FR2710556A1

FR2710556A1 - Insullation for breaking up recyclable carbon-containing products and waste from an aluminium production plant

Info

Publication number: FR2710556A1
Application number: FR9311490A
Authority: FR
Inventors: Desrumaux Francis
Original assignee: FCB
Current assignee: FCB
Priority date: 1993-09-28
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 1995-04-07
Anticipated expiration: 2013-09-28
Also published as: FR2710556B1

Abstract

The invention relates to aluminium production plants in which the stub ends of worn-out anodes and completely rejected anodes have to be broken up with a view to returning (recycling) the carbon-containing products to the anode-production workshop. The object of the invention is to carry out this breaking-up in two steps only in order to reduce the investment, operating and maintenance costs. The installation which forms the subject of the present invention is characterised in that it essentially consists of a jaw-type crusher (10) and an autogenous or semi-autogenous mill (12) with peripheral discharge, the openings (30) of which are calibrated.

Description

Dans les usines de production d'aluminium par électrolyse, les mégots d'anodes usées et les anodes entières rebutées doivent être fragmentés en vue du recyclage des produits carbonés à l'atelier de fabrication d'anodes. In aluminum production plants by electrolysis, used anode butts and discarded whole anodes must be fragmented in order to recycle carbonaceous products in the anode manufacturing workshop.

Cette fragmentation consiste à réduire, soit des anodes entières rebutées d'un volume d'environ 0,6 m3 et d'un poids de l'ordre de 900 kg, soit des déchets recyclables dont les dimensions maximales sont d'environ 0,6 x 1,45 x 0,25 m et le poids de l'ordre de 300 kg en morceaux dont les dimensions sont inférieures à environ 30 mm. Ces produits contiennent des fragments de fonte, d'acier et d'aluminium. This fragmentation consists in reducing either discarded whole anodes with a volume of approximately 0.6 m3 and a weight of the order of 900 kg, or recyclable waste whose maximum dimensions are approximately 0.6 x 1.45 x 0.25 m and the weight of the order of 300 kg in pieces whose dimensions are less than about 30 mm. These products contain fragments of cast iron, steel and aluminum.

Par ailleurs, le revêtement des cuves d'électrolyse, qui est formé de produits carbonés et constitue la cathode, s'use et se détériore avec l'usage et il est nécessaire de les enlever périodiquement, par une opération appelée débrasquage, et de le remplacer par un revêtement neuf. In addition, the coating of the electrolytic cells, which is formed of carbonaceous products and constitutes the cathode, wears and deteriorates with use and it is necessary to remove them periodically, by an operation called unclogging, and to replace with a new coating.

Le débrasquage s'opère au moyen d'outils pneumatiques et donne des blocs de forte taille pouvant contenir des inclusions de métaux tels que le fer et l'aluminium. Ces blocs sont ensuite ramenés par différents moyens à une taille qui permet le passage à travers une grille à maille carrée de 400 mm environ. Dismantling is carried out by means of pneumatic tools and gives large blocks which can contain inclusions of metals such as iron and aluminum. These blocks are then brought back by various means to a size which allows passage through a square mesh grid of approximately 400 mm.

Les vieilles brasques sont réputées dangereuses parce qu'elles sont imprégnées de produits nocifs, notamment des fluorures et des cyanures, et elles doivent être traitées pour neutraliser ces produits. Les traitements connus, notamment ceux comportant une opération de calcination, exigent que la taille des produits traités soit de l'ordre de 2,5-3 mm au maximum. 1l est donc nécessaire d'effectuer un broyage des vieilles brasques pour les réduire à cette dimension. Old pot liners are considered dangerous because they are impregnated with harmful products, in particular fluorides and cyanides, and they must be treated to neutralize these products. Known treatments, in particular those comprising a calcination operation, require that the size of the treated products be of the order of 2.5-3 mm at most. It is therefore necessary to grind the old pot lining to reduce it to this dimension.

Jusqu'à ce jour, il n'existait pas d'installation pour le broyage des vieilles brasques parce que cellesì étaient mises en décharge; les nouvelles réglementations sur la pollution et la protection de l'environnement interdisent désormais cette solution. Until today, there was no installation for crushing old pot lining because it was landfilled; new regulations on pollution and environmental protection now prohibit this solution.

