notamment des documents de brevet FR1079131 et FR2469475, de lutter contre les instabilités MHD en compensant le champ magnétique créé par la circulation du courant d'électrolyse, grâce à une disposition particulière des conducteurs conduisant le courant d'électrolyse. Par exemple, selon le document de brevet FR2469475, les conducteurs d'acheminement contournent latéralement les extrémités ou têtes de chaque cuve d'électrolyse. On parle d'auto-compensation. Ce principe repose sur un équilibrage local du champ magnétique, à l'échelle d'une cuve d'électrolyse.
L'avantage principal de l'auto-compensation réside dans l'utilisation du courant d'électrolyse lui-même pour compenser les instabilités MHD.
Cependant, l'auto-compensation peut créer un encombrement latéral important puisque les conducteurs électriques contournent les têtes de cuves d'électrolyse.
Surtout, la longueur importante des conducteurs d'acheminement pour la mise en oeuvre de cette solution génère de la perte électrique en ligne par effet résistif des conducteurs, donc une augmentation des coûts de fonctionnement, et nécessite beaucoup de matière première, donc des coûts de fabrication élevés. Ces inconvénients sont d'autant plus marqués que les cuves d'électrolyse ont des dimensions importantes et fonctionnent avec des intensités importantes.
Aussi, la conception d'une aluminerie avec un circuit électrique auto-compensé
est figée.
Or, en cours de vie, il peut devenir nécessaire d'augmenter l'intensité du courant d'électrolyse, au-delà de l'intensité prévue lors de la conception. Cela modifie aussi de fait

3 la répartition du champ magnétique du circuit électrique auto-compensé, non conçu pour cette répartition nouvelle, qui ne permet plus de compenser de façon optimale ce champ magnétique. Il existe des solutions pour pallier ce manque d'évolutivité et retrouver une compensation magnétique proche de l'optimum, mais ces solutions sont particulièrement complexes et coûteuses à mettre en oeuvre.
Une autre solution pour diminuer les instabilités MHD, connue notamment du document de brevet FR2425482, consiste à utiliser un circuit électrique secondaire, ou boucle externe, longeant les files de cuves d'électrolyse, sur les côtés. Ce circuit électrique secondaire est parcouru par un courant dont l'intensité égale un pourcentage prédéterminé de l'intensité du courant d'électrolyse. Ainsi, la boucle externe génère un champ magnétique compensant les effets du champ magnétique créé par le courant d'électrolyse de la file voisine de cuves d'électrolyse.
Il est également connu du document de brevet EP0204647 l'utilisation d'un circuit secondaire longeant les files de cuves d'électrolyse sur les côtés pour réduire l'effet du champ magnétique généré par les conducteurs d'acheminement, l'intensité du courant parcourant les conducteurs électriques de ce circuit secondaire étant de l'ordre de 5 à
80% de l'intensité du courant d'électrolyse, et ce courant circulant dans le même sens que le courant d'électrolyse.
La solution de compensation par boucle externe présente l'avantage de disposer d'un circuit secondaire indépendant du circuit principal parcouru par le courant d'électrolyse.
L'agencement du circuit secondaire, situé sur les côtés des files de cuve à
proximité des petits côtés des caissons, à la hauteur de l'interface bain-métal, permet une compensation de la composante verticale sans impacter la composante horizontale du champ magnétique.
La solution de compensation par boucle externe diminue de manière importante la longueur, la masse et les pertes électriques des conducteurs d'acheminement, mais nécessite une station d'alimentation électrique supplémentaire et un circuit électrique secondaire indépendant supplémentaire, On notera également que la solution de compensation par boucle externe implique un cumul de champs magnétiques, avec le courant de la série, créant un champ ambiant total très fort, si bien que cela implique des contraintes sur les opérations et le matériel (par exemple blindage nécessaire des véhicules), et si bien que le champ magnétique d'une file impacte la stabilité des cuves de la file voisine. Pour limiter l'influence d'une file sur la file voisine, il est nécessaire de les éloigner l'une de l'autre, ce qui constitue une

4 PCT/CA2014/050722 contrainte spatiale importante et implique par conséquent d'abriter chaque file de cuves d'électrolyse dans un hangar distinct.
Par ailleurs, la portion de jonction du circuit d'électrolyse et du circuit secondaire joignant les extrémités de deux files adjacentes de cuves d'électrolyse tend à
déstabiliser les cuves de fin de file. Pour éviter d'avoir des cuves de fin de file instables, il est possible de configurer cette portion du circuit secondaire selon un parcours prédéterminé, comme cela est connu du brevet FR2868436, afin de corriger le champ magnétique pour que l'impact sur les cuves de bout de file devienne acceptable. Cependant, ce parcours rallonge notamment la longueur du circuit secondaire, donc le coût matière. Il est à noter que la solution usuelle consiste à éloigner la portion de jonction du circuit secondaire et du circuit d'électrolyse des cuves situées en extrémité de file, mais cela augmente l'encombrement en plus d'augmenter la longueur des conducteurs électriques donc le coût matière et énergétique.
On retiendra donc que les solutions connues de compensation par boucle externe génèrent des coûts structurels relativement importants.
Aussi, la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces inconvénients en proposant une aluminerie avec une configuration magnétique permettant un rendement amélioré et un faible encombrement.
A cet effet, la présente invention a pour objet une aluminerie, comprenant au moins une file de cuves d'électrolyse agencées transversalement par rapport à la longueur de la file, l'une des cuves d'électrolyse comprenant un caisson, des ensembles anodiques comportant un support et au moins une anode, et une cathode traversée par des conducteurs cathodiques destinés à collecter le courant l d'électrolyse à la cathode pour le conduire jusqu'à des sorties cathodiques hors du caisson, caractérisée en ce que la cuve d'électrolyse comprend des conducteurs électriques de montée et de connexion aux ensembles anodiques s'étendant vers le haut le long de deux bords longitudinaux opposés de la cuve d'électrolyse pour conduire le courant l d'électrolyse vers les ensembles anodiques, et des conducteurs d'acheminement connectés aux sorties cathodiques et destinés à conduire le courant d'électrolyse depuis les sorties cathodiques jusqu'aux conducteurs électriques de montée et de connexion de la cuve d'électrolyse suivante, et en ce que l'aluminerie comprend au moins un circuit électrique de compensation s'étendant sous les cuves d'électrolyse, ledit circuit de compensation pouvant être parcouru par un courant 12 de compensation circulant sous les cuves d'électrolyse en sens inverse du sens de circulation global du courant l d'électrolyse parcourant les cuves d'électrolyse situées au-dessus.

