EP1960569B1 - Procede permettant d'enlever les restes d'anodes accroches aux anodes usees provenant des series d'electrolyse ignee - Google Patents

Procede permettant d'enlever les restes d'anodes accroches aux anodes usees provenant des series d'electrolyse ignee Download PDF

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EP1960569B1
EP1960569B1 EP06841934.0A EP06841934A EP1960569B1 EP 1960569 B1 EP1960569 B1 EP 1960569B1 EP 06841934 A EP06841934 A EP 06841934A EP 1960569 B1 EP1960569 B1 EP 1960569B1
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EP
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butt
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    • 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
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    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • C25C3/125—Anodes based on carbon
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53274—Means to disassemble electrical device
    • Y10T29/53278—Storage cell or battery

Definitions

  • the invention relates to the production of aluminum by igneous electrolysis. More particularly, it relates to a method for removing the carbonaceous blocks and metal sleeves attached to the anode rods in order to reuse the anode rods and feet thus cleaned and to recycle the removed materials. This method essentially concerns the removal of the anode remains of the spent anodes but it may also concern the stripping of defective new anodes.
  • Aluminum is produced industrially by igneous electrolysis, that is to say by electrolysis of alumina in solution in a bath of molten cryolite, called electrolyte bath, according to the Hall-Héroult method, the electrolyte bath.
  • electrolysis cells which comprise a steel box lined internally with refractory and / or insulating materials and a cathode assembly located at the bottom of the tank.
  • Anodes typically of carbonaceous material, are attached to a superstructure provided with means for moving them vertically, said anodes being consumed progressively during the electrolysis process.
  • the assembly formed by an electrolytic cell, its anodes and the electrolyte bath is called an electrolysis cell.
  • the anodes comprise a conductive metal rod, associated with an attachment device on said superstructure and with an electrical connection device, and a block of carbon material which constitutes the body of the anode and which is introduced inside the electrolyte bath.
  • the connection between the anode rod and the body of carbon material is by via a foot, typically made of steel, integral with the base of the stem and which generally has an inverted candelabrum shape, each branch of the candelabrum being associated with a cylindrical end whose axis is parallel to the stem and which is called "log".
  • logs are introduced into recesses made on the upper face of the carbon material block and the interstices between the logs and the bores are filled by casting a molten metal, typically cast iron.
  • the metal bushings thus produced - also called “timbales” - make it possible to ensure a good mechanical attachment and a good electrical connection between the rod and the block of carbon material.
  • an electrolysis plant requires the regular replacement of the anodes that are consumed throughout the production of aluminum.
  • the regeneration of a spent anode is an economic imperative operation that consists of removing the cooled electrolyte bath remained stuck on the anode butt (residual carbon block), then remove the butt and timbales for recycling, and finally to clean, and straighten if necessary, the assembly consisting of the rod and the anode foot to associate it with a new block of carbon material and thus obtain a new anode.
  • some new anodes typically 1 to 2% of them) may have defects, for example a cracked carbon block, as they have to be set aside to be directly returned and recycled with the anodes. waste, without being introduced into the electrolysis cells.
  • the strippers were specialized, some to remove only the carbon block ("staple removers"), the others to remove only the timbales ( “Thimble strippers”).
  • staple removers the stripper and a support device are introduced between the anode remainder and the transverse branches of the anode foot, the support device being placed in contact with the underside of said transverse branches and protecting those when the stripper is actuated downwards to fragment the anode butt.
  • the staple remover described by the request DE 41 28 522 also includes a knife-shaped device that is operated from the bottom up to the end of unclipping to break up and remove the last pieces of the anode remainder still attached to the logs.
  • the patent application GB 1,269,809 describes a system comprising a downward hydraulic stripper and hydraulic side clamps.
  • This system has the advantage of offering the removal of carbon blocks (unhooking) and that of timbales (disassembly) in a single operation with the same machine.
  • the particular stripper of this application consists of a ram that strikes the butt to fragment it, said ram being provided with a scraper which, passing in the vicinity of the log, allows to deform and detach the timbales.
  • German patent application DE 44 10 599 also takes up the idea of unmounting and unmounting done with the same machine. It proposes, for each log involved, a stop device which at least partially surrounds said log and a stripping punch, the stop device and the punch being movable relative to the log and movable towards each other at by means of an actuator. Thanks to a recess which is formed in the stop device and which surrounds the log with a diameter greater than that of the timbale, the punch first fragments the butt, removes the butt fragments and deforms and detaches the timbales.
  • the object of the invention is to define a method for unclogging and dismantling used anodes (or new scraped ones) which uses a single device but does not have the drawbacks presented above, in particular which makes it possible to efficiently sort the waste. to avoid the use of heavy and expensive equipment such as specific grinders and / or magnetic deflectors.
  • the logs advance under the effect of advancing the etching device inside said recesses by driving butt portions still attached to the timbales.
  • the timbales can move from the first stop to the second stop, covered by a kind of carbon material sleeve. During all this ascent, the longer the height of the recess is large, the timbale is not mechanically solicited as the last carbon fragments fall. This makes it easy to separate the two stripping phases and thus facilitates the separate reception of the carbonaceous fragments and timbales.
  • the recess has a general shape which is based on a cylinder coaxial with the log. Its diameter typically exceeds that of the timbale of about twenty millimeters.
  • the side wall of the recess may have a surface state such that it can retain the carbonaceous material (reliefs formed in the bore, such as ridges, beads, typically in the form of helices, etc.) and generate thus a shear capable of terminating the fragmentation of the ends of the butt still hung on the log.
  • the driving device is provided with driving means which comprise at least axial protuberances which, when the butt is no longer retained by the first stop - that is to say at the end of unclogging and during unmounting - are substantially in alignment with each log.
  • driving means comprise at least axial protuberances which, when the butt is no longer retained by the first stop - that is to say at the end of unclogging and during unmounting - are substantially in alignment with each log.
  • the method according to the invention is implemented after a first cleaning of the spent anode which consists of removing the electrolyte bath which remains attached to the butt.
  • the spent anode is then directed to the unclogging and unmounting machine where the butt is placed between an abutment device and an etching device.
  • the driving device can be moved using at least one actuator, typically a hydraulic cylinder.
  • the displacement can be, as in WO96 / 25536 , a simple translation or, as in DE 44 10 599 , a rotation around a horizontal axis.
  • the displacement is effected in any substantially constant direction, generally defined by the torque formed by the relative position of the driving device with respect to the abutment device, the attack to be carried out substantially frontally. Then, the movements made in this direction will be called "axial". In practice, one chooses the vertical direction, which makes it possible to avoid the installation of an additional device of handling of the anodes.
  • the spent anode is usually transported by means of an overhead conveyor, vertically, that is to say, attached to the conveyor by the upper end of its rod.
  • its rod is held by holding means, typically centering clamps, which allow axial movement of the rod, the stem foot having to be able to move in this direction when it is reached by the driver.
  • the holding means are advantageously provided, in contact with the rod, pads with a low coefficient of friction.
  • the choice of a vertical direction also makes it possible to use gravity to recover the waste.
  • the driving device is advantageously actuated by a set of cylinders located outside the drop zone and receiving waste.
  • the pointed protuberances, or knives are arranged in one or more planes of symmetry of the geometric configuration constituted by the arrangement of the logs, which allows an attack of the butt well distributed spatially and thus avoids the formation of lateral forces susceptible to deform the stem foot.
  • the punches are in the form of a truncated cone and have a small slenderness (average height / diameter ratio typically less than 1). In this way, they are more robust and do not trap timbales once they are detached from the logs.
  • the conicity of the side wall makes it possible to "burst" the timbales as the punch advances towards the second stop. This bursting can also be promoted by equipping this frustoconical lateral wall with sharp edges projecting radially which promote fracturing.
  • Said abutment device surrounds the logs at least partially with a clearance: in particular under the effect of the displacement of the driving device, it is imperative that the rod, the stem foot and the logs can move axially while the butt and / or the timbales are blocked.
  • Said stop device at least partially surrounds each log; it has a first stop arranged so that it blocks the axial advance of the butt and a second abutment axially offset from the first and arranged so that it blocks the axial advance timpani.
  • the first and second stops only partially surround the logs, so that the stop device can freely pass the transverse branches of the foot of the anode rod shaped inverted candelabrum.
  • the forces generated during the disassembly being very high, it is advantageous to make a device which, while allowing free passage of the transverse branches of the foot of the anode rod, is provided, at least during the disassembly, d a second stop that completely surrounds the log.
  • the device described in the example below is provided with a second stop which completely surrounds the log from the beginning of the unclogging.
