EP0210111B1 - Superstructure de cuve d'électrolyse avec portique intermédiaire, pour la production d'aluminium - Google Patents

Superstructure de cuve d'électrolyse avec portique intermédiaire, pour la production d'aluminium Download PDF

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EP0210111B1
EP0210111B1 EP86420140A EP86420140A EP0210111B1 EP 0210111 B1 EP0210111 B1 EP 0210111B1 EP 86420140 A EP86420140 A EP 86420140A EP 86420140 A EP86420140 A EP 86420140A EP 0210111 B1 EP0210111 B1 EP 0210111B1
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EP
European Patent Office
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gantry
tank
legs
tank according
supported
Prior art date
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Expired
Application number
EP86420140A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0210111A1 (fr
Inventor
Christian Duval
Bernard Langon
Michel Leroy
Alain Noizet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rio Tinto France SAS
Original Assignee
Aluminium Pechiney SA
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Filing date
Publication date
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Application filed by Aluminium Pechiney SA filed Critical Aluminium Pechiney SA
Priority to AT86420140T priority Critical patent/ATE44555T1/de
Publication of EP0210111A1 publication Critical patent/EP0210111A1/fr
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/10—External supporting frames or structures

Definitions

  • the present invention relates to a device of the gantry type, intended to support in its middle, or at one or more intermediate points, the superstructure of a Hall-Héroult electrolysis tank for the production of aluminum.
  • the superstructure of a modern electrolysis tank is made up of one or more horizontal steel beams supported on feet at their ends and supporting on the one hand the anodic current ascents and the anodic frame, formed by bars of aluminum from which the anodes are supplied, and on the other hand the alumina supply systems (alumina tank, crust breaker, metering distributor), the anode up-down control systems, and very often , the effluent, gas and dust collection pipes emitted by the tank.
  • alumina supply systems alumina tank, crust breaker, metering distributor
  • the feet are supported at the ends of the metal box which constitutes the actual electrolysis tank.
  • This arrangement has the advantage of freeing up space on the two large sides of the tanks, through which the anodes are changed, and of not transmitting to the superstructure the transverse thermal expansions which appear in the current part of the box. after starting the tank, during start-up.
  • the current trend is to constantly increase the unit power of the tanks, which results in an elongation of the box, the length of which can now be between 15 and 20 meters for tanks operating under 250 KA and beyond.
  • the construction of the superstructure poses a difficult problem: the process of regulating the tanks indeed requires extremely precise positioning of the anode plane with respect to the cathode plane formed by the sheet of liquid aluminim which remains perfectly horizontal (except weak local deviations from magnetic effects).
  • the invention aims to solve the problem of the rigidity of the superstructure of modern high-power tanks, for the production of aluminum by the Hall-Héroult process, working at intensities ranging from more than 200,000 to 500 000 amperes and even beyond, without interfering with the normal operation of the tanks which includes, in particular, the periodic changes of spent anodes.
  • a tank for the production of aluminum according to the Hall-Héroult process by electrolysis of alumina in molten cryolite the tank being constituted by a rigid metal box, internally lined with heat insulation and provided with a carbon cathode, elongated parallelepiped shape, the two ends of which are called heads, and by a superstructure constituted by at least one rigid beam arranged along the long length of the box, in particular supporting the anode frame supplied with current by positive rises, and on which the anodes, this beam resting, at its ends, on supports arranged at the two heads of the tank, this superstructure being characterized in that each rigid beam rests on at least one intermediate gantry.
  • the support leg (s) of this gantry are preferably placed in line with conductors bringing the current coming from the previous tank, and the supports include means for expanding independently of the box.
  • the beam can be, in its length, constituted by a single element, or by several distinct elements.
  • Figure 1 recalls the structure, in cross section of a modern electrolysis tank, PECHINEY type.
  • Figures 2 to 5 relate to the invention; to respect the proportions (width / length of the box), part of the length of the superstructures has been truncated in these 2 figures. Furthermore, the fixing devices have not been shown anodes, and the height adjustment devices of the anode assemblies, which are not part of the invention and are well known to those skilled in the art.