Ainsi, l'aluminerie selon l'invention présente un encombrement réduit et offre l'avantage de pouvoir disposer de cuves très stables magnétiquement, si bien que le rendement global est amélioré.
Selon une méthode d'utilisation de cette aluminerie, le circuit de compensation est

5 parcouru par un courant 12 de compensation circulant sous les cuves d'électrolyse en sens inverse du sens de circulation global du courant l d'électrolyse parcourant les cuves d'électrolyse situées au-dessus.
Avantageusement, l'intensité du courant 12 de compensation est de l'ordre de 50% à
150% de l'intensité du courant l d'électrolyse.
Les conducteurs électriques de montée et de connexion sont disposés dans les espaces inter-cuves, au niveau des deux côtés longitudinaux de la cuve d'électrolyse, de part et d'autre de la cuve pour se compenser mutuellement et obtenir une répartition sensiblement antisymétrique des composantes horizontales du champ magnétique de la cuve assurant une faible dénivellation de la nappe d'aluminium sans impacter la composante verticale du champ magnétique, de sorte que les conducteurs électriques de cuve à cuve, parmi les conducteurs d'acheminement, de montée et de connexion, causant un champ magnétique vertical et horizontal défavorable devant être compensé
sont en pratique uniquement les conducteurs de cuve à cuve circulant à
l'horizontale en-dessous du caisson, c'est-à-dire plus spécifiquement les conducteurs d'acheminement.
La compensation de ce champ magnétique défavorable s'obtient alors au moyen du circuit électrique de compensation, qui peut être avantageusement parcouru par un courant 12de compensation d'intensité de l'ordre de 50% à 150% de l'intensité
du courant d'électrolyse, et circulant sous les cuves d'électrolyse en sens inverse du sens de circulation global du courant l d'électrolyse dans les cuves d'électrolyse situées au-dessus.
Ainsi, il est possible de diminuer, voire d'annuler quasiment la composante verticale du champ magnétique dans la cuve et de conserver une distribution du champ magnétique horizontal sensiblement antisymétrique dans les liquides. La solution proposée permet donc d'obtenir une cuve avec très peu d'instabilités, donc un rendement amélioré, tout en conservant une faible dénivellation de l'interface bain/métal également nécessaire au bon fonctionnement du procédé.
Le champ magnétique est faible voire quasiment annulé à proximité des cuves et files de cuves et de l'aluminerie selon l'invention, de sorte que les contraintes liées aux forts champs magnétiques sur les opérations et le matériel utilisé dans l'aluminerie sont

6 supprimées. Aussi, le champ magnétique d'une file n'impacte plus la stabilité
des cuves de la file voisine de sorte que des files de cuve voisines peuvent être rapprochées et deux files de cuves voisines peuvent notamment être placées dans un même bâtiment de largeur réduite, si bien que des économies importantes en coûts structurels peuvent être réalisées alors même qu'un circuit de compensation est utilisé.
En dépit des enseignements dissuasifs de l'état de la technique, le circuit de compensation passe sous les cuves d'électrolyse, et non sur les côtés de la ou des files de cuves d'électrolyse. Ainsi, un espace est dégagé de part et d'autre de la ou des files de cuves d'électrolyse. Cela permet d'envisager un dégagement latéral de chaque cuve d'électrolyse, et plus particulièrement du caisson, ce qui est moins coûteux que de les soulever. L'absence de solution de levage lourde et coûteuse offre des économies de structure importantes.
Selon un mode de réalisation préféré, le circuit électrique de compensation est un circuit électrique secondaire de compensation distinct du circuit électrique parcouru par le courant l d'électrolyse. Par distinct, on entend que les deux circuits ne sont pas connectés électriquement.
Si, en cas de perçage d'une des cuves d'électrolyse par les liquides contenus dans l'une des cuves d'électrolyse, dont la température est proche de 1 000 C, le circuit de compensation est endommagé et coupé ou ne peut plus fonctionner normalement, cela affecte le rendement, car le circuit de compensation ne peut plus compenser le champ magnétique généré par la circulation du courant d'électrolyse, mais l'aluminerie peut continuer à fonctionner en mode dégradé avec un rendement moindre sans subir d'arrêt préjudiciable, puisque le courant circulant dans le circuit de compensation est destiné à la compensation de champ magnétique uniquement et non à la production d'aluminium.
L'utilisation d'un circuit électrique secondaire de compensation distinct offre aussi la possibilité de modifier dans le temps le champ magnétique de compensation créé
par ce circuit de compensation. Il convient pour cela de faire varier l'intensité du courant circulant dans le circuit électrique secondaire de compensation. Cela est d'une importance primordiale en termes d'évolutivité et d'adaptabilité. D'une part parce que cela permet, en cas d'augmentation de l'intensité du courant d'électrolyse en cours de vie de l'aluminerie, d'adapter la compensation magnétique à cette évolution, par variation de l'intensité du courant de compensation en fonction des besoins. D'autre part parce que cela permet d'adapter l'ampérage du courant de compensation aux caractéristiques et à la qualité de l'alumine disponible. Cela permet de contrôler la vitesse des écoulements MHD
pour favoriser ou limiter le brassage des liquides et la dissolution de l'alumine dans le bain en

7 fonction des caractéristiques de l'alumine disponible, ce qui in fine contribue à un rendement le meilleur possible compte-tenu des approvisionnements en alumine.
Le circuit électrique secondaire de compensation peut être plus particulièrement alimenté
par une station d'alimentation électrique propre, différente de la station alimentant les cuves d'électrolyse en courant d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation préféré, l'aluminerie comporte deux files de cuves agencées parallèlement l'une par rapport à l'autre, alimentées par une même station, et reliées électriquement en série de sorte que le courant d'électrolyse circulant dans la première des deux files de cuves circule ensuite dans la deuxième des deux files de cuves selon un sens globalement opposé à celui dans lequel il circulait dans la première des deux files, et en ce que le circuit électrique de compensation forme une boucle sous ces deux files de cuves parallèles.
Cela permet de rapprocher deux files adjacentes de cuves d'électrolyse pour les placer dans un même bâtiment, compte-tenu de la compensation magnétique obtenue simultanément par le circuit de compensation et les conducteurs d'acheminement traversés par des courants électriques opposés. Au final, ce qui est gagné en termes de place et de coûts structurels l'emporte sur ce qui est perdu en coûts de réalisation et de fonctionnement du circuit de compensation.
Comme le circuit électrique secondaire de compensation forme une boucle sous les cuves, il devient avantageux d'utiliser pour le réaliser un conducteur électrique en un matériau supraconducteur et il est surtout possible de réaliser plusieurs tours en série, comme cela est décrit dans la demande de brevet W02013007893 au nom de la demanderesse.
De façon avantageuse, la cuve d'électrolyse comprend pour chacun de ses deux bords longitudinaux une pluralité de conducteurs électriques de montée et de connexion répartis à intervalles prédéterminés sur sensiblement toute la longueur du bord longitudinal correspondant.
Pour chaque bord longitudinal, les conducteurs de montée et de connexion peuvent être agencés à intervalles réguliers dans la direction longitudinale de la cuve d'électrolyse.
Cela permet d'améliorer l'équilibre de la composante horizontale longitudinale (c'est-à-dire parallèlement à la longueur de la cuve) du champ magnétique.
Une cuve fonctionnant avec une intensité de 400 à 1000k Ampères peut par exemple comprendre de préférence de 4 à 40 conducteurs de montée et de connexion répartis

