FR2937341A1 - Machine de service utilisee pour intervenir sur les cellules d'electrolyse de production d'aluminium par electrolyse ignee - Google Patents

Abstract

Machine de service (3) d'une série de cellules d'électrolyse (2) destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant: a) un pont roulant (4) qui peut être translaté au-dessus desdites cellules d'électrolyse; b) un chariot porte-outils (6) sur lequel est fixé un module de service comprenant des outils (10); c) un treuil de coulée (13), solidaire dudit pont roulant, destiné à saisir et à positionner à proximité de la cellule (2) un ensemble de coulée comprenant une poche de coulée (40), un tube de coulée (41) et un dispositif dépresseur; d) un dispositif autonome (50, 50') apte à générer de l'air comprimé; caractérisée en ce que ledit dispositif générateur d'air comprimé comprend un premier compresseur (50), capable de fournir un débit d'air comprimé au moins égal au débit d'air minimum requis pour les opérations autres que les coulées et au moins un deuxième compresseur (50') monté de telle sorte qu'en fonctionnant simultanément avec ledit premier compresseur, l'ensemble fournit un débit d'air comprimé au moins égal au débit minimum d'air nécessaire lors de la coulée.

Description

MACHINE DE SERVICE UTILISEE POUR INTERVENIR SUR LES CELLULES D'ELECTROLYSE DE PRODUCTION D'ALUMINIUM PAR ELECTROLYSE IGNEE

[0001] L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé de Hall-Héroult. Elle concerne plus particulièrement les machines de service utilisées dans les usines de production d'aluminium.

[0002] L'aluminium est produit industriellement par électrolyse ignée, selon le procédé io bien connu de Hall-Héroult, dans des cellules d'électrolyse. Les usines contiennent un grand nombre de cellules d'électrolyse disposées en ligne, dans des bâtiments appelés halls ou salles d'électrolyse, et raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de liaison, de façon à optimiser l'occupation au sol des usines. Les cellules sont généralement disposées de manière à former deux ou plusieurs files parallèles qui sont électriquement 15 liées entre elles par des conducteurs d'extrémité.

[0003] En fonctionnement, une usine d'électrolyse nécessite des interventions sur les cellules d'électrolyse parmi lesquelles figurent, notamment, le remplacement des anodes usées par des anodes neuves, le prélèvement de métal liquide produit dans les cellules et les 20 prélèvements ou ajouts d'électrolyte. Afin d'effectuer ces interventions, les usines sont en général équipées d'une ou plusieurs unités de service comprenant un pont mobile qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse, le long des séries de cellules, et un ou plusieurs modules de service, comprenant un chariot apte à être déplacé sur le pont mobile et des organes de manutention et d'intervention, appelés outils , tels que des pelles, des 25 pinces, des piqueurs et des palans. Ces unités de service sont souvent appelées "machines de service électrolyse" ou "M.S.E" ("PTA" ou "Pot Tending Assembly" ou "PTM" ou "Pot Tending Machine" en langue anglaise).

[0004] Les machines de service sont essentiellement équipées d'outils nécessaires lors 30 du remplacement des anodes (piqueurs, pinces à anodes (appelées également "clés d'arrachage"), pelles à godets, ...) qui sont en général regroupés sur une tourelle fixée au chariot, appelé "chariot porte-outils". Ils sont amenés vers la zone d'intervention sur la cuve grâce aux déplacements du pont et du chariot porte-outils puis descendus au niveau -2-

de ladite zone d'intervention à l'aide de câbles actionnés par des treuils ou encore à l'aide de bras articulés ou de mâts télescopiques actionnés par des vérins hydrauliques ou pneumatiques. Ces outils sont eux-mêmes en général actionnés par voie pneumatique ou hydraulique.