  • the essential organs of the electrolysis cell have been underlined the metal box (1), the internal lining (2), the cathode (3) and the cathode bar (4), the sheet of liquid AI ( 5), the molten cryolith bath (6) covered with a solidified crust (7), the anodes (8) suspended by the rods (9) and fixed to the anode frame (10) and the superstructure formed by the two rigid beams (11), which support, in particular, the anode frame (10), the set of anodes (8), as well as the alumina metering distributor (12), whose local storage silo (13) is often placed between the two beams (11), as well as the effluent collection pipes not shown.
  • FIG 2 which shows an example of a superstructure according to the invention
  • the outline of the upper rim (15) of the box (1) is shown diagrammatically.
  • the rigid beams (11) which form the superstructure are separated into two parts (11A) and (11B), the outer ends of which rest on the feet (16A) and (16B), arranged at each head of the tank and the central ends. are based on the gantry (17).
  • this gantry itself comprises 4 feet (18) which are supported on the upper edge (15) of the box in its central part.
  • This support system must take account of the fact that the box expands during service, in particular in the transverse direction, and it therefore does not really constitute a fixed support point. It is therefore necessary to provide for a freedom of movement of this support in the direction of expansion of the box, that is to say in the general direction of the current flowing through the line of tanks arranged transversely relative to the axis of the line, for example by means of roller bearings suitably protected against abrasive alumina dust and other constituents of the electrolyte.
  • the superstructure is divided into two independent parts (11 A) (11B), arranged on either side of the intermediate gantry, there are no longer any bending stresses at the gantry; in addition, the manufacture, transport and installation of the two elements are simplified, thanks to the reduction in length and weight.
  • the support of the ends of the beams (11A) and (11B) on the intermediate gantry (17) is preferably done by a means making it possible to absorb the slight relative movements of the supports of the beams on the gantry.
  • a simple solution consists in letting the central ends of the beams (11A) and (11B) rest freely on the upper part (19) of the gantry (17).
  • the anode frame (10) is preferably also made up of two parts, so as to distribute the expansions on either side of the center of the superstructure. There is then between the two parts of said frame an expansion joint ensuring electrical contact, for example a loop of aluminum strips, or any other equivalent means.
  • the solution of the central gantry (17) with four legs offers the advantage of making it a stable element in itself, which can thus be used as a support and connection member for a superstructure in two independent sections, and even serve supporting the motorization assemblies of the up-down movements of the anodes; the central position favoring the distribution of the forces on the two half-frames supported by the two half-beams.
  • the support of the feet (18) of the gantry can be carried out, as said above, on the upper edge (15) of the box, but also outside, on specialized elements, for example a solid or reinforced concrete pillars.
  • This arrangement - which overcomes the problems of transverse expansion of the box - however requires to increase the space between the tanks, therefore to lengthen or widen the building, which affects the cost price.
  • FIG. 3 Another embodiment of the invention (fig. 3) consists in supporting each half-section of the beams (11A) (11B) by two independent gantries (20) with two feet (23A) (23B), one for the ends (24A) of (11A) and one for the ends (24B) of (11B). In this case, and to ensure stability, each gantry (20A, 20B) must be welded respectively to the beams (11A) (11B), at the supports (21A, 21 B).
  • FIG. 4 another alternative embodiment of the invention has been shown, in which the intermediate gantry has a shape reminiscent of that of a capital A (25), the support of the beam (11) is making on the horizontal bar (26) of A.
  • a particularly advantageous embodiment consists in using, as gantry, two elements in A, braced, so as to form a rigid gantry, the two elements being spaced apart by a distance such that the one can accommodate, between them, a current rise (29) which is connected to the frame (10).
  • the positioning of the gantry at at least one of the current rises (29) coming from the previous tank is, moreover, entirely compatible with the two and four foot gantry structures of FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 5 represents another form of implementation of the invention, particularly simplified, since it is reduced to a horizontal support beam (27) resting on two feet (28) - (the second is not visible in the figure).
  • the horizontal support beam (27) is shown in tubular, square form, but it can also be formed by any conventional profile, for example in 1, the dimensions of which are based on well known calculations of resistance of materials.