8 régulièrement sur toute la longueur de chacun de ses deux bords longitudinaux.
Les conducteurs électriques de montée et de connexion amont et les conducteurs électriques de montée et de connexion aval peuvent être agencés à équidistance d'un plan médian longitudinal de la cuve d'électrolyse, c'est-à-dire un plan sensiblement perpendiculaire à une direction transversale de la cuve et séparant celle-ci en deux parties sensiblement égales.
Par conducteur électrique de montée et de connexion amont et conducteur électrique de montée et de connexion aval on entend conducteurs électriques de montée et de connexion agencés respectivement à côté du bord longitudinal amont ou aval de la cuve d'électrolyse, le bord longitudinal amont correspondant à celui qui est le plus proche du début de la file de cuves d'électrolyse et le bord longitudinal aval correspondant au bord longitudinal de la cuve d'électrolyse le plus éloigné du début de la file de cuves d'électrolyse, compte-tenu du sens global de circulation du courant d'électrolyse à
l'échelle de la file de cuves d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation préféré, les conducteurs électriques de montée et de connexion sont disposés de façon sensiblement symétrique par rapport à un plan médian longitudinal de la cuve d'électrolyse.
En d'autres termes, les conducteurs électriques de montée et de connexion s'étendant le long de l'un des deux bords longitudinaux de la cuve d'électrolyse sont disposés de façon sensiblement symétrique par rapport aux conducteurs électriques de montée et de connexion s'étendant le long du bord longitudinal opposé de la cuve d'électrolyse, par rapport à un plan médian longitudinal de la cuve d'électrolyse c'est-à-dire un plan sensiblement perpendiculaire à une direction transversale de la cuve et séparant celle-ci en deux parties sensiblement égales.
On améliore ainsi encore la caractéristique sensiblement antisymétrique avantageuse de la distribution du champ magnétique horizontale dans les liquides.
Selon une méthode d'utilisation préférée, la distribution de courant entre les conducteurs électriques de montée et de connexion disposés à l'amont de la cuve d'électrolyse et les conducteurs électriques de montée et de connexion disposés à l'aval de la cuve d'électrolyse est de l'ordre 30 - 70% à l'amont et respectivement 30 ¨ 70% à
l'aval, et de préférence de 40 ¨ 60% à l'amont et respectivement 40-60% à l'aval.
Cette méthode d'utilisation permet d'améliorer la caractéristique sensiblement antisymétrique avantageuse de la distribution du champ magnétique horizontale dans les

9 liquides. De préférence, la distribution de courant entre les conducteurs électriques de montée et de connexion disposés à l'amont de la cuve d'électrolyse et les conducteurs électriques de montée et de connexion disposés à l'aval de la cuve d'électrolyse est de l'ordre de 45 ¨ 55% à l'amont et respectivement 45-55% à l'aval.
On améliore ainsi encore la caractéristique sensiblement antisymétrique avantageuse de la distribution du champ magnétique horizontale dans les liquides.
Selon un mode de réalisation préféré, les conducteurs d'acheminement s'étendent sous la cuve d'électrolyse sensiblement droits, et uniquement dans une direction transversale par rapport à la cuve d'électrolyse.
On limite ainsi la longueur et le coût des conducteurs électriques en minimisant la longueur des conducteurs s'étendant dans la direction longitudinale de la cuve. On limite également les champs magnétiques générés par de tels conducteurs électriques longitudinaux dans des modes de réalisation de l'art antérieur, notamment en ce qui concerne les cuves auto-compensées. Aussi, l'espace est dégagé de part et d'autre de la ou des files de cuves d'électrolyse, ce qui limite à tout le moins l'encombrement longitudinal de l'ensemble cuves/conducteurs électriques et permet d'envisager un dégagement latéral de chaque cuve d'électrolyse, et plus particulièrement du caisson, ce qui est moins coûteux que de le soulever.
Le circuit électrique de compensation peut comprendre des conducteurs électriques s'étendant de façon sensiblement parallèle à un axe transversal des cuves d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation, le circuit électrique de compensation comprend des conducteurs électriques formant une pluralité de sous-circuits électriques secondaires de compensation indépendants les uns des autres.
Chacun de ces sous-circuits électriques secondaires de compensation est parcouru par un courant de compensation d'intensité pouvant être variable indépendamment de l'intensité du courant d'électrolyse.
Par sous-circuit électrique secondaire de compensation indépendants on entend sous-circuit non électriquement relié aux autres sous-circuits électriques secondaires de compensation, et pouvant être alimenté par une station d'alimentation distincte de celle des autres sous-circuits électriques secondaires de compensation.
Ainsi, en cas de problématique, par exemple de perçage d'une cuve, occasionnant des dommages et/ou la coupure d'un ou des sous-circuits électriques secondaires de compensation, cela offre la possibilité de continuer à produire selon un mode de fonctionnement dégradé , dans lequel l'intensité du courant de compensation circulant dans chacun des autres sous-circuits électriques secondaires de compensation non endommagés est ajustée pour compenser le champ magnétique créé par la circulation du courant d'électrolyse. Ainsi, le rendement peut rester élevé en dépit d'un éventuel 5 disfonctionnement d'un des sous-circuits électriques secondaires de compensation.
Le circuit électrique de compensation peut comprendre des conducteurs électriques formant plusieurs tours en parallèle et/ou en série sous les cuves d'électrolyse.
Selon une possibilité, le circuit électrique de compensation comprend des conducteurs électriques s'étendant parallèlement sous les cuves d'électrolyse.

10 Les conducteurs électriques du circuit électrique de compensation peuvent être agencés de façon sensiblement symétrique par rapport à un plan médian transversal des cuves d'électrolyse, c'est-à-dire un plan sensiblement perpendiculaire à une direction longitudinale des cuves d'électrolyse et séparant la cuve en deux parties sensiblement égales.
Selon une possibilité, les conducteurs électriques formant le circuit électrique de compensation ou le cas échéant les sous-circuits électriques secondaires de compensation s'étendent sous les cuves d'électrolyse en formant ensemble une nappe de deux à douze, de préférence de trois à dix, conducteurs électriques parallèles.
Avantageusement, lesdits conducteurs électriques sont sensiblement équidistants et répartis sensiblement symétriquement par rapport à un axe médian transversal des cuves d'électrolyse.
On améliore encore ainsi la compensation du champ magnétique défavorable.
Le principe de compensation ou équilibrage magnétique de l'aluminerie et de la méthode d'utilisation de l'aluminerie selon l'invention permet d'obtenir pour l'aluminerie un circuit de conducteurs pouvant être réalisé de façon parfaitement modulaire. Chaque module peut comporter par exemple un conducteur électrique du circuit électrique de compensation et un certain nombre de conducteurs d'acheminement et de conducteurs de montée et de connexion associés pour chaque cuve d'électrolyse. Le circuit de conducteurs, et donc chaque cuve, peut être composé d'un certain nombre de modules, déterminant la longueur des cuves et l'intensité du courant traversant les cuves. Le choix du nombre de module par cuve lors de la conception ou une extension de la longueur des cuves par addition de tels modules ne perturbent pas l'équilibre magnétique des cuves, contrairement à l'allongement de cuves de type auto-compensée ou compensée par des

11 circuits magnétiques de compensation disposés sur les côtés des cuves connues de l'art antérieur pour lesquels les circuits de conducteurs doivent être complètement redessinés.
Aussi, le rapport de la quantité de matériau formant le circuit de conducteurs ramené à la surface de production des cuves ne se dégrade pas lorsque l'on allonge les cuves, il augmente proportionnellement au nombre de modules et à l'intensité traversant les cuves.
Ainsi, les cuves peuvent être allongées simplement en fonction des besoins et l'intensité
du courant les traversant n'est pas limitée. Il devient alors possible d'augmenter l'intensité
du courant traversant les cuves au-delà de 1 000 k Ampère, voire de 2 000 k Ampère.
Selon un mode de réalisation, les conducteurs électriques de montée et de connexion s'étendant le long de l'un des deux bords longitudinaux de la cuve d'électrolyse sont agencés en quinconce par rapport à des conducteurs électriques de montée et de connexion agencés sur le bord longitudinal adjacent d'une cuve d'électrolyse distincte précédente ou suivante.
Autrement dit, les conducteurs électriques de montée et de connexion amont d'une cuve d'électrolyse N sont agencés en quinconce par rapport aux conducteurs électriques de montée et de connexion aval de la cuve d'électrolyse N-1, c'est-à-dire de la cuve d'électrolyse la précédant.
Ainsi, cela permet de rapprocher au maximum les cuves d'électrolyse les unes des autres, soit pour placer davantage de cuves d'électrolyse en série sur une même distance, ce qui augmente le rendement, soit pour réduire la longueur d'une file de cuves d'électrolyse, donc gagner de l'espace et réaliser davantage encore des économies de structure.
Selon une méthode d'utilisation préférée de l'aluminerie selon l'invention, le circuit électrique de compensation est parcouru par un courant de compensation d'intensité de l'ordre de 70% à 130% de l'intensité du courant il d'électrolyse, et de préférence de l'ordre de 80% à 120% de l'intensité du courant il d'électrolyse.
Ainsi, si l'aluminerie comprend un circuit électrique de compensation formé
par un conducteur électrique faisant un seul tour sous les cuves d'électrolyse, alors l'intensité du courant de compensation parcourant ce circuit de compensation peut être de l'ordre de 70% à 130% de l'intensité du courant d'électrolyse.
Aussi, si l'aluminerie comprend un circuit électrique de compensation formé
par un conducteur électrique en matériau supraconducteur faisant trois tours en série sous les cuves d'électrolyse, l'intensité du courant de compensation parcourant le conducteur électrique peut être de l'ordre de un tiers de 70% à 130% de l'intensité du courant

