FR2510144A1 - Procede et appareillage pour la separation des residus de bain d'electrolyse sur les anodes precuites - Google Patents

Procede et appareillage pour la separation des residus de bain d'electrolyse sur les anodes precuites Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR LA SEPARATION DES RESIDUS DE BAIN D'ELECTROLYSE SUR LES ELEMENTS ANODIQUES USES RETIRES DES CUVES POUR LA PRODUCTION D'ALUMINIUM PAR LE PROCEDE HALL-HEROULT, LESDITS ELEMENTS COMPORTANT UN RESIDU DE CARBONE 5, DIT "MEGOT", DANS LEQUEL SONT SCELLES DES RONDS 3 RELIES ENTRE EUX PAR DES PATTES 2 SOUDEES A UNE TIGE DE SUSPENSION 13, LES AXES DES RONDS 3 ETANT PARALLELES A L'AXE DE LA TIGE DE SUSPENSION 13, PROCEDE SELON LEQUEL ON FAIT PARCOURIR A AU MOINS UN MOYEN DE FRAISAGE ROTATIF 9 DONT L'AXE DE ROTATION 10 EST, EN POSITION DE TRAVAIL, SENSIBLEMENT PARALLELE A L'AXE DE LA TIGE 13, L'ESPACE SITUE ENTRE LES RONDS ET AUTOUR DES RONDS 3, ET DELIMITE PAR LA FACE SUPERIEURE DU MEGOT CARBONE 5 D'UNE PART, ET LES PATTES 2 D'AUTRE PART. L'INVENTION CONCERNE EGALEMENT L'APPAREILLAGE POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE, QUI COMPORTE DES BRAS DE PREHENSION ET DE POSITIONNEMENT DES ELEMENTS ANODIQUES ET DES MOYENS 9 DE FRAISAGE ROTATIF.

Description

-1-
PROCEDE ET APPAREILLAGE POIR LA SEPARATION DES RESIDUS
DE BAIN D'ELECTROLYSE SUPR LES ANODES PREPCIITES
La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour la sé-
paration des résidus de bain d'électrolyse sur les anodes précuites usées, retirées des cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium
par le procédé Hall-Héroult.
Dans ces cuves, chaque élément anodique comprend un bloc carboné, mou-
lé et précuit comportant un certain nombre de cavités fermées dans les-
quelles sont scellés par coulée d'une fonte spéciale, ou parfois au moyen d'une pâte carbonée, des moyens de suspension et de connexion électrique Ces moyens sont généralement des ronds d'acier de deux à six dans les cas les plus fréquents reliés par des nattes elles-mêmes soudées à une tige de suspension qui vient se verrouiller sur la barre
anodique Un tel système est décrit, par exemple, dans le brevet fran-
çais n 1 519 475 (= US 3 351 546) ou dans le brevet français 2 350 407
(= US 4 119 505), l'un et l'autre au nom d'ALI 4 IN It PECHINEY.
lorsqu'une anode est usée, on procède à l'échange de l'ensemble de
l'élément anodique, qui comporte quatre éléments récupérables et recy-
clables: l'ensemble tige-pattes, qui sera rescellé dans une anode précuite neuve,
le résidu de carbone ou '"négot" qui sera, après traitement convena-
ble, utilisé conmme un des constituants de la pâte d'anode, le bain d'électrolyse, accumulé sur l'anode sous forme de croûtes et qui sera, après traitement convenable, réintroduit dans les cuves,
la fonte de scellement qui sera réutilisée pour le scellement des nou-
velles anodes.
L'invention concerne la séparation des croûtes du bain d'électrolyse
du reste du système anodique.
Cette opération se fait habituellement avec des moyens plus ou moins
mécanisés à l'aide de racles, marteaux piqueurs, burineurs pousseurs vi-
brants ou non, herses, complétés parfois par l'action de tables vibran-
-2- tes assurant l'évacuation du bain détaché de l'élément anodique De tels équipements exouièrent laprésence continue et l'action d'opérateurs
dans des conditions souvent pénibles de chaleur, de bruit et de pous-
sières difficiles à capter.
