CA3122500A1 - Anode assembly and electrolytic cell comprising said anode assembly - Google Patents
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Abstract
Description
Description Titre : Ensemble anodique et cuve d'électrolyse comprenant cet ensemble anodique La présente invention concerne un ensemble anodique et une cuve d'électrolyse comprenant cet ensemble anodique.
L'aluminium est classiquement produit par électrolyse dans des cuves d'électrolyse selon le procédé de Hall-Héroult.
Les cuves d'électrolyse comprennent classiquement un caisson en acier à
l'intérieur duquel est agencé un revêtement en matériau réfractaire, une cathode en matériau carboné agencée au fond du caisson, un bain électrolytique dans lequel est dissout l'alumine, et une pluralité d'ensembles anodiques comportant au moins une anode plongée dans le bain électrolytique ainsi qu'une tige anodique terminée par une structure multipode présentant une pluralité de rondins scellés dans l'anode. L'ensemble anodique est traditionnellement suspendu à un cadre anodique par l'intermédiaire de la tige anodique.
Les anodes sont plus particulièrement de type anodes précuites formées de blocs anodiques carbonés précuits, c'est-à-dire cuits avant introduction dans la cuve d'électrolyse. Pour éviter une oxydation spontanée du carbone des anodes au contact de l'oxygène et maintenir l'équilibre thermique de la cuve d'électrolyse, notamment une température de bain électrolytique stable aux alentours de 950 C, il est connu de recouvrir les anodes avec un produit de couverture, classiquement de l'alumine et/ou du bain d'électrolyse récupéré et broyé. Les anodes étant consommées au cours de la réaction d'électrolyse, les ensembles anodiques sont donc régulièrement remplacés par des ensembles anodiques neufs.
Les cuves d'électrolyse comprennent en outre des conducteurs électriques reliant la cathode au cadre anodique de la cuve suivante afin de conduire le courant d'électrolyse de cuve en cuve. Ainsi, les cuves d'électrolyse sont connectées en série et parcourues par un courant d'électrolyse dont l'intensité peut atteindre plusieurs centaines de milliers d'Ampère.
Pour augmenter la productivité des cuves d'électrolyse, une solution consiste à
augmenter l'intensité du courant d'électrolyse, ce qui entraîne une augmentation de la chaleur produite au sein des cuves d'électrolyse. Pour maintenir l'équilibre thermique des cuves d'électrolyse, il est donc nécessaire de dissiper ce surcroît de chaleur résultant de la hausse de l'intensité du courant d'électrolyse.
Lors d'un changement d'ensemble anodique, du produit de couverture est déversé
sur l'anode neuve afin de constituer une couverture continue la plus hermétique possible de Description Title: Anode assembly and electrolysis cell including this assembly anodic The present invention relates to an anode assembly and an electrolysis cell.
including this anode assembly.
Aluminum is conventionally produced by electrolysis in tanks electrolysis according to the Hall-Héroult process.
Electrolysis cells conventionally comprise a steel casing with inside of which is arranged a coating of refractory material, a cathode of material carbonaceous arranged at the bottom of the box, an electrolytic bath in which is dissolved alumina, and a plurality of anode assemblies comprising at least one anode immersed in the electrolytic bath as well as an anode rod terminated by a structure multipod having a plurality of logs sealed in the anode. All anodic is traditionally suspended from an anode frame via the rod anodic.
The anodes are more particularly of the prebaked anode type formed from blocks precooked carbonaceous anodic, i.e. cooked before introduction into the tank electrolysis. To avoid spontaneous oxidation of carbon in the anodes at contact of oxygen and maintain the thermal equilibrium of the electrolytic cell, including a stable electrolytic bath temperature around 950 C, it is known of cover the anodes with a covering product, conventionally alumina and / or electrolysis bath recovered and ground. The anodes being consumed during the electrolysis reaction, the anode assemblies are therefore regularly replaced by new anode assemblies.
The electrolysis cells also include electrical conductors connecting the cathode to the anode frame of the next tank in order to conduct the current electrolysis from tank to tank. Thus, the electrolysis cells are connected in series and traveled by an electrolysis current the intensity of which can reach several hundreds of thousands d'Ampère.
To increase the productivity of electrolysis cells, one solution consists To increase the intensity of the electrolysis current, resulting in increase in heat produced in electrolysis cells. To maintain balance thermal electrolysis cells, it is therefore necessary to dissipate this additional heat resulting from the increase in the intensity of the electrolysis current.