  • the abutment device according to the invention can be made in one piece, like the plate described in DE 41 28 522 and which includes as many indentations as there are logs.
  • it can be a thick plate whose one face, corresponding to the first stop, is provided with recesses surrounding the logs and whose bottom corresponds to the second stop.
  • such a plate would, according to the invention, be very thick since, alone, the difference in levels between the first and the second stop is substantially equal to the height of the timpani, which is typically of the order of 130 mm. .
  • this plate having a face acting as a second stop and on which are fixed around the notches reserved for the logs, and at least partially surrounding said logs, axial walls, typically cylindrical or prism-shaped, whose height is substantially equal to the height of the timpani and whose free end acts as the first stop.
  • the stop device can also be constituted, as in DE 44 10 599 , individualized devices, or units, which provide a specific and independent support around each log, as such sets generate less side forces damaging to the anode foot.
  • the device presented in the detailed example below consists of individualized devices, less bulky than those of DE 44 10 599 . It also has the particularity of having a first stop made in fact of a set of facets arranged regularly around each of the logs. In the following example, these facets, of very small area, are placed at the ends of pins arranged regularly around a ring, the upper face of the base of this ring also serving as intermediate axial stop. Said pins are not aligned with the means of the driver, bending forces are generated in the carbon block, which facilitates the fragmentation of the butt.
  • said unit comprises an outer sleeve and an inner sleeve that can move inside said outer sleeve, the upper end of said outer sleeve being integral with the frame of the machine, the lower end.
  • said outer sleeve partially surrounding the associated log and having a face acting as a first stop, said inner sleeve having an end wall which, when said inner sleeve comes into axial abutment against a wall integral with the frame of the machine, plays the role of said second stop.
  • the lower end of the outer sleeve is provided with axial lugs whose end face plays the role of first stop.
  • said inner sleeve consists of a pair of jaws that can be opened to let the transverse arms of the anode foot.
  • the spent anode (or the new anode rejected) is moved, either by the driving device or by a specific actuator, until the butt comes into axial abutment against the first stop.
  • the driving device imposes a displacement in the lower part of the anode butt while its upper part is blocked. This engenders on the butt such efforts that the latter is fragmented and the fragments are detached one after the other of the butt.
  • this first phase of fragmentation of the butt is advantageously provided with particular means, typically knives, which are for example arranged in one or more planes of symmetry of the spatial configuration of the logs.
  • the stop device is advantageously provided with axial lugs oriented downwards and arranged regularly around the logs.
  • the end face of these lugs may constitute said first stop.
  • an axial shift is chosen that is greater than or substantially equal to the height of the timpani, that is to say, typically greater than half the height of said timpani and preferably at least equal to said height.
  • This offset also makes it possible to define a period of time in which it is possible to decide to stop the advance and even to make a slight retreat, typically over a distance of the order of half the height of the timpani, to facilitate detachment. and allow the reception of the last fragments of butt and their evacuation to the grinding devices and the manufacturing facility of carbonaceous blocks.
  • the attack device is again set in motion: it continues its axial movement so that the timbales end up being blocked by the second stop.
  • the axial protuberance of the attacker continues to advance, there is a significant shear force acting directly at the border between log and timbale and said timpani eventually detach from the log.
  • the axial protuberance being designed not to hold the cup, it falls to the reception area which has just been cleared of cigarette butts fragments and it is sufficient to evacuate said timbales which are fragmented, blasted and then directed to the ovens. fusion.
  • the separation of the waste is carried out ex officio by the effective temporal separation between the two operations: unclogging then dismounting. It is then possible to design an inexpensive sorting device, and simple design: you can either direct the waste during their fall to a specific destination to the nature of the waste falling, or use a common reception area and associating at least one evacuation means that directs said waste to a specific destination to the nature of the waste received.
  • the reception table consists of a chassis anchored in the ground, which receives on its upper part a robust table. These two parts are fixed to each other by means of elastic connection means, typically damping rubber pads, which allow the absorption of shocks during the fall of the waste.
  • the entire device is provided with a dedusting network, in particular the anode stripping zone, the waste reception zone and the drop zones on the evacuation conveyors which are completely covered and connected. audit of dust collection network.
  • Another object of the invention is a stripping and unmounting machine for carrying out the method according to the invention described above, able to disinfect as much used anodes as the new rejected anodes, comprising a stop device and a device.
  • driving device said driving device being movable with the aid of an actuator towards said abutment device, said abutment device surrounding, at least partially, each log of the foot of the anode rod and having a first stop blocking the advance of the butt, said stop device being provided, around each log, with a recess having a second stop which blocks the advance of said timpani, said machine being characterized in that the axial distance between said first abutment and said second abutment is greater than or substantially equal to the height of said timpani.
  • This machine may have the additional features or variants described above and in the example below, in particular the stop device comprising units consisting of an outer sleeve and an inner sleeve sliding in the outer sleeve, the driving device having knives arranged in at least one plane of symmetry of the logs and punches arranged in the alignment of the logs, the driving device driven by a set of actuators not located in the waste reception zone and the sorting device integrated in said machine, comprising a wiper operated in a back and forth direction,
  • the spent anode 100 comprises a rod 120 of conductive metal and a butt 110 of carbon material.
  • the connection between the stem and the body made of material carbon is done via a foot 121 of steel, secured to the base of the stem and which is generally in the form of candelabrum returned, each branch 123 of the candelabrum being associated with a log 122.
  • the carbon body is attached to the rod by means of 4 logs 122.
  • the mechanical and electrical connection between the carbon body and each log is provided by a cast iron timpani 130.
  • the spent anode 100 is introduced in a vertical position in the unclogging and dismounting machine.
  • the butt 110 and the anode foot 120 are introduced between an abutment device 200 and an etching device 300.
  • the driving device 300 is driven by a set of jacks (not shown) acting vertically. To avoid cluttering the reception table, the jacks are offset and act on a thick beam 310 whose length is greater than that of the butt 110. This beam 310 is actuated by two jacks acting at each end of said beam (not shown ), thus providing a free and unobstructed space under said beam, able to collect the waste that was detached from the rest of the anode and fell.
  • the driving device has punches 320 which are substantially in alignment with each log 122.
  • sharp protuberances and knives 330 which are not placed in the axis of logs
  • said punches 320 which are in the form of thin slender truncated cones, with a rounded end 321 which has a diameter of attack less than that of logs 122.
  • these punches arrive in the vicinity of the base of the logs, in line with them. They raise the logs and their residual gangues of carbonaceous material in the bore formed in the outer sleeves 210 of the stop device.
  • the internal sleeves 220 are driven by the logs, via the timbales, until they are immobilized by a fixed wall 400, associated with the frame of the machine.
  • the bottom wall 221 of the inner sleeves then acts as a second stop 225.
  • the pointed protuberances are arranged in a plane of symmetry of the geometrical configuration formed by the arrangement of the four logs 122, which allows a uniformly distributed attack of the butt and avoids the formation of lateral forces likely to deform the stem foot 121, even the anode rod 120.
  • the abutment device 200 is here a set of four individualized units (200.1, 200.2, 200.3, 200.4), each of them partially surrounding a log 122 so that said log and the transverse arm 123 of the stem foot which is associated can move freely in the vertical direction.
  • Each unit is composed of an outer sleeve 210 whose upper end is integral with the frame of the machine and whose lower end 216 is in the form of a ring partially surrounding the associated log 122 .
  • This lower end is provided with lugs 215 whose lower face constitutes a part of the first stop 211 which blocks the advance of the butt 110.
  • the set of lower faces of the lugs occupy a surface which represents between 10 and 20% of the surface of the lower end 216.
  • An axial notch provided on the outer sleeve 210 and extending to said first stop allows the transverse arm 123 of the anode foot to move freely in the vertical direction.
  • Each unit also comprises an inner sleeve 220, consisting of a pair of jaws 2201 and 2202.
  • the inner sleeve 220 can move inside the outer sleeve 210 over a distance H at least equal to the height of the timpani.
  • the end wall 221 acts as a second stop 225.
  • the inside of the outer sleeve 210 constitutes a recess 230 which has a second stop 225.
  • the jaws 2201 and 2202 When placing the anode butt 110 between the driver 300 and the stop device 200 ( figure 2a ), the jaws 2201 and 2202 are open so as to pass the transverse arms 123 of the anode foot, When the jaws 2201 and 2202 are closed, they form a second sleeve or inner sleeve 220, whose inner diameter is slightly greater that of the log 122.
  • This inner sleeve 220 also has an axial notch 223 which allows the transverse branch 123 of the anode foot to move freely.
