EP3765657A1 - Cathode assembly for electrolytic cell - Google Patents

Cathode assembly for electrolytic cell

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Publication number
EP3765657A1
EP3765657A1 EP19710746.9A EP19710746A EP3765657A1 EP 3765657 A1 EP3765657 A1 EP 3765657A1 EP 19710746 A EP19710746 A EP 19710746A EP 3765657 A1 EP3765657 A1 EP 3765657A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical contact
cathode
electrolytic cell
current supply
contact plugs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19710746.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Juric DRAGO DRAGUTIN
Loig RIVOALAND
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metsol AG
Tokai Cobex Savoie
Original Assignee
Metsol AG
Tokai Carbon Savoie
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Filing date
Publication date
Application filed by Metsol AG, Tokai Carbon Savoie filed Critical Metsol AG
Publication of EP3765657A1 publication Critical patent/EP3765657A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/005—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells of cells for the electrolysis of melts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
    • C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
    • C25C7/025—Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts

Definitions

  • the present invention relates to a cathode assembly for an electrolytic cell.
  • the cathode comprises a carbon block, a plurality of electrical contact pins mounted in electrical contact with a lower portion of the cathode and at least one collector plate in electrical contact with the electrical contact plugs.
  • the plurality of electrical contact plugs are positioned or distributed on the lower surface of the cathode such that an isopotential surface is obtained.
  • the required number of electrical contact plugs can be positioned in the space so as to reduce undesirable current flows and to produce a minimum electrical field resistance between the plugs. With this approach, the resistance of the assembly can be minimized and the current distribution in the overall controlled.
  • the use of electrical contact plugs positioned or distributed on the lower surface of the cathode to obtain an isopotential surface has the effect of stiffening the cathode assembly comprising the cathode and the collector plate.
  • the collector plate Since the collector plate has a coefficient of expansion greater than the coefficient of expansion of the cathode, once the cathode assembly has been used, the collector plate may create cracks in the cathode.
  • a cracked cathode has a much shorter life than an uncracked cathode. Said service life can be reduced to a few days in the case of major cracks.
  • the present invention aims to solve all or part of the disadvantages mentioned above.
  • the present invention relates to a cathode assembly for an electrolytic cell comprising: a. a cathode block having a second surface and a first surface, at least one sealing groove opening on the first surface, a plurality of electrical contact plugs being mounted in electrical contact with the first surface of the cathode block; and B. at least one current feed plate in electrical contact with at least one electrical contact plug, and which is intended to be connected to at least one connection unit to a source of electrical power; vs. at least one current supply bar having a coefficient of expansion substantially identical to the expansion coefficient of the current supply plate is sealed in the at least one sealing groove and fixed to at least one feed plate of current.
  • a substantially identical expansion coefficient means "an identical coefficient of expansion” or "a coefficient of expansion identical to 10%”.
  • a substantially identical expansion coefficient means “an identical expansion coefficient” or "a coefficient of expansion identical to 5%”.
  • a measurement of a coefficient of expansion of a current supply bar is performed by measuring the evolution of the size of said current supply bar as a function of temperature.
  • a current supply bar fixed to a current feed plate and sealed to the cathode block makes it possible to reduce the electrical resistance of the cathode assembly and thus makes it possible to limit the number of electrical contact plugs because the mechanical maintenance between the current feed plate and the cathode block is partially provided by the connection between the current lead bar, the current feed plate and the cathode block.
  • the sealing of the current supply bar in the sealing groove allows a degree of freedom of the current supply bar relative to the cathode block.
  • the limitation of the number of contact plugs also allows greater mechanical flexibility of the cathode assembly.
  • the cathode assembly obtained has limited risk of cracking.
  • the current supply bar is fixed by welding to the current supply plate.
  • a current feed plate welded to a current supply bar having the same coefficient of expansion allows a prolonged life of the weld.
  • a current feed plate welded to a supply bar having the same coefficient of expansion makes it possible to limit the risk of cracking of the cathode block.
  • the electrical contact plugs are mounted in electrical contact with the first surface of the block by insertion of said electrical contact plugs into different bores present on the first surface of said cathode block.
  • the cooperation space between the at least one current supply bar and the cathode block defines a first zone.
  • the space of cooperation between the electrical contact plugs and the cathode block define a second zone excluded from the first zone.
  • a plurality of electrical contact pins mounted in electrical contact with the first surface of the cathode block makes it possible to improve the distribution of the current lines in said cathode block.
  • improving the distribution of the current lines in said cathode block makes it possible to improve the performance of the cathode assembly for an electrolytic cell.
  • improving the distribution of the current lines in said cathode block makes it possible to limit the wear of the cathode block and thus makes it possible to prolong the lifetime of the cathode assembly for an electrolytic cell.
  • the use of several current supply plates reduces the differential expansion between each current supply plate and the cathode block. Reduction of the differential expansion between each feed plate current and the cathode block limits the risk of cracking of said cathode block.
  • limiting the risk of cracking of the cathode block makes it possible to extend the service life of the cathode assembly for an electrolytic cell.
  • the use of several current supply bars makes it easier to handle the cathode assembly.
  • the use of several current supply bars makes it possible to limit the risk of cracking of the cathode block.
  • the sealing of the current supply bar in the sealing groove of the cathode block is a casting seal.
  • the casting seal is made with a white phosphorus cast iron.
  • the casting seal is made with a gray phosphor cast iron.
  • a casting seal allows a degree of freedom of the current supply bar relative to the cathode block sufficient to limit the risk of cracking of said cathode block.
  • the sealing of the current supply bar in the sealing groove of the cathode block is a sealing to the sealing paste.
  • sealing with the sealing paste is carried out with a paste comprising a carbon powder and a binder.
  • the sealing paste 40 shrinks during the rise in temperature of the electrolytic cell.
  • a sealing paste retracting during the rise in temperature of the electrolytic cell makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10 induced by the expansion of the current supply bar 30.
  • the sealing paste 40 is a paste free of tar and pitch as well as polycyclic aromatic hydrocarbons.
  • the sealing paste 40 is a paste free of phenolic resin.
  • the paste sealing is performed cold. According to one advantage, sealing with the cold paste is economical.
  • the electrical contact plugs are in the form of a cylinder comprising a deformation groove.
  • a deformation groove allows local deformation of an electrical contact plug and allows said electrical contact plug to have a low elastic resistance.
  • An electrical contact plug with a low elastic resistance makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block.
  • the deformation groove extends over 5% to 50% of the length of an electrical contact plug.
  • the deformation groove preferably extends over 15% to 35% of the length of the electrical contact plug.
  • the length is a dimension substantially longer than the other dimensions.
  • a deformation groove 51 allows a local deformation of an electrical contact plug 50 and allows said electrical contact plug 50 an elastic and plastic deformation of said electrical contact plug 50.
  • a suitable electrical contact plug 50 to undergo an elastic and plastic deformation makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10.
  • the deformation groove has a circular section.
  • the deformation groove has a rectangular section.
  • a rectangular section allows a guided deformation of the deformation groove.
  • the deformation groove is adapted to at least partially delimit a connecting head and a connecting member on either side of an electrical contact plug.
  • the connecting member of an electrical contact plug is adapted to be connected to the cathode block while the connecting head of an electrical contact plug is adapted to be connected to a plate of current supply.
  • the electrical contact plugs are electrical contact plugs with twisted wire bundles.
  • twisted-wire electrical contact plugs allow a low elastic resistance and thus limit the risk of cracking of the cathode block.
  • a cathode assembly for an electrolytic cell according to any one of claims 1 to 4 wherein the electrical contact plugs are anisotropic electrical contact plugs.
  • an anisotropic electrical contact plug allows a lower elastic resistance of said electrical contact plug and thus limits the risk of cracking of the cathode block.
  • the electrical contact plugs have different elastic resistances with each other.
  • electrical contact plugs having different elastic resistances with each other makes it possible to combine a good fastening of the at least one current feed plate to the cathode block while limiting the risk of cracking of said block. cathode.
  • the cathode block consists of a mixture of anthracite and graphite.
  • a cathode block consisting of a mixture of anthracite and graphite improves the distribution of the current lines in said cathode block.
  • a cathode block consisting of a mixture of anthracite and graphite improves the distribution of the current and makes it possible to limit the wear of said cathode block and thus makes it possible to prolong the life of the cathode assembly for electrolytic cell .
  • the cathode block 10 is made of graphite.
  • a cathode block 10 made of graphite makes it possible to limit the energy consumption during operation of the electrolytic cell.