12 d'électrolyse.
Selon un autre exemple, si le circuit électrique de compensation est formé par trois sous-circuits électriques secondaires de compensation faisant chacun vingt tours en série et réalisés chacun avec des conducteurs électriques en matériau supraconducteur, alors l'intensité du courant de compensation parcourant chacun de ces trois sous-circuits électriques secondaires de compensation peut être de l'ordre d'un soixantième de 70% à
130% de l'intensité du courant d'électrolyse.
Selon une forme d'exécution, chaque sortie cathodique sort du caisson uniquement dans un plan vertical perpendiculaire à la direction longitudinale de la cuve d'électrolyse.
Les sorties cathodiques traversent le fond du caisson de la cuve d'électrolyse. Le fait de disposer de sorties par le fond, au lieu de sortie sur les côtés de la cuve d'électrolyse, diminue la longueur des conducteurs d'acheminement, ainsi que les courants horizontaux dans les liquides avec pour effet une meilleure stabilité MHD.
Les conducteurs électriques d'acheminement peuvent s'étendre en ligne droite, de façon sensiblement parallèle à une direction transversale de la cuve d'électrolyse vers les conducteurs électriques de montée et de connexion de la cuve d'électrolyse suivante.
Comme indiqué ci-dessus, le principe de compensation ou équilibrage magnétique de l'aluminerie et la méthode d'utilisation de l'aluminerie selon l'invention permet d'augmenter l'intensité du courant traversant les cuves d'électrolyse en fonction des besoins sans problématique magnétohydrodynamiques, en allongeant les cuves d'électrolyse. Or, une cuve d'électrolyse de l'état de l'art comporte une superstructure traversant longitudinalement la cuve d'électrolyse, au-dessus du caisson et des anodes.
La superstructure comporte notamment une poutre reposant sur des pieds à
chacune de ses extrémités longitudinales. Elle supporte un cadre anodique, s'étendant également longitudinalement au-dessus du caisson et des anodes, qui supporte les ensembles anodiques et auquel sont connectés les ensembles anodiques. Un allongement d'une cuve d'électrolyse de l'état de l'art entraîne donc un allongement de la superstructure, donc de la portée de la poutre entre les pieds soutenant la poutre et du poids à soutenir par cette superstructure. L'allongement limité de la superstructure d'une cuve d'électrolyse de l'état de l'art limite donc les possibilités offertes par le principe de compensation ou équilibrage magnétique de l'aluminerie et de la méthode d'utilisation de l'aluminerie selon l'invention. Il existe des superstructures comportant une ou plusieurs arches intermédiaires de soutènement de la poutre, mais de telles arches intermédiaires,

13 s'étendant transversalement au-dessus du caisson et des anodes, sont encombrantes et complexifient les opérations sur cuves, notamment les changements d'anodes.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le support de l'ensemble anodique comporte une traverse s'étendant transversalement par rapport à la cuve d'électrolyse en étant supportée et connectée électriquement au niveau de chacun des deux bords longitudinaux de part et d'autre de la cuve d'électrolyse.
C'est au niveau des bords longitudinaux de la cuve d'électrolyse que s'effectue ainsi la connexion électrique entre les conducteurs de montée et de connexion et l'ensemble anodique et que s'effectue le support mécanique de l'ensemble anodique.
L'ensemble anodique n'est plus supporté et connecté électriquement au moyen d'une superstructure traversant longitudinalement la cuve d'électrolyse, au-dessus du caisson et des anodes de sorte que les cuves d'électrolyse peuvent être allongées pour profiter pleinement des possibilités offertes par le principe de compensation ou équilibrage magnétique de la méthode d'utilisation de l'aluminerie selon l'invention.
Selon un autre mode de réalisation, les conducteurs de montée et de connexion s'étendent de part et d'autre du caisson sans s'étendre au droit de la ou des anodes.
Par au droit de la ou des anodes on entend dans un volume formé par translation verticale de la surface obtenue par projection de la ou des anodes dans un plan horizontal XY.
Un tel mode de réalisation permet de remplacer avantageusement l'anode en la tractant verticalement vers le haut, puisque l'anode tractée vers le haut ne rencontre pas d'éléments ayant servis à sa connexion. De cette simplification du placement et du retrait d'anode découlent là aussi des économies dans la gestion et le fonctionnement de l'aluminerie selon l'invention.
Ainsi la longueur des conducteurs de montée et de connexion est diminuée par rapport à
une utilisation de conducteurs de montée et de connexion de type classique qui s'étendent typiquement au-dessus de la cuve jusque dans la partie centrale longitudinale de la cuve. Cela contribue à réduire les coûts de fabrication.
Les conducteurs de montée et de connexion sont plus particulièrement connectés aux ensembles anodiques au droit des bords du caisson.
Par au droit des bords du caisson on entend dans un volume formé par translation verticale de la surface obtenue par projection des bords du caisson dans un plan

14 horizontal XY.
Avantageusement, les conducteurs électriques de montée et de connexion s'étendent à
une hauteur h comprise entre 0 et 1,5 mètre au-dessus d'un plan sensiblement horizontal incluant la surface des liquides contenus dans la cuve d'électrolyse.
La longueur de ces conducteurs de montée et de connexion est ainsi fortement diminuée par rapport à des conducteurs de montée et de connexion de type classique qui s'étendent à des hauteurs supérieures à deux mètres.
L'invention concerne également un procédé de brassage de l'alumine contenue dans les cuves d'électrolyse d'une aluminerie ayant les caractéristiques précitées, le procédé
comprenant :
- l'analyse d'au moins une caractéristique de l'alumine, - la détermination d'une valeur d'intensité du courant de compensation à faire circuler dans le circuit électrique de compensation en fonction de ladite au moins une caractéristique analysée, - la modification de l'intensité du courant 12 de compensation jusqu'à la valeur d'intensité déterminée à l'étape précédente si l'intensité du courant 12 de compensation diffère de ladite valeur.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet de modifier la compensation magnétique, en augmentant ou diminuant l'intensité du courant 12 de compensation, pour induire des instabilités MHD contrôlées, ces instabilités contribuant à brasser l'alumine pour un meilleur rendement. Un tel procédé est particulièrement intéressant avec la configuration des conducteurs électriques décrite ci-dessus qui rend les cuves magnétiquement très stables.
Les caractéristiques de l'alumine analysées peuvent notamment être l'habilité
de l'alumine à se dissoudre dans le bain, la fluidité de l'alumine, sa solubilité, sa teneur en fluor, son humidité...
La détermination d'une valeur d'intensité du courant de compensation souhaitée fonction des caractéristiques de l'alumine analysée peut être notamment effectuée par utilisation d'un abaque, par exemple réalisé par l'homme du métier par expérimentation et consignation des correspondances optimales intensité du courant 12 de compensation /
caractéristiques de l'alumine. Il s'agit ici de quantitfier les instabilités MHD souhaitées.
Il peut arriver que l'alumine disponible pour un fonctionnement continu de l'aluminerie soit de qualité différente, notamment plus ou moins pâteuse, et donc ayant des habilités différentes à se dissoudre dans le bain d'électrolyse. Dans ce cas, les mouvements des liquides dans les cuves d'électrolyse constituent un atout, car ils permettent de brasser cette alumine pour favoriser sa dissolution. Or, dans le cas de l'auto-compensation 5 notamment, le champ magnétique à l'origine des mouvements des liquides est directement compensé via le courant d'électrolyse lui-même, avec une distribution du champ magnétique imposée et figée par le parcours des conducteurs d'acheminement. Il n'est donc pas possible dans les alumineries avec auto-compensation d'introduire volontairement et temporairement un déséquilibre dans la compensation du champ 10 magnétique afin d'augmenter l'intensité du brassage de l'alumine dans les cuves, et ce afin d'augmenter l'efficacité de la dissolution. Ainsi, lorsque l'alumine disponible est uniquement de l'alumine plus difficile à dissoudre que d'ordinaire, le rendement d'alumineries avec auto-compensation peut être sensiblement affecté.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de