  • the jaws 2201 and 2202 have their lower ends united, forming a lower wall 221 which completely surrounds the log 122 and which has a bore whose inner diameter, close to that of the diameter of the logs, is significantly smaller than the external diameter timbales. In this way, the timbales drive the inner sleeve 220 during their ascent.
  • the jaws 2201 and 2202 pivot about horizontal axes A1 and A2, integral with a rod 410 which can slide with a substantial clearance inside the wall 400.
  • the set of jaws 2201 and 2202 and the rod 410 is a flexible assembly that allows the individualized centering and alignment of the inner sleeve 220 in the axis of each log 122.
  • the bottom wall 221 of the inner sleeve 220 acts as a second stop 225, immobilizing the timpani 130.
  • the punch 320 continues to drive the log 122 upwards.
  • the timbale / log interface is then strongly stressed in shear.
  • the resistance of the inner sleeve 220 to the disassembly forces is further improved if it prevents the radial opening of the jaws 2201 and 2202.
  • the outer wall of said jaws is provided with studs 229 which come into radial abutment against pins 219 placed on the inner wall of the outer sleeve 210 (see the enclosed area Z in figure 2b ).
  • the reception table consists of a chassis 511 anchored in the ground, which receives on its upper part a sturdy table. These two parts are fixed to one another by means of damping pads 513 made of rubber.
  • the entire device is equipped with a dust collection network 550 .
  • the anode stripping zone, the waste receiving zone and the drop zones on the evacuation conveyors are completely covered and connected to the dedusting network.
  • the scraper 520 is guided twice by two rollers rolling in two irons U located on either side of the scraper. It slides on the upper surface of the receiving floor and is driven by a two-chain capstan system, operated by a geared motor installed at one end of the fixed frame of the table.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée. Elle concerne plus particulièrement un procédé permettant d'enlever les blocs carbonés et les douilles métalliques accrochés aux tiges des anodes en vue de réutiliser les tiges et pieds d'anodes ainsi nettoyés et de recycler les matériaux enlevés. Ce procédé concerne essentiellement l'enlèvement des restes d'anodes des anodes usées mais il peut également concerner le dévêtissement d'anodes neuves défectueuses.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée, c'est-à-dire par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé bain d'électrolyte, selon le procédé Hall-Héroult, Le bain d'électrolyte est contenu dans des cuves d'électrolyse qui comprennent un caisson en acier revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants et un ensemble cathodique situé au fond de la cuve. Des anodes, typiquement en matériau carboné, sont fixées à une superstructure pourvue de moyens qui permettent de les déplacer verticalement, lesdites anodes étant consommées progressivement au cours du processus d'électrolyse. L'ensemble formé par une cuve d'électrolyse, ses anodes et le bain d'électrolyte est appelé cellule d'électrolyse. Les anodes comprennent une tige en métal conducteur, associée à un dispositif d'accrochage sur ladite superstructure et à un dispositif de connexion électrique, et un bloc en matériau carboné qui constitue le corps de l'anode et qui est introduit à l'intérieur du bain d'électrolyte. La liaison entre la tige d'anode et le corps en matériau carboné se fait par l'intermédiaire d'un pied, typiquement en acier, solidaire de la base de la tige et qui a en général une forme de candélabre retourné, chaque branche du candélabre étant associée à une extrémité cylindrique dont l'axe est parallèle à la tige et que l'on appelle "rondin". En général, ces rondins sont introduits à l'intérieur d'évidements réalisés sur la face supérieure du bloc en matériau carboné et les interstices existant entre les rondins et les alésages sont comblés en coulant un métal en fusion, typiquement de la fonte. Les douilles métalliques ainsi réalisées - appelées également « timbales » - permettent d'assurer un bon accrochage mécanique et une bonne liaison électrique entre la tige et le bloc en matériau carboné.
  • En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite le remplacement régulier des anodes qui sont consommées tout au long de la production d'aluminium. La régénération d'une anode usée est une opération économique impérative qui consiste à enlever le bain d'électrolyte refroidi resté collé sur le mégot d'anode (bloc de carbone résiduel), à enlever ensuite le mégot et les timbales pour les recycler, et enfin à nettoyer, et redresser si nécessaire, l'ensemble constitué par la tige et le pied d'anode en vue de l'associer à un nouveau bloc en matériau carboné et obtenir ainsi une nouvelle anode. D'autre part, certaines anodes nouvelles (typiquement 1 à 2 % d'entre elles) peuvent présenter des défauts, par exemple un bloc de carbone fissuré, tels qu'elles doivent être mises de côté pour être directement retournées et recyclées avec les anodes usées, sans avoir été introduites dans les cellules d'électrolyse.
  • Jusqu'à présent, les timbales et les mégots étaient, en règle générale, enlevés à l'aide de dévêtisseurs agissant de haut en bas, l'anode étant maintenue en position verticale. Les pieds d'anode étaient plus ou moins directement soumis aux efforts du dévêtisseur et leur durée de vie était très courte.
  • En général, les dévêtisseurs étaient spécialisés, les uns pour n'enlever que le bloc de carbone ("dégrafeuses"), les autres pour n'enlever que les timbales ("défonteuses"). Par exemple, la demande de brevet allemand DE 41 28 522 décrit une dégrafeuse dans laquelle le dévêtisseur et un dispositif d'appui sont introduits entre le reste d'anode et les branches transversales du pied d'anode, le dispositif d'appui étant placé au contact de la face inférieure desdites branches transversales et protégeant celles-ci lorsque le dévêtisseur est actionné vers le bas pour fragmenter le mégot d'anode. La dégrafeuse décrite par la demande DE 41 28 522 comprend également un dispositif en forme de couteau qui est actionné du bas vers le haut en fin de dégrafage pour fragmenter et enlever les derniers morceaux du reste d'anode encore accrochés aux rondins. La demande internationale WO01/57291 décrit une défonteuse dans laquelle le dévêtisseur se présente sous la forme d'un ensemble de poinçons élancés, placés sous les rondins et dans leur alignement, de diamètre inférieur à celui des rondins et agissant vers le haut, la face supérieure des timbales étant bloquée par une paroi de butée de sorte que, lors de la remontée des poinçons, les timbales se déforment et se détachent des rondins, tout en restant piégées par les poinçons élancés.
  • La demande de brevet GB 1 269 809 décrit un système comportant un dévêtisseur hydraulique agissant vers le bas et des dispositifs de serrage latéral hydrauliques. Ce système présente l'avantage de proposer l'enlèvement des blocs de carbone (dégrafage) et celui des timbales (défontage) en une seule opération avec la même machine. Le dévêtisseur particulier de cette demande consiste en un bélier qui frappe le mégot pour le fragmenter, ledit bélier étant muni d'un racloir qui, passant au voisinage du rondin, permet de déformer et détacher les timbales.
  • La demande de brevet WO96/25536 reprend l'idée du dégrafage et du défontage effectués avec la même machine proposée dans GB 1 269 809 et celle du mouvement de l'outillage d'attaque du bloc carboné du bas vers le haut déjà proposé dans DE 41 28 522 . Placé entre une plaque fixe et l'outillage d'attaque, le reste d'anode est soumis à des contraintes telles qu'il se fragmente puis se détache du pied d'anode. Mais les fragments de mégot et les timbales sont évacués en vrac et il faut effectuer un tri ultérieur des déchets. De plus, la plaque fixe joue un rôle de butée inégalement répartie suivant les rondins, et, en particulier lors de l'enlèvement des timbales, il se crée des efforts latéraux importants susceptibles d'endommager gravement les pieds, voire les tiges d'anodes.
  • La demande de brevet allemand DE 44 10 599 reprend également l'idée du dégrafage et du défontage effectués avec la même machine. Elle propose, pour chaque rondin concerné, un dispositif de butée qui entoure au moins partiellement ledit rondin et un poinçon de dévêtissement, le dispositif de butée et le poinçon étant mobiles par rapport au rondin et pouvant se déplacer l'un vers l'autre au moyen d'un actionneur. Grâce à un évidement qui est ménagé dans le dispositif de butée et qui entoure le rondin avec un diamètre supérieur à celui de la timbale, le poinçon fragmente d'abord le mégot, évacue les fragments de mégot puis déforme et détache les timbales.