Les installations utilisées pour la fragmentation des mégots d'anodes et des anodes rebutées sont généralement constituées par 3 étages de concassage, un crible, 3 séparateurs magnétiques pour l'élimination des ferrailles en amont de chaque étage de concassage et des appareils de manutention assurant le transport des produits entre les différents étages de concassage et entre le dernier d'entre eux et le crible. The facilities used for the fragmentation of anode butts and discarded anodes generally consist of 3 crushing stages, a screen, 3 magnetic separators for the elimination of scrap upstream of each crushing stage and handling equipment ensuring the transport of products between the different crushing stages and between the last of them and the screen.

L'un des buts de la présente invention est d'assurer cette fragmentation en deux étapes seulement pour réduire les frais d'investissement, de fonctionnement et d'entretien. One of the aims of the present invention is to ensure this fragmentation in only two stages in order to reduce the investment, operating and maintenance costs.

Un autre but de l'invention est de permettre, moyennant l'addition d'un étage de fragmentation supplémentaire, d'utiliser la même installation pour le broyage des vieilles brasques, cette opération s'effectuant par campagnes. Another object of the invention is to allow, by means of the addition of an additional fragmentation stage, to use the same installation for the grinding of old pot lining, this operation being carried out by campaigns.

L'installation objet de la présente invention est caractérisée en ce qu'elle est constituée essentiellement par un concasseur à mâchoires et un broyeur autogène ou semi-autogène à décharge périphérique dont les ouvertures de sortie sont calibrées. The installation object of the present invention is characterized in that it consists essentially of a jaw crusher and an autogenous or semi-autogenous crusher with peripheral discharge whose outlet openings are calibrated.

De préférence, l'angle formé par les mâchoires du concasseur sera plus faible que celui d'un concasseur à mâchoires classique et inférieur à 20 ; cet angle réduit améliore les conditions de prise d'un produit réputé savonneux comme les anodes. Preferably, the angle formed by the jaws of the crusher will be smaller than that of a conventional jaw crusher and less than 20; this reduced angle improves the conditions for taking a product reputed to be soapy such as anodes.

Avantageusement, le broyeur autogène ou semi-autogène sera ventilé et la fraction fine produite par le broyage sera extraite par le courant d'air, à travers les ouvertures périphériques du broyeur, et/ou à travers une ouverture centrale prévue dans un fond du broyeur, et récupérée dans un filtre de dépoussiérage. Advantageously, the autogenous or semi-autogenous crusher will be ventilated and the fine fraction produced by the grinding will be extracted by the air stream, through the peripheral openings of the crusher, and / or through a central opening provided in a bottom of the crusher , and collected in a dust filter.

Les corps imbroyables dont la taille est supérieure à la dimension des ouvertures de sortie du broyeur restent dans le broyeur et constituent une charge broyante qui s'ajoute éventuellement à celle des boulets; ils peuvent être éliminés périodiquement par un système semi-automatique de vidange propre à ce type de broyeur. The unburnable bodies whose size is greater than the dimension of the outlet openings of the mill remain in the mill and constitute a grinding load which possibly adds to that of the balls; they can be periodically eliminated by a semi-automatic drainage system specific to this type of grinder.

Un séparateur magnétique pourra être placé en aval du broyeur pour éliminer les ferrailles ayant traversé les ouvertures de sortie. Un séparateur de métaux à courants de
Foucault pourra également être disposé en aval du broyeur pour éliminer les autres déchets métalliques.A magnetic separator can be placed downstream of the crusher to eliminate the scrap metal that has passed through the outlet openings. A metal separator with
Eddy can also be placed downstream of the shredder to eliminate other metallic waste.

Pour permettre le broyage des vieilles brasques, on complète l'installation par un crible, dont la maille correspond à la taille imposée par le traitement ultérieur de neutralisation des vieilles brasques, un broyeur vibrant à cône, des moyens pour transporter jusqu'au crible les produits sortant du broyeur autogène ou semi-autogène et des moyens pour alimenter le broyeur à cône vibrant avec les refus du crible. To allow the crushing of the old pot lining, the installation is completed by a screen, the mesh of which corresponds to the size imposed by the subsequent neutralization treatment of the old pot lining, a vibrating cone crusher, means for transporting the products leaving the autogenous or semi-autogenous crusher and means for feeding the vibrating cone crusher with rejections from the screen.