15 la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, donné à
titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 est une vue schématique d'une aluminerie selon l'état de la technique, - La figure 2 est une vue schématique de côté de deux cuves d'électrolyse successives de l'état de la technique, - La figure 3 est une vue schématique en filaire du circuit électrique parcouru par le courant d'électrolyse dans les deux cuves de la figure 2, - La figure 4 est une vue schématique en coupe selon un plan longitudinal vertical d'une cuve d'électrolyse de l'état de la technique, - La figure 5 est une vue schématique d'une aluminerie selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 6 est une représentation filaire du circuit électrique parcouru par le courant d'électrolyse dans deux cuves successives d'une aluminerie selon l'invention, - La figure 7 est une vue en coupe selon un plan longitudinal vertical d'une cuve d'électrolyse dans une aluminerie selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 8 est une vue schématique de côté de trois cuves d'électrolyse successives dans une file de cuves d'électrolyse d'une aluminerie selon un mode de réalisation de l'invention.

16 - La figure 9 est une représentation filaire du circuit électrique parcouru par le courant d'électrolyse dans deux cuves successives d'une aluminerie selon l'invention, La figure 1 montre une aluminerie 100 de l'état de la technique. L'aluminerie comprend des cuves d'électrolyses disposées transversalement par rapport à la longueur de la file qu'elles forment. Les cuves sont ici alignées selon deux files 101, 102 parallèles et parcourues par un courant d'électrolyse 1100. Deux circuits 104, 106 électriques secondaires s'étendent sur les côtés des files 101, 102 pour compenser le champ magnétique généré par la circulation du courant 1100 d'électrolyse d'une cuve à une autre et dans la file voisine. Les circuits 104, 106 électriques secondaires sont parcourus respectivement par des courants 1104, 1106 circulant dans le même sens que le courant d'électrolyse 1100. Des stations 108 d'alimentation alimentent la série de cuves d'électrolyse et les circuits 104, 106 électriques secondaires. Selon cet exemple, pour un courant d'électrolyse d'intensité 500kA, compte-tenu des perturbations magnétiques de fin de file , la distance D100 entre les cuves d'électrolyse les plus proches des stations 108 d'alimentation et les stations 108 d'alimentation est de l'ordre de 45m, et la distance D300 sur laquelle s'étendent les circuits 104, 106 électriques secondaires au-delà des fins de file est de l'ordre de 45m, tandis que la distance D200 entre les deux files 101, 102 est de l'ordre de 85m pour limiter les perturbations magnétiques d'une file sur l'autre.
On précise que la description est réalisée par rapport à un référentiel cartésien lié à une cuve d'électrolyse, l'axe X étant orienté dans une direction transversale de la cuve d'électrolyse, l'axe Y étant orienté dans une direction longitudinale de la cuve d'électrolyse, et l'axe Z étant orienté dans une direction verticale de la cuve d'électrolyse.
Les orientations, directions, plans et déplacements longitudinaux, transversaux, verticaux sont ainsi définis par rapport à ce référentiel.
La figure 2 montre deux cuves 200 d'électrolyse traditionnelles consécutives d'une même file de cuves. Comme on peut le voir sur la figure 2, la cuve 200 d'électrolyse comprend un caisson 201 garni intérieurement par des matériaux 202 réfractaires, une cathode 204 et des anodes 206 plongées dans un bain 208 électrolytique au fond duquel est formée une nappe 210 d'aluminium. La cathode 204 est reliée électriquement à des conducteurs cathodiques 205 qui traversent les côtés du caisson 201 au niveau de sorties cathodiques 212. Les sorties 212 cathodiques sont reliées à des conducteurs 214 d'acheminement qui acheminent le courant d'électrolyse jusqu'aux conducteurs 213 de montée et de connexion d'une cuve d'électrolyse suivante. Comme on peut le voir sur la figure 2, ces conducteurs 213 de montée et de connexion s'étendent sur un seul côté, le côté
amont, de la cuve 200 d'électrolyse et s'étendent au-dessus des anodes 206, jusqu'à
la partie

17 centrale longitudinale de la cuve.
La figure 3 illustre schématiquement le chemin parcouru par le courant d'électrolyse 1100 dans chacune des cuves 200 et entre deux cuves adjacentes comme celles représentées sur la figure 2. On remarque notamment que la montée du courant d'électrolyse jusqu'à l'ensemble anodique d'une cuve est asymétrique puisque cette montée est effectuée uniquement à l'amont des cuves dans le sens de circulation globale du courant d'électrolyse 1100 dans la file (à gauche des cuves sur les figures 2 et 3).
La figure 4 montre une vue en coupe d'une cuve 200 traditionnelle, dans laquelle on constate l'agencement sur les côtés de la cuve 200 des conducteurs électriques formant les circuits 104, 106 électriques secondaires pour compenser le champ magnétique généré par la circulation du courant 1100 d'électrolyse d'une cuve 200 à une autre et dans la file voisine.
La figure 5 montre une aluminerie 1 selon un mode de réalisation de l'invention.
L'aluminerie 1 comprend une pluralité de cuves 50 d'électrolyse, sensiblement rectangulaires, destinées à la production d'aluminium par électrolyse, qui peuvent être alignées selon une ou plusieurs files, en l'occurrence deux files, sensiblement parallèles, reliées en série et alimentées en courant l d'électrolyse.
Il est important de noter que les cuves 50 d'électrolyse sont agencées transversalement par rapport à la file qu'elles forment. On notera que par cuve 50 d'électrolyse agencée transversalement on entend cuve 50 d'électrolyse dont la plus grande dimension, la longueur, est sensiblement perpendiculaire à la direction globale dans laquelle circule le courant l d'électrolyse, c'est-à-dire à la direction de circulation du courant l d'électrolyse à l'échelle des files de cuves 50 d'électrolyse.
L'aluminerie 1 comprend également un circuit 6 électrique de compensation, parcouru par un courant 12 de compensation. A la différence des circuits 104, 106 illustrés sur la figure 1, il est important de noter que le circuit 6 électrique de compensation s'étend sous les cuves 50 d'électrolyse. On remarquera également que le courant 12 de compensation circule en sens inverse du courant l d'électrolyse. Le circuit 6 électrique de compensation de la figure 5 forme plus particulièrement une boucle sous les files de cuves d'électrolyse.
Avantageusement, un ensemble de stations 8 d'alimentation alimente indépendamment les cuves 50 d'électrolyse et le circuit 6 électrique de compensation.
Autrement dit, le circuit 6 électrique de compensation est un circuit électrique secondaire de compensation distinct du circuit électrique 7 principal parcouru par le courant l d'électrolyse.