When changing the anode assembly, roofing product is spilled on the new anode in order to constitute the most hermetic continuous cover possible to
2 l'anode et éviter que des surfaces de l'anode ne soient au contact direct de l'air. Du fait de la température élevée régnant dans la cuve à proximité des anodes, tout contact de l'oxygène de l'air avec le carbone constituant l'anode entraînerait une oxydation de ce carbone et donc une détérioration de l'anode. Comme illustré sur la figure 1, l'ensemble anodique 100 neuf (à gauche sur la figure) est nécessairement situé plus haut que le ou les ensembles anodique(s) 100 adjacent(s) (à droite sur la figure) dont l'anode 101 est déjà en partie consommée. De ce fait, le produit de couverture 103 déversé sur l'anode neuve 104 de l'ensemble anodique 100 neuf tend également à se déverser au-dessus de l'anode 101 adjacente en partie consommée de l'ensemble anodique 100 adjacent et à
passer entre les rondins 105 de la structure multipode 106, voire possiblement au-dessus des rondins 105 et de la structure multipode 106. Cette anode 101 adjacente est ainsi recouverte par un surcroît de produit 103 de couverture dont l'épaisseur doit notamment permettre de protéger le flanc vertical de l'anode neuve 104 de l'oxydation.
Ce surcroît de produit 103 de couverture vient par effondrement et écoulement entre les rondins 105 combler le dégagement sous la structure multipode 106 et ensevelit au moins en partie les rondins 105 par lesquels s'opère une partie de la dissipation thermique.
Par conséquent, afin de protéger les flancs verticaux de l'anode neuve 104, l'anode adjacente 101 est sur-calorifugée. Pour améliorer le contrôle de l'équilibre thermique des cuves d'électrolyse, il est donc nécessaire de contrôler la hauteur du produit de couverture sur .. l'ensemble des anodes des cuves d'électrolyse.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un ensemble anodique permettant de maintenir l'équilibre thermique de cette cuve d'électrolyse tout en augmentant sa productivité.
A cet effet, la présente invention a pour objet un ensemble anodique comprenant une tige anodique, une anode et des moyens de liaison reliant la tige anodique à
l'anode, caractérisé en ce que les moyens de liaison comprennent deux barres de scellement s'étendant le long d'une face supérieure de l'anode, ainsi qu'une traverse reliant les barres de scellement à la tige anodique, dans lequel les barres de scellement comprennent une partie inférieure scellée dans l'anode ainsi qu'une partie supérieure s'étendant hors de l'anode, et dans lequel l'ensemble anodique comprend deux rebords anti-déversement s'étendant le long des barres de scellement, depuis la partie supérieure des barres de scellement jusqu'au-dessus de la jonction entre les barres de scellement et la traverse.
Ainsi, cet ensemble anodique prévient un recouvrement des barres de scellement et assure une maîtrise de la hauteur du produit de couverture sur la surface de l'anode, notamment entre les deux barres de scellement. Les flux de chaleur par rayonnement depuis les surfaces des barres de scellement laissées exemptes de produit de couverture, 2 the anode and prevent surfaces of the anode from coming into direct contact with the air. Because of the high temperature prevailing in the tank near the anodes, all contact of the oxygen in the air with the carbon constituting the anode would cause a oxidation of this carbon and therefore deterioration of the anode. As shown in Figure 1, all anodic 100 nine (on the left in the figure) is necessarily located higher that the or the adjacent anode assemblies 100 (on the right in the figure) of which the anode 101 is already partly consumed. As a result, the covering product 103 spilled on the anode new 104 of the new anode assembly 100 also tends to pour over top of the adjacent anode 101 partially consumed from the adjacent anode assembly 100 and to pass between the logs 105 of the multipod structure 106, even possibly above logs 105 and the multipod structure 106. This adjacent anode 101 is so covered by an additional product 103 of covering, the thickness of which must especially make it possible to protect the vertical flank of the new anode 104 from oxidation.
This additional cover product 103 collapses and flows between the logs 105 fill the clearance under the multipod structure 106 and buries at least in part the logs 105 through which part of the heat dissipation takes place.
By therefore, in order to protect the vertical sides of the new anode 104, the adjacent anode 101 is over-insulated. To improve thermal balance control tanks electrolysis, it is therefore necessary to control the height of the cover on .. all the anodes of the electrolytic cells.
The present invention aims to overcome these drawbacks by proposing a together anodic to maintain the thermal equilibrium of this tank electrolysis while increasing its productivity.
To this end, the present invention relates to an anode assembly including a rod anode, an anode and connecting means connecting the anode rod to the anode, characterized in that the connecting means comprise two bars of sealing extending along an upper face of the anode, as well as a cross member connecting the sealing bars to the anode rod, in which the sealing bars include a lower part sealed in the anode as well as a part superior extending out of the anode, and in which the anode assembly comprises two ledges anti-spill extending along the sealing bars, from the part superior sealing bars to above the junction between the sealing bars sealing and the crossing.
Thus, this anode assembly prevents an overlap of the sealing bars and ensures control of the height of the roofing product over the surface of the anode, especially between the two sealing bars. Heat flows through radiation from the surfaces of the sealing bars left free of blanket,
3 et plus particulièrement les faces supérieures des barres de scellement orientées vers le haut, sont maintenus constants du fait de la présence des rebords anti-déversement. Cela assure une homogénéité de la dissipation thermique dans le temps au niveau de la surface de toutes les anodes de la cuve. Il devient de ce fait possible d'augmenter l'intensité du courant d'électrolyse parcourant une cuve équipée de cet ensemble anodique, donc la productivité de cette cuve, tout en maintenant son équilibre thermique.
