EP3099842B1 - Electrolysis tank casing - Google Patents
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- C25C3/14—Devices for feeding or crust breaking
Definitions
- the present invention relates to the general technical field of aluminum production by electrolysis in an electrolysis cell containing a cryolite bath (hereinafter referred to as " cryolite bath ").
- the anodes are more particularly carbon type precooked.
- Aluminum is essentially produced by electrolysis of alumina dissolved in a cryolite bath.
- the electrolysis cell also comprises a cryolite bath contained in the box and consisting in particular of cryolite and dissolved alumina.
- a precooked carbon block constituting the anode of an anode assembly is immersed in the cryolite bath and consumed as the electrolysis reaction producing the aluminum progresses.
- the tank generally comprises a cowling consisting of a series of hoods placed between the upper edges of the box and the superstructure.
- the cowling is intended to cap the open upper part between the box and the superstructure to contain the pollutant gases inside the tank.
- At the bottom of the electrolytic cell is formed a layer of liquid aluminum discharged periodically by suction or siphoning.
- a disadvantage of this type of electrolysis cell concerns the risks of exhausting polluting gases to the outside. These risks of gas escape can have different origins.
- various products used in the electrolysis reaction - such as the cover product - can accumulate on the edges of the box against which the covers are supported. This accumulation of products can prevent the correct positioning of the covers. This induces the appearance of leaks of polluting gases at the upper edge of the box and between the covers disposed on each side of the tank.
- anode rods of the anode assemblies pass through the cowling.
- These anode rods are associated with dynamic sealing means provided to prevent the escape of gas through the junctions between the cowling and the anode rods.
- the dynamic sealing means can be damaged, especially when handling the anode rods to change an anode used by a new anode. The damage of the dynamic sealing means induces the appearance of leaks of polluting gases at the junctions between the cowling and the anode rods.
- Another disadvantage of this type of electrolytic cell concerns the movement kinematics of the anode assemblies when replacing a spent anode with a new anode. Indeed, the presence of the superstructure above the opening of the box generates an obstacle to the vertical displacement of the anode assemblies. It is therefore necessary to implement a kinematics of complex displacement of the anode assemblies around this superstructure to allow their extraction from the electrolytic cell.
- US3575827 discloses a vessel in which walls, forming with the vessel and the anode assemblies a confinement enclosure, are fixed on the anode assemblies.
- the anodic assemblies being in perpetual movement, the walls become deformed and do not quickly assume their role.
- An object of the present invention is to provide an electrolytic cell to overcome at least one of the aforementioned drawbacks.
- an object of the present invention is to provide an electrolytic cell having improved sealing to polluting gases and in which the extraction of the anode assemblies is facilitated.
- the invention proposes an electrolytic cell that can be used for the production of aluminum, comprising a box covered with an inner lining and including a bottom and side walls, the box being intended to receive a cryolite bath, characterized in that the vessel further comprises a containment enclosure including side walls extending above the side walls of the vessel, and at least one vessel element moving in translation along an axis T-T ', at least one lateral walls of the enclosure being offset towards the outside of the box with respect to one of the side walls of the box, and in that the side walls offset from the box and the chamber are mechanically connected by at least one shoulder including at least one minus a window through which the tank element and the TT axis pass
- a side wall of the chamber is considered to be offset relative to a side wall of the box when the lower edge of the side wall of the chamber is offset horizontally with respect to the upper edge of the wall.
- side of the box. To the outside of the box means the opposite side inside the box with respect to the side wall.
- the shoulder advantageously extends between the lower edge of the side wall offset from the containment chamber and the upper edge of the side wall of the box.
- the shoulder is more particularly a physical wall sealing between the offset side walls of the containment chamber and the box that connects mechanically.
- the shoulder may further advantageously support and ensure the mechanical strength of the containment enclosure.
- the tank comprises one (or more) shoulder (s) between the box and the enclosure.
- Each shoulder includes one (or more) window (s) through which pass (s) an element (elements) movable (s) in translation along a translation axis TT 'through the (the) window (s), in particular perpendicular to the plane in which (said) said window (s) (s).
- This particular arrangement ie shoulder / window assembly for the passage of a respective vessel member moving in translation along an axis TT 'passing through the window) makes it possible to limit the dimensions of the window (s) so as to avoid exhausting pollutant gases to the outside of the electrolytic cell through that (s).
- This particular arrangement also makes it possible to arrange the moving elements of an electrolysis cell - such as lifting or drilling devices - at the periphery of the box, unlike the electrolysis cells of the prior art where the devices of lifting and / or mobile drilling devices are generally positioned to the right of an opening defined by the walls of the box. Positioning the lifting devices and / or the drilling devices at the periphery of the box allows the absence of obstacle to a vertical stroke of the anode assemblies. This facilitates the realization of a sealed containment enclosure and a replacement of the anode assemblies by the top of the electrolytic cell, without requiring the implementation of a kinematic complex displacement of the anode assemblies.
- the containment chamber makes it possible to confine the tank gases to facilitate their capture and treatment.
- the containment enclosure advantageously comprises a removable cowling system closing an opening formed by the upper portions of the side walls of the containment chamber so as to achieve without embarrassment a change of anode assembly from the top of the electrolytic cell. .
- An opening is made in the removable cowling system for extracting or inserting an anode assembly into the containment.
- the box includes first and second transverse side walls and first and second longitudinal side walls
- the containment enclosure includes first and second transverse side walls extending above the first and second transverse side walls of the box.
- first and second longitudinal side walls extending above the first and second longitudinal side walls of the box, the first longitudinal side wall of the chamber being shifted outwardly of the box relative to the first longitudinal side wall of the box and the first longitudinal side walls of the box and the enclosure being mechanically connected by a shoulder including at least one window through which passes a respective member of vessel moving in translation along an axis TT 'passing through the window.
- the shoulder is advantageously provided on at least one longitudinal side of the electrolysis cell along which lifting devices and / or piercing devices can then be distributed.
- first and second longitudinal side walls of the enclosure are shifted outwardly of the box relative to the first and second respective longitudinal sidewalls of the box, the respective first and second longitudinal sidewalls of the box and the chamber being mechanically connected by shoulders, each shoulder including at least one window through which a respective bowl member moving through is passed. translation along an axis TT 'passing through the window.
- the first and second longitudinal side walls of the box extend between and below the first and second longitudinal side walls of the enclosure.
- a shoulder is then advantageously formed on the two opposite longitudinal sides of the electrolytic cell so as to make symmetrical lifting devices and / or drilling devices, typically each associated with an alumina supply device.
- the tank may further comprise four peripheral shoulders extending between the upper edges of the side walls of the box and the lower edges of the side walls of the enclosure. This allows in particular to have movable elements in translation between the four side walls of the box and the four side walls of the enclosure.
- the box and the confinement chamber are each preferably of parallelepipedal shape.
- the tank then advantageously has the shape of two parallelepipeds placed one on top of the other, the upper parallelepiped (confinement chamber) being slightly wider than the lower parallelepiped (caisson).
- each window extends in a plane perpendicular to the translation axis T-T '.
- the translation axis T-T ' can be vertical (or substantially vertical).
- each window extends in a horizontal plane.
- each shoulder may be substantially horizontal. The seal between the window of the shoulder and the translational cell element is then facilitated.
- each window is of complementary shape to the sectional shape of the respective vessel member passing through said window, more particularly of homothetic shape. This makes it possible to minimize the dimensions of the gap between the window and the displaceable element so as to limit the risks of exhausting polluting gases through said gap.
- each element passes through a respective window through a dynamic seal, including annular.
- Each seal is for example mounted at the periphery of a window, around the element in translation. This makes it possible to further improve the tightness of the tank.
- each window is electrically insulated from the element passing through it.
- the shoulder comprises at least one slot protruding in a direction opposite to the bottom of the box, a window being formed in the at least one slot.
- the window made in the upper part of the crenel is thus raised relative to the height of the cryolite bath so as to limit the exposure of the elements moving in translation through the window to the heat released by the cryolite bath, gas and air. cover product.
- translatable element can be associated with a window.
- the vessel comprises at least one anode assembly supported by anodic receivers displaceable in translation along the axis TT 'to plunge or extract the anode assembly from the cryolite bath
- windows of the shoulder may be associated with said anode receptors , each window allowing the passage of a respective anode receiver.
- the anode assembly passes through the vessel of a wall lateral longitudinal to the other of the containment and rests on two anode receivers crossing windows of two shoulders arranged on opposite longitudinal sides of the electrolysis cell.
- the anode assembly then rests on support means and translational perfectly stable and without impact on the tightness of the containment.
- the windows may be associated with other types of elements moving in translation such as an electric current conduction device for supplying the anode with electric current, or a device for drilling.
- the vessel comprises a piercing device intended to create a hole in a crust forming on the surface of the cryolite bath to allow a supply, in particular of alumina of the cryolite bath, the shoulder comprising at least one window through which the drilling device passes, more particularly a part (a bar) of the drilling device moving in translation.
- the windows associated with the piercing devices are thus raised relative to the height of the cryolite bath so as to limit the exposure of the piercing devices to the heat released by the cryolite bath, gases and the roofing product.
- each shoulder comprises at least one attachment device on one side of the shoulder opposite the bottom, for example a plate having a through hole and forming a point of attachment, for the handling of the box.
- a handling unit typically comprising a crane, a carriage adapted to be moved on the crane removably connectable to the box using for example pedals.
- Each shoulder may extend over the entire length of the longitudinal side wall (respectively transverse) of the box and / or the enclosure. This makes it possible to arrange the elements displaceable in translation along the axis T-T 'over the entire length (respectively the width) of the tank.
- the side walls of the containment enclosure and the box can serve as a point of attachment to the periphery of the electrolytic cell for equipment generally fixed above the opening of the box in the prior art.
- the tank may comprise anode assembly lifting means, piercing device, a gas collection system and an alumina supply device which are fixed on the side walls of the containment enclosure and / or on the side walls of the box.
- the box, the shoulder (s) and the enclosure are in one piece. This limits the risk of leakage at the junction between the box, the shoulder or shoulders and the enclosure that could be related to thermal expansion problems.
- the box, the or the shoulders and the enclosure may be in two (or more) parts.
