FR3016892A1 - Dispositif de prechauffage d'un ensemble anodique. - Google Patents

Abstract

Ce dispositif (1), destiné au préchauffage d'un ensemble (4) anodique avant introduction de l'ensemble (4) anodique dans une cuve d'électrolyse, comprend des moyens de support, sur lesquels est destiné à reposer l'ensemble (4) anodique de façon stable au-dessus d'une fenêtre d'intervention (120) ménagée à travers un système de capotage de la cuve d'électrolyse, et des moyens d'obturation conformés pour obturer la fenêtre (120) d'intervention. Les moyens d'obturation sont conçus pour permettre une transmission de chaleur via la fenêtre (120) d'intervention entre l'intérieur de la cuve d'électrolyse et l'ensemble (4) anodique afin de préchauffer l'ensemble (4) anodique.

Description

La présente invention concerne un dispositif de préchauffage d'un ensemble anodique, une cuve d'électrolyse et une usine d'électrolyse comprenant ce dispositif de préchauffage, et un procédé de remplacement d'un ensemble anodique usé d'une cuve d'électrolyse par un ensemble anodique neuf.

L'aluminium est classiquement produit dans des alumineries, par électrolyse, selon le procédé de Hall-Héroult. Une aluminerie comprend traditionnellement plusieurs centaines de cuves d'électrolyse connectées en série et parcourues par un courant d'électrolyse dont l'intensité peut atteindre plusieurs centaines de milliers d'Ampère. Une allée d'exploitation, longeant la file de cuves d'électrolyse, est généralement prévue pour permettre la circulation de véhicules et de personnel à pied afin de réaliser des opérations sur les cuves d'électrolyse. Les cuves d'électrolyse comprennent classiquement un caisson à l'intérieur duquel est agencé un revêtement en matériaux réfractaires, une cathode en matériau carboné, un bain électrolytique dans lequel est dissout l'alumine, au moins un ensemble anodique comportant au moins une anode plongée dans ce bain électrolytique. Les anodes sont plus particulièrement de type anodes précuites avec des blocs carbonés précuits, c'est-à-dire cuits avant introduction dans la cuve d'électrolyse. Les ensembles anodiques sont consommés au cours de la réaction d'électrolyse et doivent donc être régulièrement remplacés par des ensembles anodiques neufs. Les côtés de la cuve d'électrolyse délimitent une ouverture par l'intermédiaire de laquelle les ensembles anodiques sont introduits dans la cuve d'électrolyse pour être plongés dans le bain électrolytique ou extraits hors de la cuve d'électrolyse pour être remplacés. Pour anticiper le remplacement d'un ensemble anodique usé, il est d'usage courant de stocker un ensemble anodique neuf dans l'allée d'exploitation, à côté de la cuve d'électrolyse dont l'ensemble anodique usé doit être remplacé. Cela pose évidemment un problème d'encombrement. Par ailleurs, l'ensemble anodique neuf est généralement mis en place directement à l'intérieur de la cuve d'électrolyse, où la température avoisine les 1000°C. L'ensemble anodique neuf passe donc brusquement d'une température ambiante à une température élevée, ce qui peut perturber l'équilibre thermique de la cuve d'électrolyse, c'est-à-dire provoquer une perte d'énergie thermique à l'intérieur de la cuve d'électrolyse. Le ou l'un des blocs carbonés de l'ensemble anodique peut en outre se fissurer et/ou casser sous l'effet du choc thermique. Il est alors nécessaire de ressortir l'ensemble anodique pour le remplacer.

Pour remédier à ces inconvénients, il est connu d'utiliser un four spécifique destiné à préchauffer l'ensemble anodique neuf avant de le positionner à l'intérieur de la cuve d'électrolyse. Cependant, cela impose un apport régulier et coûteux en énergie. De plus, le four est positionné en un point fixe donné de l'aluminerie, ce qui allonge les trajets des machines de manutention au moment des remplacements d'ensembles anodiques. Les temps opératoires pendant lesquels sont mobilisées les machines de manutention pour accomplir une tâche particulière génèrent des coûts d'exploitation supplémentaires. Enfin, un ensemble anodique usé venant d'être remplacé émet du fluor tant que sa température excède une température seuil de l'ordre de 400°C. Il est donc connu, notamment de la publication de brevet US8252156, de laisser refroidir l'ensemble anodique dans une boite hermétique avant d'évacuer cet ensemble anodique vers un centre de revalorisation. Cependant, cette boite est agencée dans l'allée d'exploitation, ce qui encombre cette allée. Aussi, la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces inconvénients en proposant un dispositif de préchauffage, une cuve d'électrolyse, une usine d'électrolyse et un procédé de changement d'un ensemble anodique usé par un ensemble anodique neuf permettant un préchauffage économe en énergie, peu encombrant, et avec des durées opératoires limitées. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de préchauffage, destiné au préchauffage d'un ensemble anodique avant introduction de l'ensemble anodique à l'intérieur d'une cuve d'électrolyse, caractérisé en ce que le dispositif de préchauffage comprend : des moyens de support, sur lesquels est destiné à reposer l'ensemble anodique de façon stable au-dessus d'une fenêtre d'intervention ménagée à travers un système de capotage de la cuve d'électrolyse, et - des moyens d'obturation conformés pour obturer la fenêtre d'intervention, et dans lequel les moyens d'obturation sont conçus pour permettre une transmission de chaleur via la fenêtre d'intervention entre l'intérieur de la cuve d'électrolyse et l'ensemble anodique afin de préchauffer l'ensemble anodique.