  • the number of electrical contact plugs per square meter is between 10 and 80.
  • the number of electrical contact plugs per square meter is preferably between 20 and 65.
  • the number of electrical contact plugs per square meter is ideally between 30 and 50.
  • a number of electrical contact plugs per square meter between 10 and 80 allows a good connection between the at least one current feed plate and the cathode block.
  • a number of electrical contact plugs per square meter between 10 and 80 makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block. According to one advantage, a number of electrical contact plugs per square meter between 10 and 80 improve the distribution of the current lines in said cathode block.
  • the invention also relates to an electrolytic cell for the production of a metal, comprising: d. an outer steel casing; e. a layer of insulating material adjacent to the outer steel shell; f. a carbon layer covering the insulating material and protecting the insulating material of an electrolytic bath intended to be contained in the cell; and g. a cathode assembly for an electrolytic cell according to any one of claims 1 to 9.
  • FIG. 1 represents a sectional view of a cathode assembly according to the present invention
  • Figure 2 shows a sectional view of a cathode assembly in accordance with the present invention
  • FIG. 3 is a sectional view of a cathode assembly in accordance with the present invention.
  • Fig. 4 shows a current feed plate in accordance with the present invention
  • Fig. 5 shows a current lead bar according to the present invention
  • Fig. 6 shows an electrical contact plug in accordance with the present invention
  • Figure 7 shows a cathode block in accordance with the present invention.
  • FIGS. 1 to 3 show a cathode assembly for an electrolytic cell comprising a cathode block 10, a current supply plate 20 and two current supply bars 30.
  • FIG. 4 illustrates a current feed plate 20 comprising a plurality of insertion orifices 21.
  • Figure 5 illustrates a current supply bar 30.
  • FIG. 7 shows a cathode block 10 having a second surface 11 and a first surface 12, two sealing grooves 13 opening onto the first surface 12 and a plurality of electrical contact plugs 50.
  • the cathode block 10 is made of graphite.
  • a cathode block 10 made of graphite makes it possible to limit the energy consumption during operation of the electrolytic cell.
  • the cathode block 10 consists of a mixture of anthracite and graphite.
  • a cathode block 10 consisting of a mixture of anthracite and graphite improves the distribution of the current and makes it possible to limit the wear of said cathode block 10 and thus makes it possible to prolong the life of the cathode assembly for a reactor vessel. 'electrolysis.
  • FIG. 6 illustrates an electrical contact plug 50 of the shape of a cylinder comprising a deformation groove 51.
  • a deformation groove 51 allows local deformation of an electrical contact plug 50 and allows said electrical contact plug 50 to have a low elastic resistance.
  • the deformation groove 51 extends over 5% to 50% of the length of the electrical contact plug 50.
  • the deformation groove 51 preferably extends over 15% to 35% of the length of the electrical contact plug 50.
  • the length is a dimension substantially longer than the other dimensions. According to one advantage, a deformation groove 51 extending over 5% to 50% of the length of an electrical contact plug 50 allows elastic and plastic deformation of said electrical contact plug 50.
  • the deformation groove 51 has a circular section.
  • the deformation groove 51 has a rectangular section.
  • a rectangular section allows a guided deformation of the deformation groove 51.
  • the deformation groove 51 is adapted to at least partially delimit a connecting head 52 and a connecting member 53 on either side of the electrical contact plug 50.
  • the electrical contact plugs 50 are mounted in electrical contact with the first surface 12 of the cathode block 10.
  • the electrical contact plugs 50 are mounted in electrical contact with the first surface of the block by insertion of said electrical contact plugs 50 into different bores present on the first surface of said cathode block 50.
  • the current supply bar 30 is sealed in the at least one sealing groove 13.
  • the sealing of the current supply bar 30 in the sealing groove 13 allows a degree of freedom of the current supply bar 30 with respect to the cathode unit 10.
  • the sealing of the current supply bar 30 in the sealing groove 13 of the cathode unit 10 is a casting seal.
  • the casting seal is made with a white phosphorus cast iron.
  • the casting seal is made with a gray phosphor cast iron.
  • a cast iron seal allows a degree of freedom of the current supply bar 30 relative to the cathode block 10 sufficient to limit the risk of cracking of said cathode block 10.
  • the sealing of the current supply bar 30 in the sealing groove 13 of the cathode unit 10 is a sealing to the sealing compound 40.
  • the sealant seal 40 is made with a paste comprising a carbon powder and a binder.
  • the sealing paste 40 shrinks during the rise in temperature of the electrolytic cell.
  • a sealing paste retracting during the rise in temperature of the electrolytic cell makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10 induced by the expansion of the current supply bar 30.
  • a measurement of an expansion coefficient of a current supply bar 30 is carried out by measuring the evolution of the size of said current supply bar 30 as a function of the temperature.
  • the sealing paste 40 is a paste free of tar and pitch as well as polycyclic aromatic hydrocarbons.
  • the sealing paste 40 is a paste free of phenolic resin.
  • the paste sealing is performed cold. According to one advantage, sealing with the cold paste is economical.
  • the space of cooperation between the at least one current supply bar 30 and the cathode block 10 defines a first zone.
  • the space of cooperation between the electrical contact plugs 50 and the cathode block 10 define a second zone excluded from the first zone.
  • the current supply bar 30 is fixed to at least one current supply plate 20.
  • the current supply bar 30 is fixed by welding to the current supply plate 20.
  • the current supply bar 30 has a coefficient of expansion substantially identical to the coefficient of expansion of the current supply plate 20.
  • a substantially identical expansion coefficient means "an identical coefficient of expansion” or "a coefficient of expansion identical to 10%”.
  • a substantially identical expansion coefficient means “an identical expansion coefficient” or "a coefficient of expansion identical to 5%”. According to one advantage, a current feed plate 20 welded to a feed bar 30 having the same coefficient of expansion allows a prolonged life of the weld.
  • a current feed plate 20 welded to a feed bar 30 having the same coefficient of expansion makes it possible to limit the risk of cracking of the cathode block 10.
  • the feed plate of FIG. current 20 is in electrical contact with at least one electrical contact plug 50, and comprises at least one connection unit to a source of electric current.
  • the electrical contact plugs 50 are inserted into insertion orifices 21 of the current supply plate 20.
  • a current supply bar 30 fixed to a current supply plate 20 and sealed to the cathode block 10 makes it possible to reduce the electrical resistance of the cathode assembly and thus makes it possible to limit the number of contact cards. electrical 50 because the mechanical maintenance between the current supply plate 30 and the cathode block 20 is partially ensured by the connection between the current supply bar 30, the current supply plate 20 and the cathode block 10.
  • the limitation of the number of contact pins 50 also allows greater mechanical flexibility of the cathode assembly.
  • the cathode assembly obtained has risks of cracking of the cathode block limited.
  • a plurality of electrical contact plugs 50 mounted in electrical contact with the first surface 12 of the cathode block 10 makes it possible to obtain a better distribution of the current lines in the cathode block 10.
  • a cathode block 10 consisting of a mixture of anthracite and graphite improves the distribution of the current lines in said cathode block 10.
  • a better distribution of the current lines in the cathode block 10 makes it possible to improve the performance of the cathode assembly for an electrolytic cell.
  • the electrical contact plugs 50 are in the form of a cylinder comprising a deformation groove 51.
  • a deformation groove 51 allows a local deformation of an electrical contact plug 50 and allows said electrical contact plug 50 an elastic and plastic deformation of said electrical contact plug 50.
  • a suitable electrical contact plug 50 to undergo an elastic and plastic deformation makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10.
  • the connecting member 53 of an electrical contact plug 50 is adapted to be connected to the cathode block 10 while the connecting head 52 of an electrical contact plug 50 is in turn adapted to be linked to a current supply plate 20.
  • the electrical contact plugs 50 are electrical contact plugs 50 with bundles of twisted wires.
  • electrical contact plugs 50 with bundles of twisted wires allow a low elastic resistance and thus limit the risk of cracking of the cathode block 10.
  • the electrical contact plugs 50 are anisotropic electrical contact plugs 50.
  • an anisotropic electrical contact plug 50 allows a lower elastic resistance of said electrical contact plug 50 and thus limits the risk of cracking of the cathode block 10.
  • the electrical contact plugs 50 have different elastic resistances with each other.
  • electrical contact plugs 50 having different resilient strengths with each other makes it possible to combine good fastening of the at least one current feed plate 20 with the cathode block 10 while limiting the risks of cracking of said cathode block 10.