Le broyeur vibrant à cône est un broyeur dans lequel le cône ou la cuve est mis en vibrations, l'autre élément, cuve ou cône, du broyeur étant soit fixe soit mobile. Les broyeurs de ce type sont capables d'un rapport de réduction élevé par rapport aux broyeurs à cône classiques dont les mouvements du cône sont commandés par un excentrique. The vibrating cone crusher is a crusher in which the cone or the tank is vibrated, the other element, tank or cone, of the crusher being either fixed or mobile. Grinders of this type are capable of a high reduction ratio compared to conventional cone grinders whose movements of the cone are controlled by an eccentric.

Pour ne pas polluer les produits carbonés recyclés par les produits nocifs provenant des vieilles brasques il sera avantageux d'utiliser un filtre différent pour chaque opération. In order not to pollute the carbonaceous products recycled by the harmful products from old pot lining it will be advantageous to use a different filter for each operation.

D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la leaure de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'invention et sur lesquels
La figure 1 est le schéma d'une installation pour la fragmentation des mégots d'anodes et des anodes rebutées et pour le broyage des vieilles brasques conforme à l'invention;
La figure 2 est une vue en coupe verticale du broyeur autogène utilisé dans l'installation;
La figure 3 est une vue en coupe verticale du broyeur vibrant à cône utilisé dans l'installation.Other characteristics of the invention will appear on the leaure of the description which follows and refers to the accompanying drawings which show, by way of nonlimiting example, an embodiment of the invention and in which
Figure 1 is a diagram of an installation for the fragmentation of anode butts and discarded anodes and for grinding old pot lining according to the invention;
Figure 2 is a vertical sectional view of the autogenous mill used in the installation;
Figure 3 is a vertical sectional view of the vibrating cone crusher used in the installation.

L'installation de la figure 1 est constituée essentiellement par un concasseur à mâchoires 10, un broyeur autogène 12, un crible 14, un broyeur vibrant à cône 16, un séparateur magnétique 18, un séparateur à courants de Foucault 19, deux filtres dépoussiéreurs 20 et 21, des transporteurs 22 et 24 et un élévateur 26. The installation of FIG. 1 essentially consists of a jaw crusher 10, an autogenous crusher 12, a screen 14, a vibrating cone crusher 16, a magnetic separator 18, an eddy current separator 19, two dust collectors 20 and 21, conveyors 22 and 24 and an elevator 26.

Le concasseur à mâchoires 10 présente l'originalité, par rapport aux concasseurs à mâchoires classiques d'avoir un angle de mâchoires a réduit (par exemple, 16 au lieu de 220), ce qui améliore les conditions de prise des anodes, produit réputé savonneux. The jaw crusher 10 has the originality, compared to conventional jaw crushers to have a reduced jaw angle (for example, 16 instead of 220), which improves the conditions for setting the anodes, product known to be soapy .

Le concasseur 10 réduit les produits à fragmenter en blocs dont la dimension maximale n'excède pas 400 mm. Ces blocs sont transportés par le transporteur 22 jusqu'à l'entrée du broyeur 12. The crusher 10 reduces the products to be fragmented into blocks whose maximum dimension does not exceed 400 mm. These blocks are transported by the conveyor 22 to the inlet of the crusher 12.