Ainsi, le dispositif selon l'invention permet de préchauffer l'ensemble anodique de façon économique, puisque l'énergie thermique de la cuve d'électrolyse est utilisée pour élever progressivement la température de l'ensemble anodique. Il s'agit donc d'un dispositif passif à faible consommation d'énergie, en comparaison avec les systèmes de préchauffage actifs de l'état de la technique qui sont relativement énergivores.

De plus, le dispositif selon l'invention permet un préchauffage sans encombrement de l'allée d'exploitation puisque le dispositif selon l'invention et l'ensemble anodique sont positionnés au-dessus de la cuve d'électrolyse. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de préchauffage comprend des surfaces d'appui conformées pour permettre au dispositif de préchauffage de reposer de façon stable au-dessus de la fenêtre d'intervention. Les moyens de support sont agencés par rapport aux surfaces d'appui de sorte que l'ensemble anodique repose de façon stable au-dessus de la fenêtre d'intervention Selon un mode de réalisation, les moyens d'obturation comprennent une plaque en matériau thermiquement conducteur. Ainsi, la plaque fait office de plaque de cuisson de l'ensemble anodique. Cette solution est simple donc économique. L'ensemble anodique peut-être posé sur la plaque. La plaque fait alors office de moyens de support. La plaque repose notamment sur les bords de la cuve en lieu et place d'un ou plusieurs capots du système de capotage.

Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'obturation comprennent une enceinte de confinement adaptée pour contenir l'ensemble anodique. La pénétration de l'air extérieur ambiant est empêchée dans l'enceinte de confinement autour de l'ensemble anodique. L'enceinte de confinement capture la chaleur dégagée par la cuve d'électrolyse et transitant via la fenêtre d'intervention, si bien que cela accélère le préchauffage et réduit les pertes énergétiques. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'obturation comprennent une ouverture de préchauffage conçue pour permettre à des gaz de cuve de pénétrer dans l'enceinte de confinement. Cela permet d'utiliser directement l'énergie des gaz de cuve pour réchauffer l'ensemble anodique présent dans l'enceinte de confinement. Selon un mode de réalisation avantageux, l'enceinte de confinement comprend des moyens d'isolation thermique. Cela permet d'augmenter le rendement du préchauffage en empêchant la chaleur dégagée par la cuve d'électrolyse de fuir à travers l'enceinte de confinement.

Selon une possibilité avantageuse, l'enceinte de confinement délimite une ouverture adaptée pour l'insertion de l'ensemble anodique à l'intérieur de l'enceinte de confinement par translation sensiblement verticale relative de l'ensemble anodique et de l'enceinte de confinement.

Cela réduit le nombre de manipulations des machines de manutention. Selon une forme particulière de réalisation, l'ouverture est délimitée par un bord supérieur de l'enceinte de confinement et l'ouverture est conçue pour être obturée par un couvercle amovible.

Selon une forme de réalisation préférée, le couvercle amovible comprend un ou plusieurs capots du système de capotage. Ainsi, ce ou ces capots peuvent être retirés pour ménager la fenêtre d'intervention à travers le système de capotage et utilisés pour obturer l'ouverture supérieure. Cela évite d'encombrer les environs de la cuve d'électrolyse ou du système de préchauffage avec ce ou ces capots. Avantageusement, le dispositif de préchauffage comprend des moyens d'étanchéité s'étendant autour de l'ouverture. Cela évite une perte de chaleur entre l'ouverture supérieure et le capot amovible. Ainsi, l'efficacité du préchauffage est améliorée.

Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens d'étanchéité comprennent un retour faisant saillie depuis un bord supérieur de l'enceinte de confinement, le retour étant destiné à former chicane avec le couvercle amovible. Ainsi, l'interface ouverture supérieure - couvercle amovible offre une étanchéité améliorée, ce qui permet d'améliorer le rendement du préchauffage.

Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de support comprennent deux surfaces conformées pour y suspendre l'ensemble anodique. Le fait de suspendre l'ensemble anodique à l'intérieur de l'enceinte de confinement permet d'augmenter la surface d'échange thermique de l'ensemble anodique. Cela accélère ainsi le préchauffage.

Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de support sont solidaires des moyens d'obturation. Cela limite le nombre des déplacements des machines de manutention. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de préchauffage comprend des moyens d'étanchéité destinés à s'étendre autour de la fenêtre d'intervention entre les moyens d'obturation et la cuve d'électrolyse. Ainsi, cela évite des pertes thermiques ou des fuites de gaz de cuve à l'interface entre le dispositif de préchauffage et la cuve d'électrolyse, en particulier entre le dispositif de préchauffage et le système de capotage et/ou une structure fixe de la cuve d'électrolyse, comme le caisson, sur laquelle ou lesquels le dispositif de préchauffage prend appui. Selon un autre aspect, la présente invention concerne aussi une cuve d'électrolyse, destinée à la production d'aluminium par électrolyse, comprenant une structure fixe délimitant une ouverture destinée à l'insertion ou à l'extraction d'ensembles anodiques à l'intérieur ou hors de la cuve d'électrolyse, un système de capotage, comprenant une pluralité de capots destinés à obturer l'ouverture, une fenêtre d'intervention ménagée à travers les capots par déplacement d'un ou plusieurs des capots du système de capotage par rapport aux autres capots, et un dispositif de préchauffage ayant les caractéristiques précitées, dans laquelle le dispositif de préchauffage est agencé au-dessus de l'ouverture délimitée par la structure fixe. Ainsi, la chaleur ascendante générée par la cuve d'électrolyse en fonctionnement parvient naturellement au dispositif de préchauffage. Selon un mode de réalisation préféré, les surfaces d'appui présentent une forme complémentaire de celle de deux côtés longitudinaux opposés de la structure fixe et/ou de côtés longitudinaux de capots du système de capotage. Ainsi, le dispositif de préchauffage peut reposer à l'emplacement de la fenêtre d'intervention, en lieu et place du ou des capots retirés. Selon un autre aspect, l'invention concerne aussi une usine d'électrolyse, notamment une aluminerie, comprenant une allée d'exploitation destinée à la circulation d'engins de manutention et de personnel à pied, une cuve d'électrolyse ayant les caractéristiques précitées, agencée de façon sensiblement perpendiculaire à l'allée d'exploitation, la cuve d'électrolyse comprenant un premier côté transversal adjacent à l'allée d'exploitation et un deuxième côté transversal opposé au premier côté transversal, et dans laquelle le dispositif de préchauffage est agencé à une distance moindre du deuxième côté transversal que du premier côté transversal. Ainsi, cela limite davantage encore l'encombrement dans l'usine d'électrolyse.

Selon un autre aspect, l'invention concerne aussi un procédé de remplacement d'un ensemble anodique usé d'une cuve d'électrolyse par un ensemble anodique neuf comprenant une étape de préchauffage de l'ensemble anodique neuf par l'intermédiaire du dispositif de préchauffage ayant les caractéristiques précitées.

Ce procédé permet d'éviter une fissuration et/ou une casse de l'ensemble anodique neuf tout en raccourcissant les trajets des machines de manutention. Selon un mode de réalisation préféré, le procédé comprend une étape de remplacement de l'ensemble anodique usé par l'ensemble anodique neuf, au cours de laquelle l'ensemble anodique usé est placé à l'intérieur du dispositif de préchauffage jusqu'à ce que l'ensemble anodique usé atteigne une température de refroidissement prédéterminée et dans lequel les moyens d'obturation du dispositif de préchauffage comprennent une enceinte de confinement adaptée pour contenir l'ensemble anodique usé. Ainsi, le fluor émis par l'ensemble anodique usé est confiné dans l'enceinte de confinement, ou peut avantageusement passer à travers l'ouverture de préchauffage dans l'intérieur de la cuve d'électrolyse où il est capté par un système de captation des gaz de cuve. Selon un mode de réalisation préféré, le procédé comprend une étape ultérieure de déplacement du dispositif de préchauffage jusqu'à une autre cuve d'électrolyse.

Ainsi, le procédé de changement d'ensemble anodique peut être réitéré pour une autre cuve d'électrolyse. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description ci-après d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue en coupe d'une cuve d'électrolyse et d'un dispositif de préchauffage selon un mode de réalisation de l'invention, dans un plan sensiblement longitudinal de la cuve d'électrolyse, - La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de préchauffage selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 3 et la figure 4 sont des vues de dessus d'un dispositif de préchauffage selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement sans et avec un ensemble anodique, - La figure 5 est une vue en coupe d'une cuve d'électrolyse et d'un dispositif de préchauffage selon un mode de réalisation de l'invention, dans un plan sensiblement longitudinal de la cuve d'électrolyse, le dispositif de préchauffage supportant un ensemble anodique neuf, - La figure 6 est une vue en coupe d'une cuve d'électrolyse et d'un dispositif de préchauffage selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans un plan sensiblement longitudinal de la cuve d'électrolyse, La figure 7 est une vue en coupe d'une cuve d'électrolyse et d'un dispositif de préchauffage selon un mode de réalisation de l'invention, dans un plan sensiblement longitudinal de la cuve d'électrolyse, le dispositif de préchauffage supportant un ensemble anodique usé.