Plus particulièrement, un remplacement de plusieurs rondins par une barre de scellement peut permettre d'éviter en partie un écoulement de produit de couverture depuis l'anode adjacente jusqu'à la surface entre les barres de scellement. En outre, les surfaces de contacts entre les barres de scellement et le carbone de l'anode sont plus importantes de sorte qu'une telle configuration favorise une augmentation d'intensité du courant d'électrolyse et la dissipation de la chaleur nécessaire à cette augmentation d'intensité.
Toutefois, le poids de telles barres de scellement peut s'avérer trop important pour une utilisation en cuve si leur hauteur est trop importante. Par conséquent, une minimisation de la hauteur des barres de scellement est préférable. Des barres de scellement de faible hauteur présentent des probabilités accrues d'être ensevelies par le produit de couverture déversé sur l'anode neuve adjacente. Elles sont alors calorifugées et ne peuvent plus participer à la dissipation de chaleur nécessaire et recherchée. Une telle minimisation de la hauteur des barres de scellement permet en outre une augmentation de la hauteur des anodes du même différentiel et donc une durabilité plus importante des anodes et une meilleure productivité. Une telle augmentation de la hauteur des anodes augmente les différences de hauteur entre une anode neuve et l'anode adjacente et donc les probabilités d'enfouissement des barres de scellement avec le résultat énoncé
ci-dessus.
La mise en oeuvre de rebords anti-déversement depuis la partie supérieure des barres de scellement permet la réalisation et l'utilisation d'ensemble anodique ayant des barres de scellement de hauteur et poids minimisés, assurant une très bonne conductivité
électrique propice à un fonctionnement des cuves sous haute intensité électrique et une capacité de dissipation thermique importante et homogène.
Selon un mode de réalisation avantageux, les barres de scellement comportent deux bords longitudinaux et les rebords anti-déversement s'étendent depuis les bords longitudinaux des barres de scellement les plus éloignés de la tige anodique.
La fonction des rebords anti-déversement consistant à empêcher le produit de couverture de recouvrir la face supérieure de la barre de scellement est alors optimisée.
Selon un mode de réalisation, l'ensemble anodique comprend deux parois de glissement s'étendant au-dessus des barres de scellement depuis le rebord anti-déversement et inclinées en direction de la face supérieure de l'anode. 3 and more particularly the upper faces of the sealing bars oriented towards high, are kept constant due to the presence of the anti-spill. That ensures homogeneity of heat dissipation over time at the level of the surface of all anodes in the tank. It therefore becomes possible to increase the intensity of the electrolysis current flowing through a cell equipped with this together anodic, therefore the productivity of this tank, while maintaining its balance thermal.
More particularly, a replacement of several logs by a bar of sealing may help to partially avoid a runoff of roofing material from the anode adjacent to the surface between the sealing bars. In addition, the surfaces of contacts between the sealing bars and the carbon of the anode are more important of so that such a configuration promotes an increase in the intensity of the running electrolysis and the heat dissipation required for this increase intensity.
However, the weight of such sealing bars can be too much.
important for a use in tanks if their height is too great. Therefore, a minimization the height of the sealing bars is preferable. Bars of weak sealing height are more likely to be buried by the product cover dumped onto the adjacent new anode. They are then insulated and do not can more participate in the necessary and desired heat dissipation. Such a minimization of the height of the sealing bars also increases the height of anodes of the same differential and therefore greater durability of the anodes and an better productivity. Such an increase in the height of the anodes increase the differences in height between a new anode and the adjacent anode and therefore the probabilities of burial of sealing bars with the stated result above.
The implementation of anti-spill edges from the upper part of the bars sealing allows the production and use of an anode assembly having bars of sealing height and weight minimized, ensuring very good conductivity electric conducive to operation of the tanks under high electrical intensity and capacity of significant and homogeneous heat dissipation.
According to an advantageous embodiment, the sealing bars comprise of them longitudinal edges and anti-spill edges extend from the edges longitudinal sealing bars furthest from the anode rod.
The function of the anti-spill edges to prevent the product from blanket covering the upper face of the sealing bar is then optimized.
According to one embodiment, the anode assembly comprises two walls of slip extending above the sealing bars from the anti-spill and inclined towards the upper face of the anode.
4 Cela permet d'empêcher toute accumulation de produit de couverture sur les parties supérieures des barres de scellement pour le cas où du produit de couverture passe quand même au-dessus des rebords anti-déversement. Au lieu de cela, le produit de couverture glisse sur les parois de glissement et se dépose sur l'anode. La dissipation thermique par rayonnement depuis les faces supérieures des barres de scellement orientées vers le haut est donc assurée.
Les rebords anti-déversement et les parois de glissement ont en outre une fonction de dissipateur thermique.
Selon un mode de réalisation, les rebords anti-déversement s'étendent orthogonalement à la face supérieure de l'anode.