- the electrolysis tank of substantially rectangular parallelepiped shape comprises a box 1, a containment chamber 2, a plurality of anode assemblies 3, a cathode 4, a gas collection device 5, one (or more) device (s) drilling device 6, and several lifting devices 7.
- This tank is used for the production of aluminum. It may be associated with a plurality of other electrolysis cells, possibly identical, the different tanks being arranged one after the other, two successive electrolytic cells being adjacent at one of their longitudinal side walls. .
- the box 1 is of generally parallelepiped shape. It comprises a bottom 10, first and second transverse side walls 11, and first and second longitudinal side walls 12.
- the caisson 1 also comprises cradles 13 extending on the outer faces of the bottom 10 and the side walls 11, 12 These cradles 13 make it possible to mechanically reinforce the casing 1.
- the casing 1 may be metallic, for example steel.
- the internal faces of the bottom 10 and the side walls 11, 12 of the box 1 are covered with refractory blocks 14 for heat insulating the box 1.
- the blocks 14 may comprise for example refractory bricks and / or carbon blocks.
- the enclosure 2 defines a closed volume of confinement of the gases above the cryolite bath 19 in which the anode assemblies 3 are displaced.
- the enclosure 2 is supported on the upper edges of the caisson 1. It comprises first and second transverse side walls 21 and first and second longitudinal side walls 22 fixed to the caisson 1.
- the side walls 21, 22 of the enclosure 2 are offset outwardly relative to the side walls 11, 12 of the box 1 so that said side walls 21, 22 of the enclosure 2 extend around and above the side walls 11, 12 of the box 1, the side walls 11, 12, 21, 22 of the box 1 and the chamber 2 being mechanically connected by shoulders 16, 17 which will be described in more detail in the following .
- the enclosure 2 also includes a removable cover 23 to cover the upper opening defined by the four side walls 21, 22 of the enclosure 2.
- the cover 23 may be composed of an assembly of panels extending generally in a plane , and bear on the upper edges of the side walls 21, 22 of the enclosure 2, and more particularly on gas collection ducts extending at the upper edges of the enclosure 2.
- the box 1 is open in its upper part 15.
- the tank comprises one (or more) peripheral shoulder (s) 16, 17 between the upper edges of the side walls of the box and the lower edges of the side walls of the enclosure .
- Each peripheral shoulder 16, 17 extends outwardly from the box 1 (respectively towards the inside of the enclosure), parallel to the bottom 10 of the box 1.
- the shoulders may be part of the box 1 and / or the enclosure 2.
- Each shoulder 16, 17 is associated with a side wall 11, 12 (respectively 21, 22) of the box 1 (respectively of the enclosure).
- Each shoulder 16, 17 may comprise one (or more) window (s) 18a through which passes an element of the vessel moving in translation along a translation axis T-T 'during the operation of the vessel.
- This element of the tank may be a part of a lifting device 7 moving in translation along the translation axis TT 'such as an anode receiver 72 of a lifting device 7 which will be described in more detail in FIG. after.
- each window 18a is associated with a respective tank member therethrough, said bowl member being movable in translation along the translation axis T-T 'between two extreme positions.
- each window 18a extends in a plane perpendicular to the axis of translation T-T '. This makes it possible to reduce the dimensions of the windows 18a by making them independent of the movement of the elements moving in translation along the translation axis T-T '.
- each window 18a is associated with a respective anode receiver 72 moving in vertical translation along the translation axis T-T '.
- the windows 18a extend in a horizontal plane. The same goes for each shoulder 16, 17.
- each window 18a may be complementary to the sectional shape (in a plane perpendicular to the translation axis T-T ') of the element passing through said window. This makes it possible to minimize the dimensions of the window so as to limit the risks of exhausting polluting gases to the outside of the electrolytic cell.
- each window 18a is of rectangular shape complementary to the rectangular sectional shape of their associated anode receptors 72.
- each window 18a of the box 1 may comprise a seal extending on its edges, so that the seal surrounds the translationally displaceable member associated with the window. This improves the sealing of the tank so as to limit the risk of exhausting polluting gases through the windows.
- the seal may be adapted to cooperate with a sealing portion arranged on the sliding element.
- the sealing portion extends along the region of the sliding member through the seal during translational movement of the element between its extreme positions.
- the dynamic seal typically annular around the sealing portion, may also serve as an electrical insulator if the sliding element is not at the same electrical potential as the edges of the window through.
- Each (or some) shoulder (s) 16, 17 may also include one (or more) window (s) 18b through which a part of a piercing device 6 passes, which will be described in more detail in FIG. after.
- each window 18b may be complementary to the sectional shape (in a plane perpendicular to the translation axis T-T ') of the part passing through said window18b to limit the risk of exhausting gaseous pollutants to the atmosphere. outside the electrolysis cell.
- each window 18b is circular in shape complementary to the cylindrical shape of the piercing device part 6 associated therewith.
- a seal may be provided on the edges of each window 18b, so that the seal surrounds the displaceably movable part of the piercing device 6.
- the seal may be adapted to cooperate with a sealing portion arranged on the part of the piercing device 6, this portion extending over the entire region of the sliding part through the seal during the displacement. translation of the part between its extreme positions.
- the windows 18a and 18b can extend in the combined planes.
- the windows 18a and 18b can extend in separate planes.
- each shoulder 16, 17 comprises slots projecting in a direction opposite to the bottom 10 of the box 1.
- Each slot comprises a horizontal plate in which is formed a respective window 18b so that the windows 18b extend to a height greater than the height of the windows 18a.
- the casing 1 or the shoulders 16, 17 and the enclosure 2 are monobloc. This limits the risk of leakage at the junction between the box and the enclosure. These risks are otherwise significant because the chamber 1 and the enclosure will have a different behavior compared to the expansion caused by the high operating temperatures of an electrolysis cell.
- each shoulder of the chamber 2 can come into contact with a respective peripheral shoulder of the box 1.
- each shoulder may extend over the entire length of the side wall of the enclosure 2 (respectively of box 1), the shoulders of the enclosure 2 and the box 1 each comprising one (or more) window ( s) at coinciding positions when the enclosure 2 is placed on the caisson 1.
- Each anode assembly 3 comprises an anode 31 and an anode structure 32.
- the anode structure 32 on the one hand manipulates the anode 31, and on the other hand to supply the electric current.
- the anode 31 immersed in the cryolite bath is consumed.
- Anode assemblies 3 must therefore be replaced periodically.
- the anode 31 is preferably a block of precooked carbonaceous material.
- the anode structure comprises in particular a transverse beam.
- the vessel comprises a plurality of anode assemblies 3 distributed along a longitudinal axis of the vessel.
- the anode structure may comprise an armature made of a metal having good mechanical strength, such as steel. This allows the anode structure to maintain the anode assemblies in suspension. It may also comprise sections made of a metal having a good electrical conductivity such as copper or aluminum. This allows the anode structure to provide electrical power routing for the power supply of the anode assemblies.
- the cathode 4 may comprise a plurality of cathode blocks of carbonaceous material.
- each cathode block comprises at least one recess in its lower part inside which is disposed an electrical conduction means 41.
- a good physical and electrical connection is made in the recess between the cathode block 4 and the electrical conduction means 41 using cast iron.
- the driver passes through the box 1 at the openings in the housing 1, more particularly the bottom 10 or the longitudinal side walls 12.
- the conductor collects electrical current at the cathode to allow it to be routed from one electrolysis cell to another.
- the gas collection device 5 can recover for treatment the pollutant gases generated during the electrolysis reaction.
- the gas collection device 5 comprises one (or more) collection duct (s) on which (which) openings for the suction of gases are distributed.
- the capture sheath (s) is (are) associated with one (or more) suction device (s) (not shown). It (s) extends (ent) on the longitudinal side walls 22 of the chamber 2, and possibly on the transverse side walls 21 of the enclosure 2. The presence of openings along the longitudinal walls 22 of the enclosure 2 improves the efficiency of collection of gaseous pollutants.
- the number of openings of the collection device 5 may be equal to a number of piercing devices 6 attached to the electrolytic cell.
- each opening may be associated with a respective drilling device 6 and be positioned close to it.
- each capture sheath may be of square or rectangular section, and be made of a material having a high mechanical strength, such as steel. This makes it possible to increase the rigidity and the strength of the suction duct.
- a collection sheath is thus formed which, in addition to its primary function of conveying gases, can be used in particular as a strapping belt for the assembly composed of the box 1 and the chamber 2, and as a support for fixing for different elements of the electrolysis cell such as drilling devices 6 or lifting devices 7.
- the piercing devices 6 make it possible to form holes in a crust of alumina and solidified bath forming on the surface of the cryolite bath 19 during the electrolysis reaction.
- holes are formed regularly to allow the addition of various compounds - such as alumina, cryolite (Na3AIF6) or aluminum fluoride (AIF3) - to stabilize the operating parameters of the electrolysis cell. .
- compounds - such as alumina, cryolite (Na3AIF6) or aluminum fluoride (AIF3) - to stabilize the operating parameters of the electrolysis cell.
- the piercing device comprises a jack 61 and a piercing member 62.
- the piercing member 62 is intended to be positioned above the crust to be pierced.
- the jack 61 makes it possible to animate the piercing member 62 in a vertical reciprocating movement to pierce the crust via a U-shaped structure 63 composed of first and second wings connected to a transverse core. .
- the first wing is integral with a rod of the jack 61 and extends in the extension thereof along a T-T 'axis of translation of the rod.
- the second wing is secured to the piercing member 62.
- a thermally insulating part may be fixed between the first flange and the rod to limit the risk of propagation of heat to the cylinder 61, an excessive increase in the temperature of the cylinder 61 may degrade.
- Sliding guide means of the cylinder rod 61 may be provided for the window (s) associated with the drilling device (s). These guide means serve to guide the displacement. in translation of the assembly consisting of the cylinder rod 61, the piercing member 62, and the U-shaped structure 63.
- each window 18b associated with a piercing device 6 may comprise a channel 64 surrounding the first wing and forming the sliding guide means.