  • the number of electrical contact plugs 50 per square meter is between 10 and 80.
  • the number of electrical contact plugs 50 per square meter is preferably between 20 and 65.
  • the number of electrical contact plugs 50 per square meter is ideally between 30 and 50.
  • a number of electrical contact plugs 50 per square meter between 10 and 80 allows a good connection between the at least one current feed plate 20 and the cathode block 10. According to another advantage, a number of electric contact plugs 50 per square meter between 10 and 80 makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10.
  • a number of electric contact plugs 50 per square meter between 10 and 80 improves the distribution of the current lines in said cathode block 10.
  • the cathode assembly comprises two current supply bars 30 by sealing groove 13.
  • the use of two current supply bars 30 facilitates the handling of the cathode assembly.
  • the use of two current supply bars 30 makes it possible to limit the risk of cracking of the cathode block 10.
  • a plurality of current supply plates 20 are fixed to the current supply bar 30.
  • the use of a plurality of current supply plates 20 reduces the differential expansion between each current supply plate 20 and the cathode unit 10.
  • the reduction of the differential expansion between each current supply plate 20 and the cathode block 10 makes it possible to limit the risks of cracking of said cathode block 10.
  • the invention also relates to an electrolytic cell for the production of a metal, comprising:
  • a layer of insulating material adjacent to the outer steel shell a carbon layer covering the insulating material and protecting the insulating material of an electrolytic bath intended to be contained in the cell; and a cathode assembly for an electrolytic cell.

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Abstract

The invention relates to a cathode assembly for an electrolytic cell comprising, firstly, a cathode block (10) having a second surface (11) and a first surface (12). The cathode block (10) also comprises at least one sealing groove (13) opening onto the first surface (12) thereof and a plurality of electric contact pins (50) mounted in electrical contact with the first surface (12) of the cathode block (10). The cathode assembly then comprises at least one first current-carrying plate (20) in electrical contact with at least one electric contact pin (50), and which is connected to at least one unit for connecting to a source of electric current. The cathode assembly finally comprises at least one current-carrying bar (30) having an expansion coefficient substantially identical to the expansion coefficient of the current-carrying plate (20), which is sealed in the at least one sealing groove (13) while being attached to at least one current-carrying plate (20). Figure

Description

Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse  Cathode assembly for electrolytic cell
Domaine de l’invention Field of the invention
La présente invention se rapporte à un assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse. The present invention relates to a cathode assembly for an electrolytic cell.
Art antérieur De manière connue, le document US6113756 décrit une cellule de réduction électrolytique pour la production d'un métal, tel que l'aluminium. Le document US6113756 concerne en particulier une construction de cathode utilisée dans de telles cellules. Prior art In a known manner, the document US6113756 describes an electrolytic reduction cell for the production of a metal, such as aluminum. US6113756 relates in particular to a cathode construction used in such cells.
Ladite cathode comprend un bloc carboné, une pluralité de fiches de contact électrique montées en contact électrique avec une partie inférieure de la cathode et au moins une plaque de collecteur en contact électrique avec les fiches de contact électrique.  The cathode comprises a carbon block, a plurality of electrical contact pins mounted in electrical contact with a lower portion of the cathode and at least one collector plate in electrical contact with the electrical contact plugs.
La pluralité de fiches de contact électrique est positionnée ou distribuée sur la surface inférieure de la cathode de telle sorte qu'une surface isopotentielle est obtenue. En particulier, le nombre requis de fiches de contact électrique peut être positionné dans l'espace de manière à réduire les flux de courant indésirables et à produire une résistance de champ électrique minimale entre les fiches. Avec cette approche, la résistance de l'ensemble peut être minimisée et la distribution de courant dans l'ensemble contrôlée.  The plurality of electrical contact plugs are positioned or distributed on the lower surface of the cathode such that an isopotential surface is obtained. In particular, the required number of electrical contact plugs can be positioned in the space so as to reduce undesirable current flows and to produce a minimum electrical field resistance between the plugs. With this approach, the resistance of the assembly can be minimized and the current distribution in the overall controlled.
Toutefois, ces solutions ne donnent pas une entière satisfaction.  However, these solutions do not give complete satisfaction.
En effet, l'utilisation de fiches de contact électrique positionnée ou distribuée sur la surface inférieure de la cathode pour obtenir une surface isopotentielle a pour effet de rigidifier l'ensemble cathodique comprenant la cathode et la plaque de collecteur.  Indeed, the use of electrical contact plugs positioned or distributed on the lower surface of the cathode to obtain an isopotential surface has the effect of stiffening the cathode assembly comprising the cathode and the collector plate.
La plaque de collecteur ayant un coefficient de dilatation supérieur au coefficient de dilatation de la cathode, une fois l'ensemble cathodique à température d'utilisation, la plaque de collecteur risque de créer des fissures dans la cathode.  Since the collector plate has a coefficient of expansion greater than the coefficient of expansion of the cathode, once the cathode assembly has been used, the collector plate may create cracks in the cathode.
Une cathode fissurée a une durée de vie bien moindre qu'une cathode non fissurée. Ladite durée de vie peut être réduite à quelques jours dans le cas de fissures importantes. La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus. A cracked cathode has a much shorter life than an uncracked cathode. Said service life can be reduced to a few days in the case of major cracks. The present invention aims to solve all or part of the disadvantages mentioned above.
Exposé de l'invention Presentation of the invention
A cet effet, la présente invention concerne un assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse comprenant : a. un bloc cathodique ayant une deuxième surface et une première surface, au moins une gorge de scellement débouchant sur la première surface, une pluralité de fiches de contact électrique étant montées en contact électrique avec la première surface du bloc cathodique ; et b. au moins une plaque d'amenée de courant en contact électrique avec au moins une fiche de contact électrique, et qui est destinée à être raccordée à au moins une unité de connexion à une source de courant électrique ; c. au moins une barre d'amenée de courant ayant un coefficient de dilatation sensiblement identique au coefficient de dilatation de la plaque d'amenée de courant est scellée dans l'au moins une gorge de scellement et fixée à au moins une plaque d'amenée de courant.  For this purpose, the present invention relates to a cathode assembly for an electrolytic cell comprising: a. a cathode block having a second surface and a first surface, at least one sealing groove opening on the first surface, a plurality of electrical contact plugs being mounted in electrical contact with the first surface of the cathode block; and B. at least one current feed plate in electrical contact with at least one electrical contact plug, and which is intended to be connected to at least one connection unit to a source of electrical power; vs. at least one current supply bar having a coefficient of expansion substantially identical to the expansion coefficient of the current supply plate is sealed in the at least one sealing groove and fixed to at least one feed plate of current.
Au sens de la présente invention, « un coefficient de dilatation sensiblement identique » signifie « un coefficient de dilatation identique » ou « un coefficient de dilatation identique à 10% près ». For the purposes of the present invention, "a substantially identical expansion coefficient" means "an identical coefficient of expansion" or "a coefficient of expansion identical to 10%".
Au sens de la présente invention, « un coefficient de dilatation sensiblement identique » signifie « un coefficient de dilatation identique » ou « un coefficient de dilatation identique à 5% près ».  For the purposes of the present invention, "a substantially identical expansion coefficient" means "an identical expansion coefficient" or "a coefficient of expansion identical to 5%".
A titre d'exemple, une mesure d'un coefficient de dilatation d'une barre d'amenée de courant est réalisée en mesurant l'évolution de la taille de ladite barre d'amenée de courant en fonction de la température.  For example, a measurement of a coefficient of expansion of a current supply bar is performed by measuring the evolution of the size of said current supply bar as a function of temperature.
Selon un avantage, une barre d'amenée de courant fixée à une plaque d'amenée de courant et scellée au bloc cathodique permet de de réduire la résistance électrique de l'assemblage cathodique et permet donc de limiter le nombre de fiches de contact électrique car le maintien mécanique entre la plaque d'amenée de courant et le bloc cathodique est assuré partiellement par la liaison entre la barre d'amenée de courant, la plaque d'amenée de courant et le bloc cathodique. According to one advantage, a current supply bar fixed to a current feed plate and sealed to the cathode block makes it possible to reduce the electrical resistance of the cathode assembly and thus makes it possible to limit the number of electrical contact plugs because the mechanical maintenance between the current feed plate and the cathode block is partially provided by the connection between the current lead bar, the current feed plate and the cathode block.
Le scellement de la barre d'amenée de courant dans la gorge de scellement permet un degré de liberté de la barre d'amenée de courant par rapport au bloc cathodique.  The sealing of the current supply bar in the sealing groove allows a degree of freedom of the current supply bar relative to the cathode block.