[0005] Souvent, les machines de service sont également équipées d'un dispositif destiné à extraire l'aluminium produit dans les cuves. Le métal produit dans la cellule d'électrolyse est en effet régulièrement extrait de la cuve en faisant plonger dans la couche de métal liquide l'extrémité d'un tube métallique creux, généralement en fonte, qui relie ladite couche ~o de métal liquide à une poche de coulée en passant à travers le bain d'électrolyte. La poche de coulée est une poche étanche, typiquement en acier et garnie de briques réfractaires. Un vide partiel est appliqué dans le volume intérieur de la poche de coulée, ce qui a pour effet d'attirer le métal liquide produit dans la cuve, ce dernier s'écoulant à travers le tube en direction de la poche de coulée où il est recueilli. Le vide partiel est créé dans l'atmosphère 15 de la poche de coulée à l'aide d'un dispositif dépresseur, typiquement une pompe à éjecteur à vide commandée par de l'air comprimé, dans laquelle l'air comprimé entre et sort de la pompe à grande vitesse en créant, par effet Venturi, une dépression dans l'espace environnant extérieur. Lors de l'opération de coulée, la création du vide partiel dans la poche crée un important besoin en air comprimé. 20 [0006] Pour réaliser l'opération de coulée, on peut utiliser des dispositifs indépendants, tels qu'un véhicule au sol dédié à cette tâche, comme ceux illustrés dans le brevet US 4 742 994 et en figure 1 de la demande internationale W003/014646, ou un pont spécifique équipé d'une poche de coulée particulière, telle que celle illustrée en figures 7 et 8 25 de W003/014646. Mais, plus avantageusement, on peut utiliser un dispositif existant, tel que la machine de service utilisée par ailleurs, en particulier pour les diverses opérations de remplacement des anodes. Un palan, également appelé "treuil de coulée", est soit installé sur la tourelle fixée au chariot porte-outils, soit installé sur un autre chariot mobile circulant sur le pont roulant de la machine de service, soit encore fixé en un endroit particulier du 30 pont mobile. Le treuil de coulée est muni typiquement d'un crochet de levage destiné à saisir la poche de coulée. Il est avantageux de regrouper la poche de coulée, le tube de coulée et le dispositif dépresseur destiné à réaliser le vide partiel dans la poche de coulée.

L'ensemble de coulée ainsi obtenu peut être attaché à un palonnier, par exemple en munissant ledit palonnier d'oreilles de levage sur lesquelles on accroche la poche de coulée, déjà munie du tube de coulée et du dispositif dépresseur. De la sorte, par l'intermédiaire dudit palonnier, l'ensemble de coulée peut être saisi rapidement par le treuil de coulée, et le temps d'immobilisation de la machine de service est réduit au temps consacré à l'accrochage du palonnier et aux diverses connexions électriques et pneumatiques nécessaires pour le bon fonctionnement de l'ensemble de coulée.

[0007] L'air comprimé nécessaire à la création du vide partiel dans la poche de coulée w peut être fourni par une prise d'air fixe du bâtiment, typiquement la prise d'air la plus proche de la cellule sur laquelle est effectuée la coulée mais il peut également être fourni par la source d'air comprimé de la machine de service. Dans les deux cas, lorsqu'on démarre une opération de coulée, on se munit d'un ensemble de coulée, typiquement attaché à un palonnier, on le suspend au treuil de coulée et on effectue les connexions pneumatiques et 15 électriques qui permettent d'assurer les manoeuvres nécessaires pendant la coulée, typiquement en utilisant la boîte à boutons qui contrôle la machine de service. Une poche de coulée est dimensionnée de telle sorte qu'elle peut recueillir la coulée de plusieurs cuves. En général, les poches actuelles peuvent recueillir l'aluminium liquide provenant de coulées effectuées sur trois cellules. Comme ces cellules ne sont pas obligatoirement voisines, il est 20 préféré de connecter la poche de coulée une seule fois à la source d'air comprimé de la machine de service en utilisant des câbles et flexibles courts et légers adaptés à la configuration spatiale stable et connue de la MSE plutôt que de connecter la poche à plusieurs sources fixes extérieures à la machine de service, en choisissant à chaque fois celle qui est la plus proche de la cellule sur laquelle la coulée doit être effectuée, les aléas des 25 connexions à réaliser nécessitant l'emploi de câbles et de flexibles longs et lourds.

[0008] On constate toutefois que les machines de service adaptées à cette dernière manière d'opérer présentent le désavantage d'être très avides en énergie et de demander de 3n nombreuses interventions de maintenance. La demanderesse a donc cherché à mettre au point une machine de service qui consomme le moins d'énergie possible et qui exige une fréquence d'interventions de maintenance aussi faible que possible, tout en étant parfaitement adaptée à la fois aux opérations de remplacement d'anodes et aux opérations de coulée.