- This channel 64 extends on the edges of the window 18b, and protrudes, preferably perpendicularly to an outer face of the shoulder 16a, 17a opposite the bottom 10 of the box 1 (ie face of the shoulder opposite the volume closed defined by the enclosure 2), so as to minimize the height of the transverse core above the shoulder 16a, 17a.
- the lifting devices 7 allow the manipulation of the anode structures 32, and consequently the anode assemblies 3. More precisely, the lifting devices 7 make it possible to move the anode assemblies 3 vertically in translation.
- Each anode assembly 3 is associated with two respective lifting devices 7 on each of which rests one of its ends. Thus, the displacement of each anode assembly 3 is independent of the displacement of the other anode assemblies 3 contained in the tank.
- Each lifting device 7 comprises a jack 71 and an anode receiver 72.
- the cylinder 71 makes it possible to move the anodic receiver 72 vertically in translation along a translation axis T-T '.
- the anode receiver 72 comprises a bar of rectangular section extending along a longitudinal axis coinciding with the translation axis T-T '. A portion (for example the end closest to the bottom of the box) of the bar is electrically connected to flexible electrical conduction means to allow the power supply of the anode assemblies.
- the upper end of the bar comprises a housing for receiving the end of the anode structure 32 and whose shape is complementary thereto.
- Guiding means for ensuring a vertical displacement along the translation axis T-T 'of the anode receiver 72 may be provided at the windows 18a associated with the anode receivers.
- the lifting device is advantageously electrically isolated from the caisson 1 and the enclosure 2.
- the windows 18a were associated with lifting devices 7, and the windows 18b were associated with drilling devices 6. It is obvious to those skilled in the art that the windows 18a and 18b 18b can be associated with any other bowl member moving in translation along a translation axis T-T '. Also and contrary to what is presented above, windows 18a can be associated with drilling devices 6 and windows 18b with lifting devices 7.
- the window (s) corresponded to two-dimensional openings.
- the (or) window (s) correspond to the projection in a plane of said three-dimensional openings, this projection defining a passage region for the cell element associated therewith.
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Description
La présente invention concerne le domaine technique général de la production d'aluminium par électrolyse dans une cuve d'électrolyse contenant un bain à base de cryolithe (appelé ci-après « bain cryolithaire »).The present invention relates to the general technical field of aluminum production by electrolysis in an electrolysis cell containing a cryolite bath (hereinafter referred to as " cryolite bath ").
Elle concerne plus précisément un caisson de cuve d'électrolyse destiné à contenir un tel bain cryolithaire. Les anodes sont plus particulièrement en carbone de type précuites.It relates more specifically to an electrolytic cell box for containing such a cryolite bath. The anodes are more particularly carbon type precooked.
L'aluminium est essentiellement produit par électrolyse d'alumine dissoute dans un bain cryolithaire.Aluminum is essentially produced by electrolysis of alumina dissolved in a cryolite bath.
Actuellement, la production d'aluminium à l'échelle industrielle est mise en oeuvre dans une cuve d'électrolyse composée notamment :
- d'un caisson parallélépipédique en acier incluant un fond et des parois latérales, le caisson étant ouvert dans sa partie supérieure,
- d'un revêtement intérieur réfractaire recouvrant le fond et les parois latérales du caisson,
- d'une cathode à base de blocs cathodiques en matériau carboné disposée dans le caisson et reliée à des conducteurs électriques servant à l'acheminement du courant d'électrolyse.
- a parallelepipedic steel box including a bottom and side walls, the box being open in its upper part,
- a refractory lining covering the bottom and the side walls of the box,
- a cathode based on cathode blocks made of carbonaceous material disposed in the box and connected to electrical conductors for the routing of the electrolysis current.
La cuve d'électrolyse comporte également un bain cryolithaire contenu dans le caisson et constitué notamment de cryolithe et d'alumine dissoute.The electrolysis cell also comprises a cryolite bath contained in the box and consisting in particular of cryolite and dissolved alumina.
Un bloc carboné précuit constituant l'anode d'un ensemble anodique est plongé dans le bain cryolithaire et consommé au fur et à mesure de la réaction d'électrolyse produisant l'aluminium.A precooked carbon block constituting the anode of an anode assembly is immersed in the cryolite bath and consumed as the electrolysis reaction producing the aluminum progresses.
Une superstructure traversante est montée sur le caisson de la cuve d'électrolyse. Cette superstructure est par exemple posée sur le caisson et s'étend au droit au-dessus de l'ouverture du caisson. La superstructure permet de supporter différents éléments de la cuve d'électrolyse disposés au droit au-dessus de l'ouverture du caisson tels que :
- des moyens de levage prévus pour descendre l'anode dans la cuve d'électrolyse au fur et à mesure de sa consommation,
- des moyens d'alimentation en réactifs prévus pour permettre l'introduction dans le bain cryolithaire des réactifs consommés durant la réaction d'électrolyse,
- un dispositif de collecte des gaz polluants prévu pour éviter l'émission dans l'atmosphère des gaz polluants générés lors de la réaction d'électrolyse - tels que du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, du dioxyde de soufre et du fluorure d'hydrogène gazeux.
- lifting means provided for lowering the anode in the electrolytic cell as it is consumed,
- reagent feed means provided to allow the introduction into the cryolite bath of reagents consumed during the electrolysis reaction,
- a device for collecting polluting gases designed to prevent the emission into the atmosphere of the polluting gases generated during the electrolysis reaction - such as carbon dioxide, carbon monoxide, sulfur dioxide and fluoride; hydrogen gas.
Enfin, la cuve comprend généralement, un capotage constitué d'une série de capots posés entre les bords supérieurs du caisson et la superstructure. Le capotage est prévu pour coiffer la partie supérieure ouverte entre le caisson et la superstructure afin de confiner les gaz polluants à l'intérieur de la cuve.Finally, the tank generally comprises a cowling consisting of a series of hoods placed between the upper edges of the box and the superstructure. The cowling is intended to cap the open upper part between the box and the superstructure to contain the pollutant gases inside the tank.
Au fond de la cuve d'électrolyse se forme une couche d'aluminium liquide évacuée périodiquement par aspiration ou siphonage.At the bottom of the electrolytic cell is formed a layer of liquid aluminum discharged periodically by suction or siphoning.
Un inconvénient de ce type de cuve d'électrolyse concerne les risques d'échappement de gaz polluants vers l'extérieur. Ces risques d'échappement de gaz peuvent avoir différentes origines.A disadvantage of this type of electrolysis cell concerns the risks of exhausting polluting gases to the outside. These risks of gas escape can have different origins.
Notamment, différents produits utilisés lors de la réaction d'électrolyse - tels que du produit de couverture - peuvent s'accumuler sur les bords du caisson contre lesquels les capots prennent appui. Cette accumulation de produits peut empêcher le positionnement correct des capots. Ceci induit l'apparition de fuites de gaz polluants au niveau du bord supérieur du caisson et entre les capots disposés sur chaque côté de la cuve.In particular, various products used in the electrolysis reaction - such as the cover product - can accumulate on the edges of the box against which the covers are supported. This accumulation of products can prevent the correct positioning of the covers. This induces the appearance of leaks of polluting gases at the upper edge of the box and between the covers disposed on each side of the tank.
Egalement, des tiges anodiques des ensembles anodiques traversent le capotage. Ces tiges anodiques sont associées à des moyens d'étanchéité dynamiques prévus pour éviter l'échappement de gaz à travers les jonctions entre le capotage et les tiges anodiques. Toutefois les moyens d'étanchéité dynamiques peuvent être endommagés, notamment lors de la manipulation des tiges anodiques pour changer une anode usée par une anode neuve. L'endommagement des moyens d'étanchéité dynamiques induit l'apparition de fuites de gaz polluants au niveau des jonctions entre le capotage et les tiges anodiques.Also, anode rods of the anode assemblies pass through the cowling. These anode rods are associated with dynamic sealing means provided to prevent the escape of gas through the junctions between the cowling and the anode rods. However, the dynamic sealing means can be damaged, especially when handling the anode rods to change an anode used by a new anode. The damage of the dynamic sealing means induces the appearance of leaks of polluting gases at the junctions between the cowling and the anode rods.
Un autre inconvénient de ce type de cuve d'électrolyse concerne la cinématique de déplacement des ensembles anodiques lors du remplacement d'une anode usée par une anode neuve. En effet, la présence de la superstructure au-dessus de l'ouverture du caisson génère un obstacle au déplacement vertical des ensembles anodiques. Il est donc nécessaire de mettre en oeuvre une cinématique de déplacement complexe des ensembles anodiques autour de cette superstructure pour permettre leur extraction de la cuve d'électrolyse.Another disadvantage of this type of electrolytic cell concerns the movement kinematics of the anode assemblies when replacing a spent anode with a new anode. Indeed, the presence of the superstructure above the opening of the box generates an obstacle to the vertical displacement of the anode assemblies. It is therefore necessary to implement a kinematics of complex displacement of the anode assemblies around this superstructure to allow their extraction from the electrolytic cell.
Il est connu de
Un but de la présente invention est de proposer une cuve d'électrolyse permettant de pallier au moins l'un des inconvénients précités. Notamment, un but de la présente invention est de proposer une cuve d'électrolyse présentant une étanchéité améliorée aux gaz polluants et dans laquelle l'extraction des ensembles anodiques est facilitée.An object of the present invention is to provide an electrolytic cell to overcome at least one of the aforementioned drawbacks. In particular, an object of the present invention is to provide an electrolytic cell having improved sealing to polluting gases and in which the extraction of the anode assemblies is facilitated.