Par ailleurs, la limitation du nombre de fiches de contact permet également une plus grande souplesse mécanique de l'assemblage cathodique. Ainsi, l'assemblage cathodique obtenu présente des risques de fissuration limités.  Furthermore, the limitation of the number of contact plugs also allows greater mechanical flexibility of the cathode assembly. Thus, the cathode assembly obtained has limited risk of cracking.
Selon un mode de réalisation, la barre d'amenée de courant est fixée par soudure à la plaque d'amenée de courant.  According to one embodiment, the current supply bar is fixed by welding to the current supply plate.
Selon un avantage, une plaque d'amenée de courant soudée à une barre d'amenée de courant ayant le même coefficient de dilatation permet une durée de vie prolongée de la soudure.  According to one advantage, a current feed plate welded to a current supply bar having the same coefficient of expansion allows a prolonged life of the weld.
Selon un avantage, une plaque d'amenée de courant soudée à une barre 30 d'amenée ayant le même coefficient de dilatation permet de limiter le risque de fissuration du bloc cathodique.  According to one advantage, a current feed plate welded to a supply bar having the same coefficient of expansion makes it possible to limit the risk of cracking of the cathode block.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique sont montées en contact électrique avec la première surface du bloc par insertion desdites fiches de contact électrique dans différents alésages présents sur la première surface dudit bloc cathodique.  According to one embodiment, the electrical contact plugs are mounted in electrical contact with the first surface of the block by insertion of said electrical contact plugs into different bores present on the first surface of said cathode block.
Selon un mode de réalisation, l'espace de coopération entre l'au moins une barre d'amenée de courant et le bloc cathodique définie une première zone. L'espace de coopération entre les fiches de contact électrique et le bloc cathodique définissent une seconde zone exclue de la première zone.  According to one embodiment, the cooperation space between the at least one current supply bar and the cathode block defines a first zone. The space of cooperation between the electrical contact plugs and the cathode block define a second zone excluded from the first zone.
Selon un avantage, une pluralité de fiches de contact électrique montées en contact électrique avec la première surface du bloc cathodique permet d'améliorer la distribution des lignes de courant dans ledit bloc cathodique.  According to one advantage, a plurality of electrical contact pins mounted in electrical contact with the first surface of the cathode block makes it possible to improve the distribution of the current lines in said cathode block.
Selon un avantage, améliorer la distribution des lignes de courant dans ledit bloc cathodique permet d'améliorer les performances de l'assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse.  According to one advantage, improving the distribution of the current lines in said cathode block makes it possible to improve the performance of the cathode assembly for an electrolytic cell.
Selon un avantage, améliorer la distribution des lignes de courant dans ledit bloc cathodique permet de limiter l'usure du bloc cathodique et ainsi permet de prolonger la durée de vie de l'assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse.  According to one advantage, improving the distribution of the current lines in said cathode block makes it possible to limit the wear of the cathode block and thus makes it possible to prolong the lifetime of the cathode assembly for an electrolytic cell.
Selon un avantage, l'utilisation de plusieurs plaques d'amenée de courant réduit la dilatation différentielle entre chaque plaque d'amenée de courant et le bloc cathodique. La réduction de la dilatation différentielle entre chaque plaque d'amenée de courant et le bloc cathodique permet de limiter les risques de fissuration dudit bloc cathodique. According to one advantage, the use of several current supply plates reduces the differential expansion between each current supply plate and the cathode block. Reduction of the differential expansion between each feed plate current and the cathode block limits the risk of cracking of said cathode block.
Selon un avantage, limiter les risques de fissuration du bloc cathodique permet de prolonger la durée de vie de l'assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse.  According to one advantage, limiting the risk of cracking of the cathode block makes it possible to extend the service life of the cathode assembly for an electrolytic cell.
Selon un avantage, l'utilisation de plusieurs barres d'amenée de courant permet de faciliter la manutention de l'ensemble cathodique.  According to one advantage, the use of several current supply bars makes it easier to handle the cathode assembly.
Selon un avantage, l'utilisation de plusieurs barres d'amenée de courant permet de limiter le risque de fissuration du bloc cathodique.  According to one advantage, the use of several current supply bars makes it possible to limit the risk of cracking of the cathode block.
Selon un mode de réalisation, le scellement de la barre d'amenée de courant dans la gorge de scellement du bloc cathodique est un scellement à la fonte.  According to one embodiment, the sealing of the current supply bar in the sealing groove of the cathode block is a casting seal.
Selon un mode de réalisation, le scellement à la fonte est réalisé avec une fonte blanche au phosphore.  According to one embodiment, the casting seal is made with a white phosphorus cast iron.
Selon un mode de réalisation, le scellement à la fonte est réalisé avec une fonte grise au phosphore.  According to one embodiment, the casting seal is made with a gray phosphor cast iron.
Selon un avantage, un scellement à la fonte permet un degré de liberté de la barre d'amenée de courant par rapport au bloc cathodique suffisant pour limiter les risques de fissuration dudit bloc cathodique.  According to one advantage, a casting seal allows a degree of freedom of the current supply bar relative to the cathode block sufficient to limit the risk of cracking of said cathode block.
Selon un mode de réalisation, le scellement de la barre d'amenée de courant dans la gorge de scellement du bloc cathodique est un scellement à la pâte de scellement.  According to one embodiment, the sealing of the current supply bar in the sealing groove of the cathode block is a sealing to the sealing paste.
Selon un mode de réalisation, le scellement à la pâte de scellement est réalisé avec une pâte comprenant une poudre de carbone ainsi qu'un liant.  According to one embodiment, sealing with the sealing paste is carried out with a paste comprising a carbon powder and a binder.
Selon un avantage, la pâte de scellement 40 se rétracte lors de la montée en température de la cuve d'électrolyse. Une pâte de scellement se rétractant lors de la montée en température de la cuve d'électrolyse permet de limiter les risques de fissuration du bloc cathodique 10 induit par la dilatation de la barre d'amenée de courant 30.  According to one advantage, the sealing paste 40 shrinks during the rise in temperature of the electrolytic cell. A sealing paste retracting during the rise in temperature of the electrolytic cell makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10 induced by the expansion of the current supply bar 30.
Selon un avantage, la pâte de scellement 40 est une pâte dépourvue de goudron et de brai ainsi que d'hydrocarbures aromatiques polycycliques.  According to one advantage, the sealing paste 40 is a paste free of tar and pitch as well as polycyclic aromatic hydrocarbons.
Selon un avantage, la pâte de scellement 40 est une pâte dépourvue de résine phénolique.  According to one advantage, the sealing paste 40 is a paste free of phenolic resin.
Selon un mode de réalisation, le scellement à la pâte est réalisé à froid. Selon un avantage, un scellement à la pâte à froid est économique.  According to one embodiment, the paste sealing is performed cold. According to one advantage, sealing with the cold paste is economical.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique sont de la forme d'un cylindre comprenant une gorge de déformation. Selon un avantage, une gorge de déformation autorise une déformation locale d'une fiche de contact électrique et permet à ladite fiche de contact électrique d'avoir une faible résistance élastique. Une fiche de contact électrique avec une faible résistance élastique permet de limiter les risques de fissure du bloc cathodique. According to one embodiment, the electrical contact plugs are in the form of a cylinder comprising a deformation groove. According to one advantage, a deformation groove allows local deformation of an electrical contact plug and allows said electrical contact plug to have a low elastic resistance. An electrical contact plug with a low elastic resistance makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation s'étend sur 5% à 50% de la longueur d'une fiche de contact électrique.  According to one embodiment, the deformation groove extends over 5% to 50% of the length of an electrical contact plug.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation s'étend préférentiellement sur 15% à 35% de la longueur de la fiche de contact électrique.  According to one embodiment, the deformation groove preferably extends over 15% to 35% of the length of the electrical contact plug.
Au sens de la présente invention, la longueur est une dimension sensiblement plus longue que les autres dimensions. For the purposes of the present invention, the length is a dimension substantially longer than the other dimensions.