  • Ce dernier procédé présente l'avantage de réaliser avec une seule machine les étapes dégrafage et de défontage tout en récupérant séparément les blocs fragmentés de mégot et les timbales. Il présente toutefois deux inconvénients:
    1. a) il faut autant de dispositifs de ce type que de rondins et ceci pose un réel problème d'encombrement, en particulier avec le système revendiqué où le dispositif de butée et le poinçon sont placés aux extrémités de bras porte-outils substantiellement horizontaux et pivotant l'un vers l'autre autour d'un axe horizontal commun, tels les bras d'une énorme pince;
    2. b) au cours du dégrafage, les efforts sont tels que de gros blocs de matériau carboné peuvent se détacher en entraînant avec eux des timbales, si bien que, les dispositifs de broyage utilisés pour le recyclage du matériau carboné étant fragiles, il est quand même nécessaire d'effectuer un contrôle sur les fragments de mégot récupérés, de reconnaître et isoler les gros blocs contenant des timbales, de les extraire du lot pour reprendre leur fragmentation et récupérer la ou les timbales.
  • L'invention a pour but de définir un procédé de dégrafage et de défontage des anodes usées (ou neuves rebutées) qui utilise un dispositif unique mais ne présente pas les inconvénients présentés ci-dessus, en particulier qui permet de faire un tri efficace des déchets pour éviter l'emploi d'équipements lourds et coûteux tels que des broyeurs spécifiques et/ou des déferreurs magnétiques.
    • DESCRIPTION DE L'INVENTION
  • Un premier objet selon l'invention est un procédé permettant d'extraire le mégot d'anode et les timbales accrochés à une anode usée, comprenant les étapes suivantes:
    1. a) mise en place du mégot de l'anode usée entre un dispositif de butée et un dispositif d'attaque, ledit dispositif d'attaque pouvant être déplacé à l'aide d'un actionneur en direction dudit dispositif de butée, ledit dispositif de butée entourant, au moins partiellement, chaque rondin du pied de la tige d'anode et présentant une première butée bloquant l'avance du mégot, ledit dispositif de butée étant pourvu, autour de chaque rondin, d'un évidement présentant une deuxième butée qui bloque l'avance desdites timbales;
    2. b) déplacement de l'anode usée jusqu'à ce que le mégot soit bloqué par la première butée;
    3. c) déplacement du dispositif d'attaque en direction du dispositif de butée de sorte qu'il arrive en contact avec ledit mégot d'anode et impose sur ledit mégot des efforts tels que ce dernier se fragmente et que les fragments se détachent du mégot;
    4. d) évacuation des fragments de mégot;
    5. e) poursuite du déplacement du dispositif d'attaque de sorte que les timbales sont bloquées par la deuxième butée et sont détachées des rondins;
    6. f) arrêt et retrait du dispositif d'attaque;
    ledit procédé étant caractérisé en ce que la distance axiale entre ladite première butée et ladite deuxième butée est supérieure ou substantiellement égale à la hauteur desdites timbales.
  • Lorsque le mégot est suffisamment fragmenté et ne peut plus être retenu par la première paroi, les rondins avancent sous l'effet de l'avancée du dispositif d'attaque à l'intérieur desdits évidements en entraînant des portions de mégot encore accrochées aux timbales. Ainsi, en fin de dégrafage, les timbales peuvent se déplacer de la première butée à la deuxième butée, recouvertes par une sorte de manchon en matière carbonée. Pendant toute cette remontée, d'autant plus longue que la hauteur de l'évidement est grande, la timbale est peu sollicitée mécaniquement alors que les derniers fragments de carbone tombent. Ceci permet de séparer aisément les deux phase de dévêtissement et facilite ainsi la réception séparée des fragments carbonés et des timbales.
  • De préférence, l'évidement a une forme générale qui s'appuie sur un cylindre coaxial au rondin. Son diamètre excède typiquement celui de la timbale d'une vingtaine de millimètres. La paroi latérale de l'évidement peut présenter un état de surface tel qu'elle peut retenir le matériau carboné (reliefs ménagés dans l'alésage, tels que stries, bourrelets, typiquement en forme d'hélices, etc...) et générer ainsi un cisaillement susceptible de terminer la fragmentation des bouts du mégot encore accrochés sur le rondin.
  • De préférence également, le dispositif d'attaque est muni de moyens d'attaque qui comprennent au moins des protubérances axiales qui, lorsque le mégot n'est plus retenu par la première butée - c'est-à-dire en fin de dégrafage et au cours du défontage - se présentent substantiellement dans l'alignement de chaque rondin. De la sorte, les efforts engendrés par le dispositif d'attaque sont substantiellement axiaux et les timbales risquent moins de se détacher des rondins, tant qu'elles ne sont pas bloquées par la deuxième butée.
  • Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre après un premier nettoyage de l'anode usée qui consiste à enlever le bain d'électrolyte qui reste accroché sur le mégot. On dirige ensuite l'anode usée vers la machine de dégrafage et de défontage où l'on place le mégot entre un dispositif de butée et un dispositif d'attaque.
  • Le dispositif d'attaque peut être déplacé à l'aide d'au moins un actionneur, typiquement un vérin hydraulique. Le déplacement peut être, comme dans WO96/25536 , une simple translation ou, comme dans DE 44 10 599 , une rotation autour d'un axe horizontal. En fait, le déplacement s'effectue suivant une direction quelconque substantiellement constante, globalement définie par le couple formé par la position relative du dispositif d'attaque par rapport au dispositif de butée, l'attaque devant être effectuée de façon substantiellement frontale, Par la suite, les déplacements effectués dans cette direction seront nommés "axiaux". Dans la pratique, on choisit la direction verticale, ce qui permet d'éviter l'installation d'un dispositif supplémentaire de manutention des anodes. En effet, l'anode usée est transportée en général à l'aide d'un convoyeur aérien, à la verticale, c'est-à-dire accrochée au convoyeur par l'extrémité supérieure de sa tige. Une fois placée dans ladite machine, sa tige est maintenue par des moyens de maintien, typiquement des pinces de centrage, qui autorisent un déplacement axial de la tige, le pied de tige devant avoir la possibilité de se déplacer dans cette direction lorsqu'il est atteint par le dispositif d'attaque. De façon à permettre ledit déplacement axial, les moyens de maintien sont avantageusement munis, au contact avec la tige, de patins à faible coefficient de frottement. Le choix d'une direction verticale permet d'autre part d'utiliser la gravité pour récupérer les déchets. Dans ce cas, le dispositif d'attaque est avantageusement actionné par un ensemble de vérins situés en dehors de la zone de chute et de réception des déchets.
  • Le dispositif d'attaque possède avantageusement des protubérances axiales qui, au moins en fin de dégrafage et au cours du défontage, se présentent substantiellement dans l'alignement de chaque rondin. De préférence, le dispositif d'attaque selon l'invention sera muni de deux moyens différents:
    1. a) des protubérance pointues, typiquement en forme de pyramides ou de couteaux, qui ne sont pas placées dans l'axe des rondins de façon à attaquer en début de dégrafage le mégot dans les zones éloignées des rondins et
    2. b) des poinçons qui finissent le dégrafage en ce sens qu'ils achèvent la fragmentation des restes de mégot accrochés au voisinage des rondins et servent ensuite au défontage. Avantageusement, lesdits poinçons présentent une extrémité arrondie avec un diamètre inférieur à celui des rondins. Ils sont placés dans l'axe desdits rondins au moment où ils arrivent à leur contact. De préférence, ils sont tronconiques et de faible élancement.
  • De préférence, les protubérances pointues, ou couteaux, sont agencées suivant un ou plusieurs plans de symétrie de la configuration géométrique constituée par la disposition des rondins, ce qui permet une attaque du mégot bien répartie spatialement et évite ainsi la formation d'efforts latéraux susceptibles de déformer le pied de tige. De préférence, les poinçons sont en forme de tronc de cône et présentent un faible élancement (rapport hauteur/diamètre moyen typiquement inférieur à 1). De la sorte, ils sont plus robustes et ne piègent pas les timbales une fois que celles-ci sont détachées des rondins. La conicité de la paroi latérale permet de faire "éclater" les timbales au fur et à mesure de l'avancée du poinçon vers la seconde butée. Cet éclatement peut également être favorisé en équipant cette paroi latérale tronconique d'arêtes vives en saillie radiale qui favorisent la fracturation.