18 L'intensité du courant 12 de compensation est variable, indépendamment du courant d'électrolyse. Ainsi, l'intensité du courant 12 de compensation peut être modifiée sans que l'intensité du courant l d'électrolyse le soit nécessairement.
La figure 8 montre trois cuves 50 d'électrolyse consécutives de l'aluminerie 1. Les cuves 50 d'électrolyse peuvent classiquement comprendre un caisson 60, muni de berceaux de renforts 61, qui peut être métallique, par exemple en acier, et un revêtement 62 intérieur en matériaux réfractaires.
Les cuves 50 d'électrolyse comprennent une pluralité d'ensembles anodiques constitués d'un support 53 (ici une barre horizontale transversale) et d'au moins une anode 52, notamment en matériau carboné et plus particulièrement de type précuite, des conducteurs 54 de montée et de connexion qui, à la différence de la cuve 200 d'électrolyse, s'étendent de part et d'autre de chacune des cuves 50 d'électrolyse pour conduire le courant l d'électrolyse vers les anodes 52, et une cathode 56, éventuellement formée de plusieurs blocs cathodiques en matériau carboné, traversée par des conducteurs 55 cathodiques destinés à collecter le courant l d'électrolyse pour le conduire vers des sorties 58 cathodiques sortant par le fond du caisson 60 et reliées à
des conducteurs 57 d'acheminement conduisant à leur tour le courant d'électrolyse jusqu'aux conducteurs 54 de montée et de connexion de la cuve 50 d'électrolyse suivante. Les ensembles anodiques sont destinés à être enlevés et remplacés périodiquement lorsque les anodes sont usées.
Les conducteurs 55 cathodiques, les sorties 58 cathodiques et les conducteurs d'acheminement peuvent correspondre à des barres métalliques, par exemple en aluminium, cuivre et/ou acier.
La figure 6 représente schématiquement le parcours du courant d'électrolyse l dans deux cuves 50 d'électrolyse successives de l'aluminerie 1 selon l'invention. Par comparaison avec la figure 3, on constatera aisément que la montée du courant d'électrolyse l est ici avantageusement réalisée des deux côtés longitudinaux de la cuve 50 d'électrolyse. On remarque aussi la présence du circuit 6 de compensation, sous les cuves 50 d'électrolyse, et parcouru par le courant 12 de compensation circulant en sens inverse du sens de circulation global du courant d'électrolyse l d'une cuve 50 à la suivante.
La figure 9 représente schématiquement le parcours du courant d'électrolyse l dans deux cuves 50 d'électrolyse successives de l'aluminerie 1 selon l'invention et diffère de la figure 6 en ce que les sorties 58 cathodiques sortent du caisson 60 de façon plus conventionnelle au niveau des côtés du caisson 60.

19 La figure 7 montre une vue en coupe d'une cuve 50 d'électrolyse de l'aluminerie 1. On remarque également la présence du circuit 6 de compensation, sous les cuves 50 d'électrolyse, et parcouru par le courant 12 de compensation circulant en sens inverse du sens de circulation global du courant d'électrolyse l d'une cuve 50 à la suivante.
On notera aussi que le circuit 6 de compensation forme selon l'exemple de la figure 7 une nappe de trois conducteurs sensiblement équidistants et agencés dans un même plan XY
sensiblement horizontal ; de plus, les conducteurs de cette nappe peuvent s'étendre sensiblement symétriquement par rapport à un plan médian transversal XZ.
Le circuit de conducteurs électriques de la cuve, et de l'aluminerie, peut avantageusement être réalisé de façon modulaire. La figure 7 montre notamment une cuve formée de trois modules M identiques. Chaque module comporte dans cet exemple les conducteurs d'acheminement 57 disposés entre trois berceaux 61 adjacents du caisson et un conducteur du circuit 6 de compensation disposé sensiblement sous le berceau 61 central du module. Le conducteur du circuit 6 de compensation du module est traversé
par un courant de l'ordre de 50% à 150% de l'intensité du courant d'électrolyse correspondant à
ce module. Comme la stabilité magnétique de la cuve est réalisée par module, la stabilité
de la cuve ne dépend pas du nombre de modules formant le circuit de conducteurs électriques de la cuve et de l'aluminerie. Ainsi, la longueur et l'intensité
des cuves peut être ajustée de façon simple par addition de modules pour satisfaire aux conditions de réalisation souhaitée de l'aluminerie.
Comme cela est visible sur la figure 8, les conducteurs 54 de montée et de connexion s'étendent vers le haut, par exemple de façon sensiblement verticale, le long de chaque bord longitudinal des cuves 50 d'électrolyse. Les bords longitudinaux des cuves 50 d'électrolyse correspondent aux bords de plus grande dimension, sensiblement perpendiculaires à la direction X transversale.
Les conducteurs 54 de montée et de connexion à l'amont et ceux à l'aval peuvent par ailleurs être agencés à équidistance d'un plan YZ médian de la cuve 50 d'électrolyse.
Les conducteurs 54 de montée et de connexion amont peuvent être sensiblement symétriques aux conducteurs 54 électriques d'acheminement aval, par rapport au plan YZ
médian des cuves 50 d'électrolyse.
Bien que cela ne soit pas représenté, les conducteurs 54 de montée et de connexion amont de l'une des cuves 50 d'électrolyse peuvent être agencés en quinconce par rapport aux conducteurs 54 de montée et de connexion aval de la cuve 50 d'électrolyse la précédant dans la file.

La figure 8 montre également que les conducteurs 54 de montée et de connexion s'étendent de part et d'autre du caisson 60 sans s'étendre au droit des anodes 52, c'est-à-dire sans s'étendre dans un volume projeté verticalement de la superficie des anodes dans un plan horizontal.
5 On remarque également que les conducteurs électriques 54 de montée et de connexion s'étendent au-dessus des liquides 63 à une hauteur h comprise entre 0 et 1,5 mètre.
Par ailleurs, le support 53 de l'ensemble anodique comporte une traverse s'étendant transversalement par rapport à la cuve 50 d'électrolyse en étant supporté et connectée électriquement au niveau de chacun des deux bords longitudinaux de part et d'autre de la 10 cuve 50 d'électrolyse.
On notera que la distribution de courant l d'électrolyse entre les conducteurs 54 de montée et de connexion amont des cuves 50 d'électrolyse et les conducteurs 54 de montée et de connexion aval des cuves 50 d'électrolyse peut être par exemple de l'ordre de 30% à 70% à l'amont et respectivement 70% à 30% à l'aval. Avantageusement cette 15 distribution de courant est de 40% à 60% à l'amont et respectivement 60%
à 40% à l'aval, et de préférence de 45% à 55% à l'amont et respectivement 55% à 45% à l'aval.
Autrement dit, elle est de l'ordre de 50% plus ou moins 20% à l'amont et le reste à l'aval, et de préférence de l'ordre de 50% plus ou moins 10%, et de préférence encore de l'ordre de 50% plus ou moins 5%.