  • the climbs (29) in line with the intermediate support (27) (28), that is to say substantially in the same vertical plane as this support, the flexible foils (30) which provide the electrical connection between the rise (29) and the anode frame (10) being connected to this frame (10) in the hatched area (31), so as to free up the maximum space for anode change operations such as (8) or (8A) worn.
  • the rigid beams (11) are divided into two parts and rest on a central gantry, it is obvious, for the person skilled in the art, that it also applies to the case where, for a larger tank, the rigid beams (11) are divided into more than two parts, for example three parts, equal or not, supported by two intermediate gantries two or four feet .
  • These tank superstructures can therefore be made in a modular fashion, so that their maximum length is no longer limited by the weight of the beams and the transport and installation difficulties, which added to the bending problems.
  • the invention makes it possible to take account of the effects of deflection of the beam, due to differential thermal expansions.
  • the horizontal support beam such as (26) or (27) of the gantry is subjected to temperature variations which are a function of the alumina covering of the crust. The highest temperature will be reached during a change of anode near this beam, this change causing a rupture of the solidified electrolyte crust, and direct radiation of the electrolysis, at about 930 - 960 °, on the superstructure.
  • the invention in the various modes of implementation which have been described, removes one of the most serious obstacles to the production of tanks at 500,000 amperes (and even beyond), whose technical and economic advantages are very attractive.

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Description

    1. Domaine technique de l'invention
  • La présente invention concerne un dispositif du genre portique, destine à supporter en son milieu, ou en un ou plusieurs points intermédiaires, la superstructure d'une cuve d'électrolyse Hall-Héroult pour la production d'aluminium.
    • 2. Etat de la technique actuelle
  • La superstructure d'une cuve d'électrolyse moderne est constituée par une ou plusieurs poutres horizontales, en acier appuyées sur des pieds à leurs extrémités et supportant d'une part les montées de courant anodique et le cadre anodique, formé par des barres d'aluminium a partir desquelles sont alimentées les anodes, et d'autre part les systèmes d'alimentation en alumine (réservoir d'alumine, brise-croûte, distributeur-doseur), les systèmes de commande de montée-descente des anodes, et très souvent, les canalisations de captage des effluents, gaz et poussières, émis par la cuve.
  • Les pieds prennent appui aux extrémités du caisson métallique qui constitue la cuve d'électrolyse proprement dite. Cette disposition a l'avantage de libérer l'espace sur les deux grands côtées des cuves, par lesquels on procède aux changements d'anodes, et de ne pas transmettre à la superstructure les dilatations thermiques transversales qui se manifestent dans la partie courante du caisson après la mise en régime de la cuve, lors du démarrage.
    • 3. Problèmes posés par l'evolution de la technique
  • La tendance actuelle est à l'augmentation constante de la puissance unitaire des cuves, qui se traduit par un allongement du caisson dont la longueur peut se situer maintenant entre 15 et 20 mètres pour des cuves fonctionnant sous 250 KA et au-delà.
  • Dans ce cas, la construction de la superstructure pose un problème difficile: le processus de régulation des cuves exige en effet un positionnement extrêmement précis du plan anodique par rapport au plan cathiodique formé par la nappe d'aluminim liquide qui reste parfaitement horizontale (sauf faibles écarts locaux dos aux effets magnétiques).
  • Les anodes étant supportées par la superstructure, celle-ci doit posséder une rigidité suffisante pour:
    • - supporter son propre poids,
    • - supporter l'effort nécessaire pour rompre les croûtes d'électrolyte solidifié qui s'opposent aux déplacements verticaux des anodes, et qui sont particulièrement dures dans les cuves modernes utilisant des électrolytes teneur élevée en AIF3,
    • - assurer la constance de la distance anode- cathode sur toute la longueur de la cuve (cette distance est de l'ordre de 40 mm).
  • Pour conférer la superstructure une rigidité satisfaisante selon les critères précédents, on est conduit augmenter la masse (épaisseur des poutres) et la hauteur. L'augmentation de hauteur se répercute sur celle du bâtiment, donc sur son coût. On est donc rapidement limité dans cette voie.