[0009] Un premier objet selon l'invention est une machine de service d'une série de cellules d'électrolyse destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant: a) un pont roulant qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse, b) un chariot porte-outils, qui se déplace le long dudit pont roulant et sur lequel est fixé un module de service comprenant des organes de manutention et d'intervention, io appelés "outils", c) un treuil de coulée, solidaire dudit pont roulant, destiné à saisir et à positionner à proximité de la cuve un ensemble de coulée comprenant une poche de coulée, un tube de coulée et un dispositif dépresseur destiné à créer un vide partiel dans ladite poche de coulée, en vue d'aspirer l'aluminium liquide par ledit tube de coulée et de le 15 verser dans ladite poche de coulée; d) un dispositif autonome apte à générer de l'air comprimé, en vue d'actionner lesdits outils et ledit dispositif dépresseur. Ladite machine de service est caractérisée en ce que ledit dispositif générateur d'air comprimé comprend un premier compresseur, capable de fournir un débit d'air comprimé 20 au moins égal au débit d'air minimum requis pour les phases d'utilisation de la machine de service autres que les coulées, l'air étant comprimé à la pression p désirée, et au moins un deuxième compresseur monté sur le circuit pneumatique de ladite machine de service de telle sorte qu'en fonctionnant simultanément avec ledit premier compresseur, l'ensemble fournit un débit d'air comprimé au moins égal au débit minimum d'air nécessaire lors de la 25 coulée, comprimé à la pression p' qui permet d'établir le vide partiel visé au sein de la poche de coulée.

[0010] La demanderesse est partie en effet du constat que, sur les machines de service destinées à assurer de manière autonome à la fois les opérations de remplacement d'anodes 3o et les opérations de coulée, les centrales de préparation d'air comprimé étaient chères et demandaient un entretien important car elles étaient équipées d'un compresseur embarqué de grande puissance. La demanderesse s'est aperçu que ce compresseur de grande puissance était dimensionné en fonction du besoin en débit d'air comprimé lors de l'opération de coulée, qui est en fait nettement supérieur au besoin en débit d'air de la plupart des autres opérations, en particulier celles correspondant au remplacement des anodes, où l'actionnement des outils de manipulation et d'intervention consomme significativement moins d'air comprimé.

[0011] La demanderesse, constatant que la fonction "coulée" n'était utilisée qu'en gros un quart du temps de fonctionnement de la machine de service, en a conclu que le compresseur embarqué de grande puissance, dimensionné pour l'opération de coulée, ~o fonctionnait très en deçà de ses performances pendant 75% de son temps d'utilisation. De plus, son utilisation à débit réduit non seulement entraînait une consommation inutile mais également dégradait inutilement les propriétés des huiles de lubrification, entraînant une usure des composants mécaniques pratiquement aussi élevée que si le compresseur avait fonctionné à plein rendement 100 % de son temps d'utilisation. Partant de ce constat, la 15 demanderesse a eu l'idée d'installer sur la machine de service, à la place d'un gros compresseur encombrant et gros consommateur d'énergie même à faible puissance, au moins deux compresseurs de plus faible capacité: un premier compresseur destiné aux opérations autres que la coulée et au moins un deuxième compresseur destiné à fournir l'appoint d'air comprimé nécessaire lors de la coulée. 20

[0012] La machine de service a été conçue initialement pour mettre en oeuvre les opérations nécessaires au remplacement des anodes. Un seul compresseur, avec une capacité courante compatible avec les standards du marché, suffit pour assurer les 25 fonctions liées à ces opérations ainsi que certaines fonctions permanentes peu consommatrices en air comprimé. Les fonctions liées aux opérations de remplacement des anodes sont essentiellement: a) l'actionnement d'un piqueur, pour détruire la croûte au niveau de l'anode usée à remplacer, enlèvement du connecteur; 3o b) les actionnements de la clé de serrage associée au connecteur qui assure le contact entre la tige d'anode et le cadre anodique (ouverture lors de l'enlèvement de l'anode usée, fermeture lors de la mise en place de l'anode neuve); c) les actionnements de la pince à anode, appelée également "clé d'arrachage"; d) les actionnements des godets de la pelle à croûte qui permet de ramasser les débris solides qui se trouvent dans le bain au niveau du trou anodique. Par ailleurs, pour le bon fonctionnement de la MSE, certaines fonctions, peu avides en air comprimé, doivent pouvoir être remplies à tout moment, par exemple la mise en action de soufflettes sur les galets de roulement, la pulvérisation des condensats dans le système de climatisation, le déverrouillage de la descente de la cabine, etc...

~o [0013] D'autres fonctions, que nous désignerons par la suite "fonctions complémentaires", peuvent être assignées à la MSE, en particulier des fonctions liées également au remplacement des anodes mais pouvant être aussi remplies de façon autonome: • assurer l'enlèvement et la remise en place des capots du dispositif de capotage qui 15 permet de confiner, capter et traiter les effluents de la cellule d'électrolyse avant leur évacuation dans l'atmosphère; • assurer une opération, appelée "jaugeage", destinée à effectuer une mise à niveau correcte des anodes neuves De plus, parmi ces fonctions complémentaires, des fonctions optionnelles, plus 20 consommatrices en air comprimé peuvent être assignées à la MSE, en particulier pour fluidiser l'alumine ou le fluorure d'aluminium dans les trémies d'alimentation ou encore pour actionner le mécanisme de la poutre de relevage du cadre anodique.