  • Ledit dispositif de butée entoure les rondins au moins partiellement avec un jeu: en particulier sous l'effet du déplacement du dispositif d'attaque, il est impératif que la tige, le pied de tige et les rondins puissent se déplacer axialement alors que le mégot et/ou les timbales sont bloqués. Ledit dispositif de butée entoure au moins partiellement chaque rondin; il présente une première butée agencée de telle sorte qu'elle bloque l'avance axiale du mégot et une deuxième butée décalée axialement de la première et agencée de telle sorte qu'elle bloque l'avance axiale des timbales. En général, la première et deuxième butée n'entourent que partiellement les rondins, de façon à ce que le dispositif de butée puisse laisser passer librement les branches transversales du pied de la tige d'anode en forme de candélabre inversé. Toutefois, les efforts engendrés au cours du défontage étant très élevés, il est avantageux de réaliser un dispositif qui, tout en laissant passer librement les branches transversales du pied de la tige d'anode, se voit muni, au moins pendant le défontage, d'une deuxième butée qui entoure complètement le rondin. Le dispositif décrit dans l'exemple ci-après est muni d'une deuxième butée qui entoure complètement le rondin dès le début du dégrafage.
  • Le dispositif de butée selon l'invention peut être réalisé en une seule pièce, comme la plaque décrite dans DE 41 28 522 et qui comprend autant d'échancrures qu'il y a de rondins. Autrement dit, ce peut être une plaque épaisse dont une face, correspondant à la première butée, est munie d'évidements entourant les rondins et dont le fond correspond à la deuxième butée. Toutefois, une telle plaque serait, selon l'invention, très épaisse puisque, à elle seule, la différence des niveaux entre la première et la deuxième butée est sensiblement égale à la hauteur des timbales, qui est typiquement de l'ordre de 130 mm. On peut avantageusement utiliser une plaque de moindre épaisseur mais suffisamment solide pour résister aux efforts engendrés par le dévêtissement, cette plaque offrant une face faisant office de deuxième butée et sur laquelle sont fixées, autour des encoches réservées aux rondins, et entourant au moins partiellement lesdits rondins, des parois axiales, typiquement en forme de cylindre ou de prisme, dont la hauteur est sensiblement égale à la hauteur des timbales et dont l'extrémité libre fait office de première butée.
  • Mais le dispositif de butée peut également être constitué, comme dans DE 44 10 599 , de dispositifs individualisés, ou unités, qui assurent un appui spécifique et indépendant autour de chaque rondin, car de tels ensembles engendrent moins d'efforts latéraux dommageables pour le pied d'anode. Le dispositif présenté dans l'exemple détaillé ci-après est constitué de dispositifs individualisés, moins encombrants que ceux de DE 44 10 599 . Il présente également la particularité d'avoir une première butée constituée en fait d'un ensemble de facettes disposées régulièrement autour de chacun des rondins. Dans l'exemple qui suit, ces facettes, de très faible superficie, sont placées aux extrémités d'ergots disposés régulièrement autour d'une couronne, la face supérieure de la base de cette couronne servant également de butée axiale intermédiaire. Lesdits ergots n'étant pas alignés avec les moyens du dispositif d'attaque, des efforts de flexion sont générés dans le bloc carboné, ce qui facilite la fragmentation du mégot.
  • Dans l'exemple exposé ci-après, ladite unité comprend un manchon externe et un manchon interne qui peut se déplacer à l'intérieur dudit manchon externe, l'extrémité supérieure dudit manchon externe étant solidaire du châssis de la machine, l'extrémité inférieure dudit manchon externe entourant partiellement le rondin associé et présentant une face jouant le rôle de première butée, ledit manchon interne possédant une paroi d'extrémité qui, lorsque ledit manchon interne arrive en butée axiale contre une paroi solidaire du châssis de la machine, joue le rôle de ladite seconde butée. De plus, l'extrémité inférieure du manchon externe est munie d'ergots axiaux dont la face d'extrémité joue le rôle de première butée. D'autre part, ledit manchon interne est constitué d'un couple de mâchoires que l'on peut ouvrir pour laisser passer les bras transversaux du pied d'anode.
  • L'anode usée (ou l'anode neuve rebutée) est déplacée, soit par le dispositif d'attaque, soit par un actionneur spécifique, jusqu'à ce que le mégot arrive en butée axiale contre la première butée. Le dispositif d'attaque impose un déplacement à la partie inférieure du mégot d'anode alors que sa partie supérieure est bloquée. Ceci engendre sur ledit mégot des efforts tels que ce dernier se fragmente et que les fragments se détachent les uns après les autres du mégot. Comme indiqué plus haut, cette première phase de fragmentation du mégot est avantageusement assurée avec des moyens particuliers, typiquement des couteaux, qui sont par exemple disposés dans un ou plusieurs plans de symétrie de la configuration spatiale des rondins.
  • Pour faciliter la fragmentation du mégot dans une zone éloignée du rondin, le dispositif de butée est avantageusement muni d'ergots axiaux orientés vers le bas et disposés régulièrement autour des rondins. La face d'extrémité de ces ergots peut constituer ladite première butée.
  • Lorsque l'essentiel du mégot est fragmenté et détaché, il reste des portions encore accrochées à proximité des rondins qui, de ce fait, ne sont pas immobilisées par la première butée. Le dispositif d'attaque continuant à avancer, les protubérances axiales finissent par arriver au contact du mégot résiduel et, agissant dans l'axe des rondins, imposent à ceux-ci un déplacement axial, Tant que les timbales ne sont pas immobilisées par la deuxième butée, le mégot résiduel est soumis à des efforts de cisaillement essentiellement dus au frottement contre la paroi latérale de l'évidement. On achève ainsi la fragmentation des restes de mégot accrochés au voisinage du rondin. On peut remarquer à ce stade du procédé l'avantage d'un décalage axial important entre la première butée et la deuxième butée qui permet que la finition du dégrafage se réalise sans risque de détachement des timbales. Selon l'invention, on choisit un décalage axial qui est supérieur ou substantiellement égal à la hauteur des timbales, c'est-à-dire typiquement supérieur à la moitié de la hauteur desdites timbales et de préférence au moins égal à ladite hauteur.
  • Ce décalage permet également de définir un laps de temps au cours duquel on peut décider d'arrêter l'avance et même effectuer un léger recul, typiquement sur une distance de l'ordre de la moitié de la hauteur des timbales, pour faciliter le détachement et permettre la réception des derniers fragments de mégot ainsi que leur évacuation vers les dispositifs de broyage et l'installation de fabrication des blocs en matière carbonée. Une fois ces déchets évacués de la zone de réception, le dispositif d'attaque est à nouveau mis en mouvement: il poursuit son déplacement axial de sorte que les timbales finissent par être bloquées par la deuxième butée.
  • Lorsque la timbale est immobilisée par la deuxième paroi, la protubérance axiale du dispositif d'attaque continuant à avancer, il se produit un effort de cisaillement important agissant directement à la frontière entre rondin et timbale et ladite timbale finit par se détacher du rondin. La protubérance axiale étant conçue pour ne pas retenir la timbale, celle-ci tombe vers la zone de réception qui vient d'être débarrassée des fragments de mégots et il suffit d'évacuer lesdites timbales qui sont fragmentées, grenaillées puis dirigées vers les fours de fusion.
  • Ainsi, avec le décalage axial entre la première butée et la deuxième butée, on finit le dégrafage en imposant des cisaillements faibles et on évite tout risque de détachement intempestif des timbales. On sépare ainsi plus facilement l'étape de fragmentation du mégot d'anode et l'étape d'arrachage des timbales, en étant plus sûr de ne récupérer que des fragment de carbone lors de la première étape. De plus, un décalage axial important entre les deux butées permet d'éviter l'emploi de poinçons élancés, donc fragiles, ou de dispositifs supplémentaires, de type électro-aimants pour retenir les timbales. Avec le procédé selon l'invention, il n'est pas besoin d'utiliser d'autre moyen que la gravité pour éloigner les déchets lorsqu'ils se détachent du reste d'anode. La séparation des déchets est effectuée d'office par la séparation temporelle effective entre les deux opérations: dégrafage puis défontage. Il est alors possible de concevoir un dispositif de tri peu coûteux, et simple de conception: on peut soit diriger les déchets au cours de leur chute vers une destination spécifique à la nature des déchets en train de tomber, soit utiliser une zone de réception commune et lui associer au moins un moyen d'évacuation qui dirige lesdits déchets vers une destination spécifique à la nature des déchets réceptionnés.