Selon un avantage, une gorge de déformation 51 autorise une déformation locale d'une fiche de contact électrique 50 et permet à ladite fiche de contact électrique 50 une déformation élastique et plastique de ladite fiche de contact électrique 50. Une fiche de contact électrique 50 apte à subir une déformation élastique et plastique permet de limiter les risques de fissure du bloc cathodique 10.  According to one advantage, a deformation groove 51 allows a local deformation of an electrical contact plug 50 and allows said electrical contact plug 50 an elastic and plastic deformation of said electrical contact plug 50. A suitable electrical contact plug 50 to undergo an elastic and plastic deformation makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation présente une section circulaire.  According to one embodiment, the deformation groove has a circular section.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation présente une section rectangulaire. Une section rectangulaire permet une déformation guidée de la gorge de déformation.  According to one embodiment, the deformation groove has a rectangular section. A rectangular section allows a guided deformation of the deformation groove.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation est adaptée pour délimiter au moins partiellement une tête de liaison et un organe de liaison de part et d'autre d'une fiche de contact électrique.  According to one embodiment, the deformation groove is adapted to at least partially delimit a connecting head and a connecting member on either side of an electrical contact plug.
Selon un avantage, l'organe de liaison d'une fiche de contact électrique est adapté pour être lié au bloc cathodique alors que la tête de liaison d'une fiche de contact électrique est quant à elle adaptée pour être liée à une plaque d'amenée de courant.  According to one advantage, the connecting member of an electrical contact plug is adapted to be connected to the cathode block while the connecting head of an electrical contact plug is adapted to be connected to a plate of current supply.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique sont des fiches de contact électrique à faisceaux de fils torsadés.  According to one embodiment, the electrical contact plugs are electrical contact plugs with twisted wire bundles.
Selon un avantage, des fiches de contact électrique à faisceaux de fils torsadés permettent une résistance élastique faible et ainsi limite les risques de fissuration du bloc cathodique.  According to one advantage, twisted-wire electrical contact plugs allow a low elastic resistance and thus limit the risk of cracking of the cathode block.
Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel les fiches de contact électrique sont des fiches de contact électrique anisotropes. Selon un avantage, une fiche de contact électrique anisotropes permet une résistance élastique plus faible de ladite fiche de contact électrique et limite ainsi les risques de fissuration du bloc cathodique. A cathode assembly for an electrolytic cell according to any one of claims 1 to 4 wherein the electrical contact plugs are anisotropic electrical contact plugs. According to one advantage, an anisotropic electrical contact plug allows a lower elastic resistance of said electrical contact plug and thus limits the risk of cracking of the cathode block.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique présentent des résistances élastiques différentes les unes avec les autres.  According to one embodiment, the electrical contact plugs have different elastic resistances with each other.
Selon un avantage, des fiches de contact électrique ayant des résistances élastiques différentes les unes avec les autres permet d'allier une bonne fixation de l'au moins une plaque d'amenée de courant au bloc cathodique tout en limitant les risques de fissuration dudit bloc cathodique.  According to one advantage, electrical contact plugs having different elastic resistances with each other makes it possible to combine a good fastening of the at least one current feed plate to the cathode block while limiting the risk of cracking of said block. cathode.
Selon un mode de réalisation, le bloc cathodique est constitué d'un mélange de d'anthracite et de graphite.  According to one embodiment, the cathode block consists of a mixture of anthracite and graphite.
Selon un avantage, un bloc cathodique constitué d'un mélange d'anthracite et de graphite améliorer la distribution des lignes de courant dans ledit bloc cathodique.  According to one advantage, a cathode block consisting of a mixture of anthracite and graphite improves the distribution of the current lines in said cathode block.
Selon un avantage, un bloc cathodique constitué d'un mélange d'anthracite et de graphite améliore la distribution du courant et permet de limiter l'usure dudit bloc cathodique et ainsi permet de prolonger la vie de l'assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse.  According to one advantage, a cathode block consisting of a mixture of anthracite and graphite improves the distribution of the current and makes it possible to limit the wear of said cathode block and thus makes it possible to prolong the life of the cathode assembly for electrolytic cell .
Selon un mode de réalisation, le bloc cathodique 10 est constitué de graphite.  According to one embodiment, the cathode block 10 is made of graphite.
Selon un avantage, un bloc cathodique 10 constitué de graphite permet de limiter la consommation en énergie lors du fonctionnement de la cuve d'électrolyse.  According to one advantage, a cathode block 10 made of graphite makes it possible to limit the energy consumption during operation of the electrolytic cell.
Selon un mode de réalisation, le nombre de fiches de contact électrique par mètre carré est compris entre 10 et 80.  According to one embodiment, the number of electrical contact plugs per square meter is between 10 and 80.
Selon un mode de réalisation, le nombre de fiches de contact électrique par mètre carré est préférablement compris entre 20 et 65.  According to one embodiment, the number of electrical contact plugs per square meter is preferably between 20 and 65.
Selon un mode de réalisation, le nombre de fiches de contact électrique par mètre carré est idéalement compris entre 30 et 50.  According to one embodiment, the number of electrical contact plugs per square meter is ideally between 30 and 50.
Selon un avantage, un nombre de fiches de contact électrique par mètre carré compris entre 10 et 80 permet une bonne liaison entre l'au moins une plaque d'amenée de courant et le bloc cathodique.  According to one advantage, a number of electrical contact plugs per square meter between 10 and 80 allows a good connection between the at least one current feed plate and the cathode block.
Selon un autre avantage, un nombre de fiches de contact électrique par mètre carré compris entre 10 et 80 permet de limiter les risques de fissuration du bloc cathodique. Selon un avantage, un nombre de fiches de contact électrique par mètre carré compris entre 10 et 80 améliorer la distribution des lignes de courant dans ledit bloc cathodique. According to another advantage, a number of electrical contact plugs per square meter between 10 and 80 makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block. According to one advantage, a number of electrical contact plugs per square meter between 10 and 80 improve the distribution of the current lines in said cathode block.
L'invention concerne également une cuve d'électrolyse pour la production d'un métal, comprenant : d. une enveloppe extérieure en acier ; e. une couche de matériau isolant adjacente à la coque d'acier extérieure ; f. une couche carbonée recouvrant le matériau isolant et protégeant le matériau isolant d'un bain électrolytique destiné à être contenu dans la cellule ; et g. un assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.  The invention also relates to an electrolytic cell for the production of a metal, comprising: d. an outer steel casing; e. a layer of insulating material adjacent to the outer steel shell; f. a carbon layer covering the insulating material and protecting the insulating material of an electrolytic bath intended to be contained in the cell; and g. a cathode assembly for an electrolytic cell according to any one of claims 1 to 9.
Les différents aspects définis ci-dessus non incompatibles peuvent être combinés. The different aspects defined above that are not incompatible can be combined.
Brève description des figures Brief description of the figures
L'invention sera encore mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard des dessins annexés dans lesquels : The invention will be better understood by means of the detailed description which is set out below with reference to the appended drawings in which:
• la figure 1 représente une vue en coupe d'un ensemble cathodique conformément à la présente invention ;  FIG. 1 represents a sectional view of a cathode assembly according to the present invention;
• la figure 2 représente une vue en coupe d'un ensemble cathodique conformément à la présente invention ;  Figure 2 shows a sectional view of a cathode assembly in accordance with the present invention;
• la figure 3 représente une vue en coupe d'un ensemble cathodique conformément à la présente invention ;  FIG. 3 is a sectional view of a cathode assembly in accordance with the present invention;
• la figure 4 représente une plaque d'amenée de courant conformément à la présente invention ;  Fig. 4 shows a current feed plate in accordance with the present invention;
• la figure 5 représente une barre d'amenée de courant conformément à la présente invention ;  Fig. 5 shows a current lead bar according to the present invention;
• la figure 6 représente une fiche de contact électrique conformément à la présente invention ; et • la figure 7 représente un bloc cathodique conformément à la présente invention. Fig. 6 shows an electrical contact plug in accordance with the present invention; and Figure 7 shows a cathode block in accordance with the present invention.
Description en référence aux figures Description with reference to figures
Les figures 1 à 3 représentent un assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse comprenant un bloc cathodique 10, une plaque d'amenée de courant 20 et deux barres d'amenée de courant 30. FIGS. 1 to 3 show a cathode assembly for an electrolytic cell comprising a cathode block 10, a current supply plate 20 and two current supply bars 30.
La figure 4 illustre une plaque d'amenée de courant 20 comprenant plusieurs orifices d'insertion 21.  FIG. 4 illustrates a current feed plate 20 comprising a plurality of insertion orifices 21.
La figure 5 illustre une barre d'amenée de courant 30.  Figure 5 illustrates a current supply bar 30.