    • 4. Objet de l'invention
  • L'invention a pour but de résoudre le problème de la rigidité de la superstructure des cuves modernes grande puissance, pour la production d'aluminium par le procédé Hall-Héroult, travaillant sous des intensités pouvant aller de plus de 200 000 jusqu'à 500 000 ampères et même au-delà, et ce sans gêner l'exploitation normale des cuves qui comporte, en particulier, les changements périodiques d'anodes usées.
  • Elle concerne une cuve pour la production d'aluminium selon le procédé Hall-Héroult par électrolyse d'alumine dans de la cryolithe fondue, la cuve étant constituée par un caisson métallique rigide, garni intérieurement de calorifuge et muni d'une cathode carbonée, de forme parallélépipédique allongée, dont les deux extrémités sont appelées têtes, et par une superstructure constituée par au moins une poutre rigide disposée selon la grande longueur du caisson, supportant notamment le cadre anodique alimenté en courant par des montées positives, et sur lequel sont fixées les anodes, cette poutre reposant, à ses extrémités, sur des appuis disposés aux deux têtes de la cuve, cette superstructure étant caractérisée en ce que chaque poutre rigide s'appuie sur au moins un portique intermédiaire. En outre, le ou les pieds d'appui de ce portique sont de préférence placé(s) au droit de conducteurs amenant le courant provenant de la cuve précédente, et les appuis comportent des moyens de se dilater indépendamment du caisson. La poutre peut être, dans sa longueur, constituée par un élément unique, ou par plusieurs éléments distincts.
    • 5. Description des figures
  • La figure 1 rappelle la structure, en coupe transversale d'une cuve d'électrolyse moderne, type PECHINEY.
  • Les figures 2 à 5 se rapportent l'invention; pour respecter les proportions (largeur/longueur du caisson) on a tronqué une partie de la longueur des superstructures sur ces 2 figures. Par ailleurs, on n'a pas représenté les dispositifs de fixation des anodes, et les dispositifs de réglage en hauteur des ensembles anodiques, qui ne font pas partie de l'invention et sont bien connus de l'homme de l'art.
  • Sur la figure 1 on a souligné les organes essentiels de la cave d'électrolyse le caisson métallique (1), le garnissage interne (2), la cathode (3) et la barre cathodique (4), la nappe d'AI liquide (5), le bain de cryolithie fondue (6) recouvert d'une croûte solidifiée (7), les anodes (8) suspendues par les tiges (9) et fixées au cadre anodique (10) et la superstructure formée par les deux poutres rigides (11), qui supportent, notamment, le cadre anodique (10), l'ensemble des anodes (8), ainsi que le distributeur doseur d'alumine (12), dont le silo de stockage local (13) est souvent placé entre les deux poutres (11), de même que les canalisations de captage d'effluents non représentées.
  • Sur la figure 2 qui représente un exemple de superstructure selon l'invention, on a schématisé le contour du rebord supérieur (15) du caisson (1). Les poutres rigides (11) qui forment la superstructure sont séparées en deux parties (11A) et (11B) dont les extrémités extérieures s'appuient sur les pieds (16A) et (16B), disposés chaque tête de la cuve et les extrémités centrales s'appuient sur le portique (17).
  • Il ne serait toutefois pas contraire l'invention de constituer les poutres rigides ((11) en une seule longueur; indépendamment des questions de transport et de mise en place, le problème de leur dilatation linéaire devrait alors être pris en considération dans la conception de la superstructure.
  • Sur la figure 2 ce portique comporte lui-même 4 pieds (18) qui s'appuient sur le rebord supérieur (15) du caisson dans sa partie centrale. Ce système d'appui doit tenir compte de ce que le caisson se dilate en cours de service, en particulier dans le sens transversal, et il ne constitue donc pas véritablement, un point d'appui fixe. Il faut donc prévoir une liberté de mouvement de cet appui dans la direction de dilatation du caisson, c'est-à-dire dans la direction générale du courant parcourant la file de cuves disposées en travers par rapport à l'axe de la file, par exemple au moyen de roulements à rouleaux conve- nablèment protégés contre les poussières abrasives d'alumine et autres constituants de l'électrolyte. Pour améliorer cette protection, il est tout fait conforme aux principes généraux régissant l'invention de placer des appuis glissants ou roulants permettant une liberté de mouvement relatif de appui, par rapport au caisson au niveau du plat bord ou plusieurs centimètres ou décimètres au-dessus du niveau du plat bord (15). Il faut également tenir compte de l'encombrement dû à la présence des montées positives telles que (29) sur le côté de la cuve (arrivées de courant provenant de la cuve précédente dans la série et qui se raccordent au cadre anodique de la cuve; une seule de ces montées est représentée). Enfin, pour tenir compte de l'opération de changement d'anodes qui s'effectue également sur le côté (une seule de ce anodes est schématisée, mais il y en a au moins une vingtaine de chaque côté dans les cuves à grande puissance), on choisira de placer de préférence le ou les pieds d'appui de la superstructure dans le même gabarit d'encombrement que les montées de courant provenant de la cuve amont.