Dans le brevet français FR 2 350 407, déjà cité, on a décrit un dispo-
sitif de cassage des croûtes par poussée et percussion, que l'on peut
adapter à un engin de service, du type semi-portique par exemrle.
La présente invention est basée sur ui principe totalement différent.
Le procédé pour la séparation des résidus de bain d'électrolyse sur les éléments anodiques usés retirés des cuves pour la production d'aluminiun par le procédé Hall-Héroult, lesdits éléments comportant un résidu de carbone, dit "mégot", dans lequel sont scellés des ronds reliés entre eux par des pattes soudées à une tige de suspension, les axes des ronds
étant parallèles à l'axe de la tige de suspension, consiste à faire par-
courir à au moins un moyen de fraisage rotatif, dont l'axe de rotation est,en position de travail, sensiblement parallèle à l'axe de la tige, l'espace situé entre les ronds et autour des ronds, et délimité par la face supérieure du mégot carboné d'une part, et par les pattes d'autre part. Les éléments anodiques peuvent être Irmobiles, et c'est le moyen de fraisage qui se déplace ou, inversement, le moyen de fraisage est fixe et c'est l'élément anodique qui se déplace de façon que le moyen de
fraisage parcoure l'espace entre les ronds et autour des ronds.
L'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé, et qui est également
un objet de l'invention, comporte un moyen de préhension et de posi-
tionnement des éléments anodiques, et des moyens de fraisage rotatif,
d'axe sensiblement parallèle à l'axe de la tige, lorsqu'ils sont en po-
sition de travail.
Il peut comporter, en outre, des moyens de capotage et d'aspiration de
poussières et d'évacuation des résidus de bain d'électrolyse.
-3- L'appareil permet le réglage en hauteur de l'élément anodique, et il peut assurer soit le déplacement des moyens de fraisage par rapport à l'élément anodique maintenu fixe, soit le déplacement de l'élément anodique dans un plan perpendiculaire à l'axe de la tige, par rapport aux moyens de fraisage maintenus fixes. L'appareillage se prête particulièrement bien à une programmation et à
une automatisation totales.
Les figures 1 à 4 schématisent les différents éléments de l'invention.
La figure 1 représente, en coupe, sur sa partie gauche, un élément ano-
dique, comportant une tige ( 1), les pattes ( 2) reliant les ronds ( 3) scellés dans les cavités ( 4) de l'anode (S) au moyen de fonte ( 6) Le tracé en pointillé ( 7) indique les contours anpproximatifs d'une anode neuve. Lorsque le mégot d'anode ( 5) est retiré de la cuve d'électrolyse, il
est recouvert d'une couche épaisse de croûtes ( 8) de bain d'électroly-
se, à base de cryolithe, qui doit être récupéré pour être recyclé,
après un traitement convenable.
Sur la partie droite de la figure, l'outil rotatif ( 9) que nous con-
viendrons d'appeler "fraise" dans tout ce qui suit, fixé au porte-
outils ( 10) est mis en rotation par un moyen connu ( 11) tel que moteur électrique, hydraulique ou pneumatique, l'axe de rotation ( 12) étant, en position de travail, sensiblement parallèle à l'axe ( 13) de la tige
et, de ce fait, à l'axe ( 14) des ronds ( 3).
La fraise ( 9) comporte une pluralité de dents ( 15), de préférence amo-
vibles et interchangeables Ces dents peuvent être en acier ou en tout matériau dur, résistant à l'usure par abrasion et aux chocs, tels que
certains carbures métalliques, ou en acier à mises rapportées en car-
bures, carbonitrures, nitrures, ou diamantées, cette énumération étant
donnée à titre d'exemple non limitatif Un dispositif à chaîne porte-
outil, du genre haveuse de mine, serait un moyen équivalent pour assu-
rer la désagrégation et l'enlèvement du bain d'électrolyse.