La figure 7 représente un bloc cathodique 10 ayant une deuxième surface 11 et une première surface 12, deux gorges de scellement 13 débouchant sur la première surface 12 et une pluralité de fiches de contact électrique 50.  FIG. 7 shows a cathode block 10 having a second surface 11 and a first surface 12, two sealing grooves 13 opening onto the first surface 12 and a plurality of electrical contact plugs 50.
Selon un mode de réalisation, le bloc cathodique 10 est constitué de graphite.  According to one embodiment, the cathode block 10 is made of graphite.
Selon un avantage, un bloc cathodique 10 constitué de graphite permet de limiter la consommation en énergie lors du fonctionnement de la cuve d'électrolyse.  According to one advantage, a cathode block 10 made of graphite makes it possible to limit the energy consumption during operation of the electrolytic cell.
Selon un mode de réalisation, le bloc cathodique 10 est constitué d'un mélange d'anthracite et de graphite.  According to one embodiment, the cathode block 10 consists of a mixture of anthracite and graphite.
Selon un avantage, un bloc cathodique 10 constitué d'un mélange d'anthracite et de graphite améliore la distribution du courant et permet de limiter l'usure dudit bloc cathodique 10 et ainsi permet de prolonger la vie de l'assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse.  According to one advantage, a cathode block 10 consisting of a mixture of anthracite and graphite improves the distribution of the current and makes it possible to limit the wear of said cathode block 10 and thus makes it possible to prolong the life of the cathode assembly for a reactor vessel. 'electrolysis.
La figure 6 illustre une fiche de contact électrique 50 de la forme d'un cylindre comprenant une gorge de déformation 51.  FIG. 6 illustrates an electrical contact plug 50 of the shape of a cylinder comprising a deformation groove 51.
Selon un avantage, une gorge de déformation 51 autorise une déformation locale d'une fiche de contact électrique 50 et permet à ladite fiche de contact électrique 50 d'avoir une faible résistance élastique.  According to one advantage, a deformation groove 51 allows local deformation of an electrical contact plug 50 and allows said electrical contact plug 50 to have a low elastic resistance.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation 51 s'étend sur 5% à 50% de la longueur de la fiche de contact électrique 50.  According to one embodiment, the deformation groove 51 extends over 5% to 50% of the length of the electrical contact plug 50.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation 51 s'étend préférentiellement sur 15% à 35% de la longueur de la fiche de contact électrique 50.  According to one embodiment, the deformation groove 51 preferably extends over 15% to 35% of the length of the electrical contact plug 50.
Au sens de la présente invention, la longueur est une dimension sensiblement plus longue que les autres dimensions. Selon un avantage, une gorge de déformation 51 s'étendant sur 5% à 50% de la longueur d'une fiche de contact électrique 50 permet une déformation élastique et plastique de ladite fiche de contact électrique 50. For the purposes of the present invention, the length is a dimension substantially longer than the other dimensions. According to one advantage, a deformation groove 51 extending over 5% to 50% of the length of an electrical contact plug 50 allows elastic and plastic deformation of said electrical contact plug 50.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation 51 présente une section circulaire.  According to one embodiment, the deformation groove 51 has a circular section.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation 51 présente une section rectangulaire. Une section rectangulaire permet une déformation guidée de la gorge de déformation 51.  According to one embodiment, the deformation groove 51 has a rectangular section. A rectangular section allows a guided deformation of the deformation groove 51.
Selon un mode de réalisation, la gorge de déformation 51 est adaptée pour délimiter au moins partiellement une tête de liaison 52 et un organe de liaison 53 de part et d'autre de la fiche de contact électrique 50.  According to one embodiment, the deformation groove 51 is adapted to at least partially delimit a connecting head 52 and a connecting member 53 on either side of the electrical contact plug 50.
Comme illustré dans la figure 1, les fiches de contact électrique 50 sont montées en contact électrique avec la première surface 12 du bloc cathodique 10.  As illustrated in FIG. 1, the electrical contact plugs 50 are mounted in electrical contact with the first surface 12 of the cathode block 10.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique 50 sont montées en contact électrique avec la première surface du bloc par insertion desdites fiches de contact électrique 50 dans différents alésages présents sur la première surface dudit bloc cathodique 50.  According to one embodiment, the electrical contact plugs 50 are mounted in electrical contact with the first surface of the block by insertion of said electrical contact plugs 50 into different bores present on the first surface of said cathode block 50.
Selon un mode de réalisation, la barre d'amenée de courant 30 est scellée dans l'au moins une gorge de scellement 13.  According to one embodiment, the current supply bar 30 is sealed in the at least one sealing groove 13.
Le scellement de la barre d'amenée de courant 30 dans la gorge de scellement 13 permet un degré de liberté de la barre d'amenée de courant 30 par rapport au bloc cathodique 10.  The sealing of the current supply bar 30 in the sealing groove 13 allows a degree of freedom of the current supply bar 30 with respect to the cathode unit 10.
Selon un mode de réalisation, le scellement de la barre d'amenée de courant 30 dans la gorge de scellement 13 du bloc cathodique 10 est un scellement à la fonte.  According to one embodiment, the sealing of the current supply bar 30 in the sealing groove 13 of the cathode unit 10 is a casting seal.
Selon un mode de réalisation, le scellement à la fonte est réalisé avec une fonte blanche au phosphore.  According to one embodiment, the casting seal is made with a white phosphorus cast iron.
Selon un mode de réalisation, le scellement à la fonte est réalisé avec une fonte grise au phosphore.  According to one embodiment, the casting seal is made with a gray phosphor cast iron.
Selon un avantage, un scellement à la fonte permet un degré de liberté de la barre d'amenée de courant 30 par rapport au bloc cathodique 10 suffisant pour limiter les risques de fissuration dudit bloc cathodique 10.  According to one advantage, a cast iron seal allows a degree of freedom of the current supply bar 30 relative to the cathode block 10 sufficient to limit the risk of cracking of said cathode block 10.
Selon un avantage, limiter les risques de fissuration du bloc cathodique 10 permet de prolonger la durée de vie de l'assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse. Selon un mode de réalisation, le scellement de la barre d'amenée de courant 30 dans la gorge de scellement 13 du bloc cathodique 10 est un scellement à la pâte de scellement 40. According to one advantage, limiting the risk of cracking of the cathode block 10 makes it possible to prolong the service life of the cathode assembly for an electrolytic cell. According to one embodiment, the sealing of the current supply bar 30 in the sealing groove 13 of the cathode unit 10 is a sealing to the sealing compound 40.
Selon un mode de réalisation, le scellement à la pâte de scellement 40 est réalisé avec une pâte comprenant une poudre de carbone ainsi qu'un liant.  According to one embodiment, the sealant seal 40 is made with a paste comprising a carbon powder and a binder.
Selon un avantage, la pâte de scellement 40 se rétracte lors de la montée en température de la cuve d'électrolyse. Une pâte de scellement se rétractant lors de la montée en température de la cuve d'électrolyse permet de limiter les risques de fissuration du bloc cathodique 10 induit par la dilatation de la barre d'amenée de courant 30.  According to one advantage, the sealing paste 40 shrinks during the rise in temperature of the electrolytic cell. A sealing paste retracting during the rise in temperature of the electrolytic cell makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10 induced by the expansion of the current supply bar 30.
A titre d'exemple, une mesure d'un coefficient de dilatation d'une barre d'amenée de courant 30 est réalisée en mesurant l'évolution de la taille de ladite barre d'amenée de courant 30 en fonction de la température.  By way of example, a measurement of an expansion coefficient of a current supply bar 30 is carried out by measuring the evolution of the size of said current supply bar 30 as a function of the temperature.
Selon un avantage, la pâte de scellement 40 est une pâte dépourvue de goudron et de brai ainsi que d'hydrocarbures aromatiques polycycliques.  According to one advantage, the sealing paste 40 is a paste free of tar and pitch as well as polycyclic aromatic hydrocarbons.
Selon un avantage, la pâte de scellement 40 est une pâte dépourvue de résine phénolique.  According to one advantage, the sealing paste 40 is a paste free of phenolic resin.
Selon un mode de réalisation, le scellement à la pâte est réalisé à froid. Selon un avantage, un scellement à la pâte à froid est économique.  According to one embodiment, the paste sealing is performed cold. According to one advantage, sealing with the cold paste is economical.
Selon un mode de réalisation, l'espace de coopération entre l'au moins une barre d'amenée de courant 30 et le bloc cathodique 10 définit une première zone. L'espace de coopération entre les fiches de contact électrique 50 et le bloc cathodique 10 définissent une seconde zone exclue de la première zone.  According to one embodiment, the space of cooperation between the at least one current supply bar 30 and the cathode block 10 defines a first zone. The space of cooperation between the electrical contact plugs 50 and the cathode block 10 define a second zone excluded from the first zone.