[0014] Pour remplir toutes les fonctions attribuées à la MSE, le nombre des fonctions zs complémentaires ne cessant d'augmenter en raison de l'attrait que procure l'utilisation de ce type de dispositif, on peut envisager l'emploi du deuxième compresseur préconisé selon l'invention dès que le besoin en air comprimé dépasse un seuil critique. Mais, comme ces fonctions complémentaires présentent un besoin en air comprimé plus faible que l'opération de coulée, il peut s'avérer avantageux d'installer plusieurs "deuxièmes 3o compresseurs", de sorte qu'ils ne fonctionnent ensemble que pour l'opération de coulée, un nombre plus limité étant suffisant pour assurer l'une ou l'autre de ces fonctions complémentaires. D'autre part, le terme "opération de coulée" doit être compris comme désignant l'opération mise en oeuvre à l'aide de la MSE qui est la plus avide en air comprimé. Il se peut donc que, dans l'avenir, ce terme puisse désigner une opération autre que la coulée proprement dite.

[0015] Avantageusement, la poche de coulée, le tube de coulée, et le dispositif dépresseur sont regroupés et l'ensemble de coulée ainsi formé est attaché à un palonnier, destiné à être saisi par le treuil de coulée. Avantageusement, les câbles électriques, les flexibles pneumatiques, les distributeurs, électrovannes et/ou les divers autres moyens ~o employés pour la mise en action du dispositif dépresseur en vue de la coulée, sont regroupés avec l'ensemble de coulée solidaire du palonnier et agencés de telle sorte que les connexions électriques et pneumatiques nécessaires pour rendre l'ensemble de coulée opérationnel soient simples et rapides.

15 [0016] En général, l'air utilisé pour faire fonctionner les outils est comprimé à la pression p habituelle des installations industrielles, typiquement comprise entre 6 et 10 bars, c'est-à-dire entre 0,6 et 1,0 MPa. En général, le premier compresseur doit pouvoir fournir de l'air comprimé avec un débit minimal typiquement compris entre 4000 normaux 20 litres et 7500 normaux litres par minute, suivant le nombre d'outils de la MSE à actionner, sous une pression de 0,6 MPa, et le (ou les) deuxième(s) compresseurs doi(ven)t pouvoir fournir l'appoint lors de la coulée (un débit d'un normal litre par minute de gaz correspond au débit, par minute, d'une masse de gaz occupant le volume d'un litre sous des conditions normales de pression et de température). 25 [0017] Pour l'opération de coulée, l'air comprimé doit être fourni avec un débit et sous une pression p' tels que la dépression créée par effet Venturi au niveau de l'éjecteur soit suffisamment élevée pour que l'aluminium liquide soit aspiré et transporté dans la poche mais suffisamment faible pour éviter tout entraînement de bain d'électrolyte avec 30 l'aluminium liquide. Typiquement, pour une poche de coulée apte à recevoir environ 5 tonnes d'aluminium liquide, l'établissement d'un vide partiel de l'ordre de 0,04 MPa nécessite un débit minimum d'au moins 10 000 normaux litres par minute d'air comprimé sous une pression de 0,6 MPa. Au cours de la coulée, le débit et la pression d'air comprimé ne doivent pas rester constants car ils doivent engendrer un vide partiel adapté au stade dans lequel se trouve l'opération de coulée: une poche complètement vide nécessite une consommation d'air comprimé beaucoup plus grande qu'une poche déjà remplie par la coulée des deux premières cellules. La demanderesse a trouvé qu'il était possible de choisir un dispositif dépresseur répondant à toutes ces contraintes avec de l'air comprimé sous une pression p' comprise entre 6 et 10 bars, c'est-à-dire entre 0,6 et 1,0 MPa, de préférence comprise entre 0,6 et 0,8 MPa. De préférence, on choisira un premier compresseur capable de fournir de l'air comprimé avec un débit minimal de 6 500 normaux litres sous une ~o pression comprise entre 0,6 MPa et 0,8 MPa et un ou plusieurs deuxième(s) compresseur(s) capable de fournir, en fonctionnant simultanément avec le premier compresseur, de l'air comprimé avec un débit minimum de 13 000 normaux litres sous une pression comprise entre 0,6 MPa et 1,0 MPa, de préférence entre 0,6 MPa et 0,8 MPa.