A cet effet, l'invention propose une cuve d'électrolyse utilisable pour la production d'aluminium, comportant un caisson recouvert d'un revêtement intérieur et incluant un fond et des parois latérales, le caisson étant destiné à recevoir un bain cryolithaire, caractérisé en ce que la cuve comprend en outre une enceinte de confinement incluant des parois latérales s'étendant au-dessus des parois latérales du caisson, et au moins un élément de cuve se déplaçant en translation selon un axe T-T', au moins une des parois latérales de l'enceinte étant décalée vers l'extérieur du caisson par rapport à une des parois latérales du caisson, et en ce que les parois latérales décalées du caisson et de l'enceinte sont reliées mécaniquement par au moins un épaulement incluant au moins une fenêtre à travers laquelle passe l'élément de cuve et l'axe T-T'For this purpose, the invention proposes an electrolytic cell that can be used for the production of aluminum, comprising a box covered with an inner lining and including a bottom and side walls, the box being intended to receive a cryolite bath, characterized in that the vessel further comprises a containment enclosure including side walls extending above the side walls of the vessel, and at least one vessel element moving in translation along an axis T-T ', at least one lateral walls of the enclosure being offset towards the outside of the box with respect to one of the side walls of the box, and in that the side walls offset from the box and the chamber are mechanically connected by at least one shoulder including at least one minus a window through which the tank element and the TT axis pass
Dans le cadre de la présente invention, une paroi latérale de l'enceinte est considérée comme décalée par rapport à une paroi latérale du caisson lorsque le bord inférieur de la paroi latérale de l'enceinte est décalé horizontalement par rapport au bord supérieur de la paroi latérale du caisson. Vers l'extérieur du caisson signifie du côté opposé à l'intérieur du caisson par rapport à la paroi latérale.In the context of the present invention, a side wall of the chamber is considered to be offset relative to a side wall of the box when the lower edge of the side wall of the chamber is offset horizontally with respect to the upper edge of the wall. side of the box. To the outside of the box means the opposite side inside the box with respect to the side wall.
L'épaulement s'étend avantageusement entre le bord inférieur de la paroi latérale décalée de l'enceinte de confinement et le bord supérieur de la paroi latérale du caisson. L'épaulement est plus particulièrement une paroi physique assurant l'étanchéité entre les parois latérales décalées de l'enceinte de confinement et du caisson qu'il relie mécaniquement. L'épaulement peut en outre avantageusement supporter et assurer la tenue mécanique de l'enceinte de confinement.The shoulder advantageously extends between the lower edge of the side wall offset from the containment chamber and the upper edge of the side wall of the box. The shoulder is more particularly a physical wall sealing between the offset side walls of the containment chamber and the box that connects mechanically. The shoulder may further advantageously support and ensure the mechanical strength of the containment enclosure.
La cuve comprend un (ou plusieurs) épaulement(s) entre le caisson et l'enceinte. Chaque épaulement comprend une (ou plusieurs) fenêtre(s) à travers laquelle (lesquelles) passe(nt) un élément (des éléments) déplaçable(s) en translation selon un axe de translation T-T' traversant la (les) fenêtre(s), notamment perpendiculairement au plan dans lequel s'étend(ent) ladite (lesdites) fenêtre(s).The tank comprises one (or more) shoulder (s) between the box and the enclosure. Each shoulder includes one (or more) window (s) through which pass (s) an element (elements) movable (s) in translation along a translation axis TT 'through the (the) window (s), in particular perpendicular to the plane in which (said) said window (s) (s).
Cet agencement particulier (i.e. ensemble épaulement/fenêtre pour le passage d'un élément respectif de cuve se déplaçant en translation selon un axe T-T' traversant la fenêtre) permet de limiter les dimensions de la (des) fenêtre(s) de sorte à éviter les échappements de gaz polluants vers l'extérieur de la cuve d'électrolyse au travers de celle(s)-ci.This particular arrangement (ie shoulder / window assembly for the passage of a respective vessel member moving in translation along an axis TT 'passing through the window) makes it possible to limit the dimensions of the window (s) so as to avoid exhausting pollutant gases to the outside of the electrolytic cell through that (s).
Cet agencement particulier permet en outre de disposer les éléments mobiles d'une cuve d'électrolyse - tels que des dispositifs de levage ou de perçage - à la périphérie du caisson, contrairement aux cuves d'électrolyse de l'art antérieur où les dispositifs de levage et/ou les dispositifs de perçage mobiles sont généralement positionnés au droit d'une ouverture définie par les parois du caisson. Le fait de positionner les dispositifs de levage et/ou les dispositifs de perçage à la périphérie du caisson permet l'absence d'obstacle à une course verticale des ensembles anodiques. Ceci permet de faciliter la réalisation d'une enceinte de confinement étanche et un remplacement des ensembles anodiques par le haut de la cuve d'électrolyse, sans nécessiter la mise en oeuvre d'une cinématique de déplacement complexe des ensembles anodiques.This particular arrangement also makes it possible to arrange the moving elements of an electrolysis cell - such as lifting or drilling devices - at the periphery of the box, unlike the electrolysis cells of the prior art where the devices of lifting and / or mobile drilling devices are generally positioned to the right of an opening defined by the walls of the box. Positioning the lifting devices and / or the drilling devices at the periphery of the box allows the absence of obstacle to a vertical stroke of the anode assemblies. This facilitates the realization of a sealed containment enclosure and a replacement of the anode assemblies by the top of the electrolytic cell, without requiring the implementation of a kinematic complex displacement of the anode assemblies.
L'enceinte de confinement permet de confiner les gaz de cuve pour faciliter leur captation et traitement. L'enceinte de confinement comporte avantageusement un système de capotage amovible fermant une ouverture formée par les portions supérieures des parois latérales de l'enceinte de confinement de sorte à réaliser sans gêne un changement d'ensemble anodique par le haut de la cuve d'électrolyse. Une ouverture est réalisée dans le système de capotage amovible pour l'extraction ou l'insertion d'un ensemble anodique dans l'enceinte de confinement.The containment chamber makes it possible to confine the tank gases to facilitate their capture and treatment. The containment enclosure advantageously comprises a removable cowling system closing an opening formed by the upper portions of the side walls of the containment chamber so as to achieve without embarrassment a change of anode assembly from the top of the electrolytic cell. . An opening is made in the removable cowling system for extracting or inserting an anode assembly into the containment.
Des aspects préférés mais non limitatifs de la cuve d'électrolyse selon l'invention sont les suivants.Preferred but non-limiting aspects of the electrolytic cell according to the invention are as follows.
De préférence, le caisson inclut des première et deuxième parois latérales transversales et des première et deuxième parois latérales longitudinales, l'enceinte de confinement inclut des première et deuxième parois latérales transversales s'étendant au-dessus des première et deuxième parois latérales transversales du caisson, et des première et deuxième parois latérales longitudinales s'étendant au-dessus des première et deuxième parois latérales longitudinales du caisson, la première paroi latérale longitudinale de l'enceinte étant décalée vers l'extérieur du caisson par rapport à la première paroi latérale longitudinale du caisson et les premières parois latérales longitudinales du caisson et de l'enceinte étant reliées mécaniquement par un épaulement incluant au moins une fenêtre au travers de laquelle passe un élément respectif de cuve se déplaçant en translation selon un axe T-T' traversant la fenêtre.Preferably, the box includes first and second transverse side walls and first and second longitudinal side walls, the containment enclosure includes first and second transverse side walls extending above the first and second transverse side walls of the box. , and first and second longitudinal side walls extending above the first and second longitudinal side walls of the box, the first longitudinal side wall of the chamber being shifted outwardly of the box relative to the first longitudinal side wall of the box and the first longitudinal side walls of the box and the enclosure being mechanically connected by a shoulder including at least one window through which passes a respective member of vessel moving in translation along an axis TT 'passing through the window.
L'épaulement est avantageusement réalisé sur au moins un côté longitudinal de la cuve d'électrolyse le long duquel peuvent être alors répartis des dispositifs de levage et/ou des dispositifs de perçage.The shoulder is advantageously provided on at least one longitudinal side of the electrolysis cell along which lifting devices and / or piercing devices can then be distributed.
En outre, plus particulièrement, les première et deuxième parois latérales longitudinales de l'enceinte sont décalées vers l'extérieur du caisson par rapport aux première et deuxième parois latérales longitudinales respectives du caisson, les première et deuxième parois latérales longitudinales respectives du caisson et de l'enceinte étant reliées mécaniquement par des épaulements, chaque épaulement incluant au moins une fenêtre au travers de laquelle passe un élément respectif de cuve se déplaçant en translation selon un axe T-T' traversant la fenêtre.In addition, more particularly, the first and second longitudinal side walls of the enclosure are shifted outwardly of the box relative to the first and second respective longitudinal sidewalls of the box, the respective first and second longitudinal sidewalls of the box and the chamber being mechanically connected by shoulders, each shoulder including at least one window through which a respective bowl member moving through is passed. translation along an axis TT 'passing through the window.
Les première et deuxième parois latérales longitudinales du caisson s'étendent entre et en-dessous des première et deuxième parois latérales longitudinales de l'enceinte.The first and second longitudinal side walls of the box extend between and below the first and second longitudinal side walls of the enclosure.
Un épaulement est alors avantageusement réalisé sur les deux côtés longitudinaux opposés de la cuve d'électrolyse de sorte à pouvoir rendre symétrique des dispositifs de levage et/ou des dispositifs de perçage, classiquement associés chacun à un dispositif d'alimentation en alumine.A shoulder is then advantageously formed on the two opposite longitudinal sides of the electrolytic cell so as to make symmetrical lifting devices and / or drilling devices, typically each associated with an alumina supply device.
La cuve peut encore comprendre quatre épaulements périphériques s'étendant entre les bords supérieurs des parois latérales du caisson et les bords inférieurs des parois latérales de l'enceinte. Ceci permet notamment de disposer des éléments mobiles en translation entre les quatre parois latérales du caisson et les quatre parois latérales de l'enceinte.The tank may further comprise four peripheral shoulders extending between the upper edges of the side walls of the box and the lower edges of the side walls of the enclosure. This allows in particular to have movable elements in translation between the four side walls of the box and the four side walls of the enclosure.