  • On peut par exemple placer sous le reste d'anode, de préférence sous le dispositif d'attaque, une paroi oblique qui barre la chute des déchets carbonés et les fait rebondir dans une direction donnée. Lorsque la première opération (dégrafage) est terminée, on fait pivoter ladite paroi oblique de sorte que les timbales sont projetées dans une direction différente, de préférence opposée. Une modalité préférée de l'invention présente un dispositif de dégrafage et de défontage avec un dispositif de tri intégré comprenant une sole de réception commune qui permet de collecter les déchets carbonés et les timbales et sur laquelle on fait circuler un racleur en va-et-vient qui suit le cycle suivant:
    1. a) après la première opération (dégrafage), le racleur est animé d'un mouvement transversal pour pousser les déchets carbonés vers une première zone de transfert qui se trouve en dehors de la zone de réception des déchets et où les fragments de mégot sont amenés vers l'atelier de préparation des blocs de carbone, typiquement via un convoyeur à bande circulant à proximité, par exemple le long d'une face latérale de la machine;
    2. b) pendant la deuxième opération (défontage), le racleur reste immobile dans cette première zone de transfert
    3. c) après la deuxième opération, le racleur est animé d'un mouvement transversal opposé au précédent pour franchir à nouveau la zone de réception des déchets et pousser les timbales vers une deuxième zone de transfert, qui se trouve en dehors de la zone de réception des déchets et où les timbales sont emportées vers les fours de fusion, typiquement via un convoyeur à bande circulant à proximité, par exemple le long de l'autre face latérale de la machine;
    4. d) le racleur reste immobile dans cette deuxième zone de transfert pendant la première opération (dégrafage) du cycle suivant.
  • Avantageusement, la table de réception est constituée d'un châssis ancré dans le sol, lequel reçoit sur sa partie supérieure une table robuste. Ces deux parties sont fixées l'une à l'autre par l'intermédiaire de moyens de liaison élastique, typiquement des plots amortisseurs en caoutchouc, qui permettent l'absorption des chocs lors de la chute des déchets. De préférence également, l'ensemble du dispositif est muni d'un réseau de dépoussiérage, en particulier la zone de dévêtissement des anodes, la zone de réception des déchets et les zones de chute sur les convoyeurs d'évacuation qui sont entièrement capotées et connectées audit réseau de dépoussiérage.
  • Un autre objet de l'invention est une machine de dégrafage et de défontage permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention décrite supra, apte à dévêtir autant les anodes usées que les anodes neuves rebutées, comprenant un dispositif de butée et un dispositif d'attaque, ledit dispositif d'attaque pouvant être déplacé à l'aide d'un actionneur en direction dudit dispositif de butée, ledit dispositif de butée entourant, au moins partiellement, chaque rondin du pied de la tige d'anode et présentant une première butée bloquant l'avance du mégot, ledit dispositif de butée étant pourvu, autour de chaque rondin, d'un évidement présentant une deuxième butée qui bloque l'avance desdites timbales, ladite machine étant caractérisée en ce que la distance axiale entre ladite première butée et ladite deuxième butée est supérieure ou substantiellement égale à la hauteur desdites timbales.
  • Cette machine peut présenter les caractéristiques supplémentaires ou les variantes décrites ci-dessus et dans l'exemple ci-après, en particulier le dispositif de butée comprenant des unités composées d'un manchon externe et d'un manchon interne coulissant dans le manchon externe, le dispositif d'attaque possédant des couteaux disposés dans au moins un plan de symétrie des rondins et des poinçons disposés dans l'alignement des rondins, le dispositif d'attaque mû par un ensemble d'actionneurs non situés dans la zone de réception des déchets et le dispositif de tri intégré à ladite machine, comprenant un racleur actionné en va-et-vient,
    • FIGURES
    • La figure 1 représente schématiquement, en une perspective de contre-plongée, l'intérieur d'une machine particulière permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, illustré au moment où l'anode usée - ou l'anode neuve rebutée (illustrée ici) - est mise en place dans la machine, entre le dispositif d'attaque et le dispositif de butée.
    • La figure 2 détaille schématiquement, en une perspective de plongée, une unité du dispositif de butée de la machine illustrée en figure 1. La tige et le pied d'anode font l'objet d'une représentation filaire, sauf le rondin associé à ladite unité. Deux étapes différentes du procédé sont représentées:
      • (2a) la phase de démarrage, avant que l'anode usée arrive en butée axiale contre la première butée et
      • (2b) le début de la phase de défontage, lorsque les timbales arrivent en butée axiale contre la deuxième butée.
    • La figure 3 illustre schématiquement, en une perspective de contre-plongée, le même dispositif à une phase antérieure à celle de la figure 2b), le dispositif d'attaque étant cette fois-ci représenté. Cette phase antérieure correspond au début de la montée des rondins munis de leur manchon ou "gangue" de matériau carboné (non représenté) à l'intérieur des évidements du dispositif de butée.
    • La figure 4 illustre en vue de face un dispositif intégré à la précédente machine qui permet, à l'aide d'un racleur, d'évacuer séparément les fragments de mégot et les timbales.
    Exemple (Figures 1 à 4)
  • Le procédé selon l'invention est décrit ici en s'appuyant sur une machine particulière, illustrée figures 1 à 4, utilisée pour le mettre en oeuvre.
  • L'anode usée 100 comprend une tige 120 en métal conducteur et un mégot 110 en matériau carboné. La liaison entre la tige et le corps en matériau carboné se fait par l'intermédiaire d'un pied 121 en acier, solidaire de la base de la tige et qui est en général en forme de candélabre retourné, chaque branche 123 du candélabre étant associée à un rondin 122. Dans le cas particulier de cet exemple, le corps carboné est fixé à la tige par l'intermédiaire de 4 rondins 122. La liaison mécanique et électrique entre le corps carboné et chaque rondin est assurée par une timbale en fonte 130.
  • L'anode usée 100 est introduite en position verticale dans la machine de dégrafage et de défontage. Le mégot 110 et le pied d'anode 120 sont introduits entre un dispositif de butée 200 et un dispositif d'attaque 300.
  • Le dispositif d'attaque 300 est animé par un ensemble de vérins (non représentés) agissant verticalement. Pour éviter d'encombrer la table de réception, les vérins sont décalés et agissent sur une épaisse poutre 310 dont la longueur est supérieure à celle du mégot 110. Cette poutre 310 est actionnée par deux vérins agissant à chaque extrémité de ladite poutre (non illustrés), ménageant ainsi un espace libre et sans obstacle sous ladite poutre, apte à recueillir les déchets qui ont été détachés du reste d'anode et sont tombés.
  • Le dispositif d'attaque possède des poinçons 320 qui se présentent substantiellement dans l'alignement de chaque rondin 122. Il y a ici deux moyens d'attaque différents: des protubérances pointues et des couteaux 330 qui ne sont pas placées dans l'axe des rondins et lesdits poinçons 320 qui se présentent sous la forme de troncs de cône peu élancés, avec une extrémité arrondie 321 qui a un diamètre d'attaque inférieur à celui des rondins 122. Lorsque le mégot est suffisamment fragmenté, ces poinçons arrivent au voisinage de la base des rondins, dans l'alignement de ces derniers. Ils font remonter les rondins et leurs gangues résiduelles de matériau carboné dans l'alésage ménagé dans les manchons externes 210 du dispositif de butée. Les manchons internes 220 sont entraînés par les rondins, via les timbales, jusqu'à ce qu'ils soient immobilisés par une paroi fixe 400, associée au châssis de la machine. La paroi inférieure 221 des manchons internes fait alors office de seconde butée 225.
  • Les protubérances pointues sont agencées suivant un plan de symétrie de la configuration géométrique constituée par la disposition des quatre rondins 122, ce qui permet une attaque régulièrement répartie du mégot et évite la formation d'efforts latéraux susceptibles de déformer le pied de tige 121, voire la tige d'anode 120.
  • Le dispositif de butée 200 est ici un ensemble de quatre unités individualisées (200.1, 200.2, 200.3, 200.4), chacune d'entre elles entourant partiellement un rondin 122 de telle sorte que ledit rondin et le bras transversal 123 du pied de tige qui lui est associé puissent se déplacer librement suivant la direction verticale.
  • Chaque unité est composée d'un manchon externe 210 dont l'extrémité supérieure est solidaire du châssis de la machine et dont l'extrémité inférieure 216 est en forme de couronne entourant partiellement le rondin 122 associé. Cette extrémité inférieure est munie d'ergots 215 dont la face inférieure constitue une partie de la première butée 211 qui bloque l'avance du mégot 110. Typiquement, l'ensemble des faces inférieures des ergots occupent une surface qui représente entre 10 et 20% de la surface de l'extrémité inférieure 216. Une échancrure axiale ménagée sur le manchon externe 210 et s'étendant jusqu'à ladite première butée permet au bras transversal 123 du pied d'anode de se déplacer librement dans le sens vertical.