15 [0018] Dans une modalité préférée de l'invention, on utilise le premier compresseur et le deuxième compresseur de telle sorte qu'ils fonctionnent en tandem: • soit ils fonctionnent indépendamment l'un de l'autre, chaque compresseur étant capable de fournir le débit d'air utile pendant les phases d'utilisation de la M.S.E 20 autres que la coulée, • soit ils fonctionnent ensemble, la somme des débits étant capable de répondre aux besoins de création de vide partiel dans la poche de coulée, pendant la coulée. Dans le cas où plusieurs deuxièmes compresseurs sont prévus, au moins l'un d'entre eux 25 fonctionne en tandem avec le premier compresseur.

[0019] Dans cette modalité préférée, les deux compresseurs sont interchangeables et il est avantageux de les choisir identiques. Par "identique", on entend "capable de fournir le même débit minimal d'air comprimé à la même pression". Ainsi, pendant les phases 3o normales d'utilisation, on peut faire fonctionner soit l'un soit l'autre des compresseurs, de préférence alternativement afin de répartir de façon sensiblement égale le temps de fonctionnement sur les deux compresseurs, ce qui fait que l'on pourrait augmenter sensiblement, presque doubler, le temps entre deux maintenances s'il n'y avait pas de coulée. Il en résulte, puisque les deux compresseurs sont utilisés pendant les phases de coulée, et toutes choses considérées sensiblement égales par ailleurs, que le temps entre deux maintenances de l'ensemble des compresseurs est supérieur, de l'ordre de 60%, au temps entre deux maintenances d'un seul compresseur de grande puissance. La diminution de la fréquence des interventions de maintenance non seulement entraîne la diminution du nombre de vidanges nécessaires pour le bon fonctionnement du compresseur, une baisse de consommation d'huile, un gain en terme d'immobilisation de personnel, mais aussi améliore la disponibilité de la machine de service, de sorte qu'un hall d'électrolyse pourrait, i0 à fonctions identiques, être équipé avec un nombre plus faible de machines de service, si celles-ci répondent aux caractéristiques de l'invention. Mais la tendance actuelle serait plutôt de conserver leur nombre et de leur assigner des fonctions supplémentaires.

[0020] Les compresseurs utilisés dans le cadre de l'invention ont une taille réduite par 15 rapport à celle qui serait nécessaire si l'on utilisait un compresseur unique. Grâce à l'invention, on peut employer des compresseurs qui correspondent aux standards du marché, qui ont un coût d'acquisition relativement moins élevé du fait qu'ils sont produits en grande quantité. Il s'en suit que le coût de l'installation de plusieurs compresseurs n'est globalement pas plus élevé que celui d'un compresseur unique de grande taille. De plus, les 20 compresseurs étant choisis parmi les standards du marché, il est plus aisé de se fournir en pièces de rechange et la maintenance s'en trouve grandement facilitée. Il en résulte que les coûts de maintenance et de fonctionnement sont plus faibles alors que les dépenses d'investissement restent semblables.

25 [0021] Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que la disponibilité des machines de services (MSE) pour les opérations autres que la coulée peut être grandement améliorée: en cas de panne de l'un des compresseurs, il est possible de faire fonctionner au moins un autre compresseur, en particulier lors du remplacement des anodes.

30 [0022] Le pont mobile de la machine de service repose et circule sur des chemins de roulement disposés parallèlement l'un à l'autre et à l'axe principal du hall (et de la file de -10-

cellules). Le pont mobile peut ainsi être déplacé le long de la salle d'électrolyse, au-dessus des cellules, en général en restant parallèle à la grande longueur des cellules.

[0023] Le palonnier, équipé dudit ensemble de coulée, est fixé au treuil de coulée qui est s lui-même soit solidaire de la tourelle porte-outils de la MSE, soit solidaire d'un autre chariot mobile circulant sur ledit pont roulant, soit encore fixé en un endroit dudit pont mobile. De préférence, le treuil de coulée est solidaire d'un chariot mobile de façon à ce qu'on puisse le placer au mieux, dans une position telle que la poche de coulée puisse atteindre librement une position qui, sans entraver le mouvement du chariot porte-outils, permet au io tube de coulée de plonger dans le bain d'aluminium liquide, au niveau du "trou de coulée", situé en général en une extrémité de la cellule d'électrolyse.