20 Comme on peut le voir sur la figure 8, les sorties 58 cathodiques et les conducteurs 57 d'acheminement peuvent s'étendre uniquement dans un plan XZ vertical perpendiculaire à la direction longitudinale Y des cuves 50 d'électrolyse. En particulier, les sorties 58 cathodiques peuvent s'étendre de façon sensiblement verticale uniquement.
Les sorties 58 cathodiques peuvent traverser le fond du caisson 60 des cuves d'électrolyse, et les conducteurs 57 d'acheminement peuvent s'étendre sous les cuves 50 d'électrolyse, avantageusement en ligne droite, de façon sensiblement parallèle à une direction transversale X des cuves 50 d'électrolyse, vers les conducteurs 54 de montée et de connexion de la cuve 50 d'électrolyse suivante.
L'association du circuit 6 électrique de compensation passant sous les cuves d'électrolyse dont le courant 12 de compensation circule en sens contraire du courant d'électrolyse et des conducteurs 54 de montée et de connexion s'étendant sur deux bords longitudinaux opposés des cuves 50 d'électrolyse permet de stabiliser les liquides contenus dans les cuves 50 d'électrolyse et de limiter les perturbations des cuves 50 d'électrolyse en bout de file, car les champs magnétiques générés par les conducteurs du

21 courant d'électrolyse passant sous les cuves et les conducteurs du circuit électrique de compensation s'annulent.
L'intensité du courant de compensation parcourant le circuit de compensation est avantageusement de l'ordre de 50% à 150% de l'intensité du courant l d'électrolyse, de préférence de l'ordre de 70% à 130% de l'intensité du courant l d'électrolyse, et de préférence encore de l'ordre de 80% à 120% de l'intensité du courant l d'électrolyse, afin d'assurer une annulation appropriée des champs magnétiques et la stabilité des cuves.
Par conséquent, les distances entre les files, et les longueurs du circuit électrique d'électrolyse et du circuit 6 électrique de compensation, peuvent être réduites. Aussi, en se référant de nouveau à la figure 5, la distance D1 entre les cuves 50 d'électrolyse les plus proches des stations 8 d'alimentation et/ou la distance D3 sur laquelle s'étend le circuit 6 électrique de compensation au-delà des fins de file est inférieure ou égale à 30m, par exemple inférieure ou égale à 20m, et de préférence inférieure ou égale à
10m ; la distance D2 entre les deux files est inférieure ou égale à 40m, par exemple inférieure ou égale à 30m, et de préférence inférieure ou égale à 25m. Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 5, les deux files de l'aluminerie 1 selon l'invention peuvent être agencées dans un même bâtiment 12, ce qui permet des gains structurels très importants.
De préférence, le circuit 6 électrique de compensation s'étend sous les cuves 50 en formant une nappe de deux à douze, de préférence de trois à dix, conducteurs électriques parallèles sensiblement équidistants répartis sensiblement symétriquement par rapport à
un axe X médian transversal des cuves 50. Le courant 12 de compensation traversant par exemple de façon équirépartie les conducteurs de cette nappe de conducteurs parallèles est ainsi mieux réparti sous toute la longueur de la cuve 50. Les champs magnétiques générés par les conducteurs 57 d'acheminement traversés par le courant l d'électrolyse, eux-mêmes répartis sous la cuve 50 sur toute sa longueur, sont ainsi mieux compensés.
Le ou les conducteurs électriques formant le circuit 6 électrique de compensation s'étendent sous les files de cuves 50 de façon sensiblement parallèle à un axe transversal X des cuves 50 d'électrolyse.
On notera que le circuit 6 de compensation peut être formé par des conducteurs électriques formant une pluralité de sous-circuits électriques secondaires de compensation, indépendants les uns des autres, et chacun parcouru par un courant de compensation circulant en sens contraire du courant l d'électrolyse. Les sous-circuits électriques secondaires de compensation peuvent former des boucles parallèles sous les cuves 50 d'électrolyse, par exemple deux dans le cas de la figure 5. Ainsi, en cas de

22 perçage d'une cuve 50 d'électrolyse, si l'un des sous-circuits est atteint, le ou les autres sous-circuits électriques secondaires de compensation peuvent continuer de compenser le champ magnétique.
Par ailleurs, les conducteurs électriques du circuit 6 de compensation, ou le cas échéant de l'un des sous-circuits électriques secondaires de compensation, peuvent réaliser plusieurs tours en parallèle et/ou en série sous les cuves d'électrolyse, notamment lorsque ces conducteurs électriques sont en matériau supraconducteur.
Les conducteurs électriques formant le circuit 6 de compensation peuvent correspondre à
des barres métalliques, par exemple en aluminium, cuivre ou acier, ou, de manière avantageuse, à des conducteurs électriques en matériau supraconducteur, ces derniers permettant de réduire la consommation d'énergie et, du fait de leur masse plus faible que celle des conducteurs équivalents en métal, de réduire les frais de structure pour les supporter ou pour les protéger d'éventuelles coulées de métal au moyen de déflecteurs métalliques. Avantageusement, ces conducteurs électriques en matériau supraconducteur peuvent être agencés pour réaliser plusieurs tours en série sous la ou les files de cuves.
La somme des intensités parcourant tous les conducteurs du circuit électrique de compensation passant sous la cuve est avantageusement de l'ordre de 50% à 150%
de l'intensité du courant l d'électrolyse, de préférence de l'ordre de 70% à 130%
de l'intensité du courant l d'électrolyse, et de préférence encore de l'ordre de 80% à 120%
de l'intensité du courant l d'électrolyse.
Ainsi, si l'aluminerie 1 comprend un circuit 6 électrique secondaire de compensation formant un unique tour sous les cuves 50 d'électrolyse, l'intensité du courant de compensation parcourant ce circuit 6 électrique de compensation peut être de l'ordre de 50% à 150% de l'intensité du courant l d'électrolyse. Si ce circuit 6 électrique secondaire de compensation forme N tours sous les cuves 50 d'électrolyse, alors la somme des N
intensités traversant chacun ces tours est de l'ordre de 50% à 150% de l'intensité du courant d'électrolyse. Aussi, selon l'exemple de la figure 5, l'intensité du courant 12 correspondant à la somme des intensités 120 et 121 traversant chacun des deux tours peut être de l'ordre de 50% à 150% de l'intensité du courant l d'électrolyse.
L'invention concerne également un procédé de brassage de l'alumine dans les cuves 50 d'électrolyse de l'aluminerie 1. Ce procédé comprend une étape de modulation de l'intensité du courant de compensation parcourant le circuit 6 électrique de compensation, ou le cas échéant des courants de compensation parcourant les sous-circuits le formant.
Cette modulation peut plus particulièrement être fonction des caractéristiques de