Le broyeur 12 est un broyeur autogène ou semi-autogène constitué par un tambour à axe horizontal dont le diamètre est nettement supérieur à la longueur. I1 comporte sur l'un de ses fonds une ouverture centrale dans laquelle débouche une goulotte d'alimentation 28; l'autre fond est plein. Les produits broyés sont évacués à travers des ouvertures 30 ménagées sur sa paroi, près du fond plein. Ces ouvertures sont munies de grilles dont la dimension des mailles détermine la taille maximale des produits broyés. On pourra, par exemple, obtenir un produit broyé dont pratiquement tous les morceaux auront des dimensions inférieures à 30 mm à partir des blocs de 400 mm alimentant le broyeur. The crusher 12 is an autogenous or semi-autogenous crusher constituted by a drum with a horizontal axis whose diameter is clearly greater than the length. I1 has on one of its bottoms a central opening into which a feed chute 28 opens; the other bottom is full. The crushed products are discharged through openings 30 made on its wall, near the solid bottom. These openings are provided with grids whose mesh size determines the maximum size of the ground products. We could, for example, obtain a ground product of which practically all the pieces will have dimensions of less than 30 mm from the 400 mm blocks supplying the crusher.

Les ouvertures 30 sont entourées d'un carter annulaire fermé 32 qui est muni à sa base d'un sas 34 pour l'évacuation des produits broyés. The openings 30 are surrounded by a closed annular casing 32 which is provided at its base with an airlock 34 for the evacuation of the ground products.

Le carter 32 est relié à l'aspiration d'un ventilateur 36 à travers les filtres dépoussiéreurs 20 et 21. I1 est ainsi possible de mettre l'intérieur du broyeur en dépression et d'évacuer la fraction fine du produit broyé qui est récupérée dans les filtres 20 et 21. The casing 32 is connected to the suction of a fan 36 through the dust filters 20 and 21. It is thus possible to put the interior of the mill under vacuum and to evacuate the fine fraction of the ground product which is recovered in filters 20 and 21.

Le broyeur 12 est entraîné en rotation par un groupe moto-réducteur 38 accouplé au tambour par l'intermédiaire d'un bout d'arbre fixé au centre du fond plein et d'une allonge. The crusher 12 is rotated by a geared motor unit 38 coupled to the drum by means of a shaft end fixed in the center of the solid bottom and an extension.

En variante, une ouverture centrale pourrait aussi être prévue dans le fond du broyeur adjacent aux ouvertures périphériques et l'air balayant le broyeur et entraînant la fraction fine du produit broyé serait aspiré en partie à travers l'ouverture centrale et en partie à travers les ouvertures périphériques. Dans cette version, le broyeur serait entraîné en rotation par une couronne dentée fixée sur le corps du broyeur ou sur une fusée et associée à un pignon entraîné par un moteur à travers un réducteur de vitesse. Alternatively, a central opening could also be provided in the bottom of the mill adjacent to the peripheral openings and the air sweeping the mill and entraining the fine fraction of the ground product would be sucked in partly through the central opening and partly through the peripheral openings. In this version, the crusher would be rotated by a ring gear fixed on the body of the crusher or on a spindle and associated with a pinion driven by a motor through a speed reducer.

Un système semi-automatique de vidange 40 permet d'éliminer périodiquement les imbroyés. Ce système est essentiellement constitué par une cuillère que l'on introduit dans le broyeur, par l'ouverture centrale, après avoir interrompu l'alimentation et évacué toute la matière broyable. A semi-automatic emptying system 40 makes it possible to periodically eliminate the crushed material. This system is essentially constituted by a spoon which is introduced into the grinder, through the central opening, after having interrupted the feeding and removed all the grindable material.

Lorsque cette première partie de l'installation, qui vient d'être décrite, est utilisée pour la fragmentation des mégots d'anodes usées et d'anodes rebutées, les produits sortant du broyeur 12 par les ouvertures 30 sont évacués par le transporteur 24 et l'élévateur 26 et dirigés par un aiguillage 46 vers des silos de stockage 42 et 44. When this first part of the installation, which has just been described, is used for the fragmentation of the spent anode butts and discarded anodes, the products leaving the mill 12 through the openings 30 are discharged by the conveyor 24 and the elevator 26 and directed by a switch 46 to storage silos 42 and 44.

La seconde partie de l'installation est utilisée pour le broyage de vieilles brasques. The second part of the installation is used for grinding old pot lining.

Cette opération peut s'effectuer par campagnes de durées relativement courtes pouvant s'insérer facilement dans le plan de charge de l'installation normalement consacrée à la fragmentation des mégots d'anodes usées et des anodes rebutées.This operation can be carried out by campaigns of relatively short durations which can be easily inserted into the load plan of the installation normally devoted to the fragmentation of spent anode butts and discarded anodes.