Chaque épaulement peut faire partie du caisson et/ou de l'enceinte. Par exemple :
- le caisson peut comprendre deux épaulements périphériques s'étendant vers l'extérieur du volume définit par le caisson, le long des bords supérieurs des première et deuxième parois latérales longitudinales du caisson, l'enceinte étant dépourvue d'épaulement et étant posée sur les épaulements du caisson,
- l'enceinte peut comprendre deux épaulements périphériques s'étendant vers l'intérieur du volume définit par l'enceinte, le long des bords inférieurs des première et deuxième parois latérales longitudinales de l'enceinte, le caisson étant dépourvu d'épaulement, et l'enceinte étant posée sur les bords supérieurs des parois latérales du caisson,
- le caisson et l'enceinte peuvent comprendre respectivement deux épaulements périphériques, les épaulements du caisson s'étendant vers l'extérieur du volume définit par le caisson le long des bords supérieurs des première et deuxième parois latérales longitudinales du caisson, et les épaulements de l'enceinte s'étendant vers l'intérieur du volume définit par l'enceinte le long des bords inférieurs des première et deuxième parois latérales longitudinales de l'enceinte ; le fait que le caisson et l'enceinte comprennent chacun des épaulements permet de faciliter la mise en appui de l'enceinte sur le caisson et permet d'améliorer la stabilité de l'empilement composé du caisson et de l'enceinte,
- le caisson et l'enceinte peuvent encore être un seul et même élément monobloc comprenant également le ou les épaulements.
- the box may comprise two peripheral shoulders extending outwardly of the volume defined by the box, along the upper edges of the first and second longitudinal side walls of the box, the enclosure being devoid of shoulder and being placed on the shoulders the box,
- the enclosure may comprise two peripheral shoulders extending inwardly of the volume defined by the enclosure, along the lower edges of the first and second longitudinal side walls of the enclosure, the housing being devoid of shoulder, and enclosure being placed on the upper edges of the side walls of the box,
- the box and the enclosure may comprise respectively two peripheral shoulders, the shoulders of the box extending outwardly of the volume defined by the box along the upper edges of the first and second longitudinal side walls of the box, and the shoulders of the box; enclosure extending inwardly of the volume defined by the enclosure along the lower edges of the first and second longitudinal side walls of the enclosure; the fact that the box and the chamber each comprise shoulders facilitates the support of the chamber on the box and improves the stability of the stack composed of the box and the chamber,
- the box and the enclosure may still be one and the same monobloc element also including the shoulder or shoulders.
Le caisson et l'enceinte de confinement sont chacun de préférence de forme parallélépipédique. La cuve a alors avantageusement une forme de deux parallélépipèdes posés l'un sur l'autre, le parallélépipède supérieur (enceinte de confinement) étant légèrement plus large que le parallélépipède inférieur (caisson).The box and the confinement chamber are each preferably of parallelepipedal shape. The tank then advantageously has the shape of two parallelepipeds placed one on top of the other, the upper parallelepiped (confinement chamber) being slightly wider than the lower parallelepiped (caisson).
De préférence, chaque fenêtre s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de translation T-T'. L'axe de translation T-T' peut être vertical (ou sensiblement vertical). Dans ce cas, chaque fenêtre s'étend dans un plan horizontal. De même, chaque épaulement peut être sensiblement horizontal. L'étanchéité entre la fenêtre de l'épaulement et l'élément de cuve en translation est alors facilitée.Preferably, each window extends in a plane perpendicular to the translation axis T-T '. The translation axis T-T 'can be vertical (or substantially vertical). In this case, each window extends in a horizontal plane. Similarly, each shoulder may be substantially horizontal. The seal between the window of the shoulder and the translational cell element is then facilitated.
Dans une variante de réalisation, chaque fenêtre est de forme complémentaire à la forme en section de l'élément respectif de cuve passant à travers ladite fenêtre, plus particulièrement de forme homothétique. Ceci permet de minimiser les dimensions de l'interstice entre la fenêtre et l'élément déplaçable de sorte à limiter les risques d'échappement de gaz polluants à travers ledit interstice. Dans certaines variantes de réalisation, chaque élément traverse une fenêtre respective au travers d'un joint d'étanchéité dynamique, notamment annulaire. Chaque joint est par exemple monté à la périphérie d'une fenêtre, autour de l'élément en translation. Ceci permet d'améliorer encore l'étanchéité de la cuve. De préférence, chaque fenêtre est isolée électriquement de l'élément la traversant.In an alternative embodiment, each window is of complementary shape to the sectional shape of the respective vessel member passing through said window, more particularly of homothetic shape. This makes it possible to minimize the dimensions of the gap between the window and the displaceable element so as to limit the risks of exhausting polluting gases through said gap. In certain embodiments, each element passes through a respective window through a dynamic seal, including annular. Each seal is for example mounted at the periphery of a window, around the element in translation. This makes it possible to further improve the tightness of the tank. Preferably, each window is electrically insulated from the element passing through it.
Selon une variante de réalisation, l'épaulement comprend au moins un créneau en saillie dans une direction opposée au fond du caisson, une fenêtre étant formée dans le au moins un créneau.According to an alternative embodiment, the shoulder comprises at least one slot protruding in a direction opposite to the bottom of the box, a window being formed in the at least one slot.
La fenêtre réalisée dans le partie supérieure du créneau est donc surélevée par rapport à la hauteur du bain cryolithaire de sorte à limiter l'exposition des éléments se déplaçant en translation à travers la fenêtre à la chaleur dégagée par le bain cryolithaire, aux gaz et au produit de couverture.The window made in the upper part of the crenel is thus raised relative to the height of the cryolite bath so as to limit the exposure of the elements moving in translation through the window to the heat released by the cryolite bath, gas and air. cover product.
Différents types d'élément déplaçable en translation peuvent être associés à une fenêtre. Par exemple, lorsque la cuve comprend au moins un ensemble anodique supporté par des récepteurs anodiques déplaçables en translation selon l'axe T-T' pour plonger ou extraire l'ensemble anodique du bain cryolithaire, des fenêtres de l'épaulement peuvent être associées auxdits récepteurs anodiques, chaque fenêtre permettant le passage d'un récepteur anodique respectif.Different types of translatable element can be associated with a window. For example, when the vessel comprises at least one anode assembly supported by anodic receivers displaceable in translation along the axis TT 'to plunge or extract the anode assembly from the cryolite bath, windows of the shoulder may be associated with said anode receptors , each window allowing the passage of a respective anode receiver.
Selon un mode de réalisation préféré, l'ensemble anodique traverse la cuve d'une paroi latérale longitudinale à l'autre de l'enceinte de confinement et repose sur deux récepteurs anodiques traversant des fenêtres de deux épaulements disposés sur des côtés longitudinaux opposés de la cuve d'électrolyse. L'ensemble anodique repose alors sur des moyens de support et de mise en translation parfaitement stable et sans impact sur l'étanchéité de l'enceinte de confinement.According to a preferred embodiment, the anode assembly passes through the vessel of a wall lateral longitudinal to the other of the containment and rests on two anode receivers crossing windows of two shoulders arranged on opposite longitudinal sides of the electrolysis cell. The anode assembly then rests on support means and translational perfectly stable and without impact on the tightness of the containment.
Bien sûr les fenêtres (ou d'autres fenêtres) peuvent être associées à d'autres types d'élément se déplaçant en translation tels qu'un dispositif de conduction électrique de courant pour alimenter l'anode en courant électrique, ou encore un dispositif de perçage.Of course, the windows (or other windows) may be associated with other types of elements moving in translation such as an electric current conduction device for supplying the anode with electric current, or a device for drilling.
Notamment dans un mode de réalisation, la cuve comprend un dispositif de perçage destiné à créer un trou dans une croûte se formant à la surface du bain cryolithaire pour permettre une alimentation, notamment en alumine du bain cryolithaire, l'épaulement comprenant au moins une fenêtre au travers de laquelle passe le dispositif de perçage, plus particulièrement une pièce (une barre) du dispositif de perçage se déplaçant en translation.In particular, in one embodiment, the vessel comprises a piercing device intended to create a hole in a crust forming on the surface of the cryolite bath to allow a supply, in particular of alumina of the cryolite bath, the shoulder comprising at least one window through which the drilling device passes, more particularly a part (a bar) of the drilling device moving in translation.
Les fenêtres associées aux dispositifs de perçage sont donc surélevées par rapport à la hauteur du bain cryolithaire de sorte à limiter l'exposition des dispositifs de perçage à la chaleur dégagée par le bain cryolithaire, aux gaz et au produit de couverture.The windows associated with the piercing devices are thus raised relative to the height of the cryolite bath so as to limit the exposure of the piercing devices to the heat released by the cryolite bath, gases and the roofing product.
De préférence, chaque épaulement comprend au moins un dispositif d'accrochage sur une face de l'épaulement opposée au fond, par exemple une plaque comportant un orifice traversant et formant un point d'accroche, pour la manutention du caisson. Ceci permet de faciliter le déplacement de la cuve à l'aide d'une unité de manutention comportant typiquement un pont roulant, un chariot apte à être déplacé sur le pont roulant connectable de manière amovible au caisson en utilisant par exemple des palonniers.Preferably, each shoulder comprises at least one attachment device on one side of the shoulder opposite the bottom, for example a plate having a through hole and forming a point of attachment, for the handling of the box. This facilitates the movement of the vessel using a handling unit typically comprising a crane, a carriage adapted to be moved on the crane removably connectable to the box using for example pedals.
Chaque épaulement peut s'étendre sur toute la longueur de la paroi latérale longitudinale (respectivement transversale) du caisson et/ou de l'enceinte. Ceci permet de disposer les éléments déplaçables en translation selon l'axe T-T' sur toute la longueur (respectivement la largeur) de la cuve.Each shoulder may extend over the entire length of the longitudinal side wall (respectively transverse) of the box and / or the enclosure. This makes it possible to arrange the elements displaceable in translation along the axis T-T 'over the entire length (respectively the width) of the tank.
Avantageusement, les parois latérales de l'enceinte de confinement et du caisson peuvent servir de point de fixation à la périphérie de la cuve d'électrolyse pour des équipements fixés généralement au-dessus de l'ouverture du caisson dans l'art antérieur. Ainsi, la cuve peut comprendre des moyens de levage d'ensembles anodiques, des dispositif de perçage, un système de collecte de gaz et un dispositif d'alimentation en alumine qui sont fixés sur des parois latérales de l'enceinte de confinement et/ou sur des parois latérales du caisson.Advantageously, the side walls of the containment enclosure and the box can serve as a point of attachment to the periphery of the electrolytic cell for equipment generally fixed above the opening of the box in the prior art. Thus, the tank may comprise anode assembly lifting means, piercing device, a gas collection system and an alumina supply device which are fixed on the side walls of the containment enclosure and / or on the side walls of the box.