  • Lorsque la superstructure est divisée en deux parties (11 A) (11B) indépendantes, disposées de part et d'autre du portique intermédiaire, il n'y a plus de contraintes de flexion au niveau du portique; en outre, la fabrication, le transport et la mise en place des deux éléments sont simplifiés, grâce à la diminution de la longueur et du poids.
  • L'appui des extrémités des poutres (11A) et (11B) sur le portique intermédiaire (17) se fait de préférence par un moyen permettant d'absorber les légers mouvements relatifs des appuis des poutres sur le portique. Une solution simple consiste à laisser reposer librement les extrémités centrales des poutres (11A) et (11B) sur la partie supérieure (19) du portique (17).
  • Le cadre anodique (10) est, de préférence, constitué également en deux parties, de façon à répartir les dilatations de part et d'autre du centre de la superstructure. On dispose alors entre les deux parties dudit cadre un joint de dilatation assurant le contact électrique, par exemple une boucle en feuillards d'aluminium, ou tout autre moyen équivalent.
  • La solution du portique central (17) à quatre pieds offre l'avantage d'en faire un élément stable en lui-même, qui peut ainsi sevir de support et d'organe de raccordement pour une superstructure en deux tronçons indépendants, et même servir de support aux ensembles de motorisation des mouvements de montée-descente des anodes; la position centrale favorisant la répartilion des efforts sur les deux demi-cadres supportés par les deux demi-poutres.
  • L'appui des pieds (18) du portique peut s'effectuer, comme on l'a dit plus haut, sur le rebord supérieur (15) du caisson, mais aussi à l'extérieur, sur des éléments spécialisés, par exemple un massif ou des piliers en béton armé. Cette disposition - qui permet de s'affranchir des problèmes de dilatation transversale du caisson - oblige toutefois à augmenter l'espace entre les cuves, donc à allonger ou à élargir le bâtiment, ce qui se répercute sur le prix de revient.
  • Un autre mode de mise en oeuvre de l'invention (fig. 3) consiste à supporter chaque demi- tronçon des poutres (11A) (11B) par deux portiques indépendants (20) à deux pieds (23A) (23B), un pour les extrémités (24A) de (11A) et un pour les extrémités (24B) de (11 B). Dans ce cas, et pour assurer la stabilité, chaque portique (20A, 20B) doit être soudé respectivement aux poutres (11A) (11B), au niveau des appuis (21A, 21 B).
  • Dans les différents cas, on peut prévoir le passage du ou des cadres anodiques (10) par des ouvertures (22) ménagées dans la partie horizontale supérieure du portique intermédiaire. Ces ouvertures ne sont toutefois pas nécessaires si le portique (18) est placé au-dessous, ou au-dessus du cadre anodique (10).
  • Sur la figure 4, on a représenté une autre variante de mise en oeuvre de l'invention, dans laquelle le portique intermédiaire a une forme qui rappele celle d'un A majuscule (25), l'appui de la poutre (11) se faisant sur la barre horizontale (26) du A. Une réalisation particulièrement avantageuse consiste à utiliser, comme portique, deux éléments en A, entretoisés, de façon à former un portique rigide, les deux éléments étant écartés d'une distance telle que l'on peut loger, entre eux, une montée de courant (29) qui vient se raccorder sur le cadre (10). Dans certains cas, on pourra être amené à écarter légèrement les anodes telles que (8A) situées de part et d'autre d'un portique en à (25), de façon à faciliter les opérations d'échange des anodes usées.