Selon un mode de réalisation, la barre d'amenée de courant 30 est fixée à au moins une plaque d'amenée de courant 20.  According to one embodiment, the current supply bar 30 is fixed to at least one current supply plate 20.
Selon un mode de réalisation, la barre d'amenée de courant 30 est fixée par soudure à la plaque d'amenée de courant 20.  According to one embodiment, the current supply bar 30 is fixed by welding to the current supply plate 20.
Selon un mode de réalisation, la barre d'amenée de courant 30 a un coefficient de dilatation sensiblement identique au coefficient de dilatation de la plaque d'amenée de courant 20.  According to one embodiment, the current supply bar 30 has a coefficient of expansion substantially identical to the coefficient of expansion of the current supply plate 20.
Au sens de la présente invention, « un coefficient de dilatation sensiblement identique » signifie « un coefficient de dilatation identique » ou « un coefficient de dilatation identique à 10% près ».  For the purposes of the present invention, "a substantially identical expansion coefficient" means "an identical coefficient of expansion" or "a coefficient of expansion identical to 10%".
Au sens de la présente invention, « un coefficient de dilatation sensiblement identique » signifie « un coefficient de dilatation identique » ou « un coefficient de dilatation identique à 5% près ». Selon un avantage, une plaque d'amenée de courant 20 soudée à une barre 30 d'amenée ayant le même coefficient de dilatation permet une durée de vie prolongée de la soudure. For the purposes of the present invention, "a substantially identical expansion coefficient" means "an identical expansion coefficient" or "a coefficient of expansion identical to 5%". According to one advantage, a current feed plate 20 welded to a feed bar 30 having the same coefficient of expansion allows a prolonged life of the weld.
Selon un avantage, une plaque d'amenée de courant 20 soudée à une barre 30 d'amenée ayant le même coefficient de dilatation permet de limiter le risque de fissuration du bloc cathodique 10. Selon un mode de réalisation, la plaque d'amenée de courant 20 est en contact électrique avec au moins une fiche de contact électrique 50, et comprend au moins une unité de connexion à une source de courant électrique.  According to one advantage, a current feed plate 20 welded to a feed bar 30 having the same coefficient of expansion makes it possible to limit the risk of cracking of the cathode block 10. According to one embodiment, the feed plate of FIG. current 20 is in electrical contact with at least one electrical contact plug 50, and comprises at least one connection unit to a source of electric current.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique 50 sont insérées dans des orifices d'insertion 21 de la plaque d'amenée de courant 20.  According to one embodiment, the electrical contact plugs 50 are inserted into insertion orifices 21 of the current supply plate 20.
Selon un avantage, une barre d'amenée de courant 30 fixée à une plaque d'amenée de courant 20 et scellée au bloc cathodique 10 permet de réduire la résistance électrique de l'assemblage cathodique et permet donc de limiter le nombre de fiches de contact électrique 50 car le maintien mécanique entre la plaque d'amenée de courant 30 et le bloc cathodique 20 est assuré partiellement par la liaison entre la barre d'amenée de courant 30, la plaque d'amenée de courant 20 et le bloc cathodique 10.  According to one advantage, a current supply bar 30 fixed to a current supply plate 20 and sealed to the cathode block 10 makes it possible to reduce the electrical resistance of the cathode assembly and thus makes it possible to limit the number of contact cards. electrical 50 because the mechanical maintenance between the current supply plate 30 and the cathode block 20 is partially ensured by the connection between the current supply bar 30, the current supply plate 20 and the cathode block 10.
Par ailleurs, la limitation du nombre de fiches de contact 50 permet également une plus grande souplesse mécanique de l'assemblage cathodique. Ainsi, l'assemblage cathodique obtenu présente des risques de fissuration du bloc cathodique limités.  Furthermore, the limitation of the number of contact pins 50 also allows greater mechanical flexibility of the cathode assembly. Thus, the cathode assembly obtained has risks of cracking of the cathode block limited.
Selon un avantage, une pluralité de fiches de contact électrique 50 montées en contact électrique avec la première surface 12 du bloc cathodique 10 permet d'obtenir une meilleure distribution des lignes de courant dans le bloc cathodique 10.  According to one advantage, a plurality of electrical contact plugs 50 mounted in electrical contact with the first surface 12 of the cathode block 10 makes it possible to obtain a better distribution of the current lines in the cathode block 10.
Selon un avantage, un bloc cathodique 10 constitué d'un mélange d'anthracite et de graphite améliore la distribution des lignes de courant dans ledit bloc cathodique 10.  According to one advantage, a cathode block 10 consisting of a mixture of anthracite and graphite improves the distribution of the current lines in said cathode block 10.
Selon un avantage, une meilleure distribution des lignes de courant dans le bloc cathodique 10 permet d'améliorer les performances de l'assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse.  According to one advantage, a better distribution of the current lines in the cathode block 10 makes it possible to improve the performance of the cathode assembly for an electrolytic cell.
Selon un avantage, une meilleure distribution des lignes de courant dans le bloc cathodique 10 permet de limiter l'usure du bloc cathodique 10 et ainsi permet de prolonger la durée de vie de l'assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse. Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique 50 sont de la forme d'un cylindre comprenant une gorge de déformation 51. According to one advantage, a better distribution of the current lines in the cathode block 10 makes it possible to limit the wear of the cathode block 10 and thus makes it possible to prolong the lifetime of the cathode assembly for an electrolytic cell. According to one embodiment, the electrical contact plugs 50 are in the form of a cylinder comprising a deformation groove 51.
Selon un avantage, une gorge de déformation 51 autorise une déformation locale d'une fiche de contact électrique 50 et permet à ladite fiche de contact électrique 50 une déformation élastique et plastique de ladite fiche de contact électrique 50. Une fiche de contact électrique 50 apte à subir une déformation élastique et plastique permet de limiter les risques de fissure du bloc cathodique 10.  According to one advantage, a deformation groove 51 allows a local deformation of an electrical contact plug 50 and allows said electrical contact plug 50 an elastic and plastic deformation of said electrical contact plug 50. A suitable electrical contact plug 50 to undergo an elastic and plastic deformation makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10.
Selon un avantage, l'organe de liaison 53 d'une fiche de contact électrique 50 est adapté pour être lié au bloc cathodique 10 alors que la tête de liaison 52 d'une fiche de contact électrique 50 est quant à elle adaptée pour être liée à une plaque d'amenée de courant 20.  According to one advantage, the connecting member 53 of an electrical contact plug 50 is adapted to be connected to the cathode block 10 while the connecting head 52 of an electrical contact plug 50 is in turn adapted to be linked to a current supply plate 20.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique 50 sont des fiches de contact électrique 50 à faisceaux de fils torsadés.  According to one embodiment, the electrical contact plugs 50 are electrical contact plugs 50 with bundles of twisted wires.
Selon un avantage, des fiches de contact électrique 50 à faisceaux de fils torsadés permettent une résistance élastique faible et ainsi limite les risques de fissuration du bloc cathodique 10.  According to one advantage, electrical contact plugs 50 with bundles of twisted wires allow a low elastic resistance and thus limit the risk of cracking of the cathode block 10.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique 50 sont des fiches de contact électrique 50 anisotropes.  According to one embodiment, the electrical contact plugs 50 are anisotropic electrical contact plugs 50.
Selon un avantage, une fiche de contact électrique 50 anisotropes permet une résistance élastique plus faible de ladite fiche de contact électrique 50 et limite ainsi les risques de fissuration du bloc cathodique 10.  According to one advantage, an anisotropic electrical contact plug 50 allows a lower elastic resistance of said electrical contact plug 50 and thus limits the risk of cracking of the cathode block 10.
Selon un mode de réalisation, les fiches de contact électrique 50 présentent des résistances élastiques différentes les unes avec les autres.  According to one embodiment, the electrical contact plugs 50 have different elastic resistances with each other.
Selon un avantage, des fiches de contact électrique 50 ayant des résistances élastiques différentes les unes avec les autres permet d'allier une bonne fixation de l'au moins une plaque d'amenée de courant 20 au bloc cathodique 10 tout en limitant les risques de fissuration dudit bloc cathodique 10.  According to one advantage, electrical contact plugs 50 having different resilient strengths with each other makes it possible to combine good fastening of the at least one current feed plate 20 with the cathode block 10 while limiting the risks of cracking of said cathode block 10.