La figure 1 montre, selon un mode de réalisation de l'invention, une cuve 100 d'électrolyse, destinée à produire de l'aluminium par électrolyse, et un dispositif 1 de préchauffage, destiné au préchauffage d'un ensemble anodique avant introduction de cet ensemble anodique à l'intérieur de la cuve 100 d'électrolyse. La cuve 100 d'électrolyse peut équiper une usine d'électrolyse, comme une aluminerie.

L'usine d'électrolyse peut comprendre une pluralité de cuves 100 d'électrolyse alignées et reliées électriquement les unes aux autres pour former une file ou une série de cuves d'électrolyse. Les cuves 100 d'électrolyse sont destinées à être parcourues par un courant d'électrolyse pouvant atteindre plusieurs centaines de milliers d'Ampère. Les cuves 100 d'électrolyse peuvent être agencées transversalement par rapport au sens de la file ou la série, c'est-à-dire de façon sensiblement perpendiculaire au sens de circulation global du courant d'électrolyse à l'échelle de la file ou de la série. La cuve 100 d'électrolyse peut être sensiblement rectangulaire. Elle comprend deux côtés longitudinaux opposés sensiblement parallèles entre eux et deux côtés transversaux opposés qui sont sensiblement parallèles entre eux et perpendiculaires aux côtés longitudinaux. La cuve 100 d'électrolyse comprend une structure fixe, comme un caisson 102, pouvant contenir un fond 104 en matériaux réfractaires, une pluralité de blocs 106 cathodiques et des conducteurs 108 de collecte d'un courant d'électrolyse. La cuve 100 d'électrolyse comprend aussi une pluralité d'ensembles 4 anodiques qui sont mobiles en translation sensiblement verticale par rapport à la structure fixe de la cuve d'électrolyse pour pouvoir être plongés dans un bain 110 électrolytique au fur et à mesure de leur consommation. Les ensembles 4 anodiques comprennent ici une pluralité de blocs 112 carbonés, supportés par une traverse 114 anodique électriquement conductrice. La traverse 114 anodique s'étend avantageusement selon une direction sensiblement horizontale. Les extrémités de cette traverse 114 sont reliées électriquement à des conducteurs électriques (non représentés) permettant d'y acheminer le courant d'électrolyse depuis une cuve d'électrolyse précédente. La structure fixe de la cuve d'électrolyse délimite une ouverture 116 qui est destinée à l'insertion ou à l'extraction des ensembles 4 anodiques respectivement à l'intérieur ou hors de la cuve 100 d'électrolyse. On notera que cette ouverture est adaptée pour permettre cette insertion ou cette extraction par déplacement sensiblement vertical, respectivement descendant ou ascendant, de l'ensemble anodique.

Il est important de noter que la cuve 100 d'électrolyse comprend en outre un système de capotage destiné à obturer l'ouverture 116. Le système de capotage comprend une pluralité de capots 118. Les capots 118 s'étendent chacun d'un côté longitudinal à l'autre de la cuve 100 d'électrolyse, notamment dans un plan sensiblement horizontal. Les capots 118 s'étendent de façon sensiblement parallèle à une direction transversale Y de la cuve 100 d'électrolyse, et sont alignés les uns à la suite des autres selon une direction longitudinale X de la cuve 100 d'électrolyse. Le système de capotage est conçu pour pouvoir y ménager une fenêtre 120 d'intervention, par déplacement d'un ou plusieurs des capots 118 par rapport aux autres capots 118, comme cela est visible sur les figures 1, 5 et 6.

Comme on peut le voir sur ces figures, le dispositif 1 de préchauffage est agencé au- dessus de l'ouverture 116. Le dispositif 1 de préchauffage repose sur la structure fixe, notamment le caisson 102, et/ou sur le système de capotage. Le dispositif 1 de préchauffage comprend des moyens de support, sur lesquels est destiné à reposer un ensemble 4 anodique, comme on peut le voir sur les figures 4 et 5.