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des bras ( 19) pendant la mise en place ou l'enlèvement de l'élément ano-
dique. Pour procéder à l'opération, on bascule progressivement les bras ( 19) tandis que les fraises sont mises en rotation Lors de ce mouvement, l'axe de rotation des fraises n'est pas rigoureusement parallèle à la tige ( 13) au moment o elles viennent en position de travail et que le fraisage commence Cependant, l'écart angulaire est relativement faible, de l'ordre de 10 ou moins, ce qui permet de qualifier l'axe de rotation
de "sensiblement parallèle à la tige 13 " lorsque les fraises sont en posi-
tion de travail.
Les débris d'électrolyte pulvérisé et les blocs qui éclatent sous le choc des dents ( 15) tombent soit dans une benne soit sur un convoyeur
( 22) Des déflecteurs ( 23), formant un capotage, évitent que des pous-
sières et débris d'électrolyte se répandent dans l'atelier Le capotage
est, de préférence, relié à un système d'aspiration classique non repré-
senté, dont le départ est schématisé Dar la canalisation ( 25) Les dé-
flecteurs ( 23) peuvent être fixes ou formés d'au moins deux parties sé-
parées, solidaires des bras de préhension ( 16).
Sur la figure 3, qui est une vue en plan, la position des fraises et des bras-support correspond à la position finale qu'ils atteignent à la fin
de l'opération de fraisage.
La figure 4, qui est une vue en plan, montre, dans les parties hachurées, les différents trajets possibles du ou des outils de fraisage En effet,
il est possible de mettre en oeuvre l'invention selon différentes va-
riantes.
Selon la variante 4 a, qui correspond à la figure 3, les fraises parcourent les espaces repérés A Théoriquement, les espaces repérés B échappent à leur action, mais l'expérience montre que l'effet de choc des dents ( 15)
provoque un éclatement des croûtes d'électrolyte et que les espaces re-
pérés B sont pratiquement nettoyés en fin d'opération.
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bain d'électrolyse, dans d'excellentes conditions d'hygiène et de sécu-
rité, et de récupérer en totalité, en vue de leur recyclage, les diffé-
rents éléments du système anodique.
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LOLSZ
7 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, ca-
ractérisé en ce quelemoyen ( 16) de préhension et de positionnement des éléments anodiques comporte deux bras articulés comportant des machoires
de serrage qui viennent en appui sur la tige de suspension ( 13).
8 / Appareillage selon revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de préhension et de positionnement des éléments anodiques comporte un moyen de réglage de la hauteur des éléments anodiques par rapport au
moyen de fraisage rotatif.
9 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, ca-
ractérisé en ce que le moyen de fraisage comporte au moins un outil rotatif ( 9) dit "fraise", comportant sur sa périphérie une pluralité de
dents ( 15), en matériau dur, résistant à l'abrasion et aux chocs.
/ Appareillage selon revendication 9, caractérisé en ce que les
dents sont amovibles etrerplaçables.
11 / Appareillage selon revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que
les dents sont constituées en un matériau choisi parmi les aciers au car-
bone, les aciers alliés, les matériaux réfractaires durs: carbures, ni-
trures, carbonitrures, diamants, massifs ou à l'état de mises rapportées.
12 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, ca-
ractérisé en ce que le moyen de fraisage comporte au moins une fraise rotative qui parcourt successivement l'espace entre les ronds et autour
des ronds.
13 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, ca-
ractérisé en ce que le moyen de fraisage comporte une pluralité de frai-
ses qui parcourent simultanément l'espace entre les ronds et autour des ronds.
14 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, ca-
ractérisé en ce que l'élément anodique est immobile et les moyens de fraisage comportent un moyen de déplacement dans l'espace entre les
ronds et autour des ronds.
:10144
-10-
/ Appareillage selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, ca-
ractérisé en ce que le moyen de fraisage est fixe et l'élément anodique est fixé à un moyen de déplacement dans un plan perpendiculaire à l'axe
de la tige.
16 / Appareillage selon l'une quelconque des revendications 4 à l S,ca-
ractérisé en ce que les moyens de préhension de l'élément anodique et
les moyens de fraisage sont automatisés et programmés.
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