  • Chaque unité comprend également un manchon interne 220, constitué d'un couple de mâchoires 2201 et 2202. Le manchon interne 220 peut se déplacer à l'intérieur du manchon externe 210 sur une distance H au moins égale à la hauteur des timbales. Lorsque le manchon interne 220 arrive en butée axiale contre la paroi 400, la paroi d'extrémité 221 joue le rôle de seconde butée 225. Dans cette dernière configuration géométrique, l'intérieur du manchon externe 210 constitue un évidement 230 qui présente une seconde butée 225.
  • Lors de la mise en place du mégot d'anode 110 entre le dispositif d'attaque 300 et le dispositif de butée 200 (figure 2a), les mâchoires 2201 et 2202 sont ouvertes de façon à laisser passer les bras transversaux 123 du pied d'anode, Lorsque les mâchoires 2201 et 2202 se referment, elles forment un deuxième manchon ou manchon interne 220, dont le diamètre interne est légèrement supérieur à celui du rondin 122. Ce manchon interne 220 possède également une échancrure axiale 223 qui permet à la branche transversale 123 du pied d'anode de se déplacer librement. Mais, ici, les mâchoires 2201 et 2202 voient leurs extrémités basses réunies, formant une paroi inférieure 221 qui entoure complètement le rondin 122 et qui présente un alésage dont le diamètre interne, voisin de celui du diamètre des rondins, est nettement inférieur au diamètre externe des timbales. De la sorte, les timbales entraînent le manchon interne 220 au cours de leur remontée. Les mâchoires 2201 et 2202 pivotent autour d'axes horizontaux A1 et A2, solidaires d'une tige 410 qui peut coulisser avec un jeu substantiel à l'intérieur de la paroi 400. L'ensemble des mâchoires 2201 et 2202 et de la tige 410 constitue un assemblage souple qui permet le centrage individualisé et l'alignement du manchon interne 220 dans l'axe de chaque rondin 122.
  • Lorsque le manchon interne finit par être bloqué par la paroi 400, la paroi inférieure 221 du manchon interne 220 joue le rôle de seconde butée 225, en immobilisant les timbales 130. Le poinçon 320 continue à entraîner le rondin 122 vers le haut. L'interface timbale/rondin est alors fortement sollicitée en cisaillement.
  • Avec cet ensemble d'unités de butée indépendantes (200.1, 200.2, 200.3, 200.4), il y a moins de risque de création d'efforts transversaux dus au fait que les faces inférieures des rondins ne se trouvent pas exactement au même niveau. De plus, dans un tel cas, les rondins associés aux timbales qui ne sont pas encore immobilisées axialement, sont encore libres de se déplacer axialement vers la deuxième butée mais ils sont protégés par le manchon interne 220 qui leur est associé et qui les empêche de pivoter ou de se cisailler sous l'effet desdits efforts latéraux.
  • La résistance du manchon interne 220 aux efforts de défontage est encore améliorée si on empêche l'ouverture radiale des mâchoires 2201 et 2202. Pour cela, la paroi extérieure desdites mâchoires est munie de plots 229 qui arrivent en butée radiale contre des ergots 219 placés sur la paroi interne du manchon externe 210 (voir la zone entourée Z en figure 2b).
  • Sur la figure 1, on ne constate pas un décalage axial significatif entre la première butée 211 et la paroi inférieure 221, car le manchon interne 220 se trouve dans cette configuration en partie passe. La paroi inférieure 221 ne joue alors pas le rôle d'une butée. Le manchon interne 220 est lui-même libre de se déplacer à l'intérieur du manchon externe 210 sur une hauteur H, jusqu'à ce que son extrémité supérieure 222 rencontre la paroi fixe 400, solidaire du châssis de la machine. Lorsque ladite extrémité supérieure 222 rencontre la paroi fixe 400, le décalage axial entre la première butée 211 et la deuxième butée 225 est légèrement supérieur à la hauteur de la timbale 130 (130 mm en l'occurrence).
  • Ces unités individualisées, constituées d'un manchon interne coulissant à l'intérieur d'un manchon externe solidaire du châssis de la machine permettent une réaction axiale adaptée aux efforts imposés au voisinage du rondin qui leur est associé. Ceci présente l'avantage d'engendrer moins d'efforts latéraux dommageables pour la tige et le pied d'anode. L'ensemble de ces unités permet d'avoir un dispositif de butée peu encombrant.
  • Le dévêtissement se produit de la manière suivante:
    • ➢ l'anode usée (ou l'anode neuve rebutée) est déplacée verticalement par un actionneur indépendant qui agit directement sur la tige d'anode jusqu'à ce que le mégot 110 arrive en butée axiale contre la première butée 211; les mâchoires 2201 et 2202 sont ouvertes pour laisser passer les bras transversaux 123 des pieds d'anode puis elles sont refermées;
    • ➢ le dispositif d'attaque 300 impose un déplacement à la partie inférieure du mégot 110 alors que sa partie supérieure est bloquée. Ceci engendre sur ledit mégot des efforts tels que ce dernier se fragmente et que les fragments se détachent les uns après les autres du mégot;
    • ➢ la première phase de fragmentation du mégot est assurée par les couteaux 330; pour faciliter la fragmentation du mégot l'extrémité inférieure 216 du manchon externe 210 est avantageusement munie d'ergots axiaux 215 orientés vers le bas et régulièrement répartis. La première butée 211 est constituée de l'ensemble des faces inférieures des ergots 215, qui présentent une faible superficie. Lesdits ergots ne sont pas alignés avec les moyens d'attaque 330 et 320 et des efforts de flexion sont générés dans le bloc carboné, ce qui facilite la fragmentation du mégot;
    • ➢ l'extrémité inférieure 216 du manchon externe 210 peut servir également de butée axiale intermédiaire au cours de la fragmentation du mégot;
    • ➢ lorsque l'essentiel du mégot est fragmenté et détaché, il reste des portions encore accrochées à proximité des rondins 122 qui, de ce fait, ne sont pas immobilisées par la première butée;
    • ➢ le dispositif d'attaque continuant à avancer, les poinçons 320 finissent par arriver au contact du mégot résiduel et, agissant dans l'axe des rondins, forcent ceux-ci à s'introduire dans l'évidement constitué par l'alésage du manchon externe 210 et à entraîner avec eux le manchon interne 220. Tant que les timbales ne sont pas immobilisées, le mégot résiduel est soumis à des efforts de cisaillement qui continuent à le fragmenter mais ces efforts, essentiellement dus au frottement contre l'alésage du manchon externe 210, sont relativement peu intenses et le risque d'arrachage des timbales est faible. On achève ainsi la fragmentation des restes de mégot accrochés au voisinage du rondin.
    • ➢ on arrête l'avance du dispositif d'attaque 300 approximativement au moment où le manchon interne 220 arrive en butée axiale contre la paroi fixe 400 et où, par conséquent, les timbales 130 finissent par être bloquées par la paroi inférieure 221 qui joue alors le rôle de deuxième butée 225. Typiquement, l'arrêt est commandé lorsque, à l'aide d'un capteur de déplacement, on constate que l'extrémité supérieure 222 du manchon interne 220 est à quelques millimètres de la butée 400. On effectue un léger recul pour permettre le détachement et la réception des derniers fragments de mégot; l'ensemble des déchets carbonés est évacué;
    • ➢ le dispositif d'attaque est à nouveau mis en mouvement; il se produit un effort de cisaillement important agissant directement à la frontière entre le rondin 122 et la timbale 130; la timbale se déforme, se déchire et finit par se détacher du rondin et tombe vers la zone de réception qui vient d'être débarrassée des fragments de mégots;
    • ➢ on évacue les timbales vers les fours de fusion.
  • La machine utilisée dans le cadre de ce procédé présente également un dispositif 500 de tri intégré comprenant une sole de réception 510 permettant de collecter les déchets et sur laquelle on fait circuler un racleur 520 en va-et-vient dans une direction perpendiculaire la poutre d'attaque 310:
    1. a) après la première opération (dégrafage), le racleur 520 est animé d'un mouvement transversal pour pousser les déchets carbonés vers une première zone de transfert 530 où les fragments de mégot sont déposés sur un convoyeur à bande 531 placé le long d'une face latérale de la machine;
    2. b) pendant la deuxième opération (défontage), le racleur reste immobile dans cette première zone de transfert 530;
    3. c) après la deuxième opération, le racleur 520 est animé d'un mouvement transversal opposé au précédent pour franchir à nouveau la zone de la sole de réception 510 des déchets et pousser les timbales vers une deuxième zone de transfert 540, où les timbales sont versées sur un convoyeur à bande 541 placé le long de l'autre face latérale de la machine;
    4. d) le racleur 520 reste immobile dans cette deuxième zone de transfert 540 pendant la première opération (dégrafage) du cycle suivant.