[0024] De préférence, le dispositif générateur d'air comprimé, comprenant au moins deux compresseurs, est solidaire du pont roulant et est placé sur celui-ci. Il est typiquement v fixé directement sur la poutre principale dudit pont roulant, soit à l'intérieur de celle-ci, soit au-dessus, en dehors de la zone de manoeuvre du ou des chariots mobiles. [0025] Avantageusement, le premier compresseur et le (ou les) deuxième(s) compresseur(s) sont installés sur la poutre du pont roulant de façon à obtenir une configuration compacte et peu coûteuse, en particulier en visant un encombrement aussi 20 faible que possible au niveau de l'attache à la poutre. De préférence, on empile les compresseurs l'un au-dessus de l'autre (ou les uns au-dessus des autres).

[0026] De préférence, les compresseurs sont munis d'un système de refroidissement soit individuel, soit commun. Par rapport à une installation ne comprenant qu'un 25' compresseur de plus grande puissance, les possibilités de refroidissement sont plus importantes, ramenées à l'unité de débit d'air produit. Il en résulte une efficacité accrue des systèmes de refroidissement.

[0027] De préférence également, les compresseurs sont munis d'un système de 3o filtration, soit individuel, soit commun, les mettant à l'abri des poussières, notamment des particules solides d'alumine et de carbone. Avantageusement, ils sont installés dans une enceinte embarquée, soit individuelle, soit commune, isolée phoniquement et équipée d'un système de régulation de température permettant de maintenir lesdits compresseurs dans -11-

une ambiance thermiquement conforme à leur bon fonctionnement. La machine de service doit en effet pouvoir évoluer au-dessus des cellules d'électrolyse dans un environnement hostile, à une température pouvant, suivant le site de production d'aluminium, être très basse (de l'ordre de -30°C) ou au contraire très haute (de l'ordre de 70°C). Ladite enceinte $ embarquée peut être par exemple une structure équipée de panneaux externes amovibles assurant l'étanchéité et la protection sonore de l'ensemble. ~o EXEMPLE DE REALISATION (FIGURE) [0028] La figure illustre une salle d'électrolyse typique, vue en section, destinée à la production d'aluminium et comprenant un mode de réalisation particulier de la machine de service selon l'invention, représenté de manière schématique.

15 [0029] Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles d'électrolyse. La salle d'électrolyse (1) illustrée sur la figure comporte des cellules d'électrolyse (2) au-dessus desquelles circule une machine de service (3). Les cellules d'électrolyse (2) sont normalement disposées en rangées ou files, chaque rangée ou file 20 comportant typiquement plus d'une centaine de cellules. Les cellules (2) sont disposées de manière à dégager une allée de circulation (31) sur le long de la salle d'électrolyse (1). Les cellules (2) comprennent une série d'anodes (21) munies d'une tige métallique (22) destinée à la fixation et au raccordement électrique des anodes à un cadre anodique métallique (non illustré). 25 [0030] La machine de service (3) sert à effectuer des opérations sur les cellules (2) telles que les changements d'anode ou le remplissage des trémies d'alimentation en bain broyé et en fluorure d'aluminium (A1F3). Elle peut également servir à manutentionner des charges diverses, telles que des éléments de cuve, des poches de coulée ou encore des anodes. so L'invention concerne tout particulièrement les unités de service adaptées à la fois aux changements d'anode et aux coulées.

[0031] La machine de service (3) comprend: -12- • un pont mobile (4) qui peut être translaté au-dessus des cellules d'électrolyse (2), • un chariot mobile (6), dit "porte-outils", apte à être déplacé sur le pont mobile (4) et équipé de plusieurs organes de manutention et d'intervention (10), tels que des outils (pelles, clés d'arrachage, piqueurs,...); > • un treuil de coulée (13) monté sur un chariot (11), apte à être déplacé sur le pont mobile (4) auquel est accroché un palonnier (12) qui porte un ensemble de coulée comprenant une poche de coulée (40), un tube de coulée (41) et un dispositif dépresseur (non représenté); • un dispositif autonome apte à générer de l'air comprimé, comprenant, dans le io cadre de cet exemple, deux compresseurs identiques (50 et 50'), chaque compresseur étant capable de fournir un débit d'air comprimé au moins égal à 8 000 normaux litres par minute, sous une pression comprise entre 7 et 10 bars, ce qui correspond au débit d'air suffisant pour les phases d'utilisation de la machine de service autres que les coulées, les deux compresseurs étant montés de 15 telle sorte qu'en fonctionnant ensemble, ils fournissent un débit d'air comprimé de 16 000 normaux litres par minute, sous une pression comprise entre 7 et 10 bars, correspondant au débit minimum nécessaire pour mettre en oeuvre l'opération de coulée.