Selon un mode de réalisation, le nombre de fiches de contact électrique 50 par mètre carré est compris entre 10 et 80.  According to one embodiment, the number of electrical contact plugs 50 per square meter is between 10 and 80.
Selon un mode de réalisation, le nombre de fiches de contact électrique 50 par mètre carré est préférablement compris entre 20 et 65.  According to one embodiment, the number of electrical contact plugs 50 per square meter is preferably between 20 and 65.
Selon un mode de réalisation, le nombre de fiches de contact électrique 50 par mètre carré est idéalement compris entre 30 et 50.  According to one embodiment, the number of electrical contact plugs 50 per square meter is ideally between 30 and 50.
Selon un avantage, un nombre de fiches de contact électrique 50 par mètre carré compris entre 10 et 80 permet une bonne liaison entre l'au moins une plaque d'amenée de courant 20 et le bloc cathodique 10. Selon un autre avantage, un nombre de fiches de contact électrique 50 par mètre carré compris entre 10 et 80 permet de limiter les risques de fissuration du bloc cathodique 10. According to one advantage, a number of electrical contact plugs 50 per square meter between 10 and 80 allows a good connection between the at least one current feed plate 20 and the cathode block 10. According to another advantage, a number of electric contact plugs 50 per square meter between 10 and 80 makes it possible to limit the risks of cracking of the cathode block 10.
Selon un avantage, un nombre de fiches de contact électrique 50 par mètre carré compris entre 10 et 80 améliore la distribution des lignes de courant dans ledit bloc cathodique 10.  According to one advantage, a number of electric contact plugs 50 per square meter between 10 and 80 improves the distribution of the current lines in said cathode block 10.
Selon un mode de réalisation, l'assemblage cathodique comprend deux barres d'amenée de courant 30 par gorge de scellement 13.  According to one embodiment, the cathode assembly comprises two current supply bars 30 by sealing groove 13.
Selon un avantage, l'utilisation de deux barres d'amenée de courant 30 permet de faciliter la manutention de l'ensemble cathodique.  According to one advantage, the use of two current supply bars 30 facilitates the handling of the cathode assembly.
Selon un avantage, l'utilisation de deux barres d'amenée de courant 30 permet de limiter le risque de fissuration du bloc cathodique 10.  According to one advantage, the use of two current supply bars 30 makes it possible to limit the risk of cracking of the cathode block 10.
Selon un mode de réalisation non représenté, plusieurs plaques d'amenée de courant 20 sont fixées à la barre d'amenée de courant 30.  According to an embodiment not shown, a plurality of current supply plates 20 are fixed to the current supply bar 30.
Selon un avantage, l'utilisation de plusieurs plaques d'amenée de courant 20 réduit la dilatation différentielle entre chaque plaque d'amenée de courant 20 et le bloc cathodique 10. La réduction de la dilatation différentielle entre chaque plaque d'amenée de courant 20 et le bloc cathodique 10 permet de limiter les risques de fissuration dudit bloc cathodique 10.  According to one advantage, the use of a plurality of current supply plates 20 reduces the differential expansion between each current supply plate 20 and the cathode unit 10. The reduction of the differential expansion between each current supply plate 20 and the cathode block 10 makes it possible to limit the risks of cracking of said cathode block 10.
L'invention concerne également une cuve d'électrolyse pour la production d'un métal, comprenant :  The invention also relates to an electrolytic cell for the production of a metal, comprising:
une enveloppe extérieure en acier ;  an outer steel casing;
une couche de matériau isolant adjacente à la coque d'acier extérieure ; une couche carbonée recouvrant le matériau isolant et protégeant le matériau isolant d'un bain électrolytique destiné à être contenu dans la cellule ; et un assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse.  a layer of insulating material adjacent to the outer steel shell; a carbon layer covering the insulating material and protecting the insulating material of an electrolytic bath intended to be contained in the cell; and a cathode assembly for an electrolytic cell.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-avant, mais en couvre au contraire toutes les variantes.  Of course, the invention is not limited to the embodiments shown and described above, but covers all variants.

Claims

REVENDICATIONS
1. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse comprenant : a. un bloc cathodique (10) ayant une deuxième surface (11) et une première surface (12), au moins une gorge de scellement (13) débouchant sur la première surface (12), une pluralité de fiches de contact électrique (50) étant montées en contact électrique avec la première surface (12) du bloc cathodique (10) ; et b. au moins une plaque d'amenée de courant (20) en contact électrique avec au moins une fiche de contact électrique (50), et qui est destinée à être raccordée à au moins une unité de connexion à une source de courant électrique ; c. au moins une barre d'amenée de courant (30) ayant un coefficient de dilatation sensiblement identique au coefficient de dilatation de la plaque d'amenée de courant (20) est scellée dans l'au moins une gorge de scellement (13) et fixée à au moins une plaque d'amenée de courant (20). A cathode assembly for an electrolytic cell comprising: a. a cathode block (10) having a second surface (11) and a first surface (12), at least one sealing groove (13) opening on the first surface (12), a plurality of electrical contact plugs (50) being mounted in electrical contact with the first surface (12) of the cathode block (10); and B. at least one current supply plate (20) in electrical contact with at least one electrical contact plug (50), and which is intended to be connected to at least one connection unit to a source of electrical power; vs. at least one current supply bar (30) having a coefficient of expansion substantially identical to the expansion coefficient of the current supply plate (20) is sealed in the at least one sealing groove (13) and fixed at least one current supply plate (20).
2. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon la revendication 1 dans lequel, le scellement de la barre d'amenée de courant (30) dans la gorge de scellement (13) du bloc cathodique (10) est un scellement à la fonte. 2. A cathode assembly for electrolytic cell according to claim 1 wherein, the sealing of the current supply bar (30) in the sealing groove (13) of the cathode block (10) is a cast iron seal.
3. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon la revendication 1 dans lequel, le scellement de la barre d'amenée de courant (30) dans la gorge de scellement (13) du bloc cathodique (10) est un scellement à la pâte de scellement (40). The cathodic assembly for an electrolytic cell according to claim 1, wherein the sealing of the current supply bar (30) in the sealing groove (13) of the cathode block (10) is a sealing with the paste of sealing (40).
4. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel, les fiches de contact électrique (50) sont de la forme d'un cylindre comprenant une gorge de déformation (51). 4. cathode assembly for electrolytic cell according to any one of claims 1 to 3 wherein the electrical contact plugs (50) are in the form of a cylinder comprising a deformation groove (51).
5. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel, les fiches de contact électrique (50) sont des fiches de contact électrique (50) à faisceaux de fils torsadés. The cathode assembly for an electrolytic cell according to any one of claims 1 to 4 wherein the electrical contact plugs (50) are electrical contact plugs (50) with twisted wire bundles.
6. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel, les fiches de contact électrique (50) sont des fiches de contact électrique (50) anisotropes. 6. A cathode assembly for electrolytic cell according to any one of claims 1 to 4 wherein the electrical contact plugs (50) are anisotropic electrical contact plugs (50).
7. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel les fiches de contact électrique (50) présentent des résistances élastiques différentes les unes avec les autres. 7. cathode assembly for electrolytic cell according to any one of claims 1 to 6 wherein the electrical contact plugs (50) have elastic resistances different from each other.
8. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel, le bloc cathodique (10) est constitué d'un mélange de d'anthracite et de graphite. 8. A cathode assembly for electrolytic cell according to any one of claims 1 to 7 wherein the cathode block (10) consists of a mixture of anthracite and graphite.
9. Assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel, le nombre de fiches de contact électrique (50) par mètre carré est compris entre 10 et 80. 9. A cathode assembly for electrolytic cell according to any one of claims 1 to 8 wherein the number of electrical contact plugs (50) per square meter is between 10 and 80.
10. Cuve d'électrolyse pour la production d'un métal, comprenant : a. une enveloppe extérieure en acier ; b. une couche de matériau isolant adjacente à la coque d'acier extérieure ; c. une couche carbonée recouvrant le matériau isolant et protégeant le matériau isolant d'un bain électrolytique destiné à être contenu dans la cellule ; et d. un assemblage cathodique pour cuve d'électrolyse selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. An electrolysis cell for producing a metal, comprising: a. an outer steel casing; b. a layer of insulating material adjacent to the outer steel shell; vs. a carbon layer covering the insulating material and protecting the insulating material of an electrolytic bath intended to be contained in the cell; and D. a cathode assembly for an electrolytic cell according to any one of claims 1 to 9.
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