On notera que l'ensemble 4 anodique peut peser plusieurs tonnes, par exemple de dix à douze tonnes. Les moyens de support doivent donc être adaptés pour supporter cette masse. Les moyens de support seront décrits plus en détails ci-après. Les moyens de support sont agencés de sorte à ce que l'ensemble 4 anodique supporté repose de façon stable au-dessus de la fenêtre 120 d'intervention ménagée à travers le système de capotage. Le dispositif 1 de préchauffage comprend en outre des moyens d'obturation conformés pour obturer la fenêtre 120 d'intervention. Les moyens d'obturation sont de plus conçus pour permettre une transmission de chaleur entre l'intérieur de la cuve 100 d'électrolyse, qui peut atteindre une température de l'ordre de 1000°C, et l'ensemble 4 anodique, afin d'augmenter progressivement la température de l'ensemble 4 anodique jusqu'à une valeur qui est par exemple de l'ordre de 250°C - 300°C, pour laquelle le risque de fissuration ou de casse au moment de l'introduction de l'ensemble 4 anodique à l'intérieur du caisson 102 est sensiblement réduit. Le dispositif 1 de préchauffage, et plus particulièrement les moyens de support et les moyens d'obturation, comprend des surfaces 2 d'appui, visibles notamment sur la figure 2, conformées pour permettre au dispositif 1 de préchauffage de reposer de façon stable au-dessus de la fenêtre 120 d'intervention ménagée à travers le système de capotage. Les surfaces 2 d'appui peuvent par exemple être adaptées pour reposer sur une surface plane. Les surfaces 2 d'appui sont par exemple destinées à prendre appui contre la structure fixe de la cuve 100 d'électrolyse, comme le caisson 102, et en particulier contre les côtés longitudinaux de la cuve 100 d'électrolyse, et/ou contre des capots 118 du système de capotage. Les moyens de support sont agencés par rapport aux surfaces 2 d'appui de sorte que l'ensemble 4 anodique repose de façon stable au-dessus de la fenêtre 120 d'intervention, comme cela est visible sur les figures 5 et 7. Bien que cela ne soit pas représenté, les moyens d'obturation peuvent comprendre une plaque, en matériau thermiquement conducteur. Cette plaque peut être dimensionnée pour obturer complètement la fenêtre 120 d'intervention. La plaque peut être par exemple en en acier. Le cas échéant, les deux extrémités transversales opposées de cette plaque forment les surfaces 2 d'appui destinées à reposer sur les côtés longitudinaux de la structure fixe, et les bords longitudinaux de cette plaque délimitent des surfaces 2 d'appui destinées à reposer sur des capots 118 situés de part et d'autre de la fenêtre 120 d'intervention.

La plaque peut présenter une surface supérieure, par exemple sensiblement plane, destinée à recevoir et supporter intégralement l'ensemble 4 anodique. Dans ce cas, les moyens de support comprennent la surface supérieure de la plaque. Ainsi, la plaque chauffe du fait de la chaleur ascendante dans la cuve d'électrolyse qui atteint une surface inférieure de la plaque, et chauffe par contact l'ensemble 4 anodique qui repose sur la surface supérieure de cette plaque. Alternativement ou en complément, pour limiter les pertes thermiques et améliorer le préchauffage au moyen de cette plaque, il est préférable que les moyens d'obturation comprennent également, une enceinte 6 de confinement agencée au-dessus de la plaque, l'enceinte 6 de confinement délimitant un volume adapté pour contenir l'ensemble 4 anodique. Une telle enceinte 6 de confinement peut être similaire à celles des modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 7, En référence aux modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 7, l'enceinte 6 de confinement comprend par exemple quatre parois 8 opposées deux à deux pour former un caisson sensiblement parallélépipédique. Les quatre parois peuvent être sensiblement verticales et présenter entre elles des angles droits.

L'enceinte 6 de confinement comprend avantageusement des moyens d'isolation thermique, comme par exemple un matériau thermiquement isolant, notamment de la laine de roche, agencé à l'intérieur des parois 8 qui peuvent être creuses, conformément à la figure 2.

L'enceinte 6 de confinement délimite une ouverture 10 adaptée pour l'insertion de l'ensemble 4 anodique à l'intérieur de l'enceinte 6 de confinement, en particulier par translation sensiblement verticale relative de l'ensemble 4 anodique et de l'enceinte 6 de confinement. Selon l'exemple de réalisation des figures 2 à 5 et de la figure 7, l'ouverture 10 correspond à une ouverture supérieure de l'enceinte 6 de confinement ; l'ouverture 10 est délimitée par un bord 12 supérieur de l'enceinte 6 de confinement, c'est-à-dire le bord supérieur des parois 8. Ainsi, l'ensemble 4 anodique est inséré dans l'enceinte de confinement par le haut de cette enceinte de confinement.