Selon un mode de réalisation, les rebords anti-déversement comprennent un bord longitudinal inférieur fixé à la partie supérieure des barres de scellement et un bord longitudinal supérieur opposé au bord longitudinal inférieur, le bord longitudinal supérieur étant de longueur au moins égale à celle du bord longitudinal inférieur.
Selon un mode de réalisation, la partie inférieure des barres de scellement a une largeur au moins égale à sa hauteur Ainsi, la conduction thermique depuis la partie inférieure des barres de scellement, dans l'anode, jusqu'à leur partie supérieure, en dehors de l'anode, est efficace et contribue à
une dissipation thermique permettant de maintenir l'équilibre thermique en dépit d'une augmentation d'intensité du courant d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation avantageux, les rebords anti-déversement s'étendent jusqu'au-dessus de la traverse.
Les rebords anti-déversement empêchent alors un recouvrement de la traverse, notamment sa face supérieure, par le produit de couverture.
Selon un mode de réalisation avantageux, la traverse s'étend horizontalement entre les barres de scellement.
Un tel mode de réalisation minimise l'encombrement des ensembles anodiques dans la cuve d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation avantageux, la longueur de la jonction entre la barre de scellement et la traverse est inférieure à la longueur de la barre de scellement.
Cette jonction est plus particulièrement réalisée de manière centrée sur la longueur de la barre de scellement. Un tel mode de réalisation permet de minimiser le poids de l'ensemble anodique et facilite le déversement volontaire d'une épaisseur contrôlée de produit de couverture sur l'anode entre les barres de scellement et plus spécialement sous la tige anodique.
Selon un mode de réalisation, l'anode comprend deux blocs anodiques adjacents et une unique barre de scellement par bloc anodique.
Selon un autre aspect, l'invention a aussi pour objet une cuve d'électrolyse destinée à la production d'aluminium comprenant au moins un ensemble anodique ayant les 4 This helps prevent buildup of roofing material on the roofs.
parts top of the sealing bars in the event that roofing material past still above the anti-spill edges. Instead, the product of cover slides on the sliding walls and is deposited on the anode. The dissipation thermal by radiation from the upper faces of the bars sealing facing upwards is therefore ensured.
The anti-spill edges and the sliding walls also have a function of heatsink.
According to one embodiment, the anti-spill edges extend orthogonally on the upper face of the anode.
According to one embodiment, the anti-spill edges comprise an edge lower longitudinal fixed to the upper part of the sealing bars and a board upper longitudinal edge opposite the lower longitudinal edge, the edge upper longitudinal being at least equal in length to that of the lower longitudinal edge.
According to one embodiment, the lower part of the sealing bars has a width at least equal to its height Thus, the thermal conduction from the lower part of the bars of sealing in the anode, up to their upper part, outside the anode, is efficient and contribute to heat dissipation to maintain thermal balance in despite a increase in intensity of electrolysis current.
According to an advantageous embodiment, the anti-spill edges extend to the top of the crosspiece.
The anti-spill edges then prevent an overlap of the cross member, in particular its upper face, by the covering product.
According to an advantageous embodiment, the crosspiece extends horizontally between the sealing bars.
Such an embodiment minimizes the bulk of the anode assemblies.
in the electrolysis tank.
According to an advantageous embodiment, the length of the junction between the bar seal and the cross member is less than the length of the sealing.
This junction is more particularly carried out centered on the length of the sealing bar. Such an embodiment makes it possible to minimize the weight of the anode assembly and facilitates the voluntary spillage of a thickness controlled by cover product on the anode between sealing bars and more especially under the anode rod.
According to one embodiment, the anode comprises two adjacent anode blocks and an single sealing bar per anode block.
According to another aspect, the invention also relates to an electrolysis cell intended for production of aluminum comprising at least one anode assembly having the
5 caractéristiques précitées.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
[Fig 1] La figure 1 est une vue schématique en coupe de deux ensembles anodiques lo adjacents de l'état de la technique, [Fig 2] La figure 2 est une vue schématique en coupe de deux ensembles anodiques adjacents selon un mode de réalisation de l'invention, [Fig 3] La figure 3 est une vue en perspective d'un ensemble anodique selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 montre un ensemble anodique 1 selon un mode de réalisation de l'invention.
L'ensemble anodique 1 est destiné à équiper une cuve d'électrolyse 2 destinée à la production d'aluminium selon le procédé de Hall-Héroult.
L'ensemble anodique 1 comprend une tige 10 anodique, une anode 20, des moyens de liaison comprenant deux barres 30 de scellement et une traverse 40 reliant la tige 10 anodique à l'anode 20, ainsi que deux rebords 51 anti-déversement.
La tige 10 anodique est destinée à conduire un courant d'électrolyse depuis un cadre anodique (non représenté) de la cuve 2 d'électrolyse jusqu'à la traverse 40.
La tige 10 anodique s'étend selon une direction verticale. Dans la présente demande, la direction verticale Z est donc définie comme la direction dans laquelle s'étend la tige 10 anodique.
La direction transversale Y est définie comme la direction orthogonale à la tige 10 anodique et parallèle à une direction définie par les barres 30 de scellement.