Pour cette opération, les vieilles brasques qui ont été préalablement fragmentées par le concasseur 10 en blocs de dimensions au plus égales à 400 mm, sont déchargées sur le transporteur 22 et introduites dans le broyeur 12. Les produits sortant du broyeur par les ouvertures 30 sont dirigés par l'aiguillage 46 vers le séparateur magnétique 18, qui en élimine les ferrailles, puis vers le séparateur à courants de Foucault 19, qui élimine les autres déchets métalliques, et stockés dans un silo 48. For this operation, the old pot lining which has been previously fragmented by the crusher 10 into blocks of dimensions at most equal to 400 mm, are discharged onto the conveyor 22 and introduced into the crusher 12. The products leaving the crusher through the openings 30 are directed by the switch 46 to the magnetic separator 18, which eliminates the scrap metal, then to the eddy current separator 19, which eliminates the other metallic waste, and stored in a silo 48.

Un extracteur vibrant 50 placé sous le silo alimente le crible 14 qui est équipé d'une grille à mailles carrées de 3 mm de côté environ. Les produits passant à travers le crible sont amenés par une vis transporteuse 52 et un élévateur 54 à un silo 56. A vibrating extractor 50 placed under the silo feeds the screen 14 which is equipped with a grid with square meshes of approximately 3 mm side. The products passing through the screen are brought by a conveyor screw 52 and an elevator 54 to a silo 56.

Les refus du crible sont envoyés dans une trémie 58 placée au-dessus du broyeur 16 et assurant une alimentation forcée de ce dernier. The screen refusals are sent to a hopper 58 placed above the crusher 16 and ensuring a forced supply of the latter.

Le broyeur 16 représenté sur la figure 3 est constitué, comme les broyeurs à cône classiques, par un bâti 60 portant à sa partie supérieure une cuve 62 dans laquelle est fixée une pièce d'usure 64 en forme de tronc de cône creux, appelée concave, et par un cône 66 placé à l'intérieur du concave et reposant sur une surface sphérique dont le centre est situé sur l'axe du concave et qui permet au cône de tourner autour de son axe et d'effectuer un mouvement giratoire à l'intérieur du concave. Alors que dans les broyeurs à cône classiques, les mouvements du cône sont imposés par un excentrique, dans le broyeur à cône vibrant 16 ces mouvements sont provoqués par une masse excentrée 68 montée rotative sur la queue du cône et entraînée en rotation par un moteur 70. The crusher 16 shown in Figure 3 is constituted, like conventional cone crushers, by a frame 60 carrying at its upper part a tank 62 in which is fixed a wear part 64 in the form of a hollow cone trunk, called concave , and by a cone 66 placed inside the concave and resting on a spherical surface whose center is located on the axis of the concave and which allows the cone to rotate around its axis and to make a gyratory movement with the inside the concave. Whereas in conventional cone crushers, the movements of the cone are imposed by an eccentric, in the vibrating cone crusher 16 these movements are caused by an eccentric mass 68 rotatably mounted on the tail of the cone and driven in rotation by a motor 70 .

Le broyeur 16 a un rapport de réduction pouvant atteindre 20, nettement plus élevé que celui d'un broyeur à cône classique. I1 permet d'obtenir un produit broyé dont les grains ont pratiquement tous des dimensions inférieures à 3 mm à partir des morceaux de 0-30 mm provenant du broyeur 12. Dans certains cas, il peut cependant être utile de faire fonctionner le broyeur 16 en circuit fermé en renvoyant les produits broyés sur le crible 14 et en recyclant les refus. The mill 16 has a reduction ratio of up to 20, significantly higher than that of a conventional cone mill. I1 makes it possible to obtain a ground product whose grains have practically all dimensions less than 3 mm from pieces of 0-30 mm coming from the crusher 12. In certain cases, it may however be useful to operate the crusher 16 by closed circuit by returning the crushed products to the screen 14 and recycling the rejects.