L'ouverture 10 est conçue pour être obturée par un couvercle 16 amovible. Ce couvercle peut être avantageusement formé par un ou plusieurs capots 118, en particulier par le ou les capots 118 qui ont été retirés pour ménager la fenêtre 120 d'intervention. Toujours selon l'exemple des figures 2 à 5 et de la figure 7, le dispositif 1 de préchauffage comprend des moyens d'étanchéité s'étendant autour de l'ouverture 10. Les moyens d'étanchéité peuvent comprendre un joint 18 d'étanchéité agencé sur le bord 12 supérieur. Les moyens d'étanchéité peuvent comprendre un retour 20 faisant saillie depuis le bord 12 supérieur de l'enceinte 6 de confinement. Le retour 20 forme une chicane avec le couvercle 16 amovible pour améliorer l'étanchéité. Selon l'exemple de réalisation de la figure 6, l'ouverture 10 correspond à une ouverture inférieure de l'enceinte 6 de confinement ; l'ouverture 10 est délimitée par un bord 14 inférieur de l'enceinte 6 de confinement, c'est-à-dire le bord inférieur des parois 8. Comme on peut le voir sur la figure 6, il n'y a pas d'ouverture supérieure : l'enceinte 6 de confinement comprend un couvercle 22 solidaire des parois 8. Ainsi, l'ensemble 4 anodique est inséré dans l'enceinte de confinement par pose de l'enceinte de confinement par-dessus cet ensemble anodique, c'est-à-dire en le recouvrant. On notera que, aussi bien pour le mode de réalisation des figures 2 à 5 que celui de la figure 6, l'enceinte 6 de confinement peut comprendre un bord 14 inférieur, correspondant ici au bord inférieur des parois 8, délimitant une ouverture inférieure permettant une transmission de chaleur entre l'intérieur de la cuve 100 d'électrolyse et l'intérieur de l'enceinte 6 de confinement. Pour le mode de réalisation illustré à la figure 6, cette ouverture inférieure est la même que celle par laquelle l'ensemble 4 anodique pénètre dans l'enceinte 6 de confinement. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 7, les moyens d'obturation peuvent avantageusement comprendre une ouverture 26 de préchauffage conçue pour permettre à des gaz de cuve de pénétrer dans l'enceinte 6 de confinement. L'ouverture 26 de préchauffage peut correspondre à l'ouverture inférieure de l'enceinte 6 de confinement, comme c'est le cas sur les figures 1 à 7. Si les moyens d'obturation comprennent une plaque recouvrant la fenêtre 120 d'intervention, l'ouverture 26 de préchauffage peut correspondre à un trou ménagé dans cette plaque et débouchant à l'intérieur de l'enceinte de confinement. A l'intérieur de l'enceinte 6 de confinement sont agencés les moyens de support. Les moyens de support comprennent avantageusement deux surfaces 28 conformées pour permettre une suspension de l'ensemble 4 anodique, comme cela est visible sur les figures 1, 3, 4 et 6. Les surfaces 28 correspondent par exemple à des surfaces concaves curvilignes, elliptiques ou hémicylindriques, délimitant un logement apte à recevoir et supporter les extrémités opposées de la traverse 114 anodique. Les surfaces 28 sont notamment de forme complémentaire par rapport à la forme des extrémités de la traverse 114 anodique.

Conformément au mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 5 et sur la figure 7, les moyens de support peuvent être solidaires des moyens d'obturation, c'est-à-dire ici de l'enceinte 6 de confinement, et plus particulièrement des parois 8. Ainsi, les surfaces 28 peuvent appartenir à des nervures 30 faisant saillie depuis deux parois 8 opposées de l'enceinte 6 de confinement.