  • Le positionnement du portique au niveau de l'une au moins des montées de courant (29) en provenance de la cuve précédente est, par ailleurs, entièrement compatible avec les structures de portiques à deux et quatre pieds des figures 2 et 3.
  • Enfin, la figure 5 représente une autre forme de mise en oeuvre de l'invention, particlièrement simplifiée, puisqu'elle se réduit à une poutre d'appui horizontale (27) reposant sur deux pieds (28) - (le second n'est pas visible sur la figure). La poutre d'appui horizontale (27) est figurée sous forme tubulaire, carrée, mais elle peut aussi être constituée par tout profilé classique, par exemple en 1, dont les dimensions relèvent des calculs bien connus de résitance des matériaux.
  • Dans le cas d'une telle réalisation, il est également péférable de disposer une des montées (29) au droit du support intermédiaire (27) (28), c'est-à-dire sensiblement dans le même plan vertical que ce support, les clinquants souples (30) qui assurent la liaison électrique entre la montée (29) et le cadre anodique (10) étant raccordés sur ce cadre (10) dans la zone hachurée (31), de façon à libérer le maximum d'espace pour les manoeuvres de changement d'anodes telles que (8) ou (8A) usées.
  • De façon plus précise (voir figure 4) on peut caractériser cette disposition en considérant que le plan transversal vertical P, (perpendiculaire au grand axe AA' de la cuve), et passant par l'axe X de la montée et le plan vertical P' passant par l'axe Y du portique intermédiaire correspondant doivent être sensiblement confondus, ou, tout au moins, situés à faible distance l'un de l'autre, et sensiblement parallèles entre eux de façon que l'ensemble pied montée positive ait un encombrement minimal.
  • Bien que l'invention ait été décrite dans le cas particulier où les poutres rigides (11) sont divisées en deux parties et s'appuient sur un portique central, il est évident, pour l'homme de l'art, qu'elle s'applique également au cas où, pour une cuve de plus grande dimension, les poutres rigides (11) sont divisées en plus de deux parties, par exemple trois parties, égales ou non, s'appuyant sur deux portiques intermédiaires à deux ou quatre pieds. Ces superstructures de cuves peuvent donc être constituées de façon modulaire, de telle sorte que leur longueur maximale n'est plus limitée par le poids des poutres et les difficultés de transport et de mise en place, qui s'ajoutaient aux problèmes de flexion.
  • Enfin, l'invention permet de tenir compte des effets de flèche de la poutre, dus à des dilatations thermiques différentielles. En effet, la poutre d'appui horizontale telle que (26) ou (27) du portique est soumise à des variations de température qui sont fonction de la couverture en alumine de la croûte. La température la plus élevée sera atteinte lors d'un changement d'anode à proximité de cette poutre, ce changement provoquant une rupture de la croûte d'électrolyte solidifiée, et un rayonnement direct de l'électrolyse, à 930 - 960° environ, sur la superstructure.
  • Le gradient thermique entre la partie supérieure et la partie inférieure de la poutre introduit une flèche. Si cette flèche est incompatible avec la régulation de la cuve, on est conduit à réduire ce gradient thermique. Un bon contrôle de la dilatation permet de simplifier les appuis du portique sur le caisson si les dilatations sont semblables.
  • Pour cela, on peut mettre en oeuvre l'une ou plusieurs des solutions suivantes, qui agissent sur les différents facteurs provoquant la flèche:
    • a) Matériau: il est possible d'utiliser pour constituer la poutre, des aciers au nickel qui présentent une dilatation inférieure de moitié à celle de l'acier ordinaire.
    • b) Evacuation des calories par circulation d'air: les calories peuvent être évacuées par une circulation d'air à l'intérieur et/ou autour de la poutre.
    • c) Evacuation des calories par Caloduc: des tubes fermés contenant un fluide à la limite de la température de vaporisation sont placés au contact de la partie inférieure de la poutre à une extrémité et à l'extérieur de la cuve à l'autre extrémité. La chaleur de la partie exposée de la poutre vaporise le liquide, ce gaz monte dans le tube et se condense dans la partie extérieure en libérant des calories.