De préférence, le caisson, le ou les épaulements et l'enceinte sont monobloc. Ceci permet de limiter les risques de fuite à la jonction entre le caisson, le ou les épaulements et l'enceinte qui pourraient être liés à des problèmes de dilatation thermique. En variante, le caisson, le ou les épaulements et l'enceinte peuvent être en deux (ou plus de deux) parties.Preferably, the box, the shoulder (s) and the enclosure are in one piece. This limits the risk of leakage at the junction between the box, the shoulder or shoulders and the enclosure that could be related to thermal expansion problems. Alternatively, the box, the or the shoulders and the enclosure may be in two (or more) parts.
D'autres avantages et caractéristiques de la cuve d'électrolyse ressortiront encore de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels :
- la
figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une cuve d'électrolyse, - la
figure 2 est une vue en coupe transversale de deux cuves d'électrolyse adjacentes, - la
figure 3 est une vue partielle d'une cuve d'électrolyse comportant un dispositif de perçage, - la
figure 4 est une représentation schématique en perspective d'un caisson d'une cuve d'électrolyse, - la
figure 5 est une vue en perspective d'une cuve d'électrolyse.
- the
figure 1 is a longitudinal sectional view of an electrolysis cell, - the
figure 2 is a cross-sectional view of two adjacent electrolysis cells, - the
figure 3 is a partial view of an electrolysis cell comprising a piercing device, - the
figure 4 is a schematic representation in perspective of a box of an electrolytic cell, - the
figure 5 is a perspective view of an electrolysis cell.
On va maintenant décrire un exemple de cuve d'électrolyse selon l'invention. Dans ces différentes figures, les éléments équivalents portent les mêmes références numériques.An example of an electrolytic cell according to the invention will now be described. In these different figures, the equivalent elements bear the same numerical references.
On utilisera dans la suite du texte les expressions « paroi latérale », « fond », « ouverture supérieure », en référence à un parallélépipède rectangle.In the rest of the text, the terms "side wall", "bottom" and "top opening" will be used, with reference to a rectangular parallelepiped.
Le lecteur appréciera que l'on entend, dans le cadre de la présente invention, par :
- « fond », une paroi horizontale d'un parallélépipède rectangle située à proximité du sol,
- « ouverture supérieure » une ouverture ménagée dans une paroi horizontale d'un parallélépipède rectangle opposée au fond,
- « face/paroi latérale », une face/paroi verticale d'un parallélépipède rectangle s'étendant dans un plan perpendiculaire au fond,
- « faces/parois longitudinales », des faces/parois verticales d'un parallélépipède rectangle dont au moins une dimension est supérieure aux dimensions des autres faces/parois latérales,
- « faces/parois transversales », des faces/parois verticales s'étendant perpendiculairement aux faces/parois longitudinales.
- 'Bottom' means a horizontal wall of a rectangular parallelepiped situated close to the ground,
- 'Upper opening' means an opening in a horizontal wall of a rectangular parallelepiped opposite to the bottom,
- 'Face / side wall' means a face / vertical wall of a rectangular parallelepiped extending in a plane perpendicular to the bottom,
- ' Longitudinal faces / walls' means the vertical faces / walls of a rectangular parallelepiped of which at least one dimension is greater than the dimensions of the other faces / side walls,
- " Transverse faces / walls" means vertical faces / walls extending perpendicular to the longitudinal faces / walls.
En référence aux
La cuve d'électrolyse de forme sensiblement parallélépipédique rectangle comprend un caisson 1, une enceinte de confinement 2, une pluralité d'ensembles anodiques 3, une cathode 4, un dispositif de collecte de gaz 5, un (ou plusieurs) dispositif(s) de perçage 6, et plusieurs dispositifs de levage 7.The electrolysis tank of substantially rectangular parallelepiped shape comprises a box 1, a
Cette cuve est utilisable pour la production d'aluminium. Elle peut être associée à une pluralité d'autres cuves d'électrolyse, éventuellement identiques, les différentes cuves étant disposées à la suite les unes des autres, deux cuves d'électrolyses successives étant adjacentes au niveau de l'une de leurs parois latérales longitudinales.This tank is used for the production of aluminum. It may be associated with a plurality of other electrolysis cells, possibly identical, the different tanks being arranged one after the other, two successive electrolytic cells being adjacent at one of their longitudinal side walls. .
En référence à la
Le caisson 1 peut être métallique, par exemple en acier. Les faces internes du fond 10 et des parois latérales 11, 12 du caisson 1 sont recouvertes de blocs réfractaires 14 permettant de calorifuger le caisson 1. Les blocs 14 peuvent comporter par exemple des briques réfractaires et/ou des blocs carbonés.The casing 1 may be metallic, for example steel. The internal faces of the bottom 10 and the
L'enceinte 2 définit un volume fermé de confinement des gaz au-dessus du bain cryolithaire 19 dans lequel les ensembles anodiques 3 sont déplacés.The
L'enceinte 2 est en appui sur les bords supérieurs du caisson 1. Elle comprend des première et deuxième parois latérales transversales 21 et des première et deuxième parois latérales longitudinales 22 fixées au caisson 1.The
De préférence, les parois latérales 21, 22 de l'enceinte 2 sont décalées vers l'extérieur par rapport aux parois latérales 11, 12 du caisson 1 de sorte que lesdites parois latérales 21, 22 de l'enceinte 2 s'étendent autour et au-dessus des parois latérales 11, 12 du caisson 1, les parois latérales 11, 12, 21, 22 du caisson 1 et de l'enceinte 2 étant reliées mécaniquement par des épaulements 16, 17 qui seront décrits plus en détails dans la suite.Preferably, the
L'enceinte 2 comprend également un capot amovible 23 pour coiffer l'ouverture supérieure définie par les quatre parois latérales 21, 22 de l'enceinte 2. Le capot 23 peut être composé d'un assemblage de panneaux s'étendant globalement dans un plan, et être en appui sur les bords supérieurs des parois latérales 21, 22 de l'enceinte 2, et plus particulièrement sur des gaines de collecte de gaz s'étendant au niveau des bords supérieurs de l'enceinte 2.The
Le caisson 1 est ouvert dans sa partie supérieure 15. La cuve comprend un (ou plusieurs) épaulement(s) périphérique(s) 16, 17 entre les bords supérieurs des parois latérales du caisson et les bords inférieurs des parois latérales de l'enceinte.The box 1 is open in its
Chaque épaulement périphérique 16, 17 s'étend en saillie vers l'extérieur du caisson 1 (respectivement vers l'intérieur de l'enceinte), parallèlement au fond 10 du caisson 1. Les épaulements peuvent faire partie du caisson 1 et/ou de l'enceinte 2.Each
Chaque épaulement 16, 17 est associé à une paroi latérale 11, 12 (respectivement 21, 22) du caisson 1 (respectivement de l'enceinte).Each
Plus précisément dans le mode de réalisation illustré à la
- deux épaulements périphériques longitudinaux 16, chaque épaulement périphérique longitudinal 16 s'étendant le long d'un bord supérieur d'une paroi latérale longitudinale 12 respective du caisson 1,
- deux épaulements périphériques transversaux 17, chaque épaulement périphérique transversal 17 s'étendant le long d'un bord supérieur d'une paroi latérale transversale 11 respective du caisson 1.
- two longitudinal
peripheral shoulders 16, each longitudinalperipheral shoulder 16 extending along an upper edge of a respective longitudinallateral wall 12 of the casing 1, - two transverse
peripheral shoulders 17, each transverseperipheral shoulder 17 extending along an upper edge of a respective transverselateral wall 11 of the caisson 1.
En variante, le caisson 1 (et/ou l'enceinte) peut (peuvent chacun) comprendre :
- un unique épaulement périphérique longitudinal 16, ou
- deux épaulements périphériques longitudinaux 16, ou
- un (deux) épaulement(s) périphérique(s) longitudinal (longitudinaux) 16 et un épaulement périphérique
transversal 17.
- a single longitudinal
peripheral shoulder 16, or - two longitudinal
peripheral shoulders 16, or - one (two) longitudinal peripheral shoulder (s) 16 and a transverse
peripheral shoulder 17.
Chaque épaulement 16, 17 peut comprendre une (ou plusieurs) fenêtre(s) 18a au travers de laquelle passe un élément de la cuve se déplaçant en translation selon un axe de translation T-T' au cours du fonctionnement de la cuve. Cet élément de la cuve peut être une pièce d'un dispositif de levage 7 se déplaçant en translation selon l'axe de translation T-T' tel qu'un récepteur anodique 72 d'un dispositif de levage 7 qui sera décrit plus en détail dans la suite.Each
Ainsi, chaque fenêtre 18a est associée à un élément de cuve respectif la traversant, ledit élément de cuve étant déplaçable en translation selon l'axe de translation T-T' entre deux positions extrêmes.Thus, each
Avantageusement, chaque fenêtre 18a s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe de translation T-T'. Ceci permet de réduire les dimensions des fenêtres 18a en les rendant indépendantes de la course des éléments se déplaçant en translation selon l'axe de translation T-T'.Advantageously, each
Dans le mode de réalisation illustré à la
La forme de chaque fenêtre 18a peut être complémentaire de la forme en section (selon un plan perpendiculaire à l'axe de translation T-T') de l'élément passant à travers ladite fenêtre. Ceci permet de minimiser les dimensions de la fenêtre de sorte à limiter les risques d'échappement de gaz polluants vers l'extérieur de la cuve d'électrolyse. En référence à la
Avantageusement, chaque fenêtre 18a du caisson 1 peut comprendre un joint d'étanchéité s'étendant sur ses bords, de sorte que le joint d'étanchéité entoure l'élément déplaçable en translation associé à la fenêtre. Ceci permet d'améliorer l'étanchéité de la cuve de sorte à limiter les risques d'échappement de gaz polluants à travers les fenêtres.Advantageously, each
Le joint d'étanchéité peut être destiné à coopérer avec une portion d'étanchéité agencée sur l'élément coulissant. Dans ce cas, la portion d'étanchéité s'étend le long de la zone de l'élément coulissant au travers du joint d'étanchéité lors du déplacement en translation de l'élément entre ses positions extrêmes. Ainsi, l'étanchéité de la cuve est assurée en dépit du mouvement en translation de l'élément.The seal may be adapted to cooperate with a sealing portion arranged on the sliding element. In this case, the sealing portion extends along the region of the sliding member through the seal during translational movement of the element between its extreme positions. Thus, the tightness of the tank is ensured despite the translational movement of the element.