La direction longitudinale X est définie comme la direction orthogonale aux directions verticale Z et transversale Y.
L'anode 20 est formée d'un ou plusieurs blocs 21 anodiques en matériau carboné. Les blocs 21 anodiques sont destinés à être immergés dans un bain 3 électrolytique de la cuve 2 d'électrolyse. De préférence, l'ensemble 1 anodique comprend une anode formée de deux blocs 21 anodiques adjacents. Comme illustré sur la figure 3, les blocs 21 anodiques ont une forme de parallélépipède rectangle. Les blocs 21 anodiques sont parallèles. Les blocs 21 anodiques s'étendent longitudinalement selon la direction transversale Y, c'est-à-dire de préférence orthogonalement à la longueur de la cuve 2 5 aforementioned characteristics.
Other characteristics and advantages of the present invention will emerge.
clearly from the following detailed description of an embodiment, given by way of example no limitative, with reference to the accompanying drawings in which:
[Fig 1] Figure 1 is a schematic sectional view of two assemblies anodic lo adjacent to the state of the art, [Fig 2] Figure 2 is a schematic sectional view of two assemblies anodic adjacent according to one embodiment of the invention, [Fig 3] Figure 3 is a perspective view of an anode assembly according to a fashion realization of the invention.
Figure 2 shows an anode assembly 1 according to an embodiment of invention.
The anode assembly 1 is intended to equip an electrolysis cell 2 intended to the aluminum production using the Hall-Héroult process.
The anode assembly 1 comprises an anode rod 10, an anode 20, means of connection comprising two sealing bars 30 and a cross member 40 connecting the rod 10 anode to the anode 20, as well as two anti-spill rims 51.
The anode rod 10 is intended to conduct an electrolysis current from a frame anode (not shown) from electrolysis cell 2 to cross member 40.
Rod 10 anode extends in a vertical direction. In the present application, the direction vertical Z is therefore defined as the direction in which the rod extends 10 anodic.
The transverse direction Y is defined as the direction orthogonal to the rod 10 anodic and parallel to a direction defined by the sealing bars 30.
The direction longitudinal X is defined as the direction orthogonal to the directions vertical Z and transverse Y.
The anode 20 is formed from one or more anode blocks 21 of material carbon. The 21 anode blocks are intended to be immersed in an electrolytic bath 3 of the electrolysis tank 2. Preferably, the anode assembly 1 comprises an anode formed of two adjacent anode blocks 21. As shown in figure 3, blocks 21 anodic have the shape of a rectangular parallelepiped. Anode blocks 21 are parallels. The anode blocks 21 extend longitudinally according to the direction transverse Y, that is to say preferably orthogonally to the length of the tank 2
6 d'électrolyse. La direction transversale Y correspond aussi au sens de circulation du courant d'électrolyse de cuve en cuve à l'échelle d'une aluminerie.
Comme représenté par exemple sur la figure 3, chaque bloc 21 anodique comprend une face 210 supérieure, destinée à être couverte par un produit 4 de couverture, et une face 211 inférieure opposée, destinée à être consommée dans le bain électrolytique au cours de la réaction d'électrolyse. Selon les figures, chaque bloc 21 anodique présente aussi quatre faces 212 latérales joignant les faces inférieure 211 et supérieure 210.
Les moyens de liaison comprennent deux barres 30 de scellement et la traverse 40 qui permettent de connecter électriquement et mécaniquement la tige 10 anodique aux blocs 21 anodiques. Ainsi, les blocs 21 anodiques sont suspendus à la tige 10 anodique par l'intermédiaire des barres 30 de scellement et de la traverse 40, et le courant d'électrolyse est conduit de la tige 10 anodique aux blocs 21 anodiques via la traverse 40 et les barres 30 de scellement électriquement conductrices.
L'ensemble 1 anodique comprend deux barres 30 de scellement. Chaque barre 30 de scellement est scellée, notamment au moyen de fonte, dans un évidement formé
dans un bloc 21 anodique et s'étend avantageusement de façon parallèle à la direction longitudinale du bloc 21 anodique. De préférence, chaque bloc 21 anodique reçoit une unique barre 30 de scellement, comme cela est visible sur les figures. Les barres 30 de scellement s'étendent selon la direction transversale Y, parallèlement à un bord 213 .. longitudinal des blocs 21 anodiques, de préférence sur une majeure partie de la longueur de ces blocs 21 anodiques. On notera que les barres 30 de scellement peuvent être préférentiellement agencées au centre de la face 210 supérieure des blocs anodiques 21.
Comme représenté sur la figure 2, les barres 30 de scellement ont une partie 31 inférieure qui s'étend dans le bloc 21 anodique, sous la face 210 supérieure, et une partie 32 supérieure qui s'étend hors du bloc 21 anodique, au-dessus de la face 210 supérieure. La partie 32 supérieure peut présenter une face 320 supérieure et deux faces latérales dont une face latérale interne 321, côté tige 10 anodique, et une face latérale externe 322 opposée. Une partie de la partie 32 supérieure ne doit pas être recouverte par le produit 4 de couverture, notamment la face 320 supérieure.