20 [0032] Le pont mobile (4) repose et circule sur des chemins de roulement (30, 30') disposés parallèlement l'un à l'autre et à l'axe principal du hall (et de la file de cellules). Le pont mobile (4) peut ainsi être déplacé le long de la salle d'électrolyse (1).

[0033] Le chariot porte-outils (6) supporte un module de service qui comporte un 25 châssis, non illustré, apte à être fixé audit chariot et une tourelle montée sur le châssis de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical en utilisation. La tourelle peut être équipée d'un balcon ou d'une cabine de commande - comportant des commandes destinées à manoeuvrer le module de service et lesdits outils - et un poste de conduite à partir duquel un opérateur peut actionner lesdites commandes. 30 [0034] La tourelle est équipée d'un ensemble déterminé d'outils (10), à savoir un piqueur monté sur un bras télescopique (9), une pelle à godets montée sur un bras - 13 -

télescopique, au moins une pince de manutention d'anode également montée sur un bras télescopique, et une trémie munie d'un conduit escamotable. Ces outils sont destinés aux opérations de changement d'anodes des cellules d'électrolyse du hall: • le piqueur sert à briser la croûte d'alumine et de bain solidifié qui couvre généralement les anodes de la cellule; • la pelle à godets sert à dégager l'emplacement de l'anode, après le retrait de l'anode usée, par enlèvement des matières solides (telles que des morceaux de croûte et de carbone et de l'alumine) qui s'y trouvent ; • la ou les pinces de manutention d'anode servent à saisir et à manipuler les anodes par leur tige, notamment pour l'enlèvement des anodes usées d'une cellule d'électrolyse et la mise en place d'anodes neuves dans la cellule d'électrolyse; • le conduit escamotable sert à introduire de l'alumine et/ou du bain broyé dans la cellule d'électrolyse, de manière à reformer une couche de revêtement, après la mise en place d'une anode neuve. 15 La tourelle peut également être équipée d'outils supplémentaires, tels qu'un palan. Tous ces outils sont actionnés à l'aide d'air comprimé, à 6 bars environ, provenant de l'un ou l'autre des compresseurs (50, 50').

[0035] Le métal produit dans la cellule d'électrolyse (2), dont le niveau supérieur est 20 schématisé par la ligne pointillée (60) est extrait de la cuve en introduisant une extrémité du tube de coulée (41) dans la couche de métal liquide. Le tube de coulée, qui est un tube métallique creux, est relié à la poche de coulée (40). Un vide partiel est appliqué dans le volume intérieur de la poche de coulée, ce qui a pour effet d'attirer le métal liquide produit dans la cuve, ce dernier s'écoulant à travers le tube en direction de la poche de coulée où il 25 est recueilli. Le vide partiel est créé dans l'atmosphère de la poche de coulée (40) à l'aide d'une pompe à éjecteur à vide commandée par de l'air comprimé à 6 bars environ provenant des deux compresseurs (50 et 50') fonctionnant ensemble lors de la coulée.

[0036] Les deux compresseurs (50, 50') sont installés l'un au-dessus de l'autre, pour 3o diminuer l'encombrement de leur attache sur la poutre principale du pont roulant (4). Chaque compresseur est muni d'un système de refroidissement et d'un système de filtration. Chaque compresseur est muni d'un moteur de puissance nominale 55 kW. -14-

[0037] Pour remplir les mêmes fonctions que cette MSE, une MSE selon l'art antérieur doit être équipée avec un compresseur de 110 kW de puissance nominale. La fréquence de maintenance sur l'ancienne MSE est imposée par la vidange du compresseur unique. Cette vidange doit être réalisée toutes les 1500 heures. Avec la MSE selon l'invention, le temps entre deux maintenances du double compresseur est de l'ordre de 2400 heures.

[0038] Sachant qu'une MSE est opérationnelle 24h/24 et 7j/7 toute l'année, cette MSE doit, compte tenu des arrêts de maintenance inévitables, être opérationnelle sur site 6400 ~o heures environ par an. La fréquence de maintenance sur MSE équipée d'un seul compresseur impose donc son immobilisation 4,3 fois par an. En revanche selon l'invention, le temps entre deux maintenances d'une MSE équipée du double compresseur impose une immobilisation de cette MSE 2,7 fois par an. Ainsi, selon l'invention, la MSE équipée d'un double compresseur, permet de réaliser un gain de trois maintenances en deux 15 ans, ce qui améliore de façon sensible son temps de disponibilité, et permet de réduire les coûts générés par ce type d'intervention (pièces, mains d'oeuvre, ...).