Alternativement, comme cela est représenté sur la figure 6, les moyens de support peuvent être indépendants des moyens d'obturation, c'est-à-dire peuvent être déplacés indépendamment des moyens d'obturation comme l'enceinte de confinement. Les moyens de support peuvent comprendre le cas échéant deux pieds 32 amovibles destinés à reposer chacun sur l'un des côtés longitudinaux de la cuve 100 d'électrolyse, un des pieds 32 sur le côté longitudinal amont et l'autre pied 32 sur le côté longitudinal aval. Amont et aval s'entendent par rapport au sens de circulation global du courant d'électrolyse à l'échelle de la file ou de la série de cuves d'électrolyse. On notera que le dispositif 1 de préchauffage peut en outre comprendre des moyens d'étanchéité destinés à s'étendre autour de la fenêtre 120 d'intervention entre les moyens d'obturation, en particulier ici le bord 14 inférieur de l'enceinte 6 de confinement formant également les surfaces d'appui 2, et la cuve 100 d'électrolyse. Les moyens d'étanchéité comprennent par exemple un joint 34 d'étanchéité, représenté sur la figure 2. On notera que les surfaces 2 d'appui décrites précédemment peuvent correspondre au bord 14 inférieure de l'enceinte 6 de confinement ou aux extrémités, ou la périphérie, d'une plaque conçue pour s'étendre de façon sensiblement horizontale en-travers de la fenêtre 120 d'intervention. En particulier, les surfaces 2 d'appui présentent une forme complémentaire de celle des deux côtés longitudinaux de la cuve 100 d'électrolyse et/ou de côtés longitudinaux de capots 118 du système de capotage. On notera que la cuve 100 d'électrolyse peut avantageusement inclure un système de captation (non représenté) conçus pour capter et collecter des gaz de cuve générés par la réaction d'électrolyse. Le système de captation comprend par exemple des trous d'aspiration agencés sur les côtés du caisson, de préférence à proximité du système de capotage, chaque trou débouchant à l'intérieur de la cuve d'électrolyse. Le système de captation comprend en outre une gaine reliant les trous et conduisant les gaz de cuve vers un collecteur. Un diaphragme peut être prévu pour modifier une section de passage d'air et modifier conséquemment le débit de captation des gaz de cuve. Le système de captation est particulièrement avantageux lorsque le dispositif 1 de préchauffage est aussi utilisé pour le stockage temporaire et le refroidissement d'un ensemble anodique usé, car le fluor émis par l'ensemble anodique usé encore chaud est ainsi capté par le système de captation de la cuve avant d'être traité. L'invention concerne aussi une usine d'électrolyse, notamment une aluminerie, comprenant une allée d'exploitation destinée à la circulation d'engins de manutention et de personnel à pied, et la cuve 100 d'électrolyse décrite précédemment, agencée de façon sensiblement perpendiculaire à l'allée d'exploitation. Comme cela est visible sur la figure 5, la cuve 100 d'électrolyse comprend un premier côté 122 transversal, qui est adjacent à l'allée d'exploitation, et un deuxième côté 124 transversal opposé au premier côté transversal, et le dispositif 1 de préchauffage est agencé à une distance moindre du deuxième côté 124 transversal que du premier côté 122 transversal. Ainsi, le dispositif de préchauffage ne gêne pas un transport d'un caisson de cuve au-dessus des cuves, à cheval au-dessus de l'allée d'exploitation et des cuves d'électrolyse. L'invention concerne aussi un procédé de remplacement d'un ensemble 36 anodique usé d'une cuve d'électrolyse, visible sur la figure 7, par un ensemble 4 anodique neuf comprenant une étape de préchauffage de l'ensemble 4 anodique neuf par l'intermédiaire du dispositif 1 de préchauffage décrit précédemment. Le procédé comprend avantageusement une étape de remplacement de l'ensemble 36 anodique usé par l'ensemble anodique neuf, au cours de laquelle l'ensemble 36 anodique usé est placé à l'intérieur du dispositif 1 de préchauffage jusqu'à ce que l'ensemble 36 anodique usé atteigne progressivement un seuil de température de refroidissement prédéterminée, qui est de l'ordre de 400°C , c'est-à-dire une température à laquelle l'ensemble 36 anodique usé cesse d'émettre du fluor. Pour la réalisation de cette étape, les moyens d'obturation du dispositif 1 de préchauffage comprennent au moins une enceinte 6 de confinement, afin de confiner le fluor émis dans l'enceinte 6 de confinement, et avantageusement une ouverture, comme l'ouverture 26 de préchauffage, permettant une communication d'air entre l'intérieur de l'enceinte de confinement et l'intérieur de la cuve d'électrolyse, et la cuve 100 d'électrolyse comprend un système de captation des gaz de cuve, si bien que ce système de captation capte également le fluor émis par l'ensemble anodique usé jusqu'à son refroidissement. Par ailleurs, le procédé peut comprendre une étape de déplacement du dispositif de préchauffage jusqu'à une autre cuve d'électrolyse, par exemple la cuve d'électrolyse suivante ou précédente dans la file ou la série de cuves d'électrolyse. Le déplacement du dispositif 1 de préchauffage d'une cuve à l'autre peut être réalisé au moyen d'une machine de service d'électrolyse, comme un pont de manutention, et éventuellement par l'intermédiaire d'un engin de transport au sol dans l'allée d'exploitation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, ce mode de réalisation n'ayant été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications sont possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par la substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de préchauffage, destiné au préchauffage d'un ensemble (4) anodique avant introduction de l'ensemble (4) anodique à l'intérieur d'une cuve d'électrolyse, caractérisé en ce que le dispositif (1) de préchauffage comprend : des moyens de support, sur lesquels est destiné à reposer l'ensemble (4) anodique, de façon stable au-dessus d'une fenêtre (120) d'intervention ménagée à travers un système de capotage de la cuve d'électrolyse, et des moyens d'obturation conformés pour obturer la fenêtre (120) d'intervention, et dans lequel les moyens d'obturation sont conçus pour permettre une transmission de chaleur via la fenêtre (120) d'intervention entre l'intérieur de la cuve d'électrolyse et l'ensemble (4) anodique afin de préchauffer l'ensemble (4) anodique.