  • La table de réception est constituée d'un châssis 511 ancré dans le sol, lequel reçoit sur sa partie supérieure une table robuste. Ces deux parties sont fixées l'une à l'autre par l'intermédiaire des plots amortisseurs 513 en caoutchouc. L'ensemble du dispositif est muni d'un réseau de dépoussiérage 550. En particulier la zone de dévêtissement des anodes, la zone de réception des déchets et les zones de chute sur les convoyeurs d'évacuation sont entièrement capotées et connectées au réseau de dépoussiérage.
  • Le racleur 520 est guidé par deux fois deux galets roulant dans deux fers en U situés de part et d'autre du racleur. Il glisse sur la surface supérieure de la sole de réception et est animé par un système cabestan à deux chaînes, actionnées par un moto-réducteur installé à une extrémité du châssis fixe de la table.

Claims (20)

  1. Procédé permettant d'extraire le mégot d'anode (110) et les timbales (130) accrochés à une anode usée, pour la production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant les étapes suivantes:
    a) mise en place du mégot (110) entre un dispositif de butée (200) et un dispositif d'attaque (300), ledit dispositif d'attaque pouvant être déplacé à l'aide d'un actionneur en direction dudit dispositif de butée,
    ledit dispositif de butée entourant, au moins partiellement, chaque rondin (122) du pied (121) de la tige d'anode et présentant une première butée (211) bloquant l'avance du mégot, ledit dispositif de butée étant pourvu, autour de chaque rondin, d'un évidement (230) présentant une deuxième butée (225) qui bloque l'avance desdites timbales;
    b) déplacement de l'anode usée jusqu'à ce que le mégot soit bloqué par ladite première butée;
    c) déplacement dudit dispositif d'attaque en direction du dispositif de butée de sorte qu'il arrive en contact avec ledit mégot d'anode et impose sur ledit mégot des efforts tels que ce dernier se fragmente et que les fragments se détachent du mégot;
    d) évacuation des fragments de mégot;
    e) poursuite du déplacement dudit dispositif d'attaque de sorte que les timbales sont bloquées par ladite deuxième butée et sont détachées des rondins;
    f) arrêt et retrait dudit dispositif d'attaque;
    ledit procédé étant caractérisé en ce que la distance axiale entre ladite première butée et ladite deuxième butée est supérieure ou substantiellement égale à la hauteur desdites timbales.
  2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit évidement a une forme générale qui s'appuie substantiellement sur un cylindre coaxial audit rondin.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ledit dispositif d'attaque est muni de moyens d'attaque (320, 330) qui comprennent des protubérances axiales (320) qui, au moins en fin d'étape c) (dégrafage) et au cours de l'étape e) (défontage), se présentent substantiellement dans l'alignement de chaque rondin (122).
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ledit dispositif de butée est une plaque épaisse dont une face, correspondant à la première butée, est munie d'évidements entourant les rondins et dont le fond correspond à la deuxième butée.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel ledit dispositif de butée est une plaque offrant une face faisant office de deuxième butée sur laquelle sont fixées, autour des encoches réservées aux rondins et entourant au moins partiellement lesdits rondins, des parois axiales, typiquement en forme de cylindre ou de prisme, dont la hauteur est sensiblement égale à la hauteur des timbales et dont l'extrémité libre fait office de première butée.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel ledit dispositif de butée est constitué d'unités qui assurent un appui spécifique et indépendant autour de chaque rondin.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel ladite première butée est constituée d'un ensemble de facettes (211) disposées régulièrement autour de chacun des rondins.
  8. Procédé selon la revendication 6 dans lequel ladite unité comprend un manchon externe (210) et un manchon interne (220) qui peut se déplacer à l'intérieur dudit manchon externe, l'extrémité supérieure dudit manchon externe étant solidaire du châssis de la machine, l'extrémité inférieure (216) dudit manchon externe entourant partiellement le rondin (122) associé et présentant une face jouant le rôle de première butée (211), ledit manchon interne possédant une paroi d'extrémité (221) qui, lorsque ledit manchon interne arrive en butée axiale contre une paroi (400) solidaire du châssis de la machine, joue le rôle de ladite seconde butée (225).
  9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel l'extrémité inférieure (216) dudit manchon externe est munie d'ergots axiaux (215) dont la face d'extrémité joue le rôle de première butée (211).
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel l'ensemble des déchets se détachent et tombent par gravité et sont dirigés au cours de leur chute vers une destination spécifique à la nature des déchets en train de tomber.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel on utilise un dispositif de tri comprenant une sole de réception (510) qui permet de collecter les déchets carbonés et les timbales et sur laquelle on fait circuler un racleur (520) en va-et-vient selon le cycle suivant:
    a)après la première opération (dégrafage), le racleur est animé d'un mouvement transversal pour pousser les déchets carbonés vers une première zone de transfert (530) qui se trouve en dehors d'une zone (510) de réception des déchets et où les fragments de mégot sont amenés vers l'atelier de préparation des blocs de carbone, typiquement via un convoyeur à bande (531);
    b)pendant la deuxième opération (défontage), le racleur reste immobile dans cette première zone de transfert
    c) après la deuxième opération, le racleur est animé d'un mouvement transversal opposé au précédent pour franchir à nouveau la zone de réception des déchets (510) et pousser les timbales vers une deuxième zone de transfert (540), qui se trouve en dehors de la zone de réception des déchets et où les timbales sont emportées vers les fours de fusion, typiquement via un convoyeur à bande (541);
    d) le racleur reste immobile dans cette deuxième zone de transfert pendant la première opération (dégrafage) du cycle suivant.
  12. Machine permettant d'extraire le bloc carboné d'une anode (110) et les timbales (130) accrochés à une anode comprenant un dispositif de butée (200) et un dispositif d'attaque (300), ledit dispositif d'attaque pouvant être déplacé à l'aide d'un actionneur en direction dudit dispositif de butée, ledit dispositif de butée entourant, au moins partiellement, chaque rondin (122) du pied (121) de la tige d'anode et présentant une première butée (211) bloquant l'avance du mégot, ledit dispositif de butée étant pourvu, autour de chaque rondin, d'un évidement (230) présentant une deuxième butée (225) qui bloque l'avance desdites timbales, ladite machine étant caractérisée en ce que la distance axiale entre ladite première butée et ladite deuxième butée est supérieure ou substantiellement égale à la hauteur desdites timbales.
  13. Machine selon la revendication 12 caractérisée en ce que ledit évidement a une forme générale qui s'appuie substantiellement sur un cylindre coaxial audit rondin.
  14. Machine selon la revendication 12 ou 13 dans laquelle la paroi latérale dudit évidement présente des stries et/ou des bourrelets, typiquement en forme d'hélice.
  15. Machine selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 dans laquelle ledit dispositif d'attaque est muni de protubérances axiales (320) qui se présentent substantiellement dans l'alignement de chaque rondin (122).
  16. Machine selon l'une quelconque des revendications=12 à 15 dans laquelle le dispositif d'attaque est actionné par un ensemble de vérins situés en dehors de la zone de chute et de réception des déchets.
  17. Machine selon l'une quelconque des revendications 12 à 16 dans laquelle ledit dispositif de butée est constitué d'unités (200.1, 200.2, 200.3, 200.4) qui assurent un appui spécifique et indépendant autour de chaque rondin.
  18. Machine selon la revendication 17 dans laquelle ladite unité comprend un manchon externe (210) et un manchon interne (220) qui peut se déplacer à l'intérieur dudit manchon externe, l'extrémité supérieure dudit manchon externe étant solidaire du châssis de la machine, l'extrémité inférieure (216) dudit manchon externe entourant partiellement le rondin (122) associé et présentant une face jouant le rôle de première butée (211), ledit manchon interne possédant une paroi d'extrémité (221) qui, lorsque ledit manchon interne arrive en butée axiale contre une paroi (400) solidaire du châssis de la machine, joue le rôle de ladite seconde butée (225).
  19. Machine selon la revendication 18 dans laquelle ledit manchon interne est constitué d'un couple de mâchoires (2201 et 2202) que l'on peut ouvrir pour laisser passer les bras transversaux (123) du pied d'anode.
  20. Machine selon l'une quelconque des revendications 12 à 19 caractérisée en ce qu'elle comprend également un dispositif de tri comprenant une sole de réception (510) qui permet de collecter les déchets carbonés et les timbales et sur laquelle on fait circuler un racleur (520) en va-et-vient de telle sorte que les déchets carbonés sont raclés dans une direction donnée et les timbales sont raclées dans la direction opposée.
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