Le joint d'étanchéité dynamique, typiquement annulaire autour de la portion d'étanchéité, peut également servir d'isolant électrique si l'élément coulissant n'est pas au même potentiel électrique que les bords de la fenêtre traversée.The dynamic seal, typically annular around the sealing portion, may also serve as an electrical insulator if the sliding element is not at the same electrical potential as the edges of the window through.
Chaque (ou certains) épaulement(s) 16, 17 peut (peuvent) également comprendre une (ou plusieurs) fenêtre(s) 18b au travers de laquelle passe une pièce d'un dispositif de perçage 6 qui sera décrit plus en détail dans la suite.Each (or some) shoulder (s) 16, 17 may also include one (or more) window (s) 18b through which a part of a piercing
La forme de chaque fenêtre 18b peut être complémentaire de la forme en section (selon un plan perpendiculaire à l'axe de translation T-T') de la pièce passant à travers ladite fenêtre18b pour limiter les risques d'échappement de gaz polluants vers l'extérieur de la cuve d'électrolyse. En référence à la
Un joint d'étanchéité peut être prévu sur les bords de chaque fenêtre 18b, de sorte que le joint d'étanchéité entoure la pièce déplaçable en translation du dispositif de perçage 6.A seal may be provided on the edges of each
Le joint d'étanchéité peut être destiné à coopérer avec une portion d'étanchéité agencée sur la pièce du dispositif de perçage 6, cette portion s'étendant sur toute la zone de la pièce coulissant au travers du joint d'étanchéité lors du déplacement en translation de la pièce entre ses positions extrêmes.The seal may be adapted to cooperate with a sealing portion arranged on the part of the piercing
Les fenêtres 18a et 18b peuvent s'étendre dans des plans confondus.The
En variante et comme illustré à la
Notamment dans le mode de réalisation illustré à la
Chaque créneau comprend un plateau horizontal dans lequel est ménagée une fenêtre 18b respective de sorte que les fenêtres 18b s'étendent à une hauteur supérieure à la hauteur des fenêtres 18a.Each slot comprises a horizontal plate in which is formed a
Avantageusement, les parois latérales 21, 22 de l'enceinte 2 peuvent être en appui avec les bords supérieurs du caisson 1 au niveau des extrémités libres des épaulements 16, 17. Il en résulte que la surface de l'ouverture définie par les bords inférieurs des parois latérales 21, 22 de l'enceinte 2 est sensiblement égale à la somme de :
- la surface des épaulements 16, 17 et de
- la surface de l'ouverture supérieure définie par les bords supérieurs des parois latérales 11, 12 du caisson 1.
- the surface of the
16, 17 andshoulders - the surface of the upper opening defined by the upper edges of the
11, 12 of the box 1.side walls
De préférence, le caisson 1 le ou les épaulements 16, 17 et l'enceinte 2 sont monobloc. Ceci permet de limiter les risques de fuite à la jonction entre le caisson et l'enceinte. Ces risques sont sinon importants du fait que le caisson 1 et l'enceinte auront un comportement différent par rapport à la dilation engendrée par les hautes températures de fonctionnement d'une cuve d'électrolyse.Preferably, the casing 1 or the
En variante, le caisson le ou les épaulements 16, 17 et l'enceinte peuvent être en deux (ou plus de deux) parties. Dans un mode de réalisation, le caisson 1 et l'enceinte 2 comprennent chacun des épaulements s'étendant :
- pour les épaulements du caisson 1, sur un (des) bord(s) supérieur(s) d'une (des) paroi(s) latérale(s) longitudinale(s) (et transversales) du caisson,
- pour les épaulements de l'enceinte 2, sur un (des) bord(s) inférieur(s) d'une (des) paroi(s) latérale(s) longitudinale(s) (et transversales) de l'enceinte.
- for the shoulders of the box 1, on one (or more) edge (s) of the upper (or) side wall (s) longitudinal (s) (and transverse) of the box,
- for the shoulders of the
chamber 2, on a lower edge (s) of one (or more) side wall (s) longitudinal (s) (and transverse) of the enclosure.
Le (ou les) épaulement(s) s'étend(ent) de préférence perpendiculairement aux parois latérales du caisson 1 et de l'enceinte 2, chaque épaulement de l'enceinte 2 pouvant venir en contact avec un épaulement périphérique respectif du caisson 1.The shoulder (s) extend (s) preferably perpendicular to the walls the side of the chamber 1 and the
La présence d'épaulements à la fois sur les parois latérales du caisson 1 et de l'enceinte 2 permet de faciliter la mise en appui de l'enceinte 2 sur le caisson 1 et permet d'améliorer la stabilité de l'empilement composé du caisson 1 et de l'enceinte 2.The presence of shoulders both on the side walls of the chamber 1 and the
Comme indiqué précédemment, chaque épaulement peut s'étendre sur toute la longueur de la paroi latérale de l'enceinte 2 (respectivement du caisson 1), les épaulements de l'enceinte 2 et du caisson 1 comprenant chacun une (ou plusieurs) fenêtre(s) à des positions coïncidant lorsque l'enceinte 2 est posée sur le caisson 1.As indicated above, each shoulder may extend over the entire length of the side wall of the enclosure 2 (respectively of box 1), the shoulders of the
Chaque ensemble anodique 3 comprend une anode 31 et une structure anodique 32. La structure anodique 32 permet d'une part de manipuler l'anode 31, et d'autre part de l'alimenter en courant électrique. Durant la réaction d'électrolyse, l'anode 31 plongée dans le bain cryolithaire se consomme. Les ensembles anodiques 3 doivent donc être remplacés périodiquement.Each
L'anode 31 est de préférence un bloc de matériau carboné de type précuit.The
Les ensembles anodiques 3, et plus particulièrement la structure anodique 32 de chaque ensemble anodique 3, s'étendant transversalement dans la cuve entre les bords latéraux longitudinaux 22 de l'enceinte 2. La structure anodique comporte notamment une poutre transversale. La cuve comprend une pluralité d'ensembles anodiques 3 répartis selon un axe longitudinal de la cuve.The
La structure anodique peut comprendre une armature constituée dans un métal présentant une bonne tenue mécanique, tel que de l'acier. Ceci permet à la structure anodique d'assurer le maintien en suspension des ensembles anodiques. Elle peut également comprendre des tronçons constitués dans un métal présentant une bonne conductivité électrique tel que du cuivre ou de l'aluminium. Ceci permet à la structure anodique d'assurer l'acheminement de courant électrique pour l'alimentation électrique des ensembles anodiques.The anode structure may comprise an armature made of a metal having good mechanical strength, such as steel. This allows the anode structure to maintain the anode assemblies in suspension. It may also comprise sections made of a metal having a good electrical conductivity such as copper or aluminum. This allows the anode structure to provide electrical power routing for the power supply of the anode assemblies.
La cathode 4 peut comporter une pluralité de blocs cathodiques en matériau carboné.The
La cathode 4 est reliée dans sa partie inférieure à des moyens de conduction électrique du courant d'électrolyse 41 formés notamment d'un ou plusieurs conducteurs. Plus particulièrement, chaque bloc cathodique comporte au moins un évidement dans sa partie inférieure à l'intérieur duquel est disposé un moyen de conduction électrique 41.The
Une bonne connexion physique et électrique est réalisée dans l'évidement entre le bloc cathodique 4 et le moyen de conduction électrique 41 à l'aide de fonte coulée. Le conducteur traverse le caisson 1 au niveau d'orifices ménagés dans le caisson 1, plus particulièrement le fond 10 ou les parois latérales longitudinales 12.A good physical and electrical connection is made in the recess between the
Le conducteur collecte le courant électrique à la cathode pour permettre son acheminement d'une cuve d'électrolyse à une autre.The conductor collects electrical current at the cathode to allow it to be routed from one electrolysis cell to another.
Le dispositif de collecte de gaz 5 permet de récupérer pour traitement les gaz polluants générés lors de la réaction d'électrolyse.The
Le dispositif de collecte de gaz 5 comprend une (ou plusieurs) gaine(s) de captation sur laquelle (lesquelles) des ouvertures pour l'aspiration des gaz sont réparties.The
La (ou les) gaine(s) de captation est (sont) associée(s) à un (ou plusieurs) dispositif(s) d'aspiration (non représenté(s)). Elle(s) s'étend(ent) sur les parois latérales longitudinales 22 de l'enceinte 2, et éventuellement sur les parois latérales transversales 21 de l'enceinte 2. La présence d'ouvertures le long des parois longitudinales 22 de l'enceinte 2 permet d'améliorer l'efficacité de collecte des gaz polluants.The capture sheath (s) is (are) associated with one (or more) suction device (s) (not shown). It (s) extends (ent) on the
Avantageusement, le nombre d'ouvertures du dispositif de collecte 5 peut être égal à un nombre de dispositifs de perçage 6 fixés à la cuve d'électrolyse. Dans ce cas, chaque ouverture peut être associée à un dispositif de perçage 6 respectif et être positionnée à proximité de celui-ci.Advantageously, the number of openings of the
Avantageusement, chaque gaine de captation peut être de section carrée ou rectangulaire, et être réalisée dans un matériau présentant une forte robustesse mécanique, tel que de l'acier. Ceci permet d'augmenter la rigidité et la solidité de la gaine d'aspiration. On forme ainsi une gaine de captation qui, outre sa fonction première d'acheminement des gaz, peut être utilisée notamment en tant que ceinture de cerclage pour l'ensemble composé du caisson 1 et de l'enceinte 2, et en tant que support de fixation pour différents éléments de la cuve d'électrolyse tels que les dispositifs de perçage 6 ou les dispositifs de levage 7.Advantageously, each capture sheath may be of square or rectangular section, and be made of a material having a high mechanical strength, such as steel. This makes it possible to increase the rigidity and the strength of the suction duct. A collection sheath is thus formed which, in addition to its primary function of conveying gases, can be used in particular as a strapping belt for the assembly composed of the box 1 and the
Le fait d'associer plusieurs fonctions à la gaine de captation permet ainsi de limiter l'encombrement de la cuve et de faciliter sa fabrication.The fact of associating several functions with the capture sheath thus makes it possible to limit the bulk of the tank and to facilitate its manufacture.