23 l'alumine, de variation de l'intensité du courant d'électrolyse ou de modifications structurelles de l'aluminerie.
Le procédé de brassage de l'alumine comprend les étapes :
- d'analyse d'au moins une caractéristique de l'alumine (par exemple l'habilité de l'alumine à se dissoudre dans le bain, la fluidité de l'alumine, sa solubilité, sa teneur en fluor, son humidité...), - de détermination d'une valeur d'intensité du courant de compensation à faire circuler dans le circuit de compensation en fonction de ladite au moins une caractéristique analysée (cette étape de détermination pouvant être réalisée au moyen d'un abaque obtenue par expérimentation présentant une relation entre la valeur d'intensité et la caractéristique analysée), dans le but de générer un seuil de vitesse des écoulements MHD adapté pour brasser efficacement l'alumine en impactant le moins possible le rendement, - de modification de l'intensité du courant 12 de compensation conformément à la valeur d'intensité déterminée à l'étape précédente.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, ce mode de réalisation n'ayant été donné qu'a titre d'exemple. Des modifications sont possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par la substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du champ de protection de l'invention. Cette invention est compatible par exemple avec l'utilisation d'anodes de type inerte au niveau desquelles se forme de l'oxygène au cours de la réaction d'électrolyse.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Aluminerie (1), comprenant au moins une file de cuves (50) d'électrolyse agencées transversalement par rapport à la longueur de la file, l'une des cuves (50) d'électrolyse comprenant un caisson (60), des ensembles anodiques comportant un support (53) et au moins une anode (52), et une cathode (56) traversée par des conducteurs (58) cathodiques destinés à collecter le courant (11) d'électrolyse à la cathode pour le conduire jusqu'à des sorties cathodiques hors du caisson, caractérisée en ce que la cuve (50) d'électrolyse comprend des conducteurs (54) électriques de montée et de connexion aux ensembles anodiques s'étendant vers le haut le long de deux bords longitudinaux opposés de la cuve (50) d'électrolyse pour conduire le courant (11) d'électrolyse vers les ensembles anodiques, et des conducteurs (57) d'acheminement connectés aux sorties cathodiques et destinés à conduire le courant d'électrolyse depuis les sorties cathodiques jusqu'aux conducteurs (54) électriques de montée et de connexion de la cuve (50) d'électrolyse suivante, et en ce que l'aluminerie (1) comprend au moins un circuit (6) électrique de compensation s'étendant sous les cuves (50) d'électrolyse, ledit circuit (6) de compensation pouvant être parcouru par un courant (12) de compensation circulant sous les cuves (50) d'électrolyse en sens inverse du sens de circulation global du courant (11) d'électrolyse parcourant les cuves (50) d'électrolyse situées au-dessus.

2. Aluminerie (1) selon la revendication 1, dans laquelle le circuit (6) électrique de compensation est un circuit électrique secondaire de compensation distinct du circuit électrique parcouru par le courant (11) d'électrolyse.

3. Aluminerie (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'aluminerie (1) comporte deux files de cuves agencées parallèlement l'une par rapport à
l'autre, alimentées par une même station, et reliées électriquement en série de sorte que le courant d'électrolyse circulant dans la première des deux files de cuves circule ensuite dans la deuxième des deux files de cuves selon un sens globalement opposé à
celui dans lequel il circulait dans la première des deux files, et en ce que le circuit (6) électrique de compensation forme une boucle sous ces deux files de cuves parallèles.

4. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la cuve (50) d'électrolyse comprend pour chacun de ses deux bords longitudinaux une pluralité de conducteurs (54) électriques de montée et de connexion répartis à intervalles prédéterminés sur sensiblement toute la longueur du bord longitudinal correspondant.

5. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les conducteurs (54) électriques de montée et de connexion sont disposés de façon sensiblement symétrique par rapport à un plan médian longitudinal de la cuve (50) d'électrolyse.

6. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les conducteurs (57) d'acheminement s'étendent sous la cuve (50) d'électrolyse sensiblement droits dans une direction transversale par rapport à la cuve (50) d'électrolyse.

7. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le circuit (6) électrique de compensation comprend des conducteurs électriques formant une pluralité de sous-circuits électriques secondaires de compensation indépendants les uns des autres.

8. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le circuit (6) électrique de compensation comprend des conducteurs électriques s'étendant parallèlement sous les cuves (50) d'électrolyse.

9. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les conducteurs électriques formant le circuit électrique de compensation ou le cas échéant les sous-circuits électriques secondaires de compensation s'étendent sous les cuves (50) d'électrolyse en formant ensemble une nappe de deux à douze, de préférence de trois à
dix, conducteurs électriques parallèles.

10. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 7 à 9, dans laquelle lesdits conducteurs électriques sont sensiblement équidistants et répartis sensiblement symétriquement par rapport à un axe médian transversal des cuves (50) d'électrolyse.

11. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les conducteurs (54) électriques de montée et de connexion s'étendant le long de l'un des deux bords longitudinaux de la cuve (50) d'électrolyse sont agencés en quinconce par rapport à des conducteurs (54) électriques de montée et de connexion agencés sur le bord longitudinal adjacent d'une cuve (50) d'électrolyse distincte précédente ou suivante.

12. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que chaque sortie (58) cathodique sort du caisson (60) uniquement dans un plan vertical perpendiculaire à la direction longitudinale de la cuve (50) d'électrolyse.

13. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le support (53) de l'ensemble anodique comporte une traverse s'étendant transversalement par rapport à la cuve (50) d'électrolyse en étant supportée et connectée électriquement au niveau de chacun des deux bords longitudinaux de part et d'autre de la cuve (50) d'électrolyse.

14. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les conducteurs (54) de montée et de connexion s'étendent de part et d'autre du caisson (60) sans s'étendre au droit de la ou des anodes (52).

15. Aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les conducteurs électriques (54) de montée et de connexion s'étendent à une hauteur (h) comprise entre 0 et 1,5 mètre au-dessus d'un plan sensiblement horizontal incluant la surface des liquides (63) contenus dans la cuve (50) d'électrolyse.

16. Méthode d'utilisation d'une aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que le circuit (6) de compensation est parcouru par un courant (12) de compensation circulant sous les cuves (50) d'électrolyse en sens inverse du sens de circulation global du courant (11) d'électrolyse parcourant les cuves (50) d'électrolyse situées au-dessus.

17. Méthode selon la revendication 16, caractérisée en ce que l'intensité du courant (12) de compensation est de l'ordre de 50% à 150% de l'intensité du courant (11) d'électrolyse.

18. Méthode selon la revendication 17, caractérisée en ce que l'intensité du courant (12) de compensation est de l'ordre de 70% à 130% de l'intensité du courant (11) d'électrolyse et de préférence de l'ordre de 80% à 120% de l'intensité du courant (11) d'électrolyse.

19. Méthode selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisée en ce que la distribution de courant entre les conducteurs (54) électriques de montée et de connexion disposés à l'amont de la cuve (50) d'électrolyse et les conducteurs (54) électriques de montée et de connexion disposés à l'aval de la cuve (50) d'électrolyse est de l'ordre de 30 ¨ 70% à l'amont et respectivement 30-70% à l'aval.

20. Méthode selon la revendication 19, caractérisée en ce que la distribution de courant entre les conducteurs (54) électriques de montée et de connexion disposés à
l'amont de la cuve (50) d'électrolyse et les conducteurs (54) électriques de montée et de connexion disposés à l'aval de la cuve (50) d'électrolyse est de l'ordre de 40 ¨ 60% à
l'amont et respectivement 40-60% à l'aval.

21. Méthode selon la revendication 20, caractérisée en ce que la distribution de courant entre les conducteurs (54) électriques de montée et de connexion disposés à
l'amont de la cuve (50) d'électrolyse et les conducteurs (54) électriques de montée et de connexion disposés à l'aval de la cuve (50) d'électrolyse est de l'ordre de 45 ¨ 55% à
l'amont et respectivement 45-55% à l'aval.

22. Procédé de brassage de l'alumine contenue dans les cuves (50) d'électrolyse d'une aluminerie (1) selon l'une des revendications 1 à 15, le procédé comprenant :
- l'analyse d'au moins une caractéristique de l'alumine, - la détermination d'une valeur d'intensité du courant de compensation à
faire circuler dans le circuit (6) électrique de compensation en fonction de ladite au moins une caractéristique analysée, - la modification de l'intensité du courant (I2) de compensation jusqu'à la valeur d'intensité déterminée à l'étape précédente si l'intensité du courant (I2) de compensation diffère de ladite valeur.