Cette seconde partie de l'installation, en particulier le broyeur 16, pourrait être mise en dépression pour éviter l'envol des poussières, et reliée à un filtre dépoussiéreur. This second part of the installation, in particular the crusher 16, could be placed under vacuum to prevent the dust from flying off, and connected to a dust filter.

Bien que dans l'exemple décrit ce soit le cône du broyeur qui est mis en vibrations au moyen d'une masse excentrée rotative, la dénomination broyeur vibrant à cône utilisée dans cette description englobe tous les broyeurs à cône dont l'un des éléments, cône ou cuve, ou les deux sont mis en vibrations par tout moyen appropné n'imposant pas une trajectoire prédéterminée audit élément. Although in the example described, it is the cone of the crusher which is vibrated by means of a rotary eccentric mass, the designation vibrating cone crusher used in this description includes all cone crushers, one of the elements of which, cone or tank, or both are vibrated by any suitable means not imposing a predetermined trajectory on said element.

Pour les deux opérations de fragmentation des anodes et de broyage des vieilles brasques, on peut faire fonctionner le broyeur 12 en broyeur semi-autogène en ajoutant une faible charge de boulets ou autres corps broyants. For the two operations of fragmentation of the anodes and grinding of the old pot lining, the grinder 12 can be made to operate as a semi-autogenous grinder by adding a small load of balls or other grinding bodies.

Pour ne pas polluer les produits carbonés recyclés par les produits nocifs provenant des vieilles brasques, on utilise un filtre différent pour chaque opération, par exemple le filtre 20 pour la fragmentation des anodes rebutées et des mégots d'anodes et le filtre 21 pour le broyage des vieilles brasques; une vanne à deux voies 23 permet de mettre en service l'un ou l'autre filtre. In order not to pollute the carbonaceous products recycled by the harmful products from old pot lining, a different filter is used for each operation, for example filter 20 for the fragmentation of discarded anodes and anode butts and filter 21 for grinding old pot lining; a two-way valve 23 makes it possible to commission one or the other filter.

Dans le même but, on procède de la manière suivante pour passer d'une opération à l'autre : on stoppe l'alimentation, on fait fonctionner le broyeur 12 à vide avec l'air de balayage pendant un certain temps pour nettoyer l'intérieur du broyeur, on vidange les imbroyables restant au moyen du dispositif 40 et on sélectionne le filtre adéquat. For the same purpose, we proceed as follows to go from one operation to another: we stop the feeding, we operate the grinder 12 vacuum with the sweeping air for a certain time to clean the inside the grinder, the remaining unburnt materials are emptied by means of the device 40 and the appropriate filter is selected.

Il est bien entendu que toutes les modifications qui peuvent être apportées à la forme de réalisation décrite cidessus par la substitution de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. It is understood that all the modifications which can be made to the embodiment described above by the substitution of equivalent technical means fall within the scope of the invention.

Claims

1. Installation for the fragmentation of recyclable carbon products and scrap from an aluminum production plant characterized in that it consists essentially of a crusher (10) and an autogenous or semi-autogenous crusher with peripheral discharge (12 ), whose outlet openings (30) are calibrated.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the crusher (10) is a jaw crusher whose jaws form an angle between them less than 20 and preferably equal to 160.

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the crusher (12) is ventilated and the fine fraction produced by the grinding is extracted by the air stream through the peripheral openings (30) of the crusher, and / or through a central opening provided on one of the bottom of the mill.

4. Installation according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a drainage system (40) is associated with the crusher (12) to periodically remove the unburnable.

5. Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a screen (14), a vibrating cone crusher (16), means for transporting to the screen the products leaving the autogenous crusher or semi-autogenic (12) and means for feeding the vibrating cone crusher with the screen rejects.

6. Installation according to claim 5, characterized in that it comprises means for transporting to the screen (14) the products leaving the vibrating cone crusher (16).

7. Installation according to claim 5 or 6, characterized in that it comprises a hopper (58) which provides a forced supply of the vibrating cone crusher (16).

8. Installation according to claim 3 or any one of the claims attached to claim 3, characterized in that it comprises two filters (20 - 21) connected in parallel to the air outlet of the mill (12) and means (23) for selectively using either of these filters.