Les dispositifs de perçage 6 permettent de former des trous dans une croûte d'alumine et de bain solidifié se formant à la surface du bain cryolithaire 19 lors de la réaction d'électrolyse.The piercing
Ces trous sont formés régulièrement pour permettre l'ajout de divers composés - tels que de l'alumine, de la cryolithe (Na3AIF6) ou du fluorure d'aluminium (AIF3) - afin de stabiliser les paramètres de fonctionnement de la cuve d'électrolyse.These holes are formed regularly to allow the addition of various compounds - such as alumina, cryolite (Na3AIF6) or aluminum fluoride (AIF3) - to stabilize the operating parameters of the electrolysis cell. .
Le dispositif de perçage comporte un vérin 61 et un organe de perçage 62.The piercing device comprises a
L'organe de perçage 62 est destiné à être positionné au-dessus de la croûte à percer. Le vérin 61 permet d'animer l'organe de perçage 62 d'un mouvement vertical de va-et-vient pour percer la croûte par l'intermédiaire d'une structure 63 en U composée de première et deuxième ailes reliées à une âme transversale.The piercing
La première aile est solidaire d'une tige du vérin 61 et s'étend dans le prolongement de celle-ci le long d'un axe T-T' de translation de la tige. La deuxième aile est solidaire de l'organe de perçage 62.The first wing is integral with a rod of the
Une pièce thermiquement isolante peut être fixée entre la première aile et la tige pour limiter les risques de propagation de chaleur jusqu'au vérin 61, une augmentation trop importante de la température du vérin 61 pouvant le dégrader.A thermally insulating part may be fixed between the first flange and the rod to limit the risk of propagation of heat to the
Des moyens de guidage à coulissement de la tige de vérin 61 peuvent être prévus pour la (ou les) fenêtre(s) associée(s) au(x) dispositif(s) de perçage 6. Ces moyens de guidage permettent de guider le déplacement en translation de l'ensemble composé de la tige de vérin 61, de l'organe de perçage 62, et de la structure en U 63.Sliding guide means of the
Par exemple, chaque fenêtre 18b associée à un dispositif de perçage 6 peut comprendre un canal 64 entourant la première aile et formant les moyens de guidage pour coulissement. Ce canal 64 s'étend sur les bords de la fenêtre 18b, et fait saillie, de préférence perpendiculairement sur une face extérieure de l'épaulement 16a, 17a en regard du fond 10 du caisson 1 (i.e. face de l'épaulement opposée au volume fermé défini par l'enceinte 2), de sorte à minimiser la hauteur de l'âme transversale au-dessus de l'épaulement 16a, 17a.For example, each
Les dispositifs de levage 7 permettent la manipulation des structures anodiques 32, et par conséquent des ensembles anodiques 3. Plus précisément les dispositifs de levage 7 permettent de déplacer verticalement en translation les ensembles anodiques 3.The lifting devices 7 allow the manipulation of the
Chaque ensemble anodique 3 est associé à deux dispositifs de levage 7 respectifs sur chacun desquels reposent une de ses extrémités. Ainsi, le déplacement de chaque ensemble anodique 3 est indépendant du déplacement des autres ensembles anodiques 3 contenus dans la cuve.Each
Chaque dispositif de levage 7 comprend un vérin 71 et un récepteur anodique 72.Each lifting device 7 comprises a
Le vérin 71 permet de déplacer verticalement en translation le récepteur anodique 72 selon un axe de translation T-T'.The
Le récepteur anodique 72 comporte un barreau de section rectangulaire s'étendant selon un axe longitudinal confondu avec l'axe de translation T-T'. Une portion (par exemple l'extrémité la plus proche du fond du caisson) du barreau est connectée électriquement à des moyens de conduction électrique flexibles pour permettre l'alimentation électrique des ensembles anodiques. L'extrémité supérieure du barreau comprend un logement destiné à recevoir l'extrémité de la structure anodique 32 et dont la forme est complémentaire à celle-ci.The
Des moyens de guidage permettant d'assurer un déplacement vertical selon l'axe de translation T-T' du récepteur anodique 72 peuvent être prévus au niveau des fenêtres 18a associées aux récepteurs anodiques.Guiding means for ensuring a vertical displacement along the translation axis T-T 'of the
Ces moyens de guidage peuvent comprendre un (ou plusieurs) anneau(x) entourant partiellement le barreau pour permettre son coulissement vertical entre :
- une position rétractée où le logement est proche de la surface du bain cryolithaire, et
- une position déployée où le logement est éloigné de la surface du bain cryolithaire.
- a retracted position where the housing is close to the surface of the cryolite bath, and
- an extended position where the housing is away from the surface of the cryolite bath.
Le dispositif de levage est avantageusement isolé électriquement du caisson 1 et de l'enceinte 2.The lifting device is advantageously electrically isolated from the caisson 1 and the
Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention décrite ci-dessus sans sortir matériellement des nouveaux enseignements décrits ici, dans la limite définie par l'objet des revendications.The reader will have understood that many modifications can be made to the invention described above without physically going out of the new teachings described herein, within the limit defined by the subject of the claims.
Par exemple dans les modes de réalisation décrits précédemment, les fenêtres 18a étaient associées à des dispositifs de levage 7, et les fenêtres 18b étaient associées à des dispositifs de perçage 6. Il est bien évident pour l'homme du métier que les fenêtres 18a et 18b peuvent être associées à tout autre élément de cuve se déplaçant en translation selon un axe de translation T-T'. Egalement et à l'inverse de ce qui est présenté ci-dessus, les fenêtres 18a peuvent être associées à des dispositifs de perçage 6 et les fenêtres 18b à des dispositifs de levage 7.For example, in the embodiments described above, the
Par ailleurs, dans la description qui précède, la (ou les) fenêtre(s) correspondaient à des ouvertures bidimensionnelles. Dans le cas d'ouvertures tridimensionnelles, la (ou les) fenêtre(s) correspondent à la projection dans un plan desdites ouvertures tridimensionnelles, cette projection définissant une région de passage pour l'élément de cuve qui lui est associé.Moreover, in the foregoing description, the window (s) corresponded to two-dimensional openings. In the case of three-dimensional openings, the (or) window (s) correspond to the projection in a plane of said three-dimensional openings, this projection defining a passage region for the cell element associated therewith.
Claims (15)
- Electrolytic cell used for aluminum production, comprising:a pot shell (1) covered with a liner (14) and including a base (10) and side walls (11,12), the pot shell (1) being designed to receive a cryolite bath (19),characterized in thatthe cell further comprises a confinement chamber (2) including side walls (21,22) extending above the side walls (11,12) of the pot shell (1), and at least one component of the cell moving translationally along an axis T-T',at least one of the side walls (21,22) of the confinement chamber (2) being offset toward the outside of the pot shell (1) in relation to one of the side walls (11,12) of the pot shell (1), and in that the offset side walls (11,12; 21,22) of the pot shell (1) and the confinement chamber (2) are mechanically connected by at least one shoulder (16, 17) including at least one window (18a, 18b) through which passes the component of the cell and the axis T-T'.
- Electrolytic cell according to claim 1, wherein the shoulder (16,17) extends between the lower edge of the offset side wall of the confinement chamber (2) and the upper edge of the side wall of the pot shell (1).
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 or 2, wherein the side walls (11, 12) of the pot shell (1) include first and second transverse side walls (11) and first and second longitudinal side walls (12), the side walls (21, 22) of the confinement chamber (2) include:- first and second transverse side walls (21) extending over the first and second transverse side walls (11) of the pot shell (1), and- first and second longitudinal side walls (22) extending over the first and second longitudinal side walls (12) of the pot shell (1),the first longitudinal side wall (22) of confinement chamber (2) being offset toward the outside of pot shell (1) relative to the first longitudinal side wall (12) of pot shell (1) and the first longitudinal side walls (12, 22) of pot shell (1) and confinement chamber (2) being mechanically connected by the at least one shoulder (16, 17) including the at least one window (18a, 18b).
- Electrolytic cell according to claim 3, wherein the first and second longitudinal side walls (22) of confinement chamber (2) are offset towards the outside of pot shell (1) relative to the first and second respective longitudinal side walls (12) of pot shell (1), the first and second respective longitudinal side walls (12, 22) of pot shell (1) and confinement chamber (2) being mechanically connected by one of the at least one shoulder (16, 17), each shoulder (16, 17) including one of the at least one window (18a, 18b).
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 4, wherein confinement chamber (2) comprises a removable cover means closing an opening formed by the upper portions of the side walls of confinement chamber (2).
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 5, wherein each window extends in a plane perpendicular to the translational axis T-T'
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the translational axis T-T' is vertical, each shoulder extending substantially in a horizontal plane.
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 7, wherein pot shell (1) and confinement chamber (2) are of substantially parallelepiped shape.
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 8, wherein each window is of complementary shape to the sectional shape of the cell component passing through said window.
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 9, which further comprises a dynamic seal associated with each window.
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 10, wherein the shoulder comprises at least one slot projecting in a direction opposite the base of the pot shell, a window (18b) being formed in the at least one slot.
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 11, wherein the cell comprises at least one anode assembly (3) supported by anode receivers (72) that can move translationally along the axis T-T' to immerse the anode assembly in or extract it from the cryolite bath, the shoulder having one of the at least one window (18a) through which passes one of the anode receivers.
- Electrolytic cell according to claim 12, wherein the anode assembly (3) passes through the cell from one a longitudinal side wall (22) to the other of the confinement chamber (2) and rests on two anode receivers (72) passing through the windows (18a) of two of the at least one shoulder (16,17) arranged on opposite longitudinal sides of the electrolytic cell.
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 13, wherein the component of the cell is a part of a piercing device for making a hole in a crust forming on the surface of the cryolite bath.
- Electrolytic cell according to any one of claims 1 to 14, wherein the pot shell, the shoulder(s) and the confinement chamber are single-piece.
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