    • d) Equilibrage des températures: un pont thermique peut être installé entre la partie inférieure de la poutre et sa partie supérieure. Il doit être constitué en matériau bon conducteur thermique tel que l'aluminium.
    • e) Ecran thermique: un écran réfléchissant et/ou isolant thermique, installé sous la poutre, la protège du rayonnement thermique occasionnel lors d'un changement d'anode.
  • L'invention, dans les différents modes de mise en oeuvre qui ont été décrits, lève un des plus sérieux obstacles à la réalisation de cuves à 500 000 ampères (et même au-delà), dont les avantages techniques et économiques sont très attractifs.

Claims (13)

1. Cuve pour la production d'aluminium selon le procédé Hall-Héroult par électrolyse d'alumine dans de la cryolithe fondue, la cuve étant constituée par un caisson métallique rigide, calorifugé, de forme parallélépipédique allongée, dont les deux extrémités sont appelées têtes, et par une superstructure constituée par au moins une poutre rigide disposée selon la grande longueur du caisson, supportant notamment le cadre anodique et les montées de courant venant de la cuve précédente dans la série et les anodes, et reposant, à ses deux extrémités sur des appuis disposés aux deux têtes de la cuve, cette superstructure étant caractérisée en ce que chaque poutre rigide (11) s'appuie sur au moins un portique intermédiaire (17) muni de pieds.
2. Cuve, selon revendication 1, caractérisée en ce que le portique (17) comporte quatre pieds (18), de façon à constituer une structure auto- stable.
3. Cuve, selon revendication 1, caractérisée en ce que le portique (17) est constitué de deux demi-éléments (20A) (20B) munis chacun de deux pieds (23A) et (23B).
4. Cuve, selon revendication 1, caractérisée en ce que le portique est constitué par une simple poutre d'appui horizontale (27) s'appuyant sur deux pieds (28).
5. Cuve, selon revendication 1, caractérisée en ce que chaque poutre rigide (11) est divisée en au moins deux tronçons (11A) (11B), dont les extrémités centrales (24A, 24B) s'appuient sur le portique (17) ou (20A, 20B).
6. Cuve, selon revendications 3 et 5, caractérisée en ce que, les extrémités centrales (24A) (24B) des poutres rigides (11A) (11B) sont fixées, par exemple par soudure, sur les demi-éléments (20A) (20B) qui les supportent.
7. Cuves selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les pieds (18) ou (23A) (23B) ou (28) du portique (17) prennent appui librement sur le rebord (15) du caisson.
8. Cuve selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les pieds (18) ou (23A, 23B) ou (28) du portique (17) prennent appui sur le rebord (15) du caisson par un moyen autorisant un déplacement relatif, tel que des roulements à rouleaux.
9. Cuve, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le pieds (18) ou (23A, 23B) ou (28) du portique (17) prennent appui sur le rebord (15) du caisson par un moyen autorisant un déplacement relatif, les pieds côté amont ou aval sont articulés sur le plat bord, l'articulation étant disposée selon un axe parallèle au grand axe de la cuve, et en ce que les pieds opposés côté aval ou amont prennent appui directement sur le caisson.
10. Cuve, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le plan transversal, vertical P, perpendiculaire au grand axe AA' de la cuve, et passant par l'axe X de la montée (29) et le plan vertical P', passant par l'axe Y du portique intermédiaire (17) (25) sont sensiblement confondus.
11. Cuve, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la poutre horizontale d'appui (26) (27) du portique intermédiaire, comporte au moins un moyen de protection contre le rayonnement thermique du bain d'électrolyse.
12. Cuve selon revendication 11, caractérisée en ce que le moyen de protection contre le rayonnement du bain est constitué par un écran thermique disposé sous la poutre d'appui horizontale.
13. Cuve selon revendication 11, caractérisé en ce que le moyen de protection contre le rayonnement du bain est constitué par un moyen d'évacuation rapide des calories absorbées par la poutre d'appui horizontale, choisi parmi la mise en circulation d'air dans et/ou autour de ladite poutre, l'utilisation de caloducs, les ponts thermiques en métal bon conducteur (aluminium ou cuivre) entre la partie basse et la partie haute de ladite poutre.
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