On notera par ailleurs que la partie 31 inférieure est de préférence plus large que haute, afin d'augmenter l'extraction thermique depuis le carbone du bloc 21 anodique jusqu'à la partie 32 supérieure, c'est-à-dire jusqu'à l'extérieur de la couverture.
De préférence, les barres 30 de scellement ont une section transversale XZ, verticale XY
et/ou longitudinale YZ constante. Selon les exemples de réalisation visibles sur les .. figures, les barres 30 de scellement ont une forme de parallélépipède rectangle. 6 electrolysis. The transverse direction Y also corresponds to the direction of circulation of cell-to-cell electrolysis current at the scale of an aluminum smelter.
As shown for example in Figure 3, each anode block 21 comprises a upper face 210, intended to be covered by a covering product 4, and a face 211 opposite lower, intended to be consumed in the electrolytic bath during of the electrolysis reaction. According to the figures, each anode block 21 also present four side faces 212 joining the lower and upper faces 211 210.
The connecting means comprise two sealing bars 30 and the cross member.
40 who allow the anode rod 10 to be electrically and mechanically connected to the blocks 21 anode. Thus, the anode blocks 21 are suspended from the rod 10 anodic by through the sealing bars 30 and the cross member 40, and the electrolysis current is led from the anode rod 10 to the anode blocks 21 via the cross member 40 and bars 30 electrically conductive seals.
The anode assembly 1 comprises two sealing bars 30. Each bar 30 of seal is sealed, in particular by means of cast iron, in a formed recess in one anode block 21 and advantageously extends parallel to the direction longitudinal of the anode block 21. Preferably, each anode block 21 receives a single sealing bar 30, as can be seen in the figures. The 30 bars seal extend in the transverse direction Y, parallel to a edge 213 .. longitudinal of the anode blocks 21, preferably over a major part length of these anode blocks 21. It will be noted that the sealing bars 30 can to be preferably arranged in the center of the upper face 210 of the blocks anode 21.
As shown in Figure 2, the sealing bars 30 have a portion 31 lower which extends in the anode block 21, under the upper face 210, and a part 32 upper which extends out of the anode block 21, above the face 210 superior. The upper part 32 may have an upper face 320 and two faces lateral including an internal lateral face 321, rod side 10 anode, and a lateral face external 322 opposite. Part of the upper part 32 must not be covered by product 4 cover, in particular the upper face 320.
It will also be noted that the lower part 31 is preferably more wide than high, in order to increase the thermal extraction from the carbon of the anode block 21 up to the upper part 32, that is to say up to the outside of the cover.
Preferably, the sealing bars 30 have a cross section XZ, vertical XY
and / or longitudinal YZ constant. According to the visible examples on the .. Figures, the sealing bars 30 have a parallelepiped shape rectangle.
7 La traverse 40 présente deux extrémités 41, chacune fixée à l'une des barres 30 de scellement, notamment à leur partie 32 supérieure et plus précisement à leur face 320 supérieure. Une partie 42 centrale de la traverse 40 est par ailleurs fixée à
la tige 10 anodique. De préférence, la traverse 40 s'étend linéairement d'une extrémité
41 à l'autre essentiellement selon la direction longitudinale X. La traverse 40 est avantageusement horizontale afin de limiter l'encombrement de l'ensemble 1 anodique dans la cuve 2 et plus particulièrement sous le plafond de la superstructure et le capotage de la cuve 2, comme représenté sur les figures 2 et 3, c'est-à-dire parallèle au plan XY, donc orthogonale à la tige 10 anodique. Selon l'exemple des figures 2 et 3, la traverse 40 est a une forme de parallélépipède rectangle. Comme représenté sur la figure 3, la longueur de la jonction entre les barres 30 de scellement et la traverse 40 est inférieure à la longueur des barres 30 de scellement.
L'ensemble 1 anodique comprend au moins deux rebords 51 anti-déversement, en forme de plaque, agencés chacun sur l'une des barres 30 de scellement. Les rebords 51 anti-déversement sont configurés pour empêcher le déversement du produit 4 de couverture sur les barres 30 de scellement, plus particulièrement sur les faces 320 supérieures, et entre les barres 30 de scellement, notamment dans le dégagement 5 sous traverse 40 lorsque l'ensemble anodique adjacent est changé et du produit 4 de couverture déversé
au niveau de l'espace entre les ensembles anodiques adjacents. Les rebords 51 anti-déversement permettent donc de contrôler la hauteur de cette couverture sur au moins une portion de la face supérieure 210 des blocs 21 anodiques et d'empêcher un enfouissement des barres 30 de scellement et potentiellement de la traverse 40.
Comme visible sur la figure 2, les rebords 51 anti-déversement s'étendent en saillie depuis la face 320 supérieure de la partie 32 supérieure des barres 30 de scellement, de préférence le long d'un bord longitudinal externe 323 de la partie 32 supérieure.