2. 2. Dispositif (1) de préchauffage selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'obturation comprennent une plaque en matériau thermiquement conducteur.
3. 3. Dispositif (1) de préchauffage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens d'obturation comprennent une enceinte (6) de confinement adaptée pour contenir l'ensemble (4) anodique.
4. 4. Dispositif (1) de préchauffage selon la revendication 3, dans lequel les moyens d'obturation comprennent une ouverture (26) de préchauffage conçue pour permettre à des gaz de cuve de pénétrer dans l'enceinte (6) de confinement.
5. 5. Dispositif (1) de préchauffage selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l'enceinte (6) de confinement comprend des moyens d'isolation thermique.
6. 6. Dispositif (1) de préchauffage selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel l'enceinte (6) de confinement délimite une ouverture (10) adaptée pour l'insertion de l'ensemble (4) anodique à l'intérieur de l'enceinte (6) de confinement par translation sensiblement verticale relative de l'ensemble (4) anodique et de l'enceinte (6) de confinement.
7. 7. Dispositif (1) de préchauffage selon la revendication 6, dans lequel l'ouverture (10) est délimitée par un bord (12) supérieur de l'enceinte (6) de confinement et l'ouverture (10) est conçue pour être obturée par un couvercle (16) amovible.
8. 8. Dispositif (1) de préchauffage selon la revendication 7, dans lequel le couvercle (16) amovible comprend un ou plusieurs capots (118) du système de capotage.
9. 9. Dispositif (1) de préchauffage selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel le dispositif (1) de préchauffage comprend des moyens d'étanchéité s'étendant autour de l'ouverture (10).
10. 10. Dispositif (1) de préchauffage selon la revendication 9, dans lequel les moyens d'étanchéité comprennent un retour (20) faisant saillie depuis un bord (12) supérieur de l'enceinte (6) de confinement, le retour (20) étant destiné à former une chicane avec le couvercle (16) amovible.
11. 11. Dispositif (1) de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel les moyens de support comprennent deux surfaces (28) conformées pour y suspendre l'ensemble (4) anodique.
12. 12. Dispositif (1) de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel les moyens de support sont solidaires des moyens d'obturation.
13. 13. Dispositif (1) de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel le dispositif (1) de préchauffage comprend des moyens d'étanchéité destinés à s'étendre autour de la fenêtre (120) d'intervention entre les moyens d'obturation et la cuve d'électrolyse.
14. 14. Dispositif (1) de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel le dispositif (1) de préchauffage comprend des surfaces d'appui (2) conformées pour permettre au dispositif de préchauffage de reposer de façon stable au-dessus de la fenêtre d'intervention.
15. 15. Cuve (100) d'électrolyse, destinée à la production d'aluminium par électrolyse, comprenant : une structure fixe délimitant une ouverture (116) destinée à l'insertion ou à l'extraction d'ensembles anodiques à l'intérieur ou hors de la cuve (100) d'électrolyse, un système de capotage, comprenant une pluralité de capots (118) destinés à obturer l'ouverture (116), une fenêtre (120) d'intervention ménagée à travers les capots (118) par déplacement d'un ou plusieurs des capots (118) du système de capotage par rapport aux autres capots (118), etun dispositif (1) de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 14, dans laquelle le dispositif (1) de préchauffage est agencé au-dessus de l'ouverture (116) délimitée par la structure fixe.
16. 16. Cuve (100) d'électrolyse selon la revendication 15, dans laquelle les surfaces (2) d'appui présentent une forme complémentaire de celle de deux côtés longitudinaux opposés de la structure fixe et/ou de côtés longitudinaux de capots (118) du système de capotage.
17. 17. Usine d'électrolyse, notamment une aluminerie, comprenant une allée d'exploitation destinée à la circulation d'engins de manutention et de personnel à pied, une cuve (100) d'électrolyse selon la revendication 15 ou 16, agencée de façon sensiblement perpendiculaire à l'allée d'exploitation, la cuve (100) d'électrolyse comprenant un premier côté (122) transversal adjacent à l'allée d'exploitation et un deuxième côté (124) transversal opposé au premier côté (122) transversal, et dans laquelle le dispositif (1) de préchauffage est agencé à une distance moindre du deuxième côté (124) transversal que du premier côté (122) transversal.
18. 18. Procédé de remplacement d'un ensemble (36) anodique usé d'une cuve d'électrolyse par un ensemble (4) anodique neuf comprenant une étape de préchauffage de l'ensemble (4) anodique neuf par l'intermédiaire du dispositif (1) de préchauffage selon l'une des revendications 1 à 14.
19. 19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le procédé comprend une étape de remplacement de l'ensemble (36) anodique usé par l'ensemble (4) anodique neuf, au cours de laquelle l'ensemble (36) anodique usé est placé à l'intérieur du dispositif (1) de préchauffage jusqu'à ce que l'ensemble (36) anodique usé atteigne une température de refroidissement prédéterminée, et dans lequel les moyens d'obturation du dispositif (1) de préchauffage comprennent une enceinte (6) de confinement adaptée pour contenir l'ensemble (36) anodique usé.
20. 20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, dans lequel le procédé comprend une étape ultérieure de déplacement du dispositif (1) de préchauffage jusqu'à une autre cuve d'électrolyse.