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Machine de service (3) d'une série de cellules d'électrolyse (2) destinée à la production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant: s a) un pont roulant (4) qui peut être translaté au-dessus desdites cellules d'électrolyse; b) un chariot porte-outils (6), qui se déplace le long dudit pont roulant et sur lequel est fixé un module de service comprenant des organes de manutention et d'intervention, appelés "outils" (10); c) un treuil de coulée (13), solidaire dudit pont roulant, destiné à saisir et à positionner à proximité de la cellule (2) un ensemble de coulée comprenant une poche de coulée (40), un tube de coulée (41) et un dispositif dépresseur destiné à créer un vide partiel dans ladite poche de coulée, en vue d'aspirer l'aluminium liquide par ledit tube de coulée et de le verser dans ladite poche de coulée; d) un dispositif autonome (50, 50') apte à générer de l'air comprimé, en vue d'actionner v lesdits outils et ledit dispositif dépresseur; caractérisée en ce que ledit dispositif générateur d'air comprimé comprend un premier compresseur (50), capable de fournir un débit d'air comprimé au moins égal au débit d'air minimum requis pour les phases d'utilisation de la machine de service autres que les coulées, l'air étant comprimé à la pression p désirée, et au moins un deuxième 20 compresseur (50') monté sur le circuit pneumatique de ladite machine de service de telle sorte qu'en fonctionnant simultanément avec ledit premier compresseur, l'ensemble fournit un débit d'air comprimé au moins égal au débit minimum d'air nécessaire lors de la coulée, comprimé à la pression p' qui permet d'établir le vide partiel visé au sein de la poche de coulée. 25
2. 2. Machine de service selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit premier compresseur (50) est capable de fournir de l'air comprimé avec un débit minimal de 4 000 normaux litres, de préférence 6 500 normaux litres, sous une pression comprise entre 0,6 MPa et 1,0 MPa et le (ou lesdits) deuxième(s) compresseur(s) (50') est (sont) 30 capable(s) de fournir, en fonctionnant simultanément avec ledit premier compresseur, de l'air comprimé avec un débit minimum de 10 000 normaux litres, de préférence 15-16- 13 000 normaux litres, sous une pression comprise entre 0,6 MPa et 1,0 MPa, de préférence entre 0,6 MPa et 0,8 MPa.
3. 3. Machine de service selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit dispositif s générateur d'air comprimé est constitué d'un premier compresseur (50) et d'au moins un deuxième compresseur (50') fonctionnant en tandem avec ledit premier compresseur, c'est-à-dire que lesdits premier compresseur (50) et deuxième compresseur (50') soit fonctionnent indépendamment l'un de l'autre, chaque compresseur étant capable de fournir le débit d'air utile pendant les phases d'utilisation de la M.S.E autres que la ~o coulée, soit fonctionnent ensemble, la somme des débits étant capable de répondre aux besoins de création de vide partiel dans la poche de coulée, pendant la coulée.
4. 4. Machine de service selon la revendication 3 caractérisée en ce que lesdits premier compresseur (50) et deuxième compresseur (50') sont identiques.
5. 5. Machine de service selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ledit treuil de coulée est solidaire de la tourelle porte-outils de la MSE.
6. 6. Machine de service selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ledit 20 treuil de coulée (13) est solidaire d'un chariot mobile (11) circulant sur ledit pont roulant (4), distinct dudit chariot porte-outils (6).
7. 7. Machine de service selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle le dispositif générateur d'air comprimé (50 et 50') est solidaire dudit pont roulant (4) et est 25 placé sur celui-ci, typiquement fixé directement sur la poutre principale dudit pont roulant, soit à l'intérieur de celle-ci, soit au-dessus, en dehors de la zone de manoeuvre dudit ou desdits chariots mobiles (6 et 11).
8. 8. Machine de service selon la revendication 7 dans laquelle lesdits compresseurs (50, 50') 30 sont empilés l'un au-dessus de l'autre (ou les uns au-dessus des autres), pour diminuer l'encombrement de leur attache sur ladite poutre.-17-
9. 9. Machine de service selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle lesdits compresseurs sont munis d'un système de refroidissement.
10. 10. Machine de service selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans laquelle lesdits compresseurs sont munis d'un système de filtration.
11. 11. Machine de service selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans laquelle lesdits compresseurs sont installés dans une enceinte embarquée, soit individuelle, soit commune, isolée phoniquement et équipée d'un système de régulation de température io permettant de maintenir lesdits compresseurs dans une ambiance thermiquement conforme à leur bon fonctionnement