Les rebords 51 anti-déversement peuvent être plus particulièrement formés d'une plaque dont l'épaisseur est bien inférieure à la largeur de la face supérieure des barres de scellement, notamment plus de 5 fois inférieure.
Les rebords 51 anti-déversement s'étendent avantageusement tout le long des barres 30 de scellement. Comme illustré sur la figure 2, les rebords 51 anti-déversement s'étendent longitudinalement de façon parallèle à une direction longitudinale des blocs 21 anodiques.
Les rebords 51 anti-déversement sont notamment parallèles à un bloc 21 anodique d'un ensemble anodique adjacent. Les rebords 51 anti-déversement sont agencés orthogonalement aux bords longitudinaux de la cuve 2 d'électrolyse.
On remarquera que les rebords 51 anti-déversement peuvent s'étendre dans le prolongement de la face latérale externe 322 des barres 30 de scellement. Les rebords 51 anti-déversement peuvent s'étendre de préférence parallèlement à la tige 10 anodique et 7 The cross member 40 has two ends 41, each fixed to one of the bars 30 of sealing, in particular at their upper part 32 and more precisely at their face 320 superior. A central part 42 of the cross member 40 is also fixed to rod 10 anodic. Preferably, the cross member 40 extends linearly from one end 41 to another essentially in the longitudinal direction X. The cross member 40 is advantageously horizontal in order to limit the bulk of the anode assembly 1 in the tank 2 and more particularly under the roof of the superstructure and the cowling of tank 2, as shown in Figures 2 and 3, that is to say parallel to the XY plane, so orthogonal to the anode rod 10. According to the example of Figures 2 and 3, the traverse 40 is a a shape of a rectangular parallelepiped. As shown in Figure 3, the length of the junction between the sealing bars 30 and the cross member 40 is lower to the length sealing bars 30.
The anode assembly 1 comprises at least two anti-spill flanges 51, in form plate, each arranged on one of the sealing bars 30. Ledges 51 anti-spill are configured to prevent spillage of product 4 from blanket on the sealing bars 30, more particularly on the faces 320 higher, and between the sealing bars 30, in particular in the clearance 5 under cross 40 when the adjacent anode assembly is changed and the cover product 4 dumped at the level of the space between the adjacent anode assemblies. Ledges 51 anti-discharge therefore make it possible to control the height of this cover over at less a portion of the upper face 210 of the anode blocks 21 and to prevent a burying of the sealing bars 30 and potentially of the cross member 40.
As can be seen in FIG. 2, the anti-spill flanges 51 extend in protrusion from the upper face 320 of the upper part 32 of the bars 30 of sealing, of preferably along an outer longitudinal edge 323 of part 32 superior.
The anti-spill edges 51 can be more particularly formed a plate whose thickness is much less than the width of the upper face of the bars sealing, especially more than 5 times less.
The anti-spill rims 51 advantageously extend all along the bars 30 sealing. As illustrated in Figure 2, the anti-spill flanges 51 extend longitudinally parallel to a longitudinal direction of the blocks 21 anode.
The anti-spill edges 51 are in particular parallel to a block 21 anodic of a adjacent anode assembly. The anti-spill edges 51 are arranged orthogonally to the longitudinal edges of the electrolysis cell 2.
It will be noted that the anti-spill rims 51 can extend into the extension of the external lateral face 322 of the sealing bars 30. The ledges 51 anti-spill may preferably extend parallel to the rod 10 anodic and
8 notamment au plan vertical YZ. Les rebords 51 anti-déversement et les faces latérales externes 322 correspondantes peuvent donc être coplanaires.
Les rebords 51 anti-déversement ont un bord 510 inférieur, fixé par exemple par soudage à la barre 30 de scellement correspondante, sur la partie 32 supérieure, et un bord 511 supérieur, opposé au bord 510 inférieur.
Les rebords 51 anti-déversement, précisément leurs bords supérieurs 511, s'étendent à
une hauteur supérieure à celle de la jonction entre la traverse 40 et les barres 30 de scellement, voire à une hauteur égale ou supérieure à la jonction entre la traverse 40 et la tige 10 anodique. Ainsi, les rebords 51 anti-déversement s'étendent notamment jusqu'à
une hauteur égale ou supérieure à celle des extrémités 41, voire de la partie 42 centrale de la traverse 40.
On notera que le bord 510 longitudinal inférieur est préférentiellement de longueur égale ou inférieure à celle du bord 511 longitudinal supérieur. Les rebords 51 anti-déversement peuvent avoir une forme rectangulaire, quand les bords 510, 511 inférieur et supérieur sont de même longueur.
La face latérale externe 322 des barres 30 de scellement ainsi qu'une face externe 512 des rebords 51 anti-déversement forment une paroi de blocage empêchant le produit 4 de couverture de passer par-dessus les barres 30 de scellement et la traverse 40 et de combler l'espace entre les barres 30 de scellement. On notera que les faces 512 externes des deux rebords 51 anti-déversement sont opposées.
L'ensemble 1 anodique peut avantageusement comprendre deux parois 52 de glissement qui s'étendent au-dessus des parties 32 supérieures et sont inclinées en direction de l'anode 20, notamment en direction de la face latérale interne 321, afin de permettre au produit 4 de couverture de glisser au lieu d'ensevelir les barres 30 de scellement si du produit 4 de couverture passe malgré tout par inadvertance par-dessus le rebord 51 anti-déversement. Par ailleurs ces parois 52 de glissement permettent également de renforcer la tenue mécanique des rebords 51 anti-déversement lors des opérations de nettoyage.
Les parois 52 de glissement comprennent un bord 520 supérieur et un bord 521 inférieur situé à une hauteur inférieure à celle du bord 520 supérieur. Le bord supérieur 520 peut être fixé à une face 513 interne du rebord 51. Le bord 521 inférieur s'étend avantageusement au moins jusqu'à un bord longitudinal interne 324 de la partie supérieure ou au droit de celui-ci.
La paroi 52 de glissement et le rebord 51 anti-déversement peuvent jouer en outre le rôle de dissipateur thermique agencé sur les barres 30 de scellement afin de dissiper la chaleur émise par effet Joule du fait de la circulation du courant d'électrolyse dans la cuve 2 d'électrolyse. 8 especially in the vertical plane YZ. The anti-spill 51 edges and the sides lateral corresponding external 322 can therefore be coplanar.
The anti-spill rims 51 have a lower edge 510, fixed for example by welding to the corresponding sealing bar 30, on the upper part 32, and a edge 511 upper, opposite the lower edge 510.
The anti-spill edges 51, precisely their upper edges 511, extend to a height greater than that of the junction between the cross member 40 and the 30 bars sealing, or even at a height equal to or greater than the junction between the cross 40 and the rod 10 anode. Thus, the anti-spill edges 51 extend in particular up to a height equal to or greater than that of the ends 41, or even of the part 42 central cross member 40.
It will be noted that the lower longitudinal edge 510 is preferably of equal length or less than that of the upper longitudinal edge 511. The edges 51 anti-spill can have a rectangular shape, when the edges 510, 511 lower and superior are the same length.
The outer lateral face 322 of the sealing bars 30 as well as a face external 512 anti-spill flanges 51 form a blocking wall preventing the product 4 of cover to go over the sealing bars 30 and the cross member 40 and of fill the space between the sealing bars 30. Note that the faces 512 external of the two anti-spill edges 51 are opposite.
The anode assembly 1 can advantageously comprise two walls 52 of slip which extend above the upper parts 32 and are inclined in direction of the anode 20, in particular in the direction of the internal lateral face 321, in order to allow the 4 cover slip product instead of burying 30 bars of sealing if cover product 4 inadvertently passes over the top of the rim 51 anti-spill. Furthermore, these sliding walls 52 also make it possible to to reinforce the mechanical strength of the anti-dumping rims 51 during cleaning.
The sliding walls 52 include an upper edge 520 and an edge 521 inferior located at a height less than that of the upper edge 520. The edge higher 520 can be fixed to an internal face 513 of the flange 51. The lower edge 521 extends advantageously at least up to an internal longitudinal edge 324 of the part superior or to the right thereof.
The sliding wall 52 and the anti-spill flange 51 can play in besides the role heat sink arranged on the sealing bars 30 in order to dispel the heat emitted by the Joule effect due to the flow of current electrolysis in the tank 2 electrolysis.
9 On notera que la tige 10 anodique, la traverse 40, les barres 30 de scellement, les rebords 51 anti-déversement et les parois 52 de glissement peuvent être en acier.
Néanmoins, tout autre matériau électriquement conducteur autre que l'acier, tel que l'aluminium, pourrait convenir dans la zone au-dessus de la couverture, notamment pour la tige 10 anodique et la traverse 40.
L'invention concerne aussi la cuve 2 d'électrolyse destinée à la production d'aluminium selon le procédé de Hall-Héroult et comprenant un ou plusieurs ensembles 1 anodiques tels que décrits précédemment. La cuve 2 est de forme rectangulaire et s'étend préférentiellement en longueur selon l'axe longitudinal X.
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 dispositifs ou par la substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 9 Note that the anode rod 10, the cross member 40, the bars 30 of sealing, the anti-spill edges 51 and the sliding walls 52 may be in steel.
However, any other electrically conductive material other than steel, such as aluminum, could be suitable in the area above the cover, especially for the anode rod 10 and the cross member 40.
The invention also relates to the electrolysis cell 2 intended for the production aluminum according to the Hall-Héroult method and comprising one or more assemblies 1 anodic as described above. The tank 2 is rectangular in shape and extends preferably in length along the longitudinal axis X.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described above, this embodiment having been given only by way of example. From modifications are possible, in particular from the point of view of the constitution of the various devices or by the substitution of technical equivalents, without leaving the field of protection of invention.
Claims (11)
la longueur de la barre (30) de scellement. 9. Anode assembly (1) according to one of the preceding claims, in which the length of the junction between the sealing bar (30) and the cross member (40) is inferior to the length of the sealing bar (30).
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