FR3032454A1 - Systeme d'etancheite pour une cuve d'electrolyse - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une cuve (1) d'électrolyse, destinée à la production d'aluminium par électrolyse, comprenant un caisson (2) délimitant une ouverture au travers de laquelle est destiné à être déplacé un ensemble anodique mobile en translation verticale par rapport au caisson (2), l'ensemble anodique comprenant au moins une anode (10) et un support anodique (8) auquel est suspendue ladite au moins une anode (10), le support anodique (8) étant destiné à conduire un courant d'électrolyse jusqu'à ladite au moins une anode (10), la cuve (1) d'électrolyse comprenant une enceinte de confinement (22) délimitant un volume fermé destiné au confinement de gaz générés au cours de la production d'aluminium, l'enceinte de confinement (22) comprenant un couvercle (23) et au moins deux parois longitudinales (22a-22b) sensiblement verticales, ledit couvercle (23) étant amovible pour permettre une extraction de l'ensemble anodique. De plus, chaque paroi longitudinale (22a-22b) de l'enceinte de confinement (22) présente une fenêtre (30) configurée pour être traversée par une portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8) et permettre une translation sensiblement verticale du support anodique (8), et l'enceinte de confinement (22) présente des moyens d'étanchéité de chaque fenêtre (30) qui comprennent une ouverture (26) destinée à être traversée par une portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8), l'ouverture (26) étant configurée pour suivre les déplacements de la portion d'extrémité (8a-8b) dans chaque fenêtre (30).

Description

1 La présente invention concerne une cuve d'électrolyse, destinée à la production d'aluminium par électrolyse. Il est connu de produire l'aluminium industriellement à partir d'alumine par électrolyse selon le procédé de Hall-Héroult. A cet effet, on prévoit une cuve d'électrolyse comprenant classiquement un caisson en acier à l'intérieur duquel est agencé un revêtement en matériaux réfractaires, une cathode en matériau carboné, traversée par des conducteurs cathodiques destinés à collecter le courant d'électrolyse à la cathode pour le conduire jusqu'à des sorties cathodiques traversant le fond ou les côtés du caisson, des conducteurs d'acheminement s'étendant sensiblement horizontalement jusqu'à la cuve suivante depuis les sorties cathodiques, un bain électrolytique dans lequel est dissout l'alumine, au moins un ensemble anodique comportant une tige anodique sensiblement verticale et au moins une anode suspendue à la tige anodique et plongé dans ce bain électrolytique, un cadre anodique auquel est suspendu l'ensemble anodique par l'intermédiaire de la tige anodique sensiblement verticale et mobile avec le cadre anodique par rapport au caisson et à la cathode, et des conducteurs de montée du courant d'électrolyse, s'étendant de bas en haut, reliés aux conducteurs d'acheminement de la cuve d'électrolyse précédente pour acheminer le courant d'électrolyse depuis les sorties cathodiques jusqu'au cadre anodique et à l'ensemble anodique et l'anode de la cuve suivante. Les anodes sont plus particulièrement de type anodes précuites avec des blocs anodiques carbonés précuits, c'est-à-dire cuits avant introduction dans la cuve d'électrolyse. Au cours de la réaction d'électrolyse sont produits des gaz, notamment du dioxyde de carbone qui se dégage à l'anode et du fluorure d'hydrogène (HF) s'échappant du bain électrolytique. Pour contenir les gaz ainsi produits, un capotage recouvre traditionnellement l'ouverture délimitée par le caisson. Ces gaz peuvent alors être régulièrement collectés, par exemple en vue de leur valorisation ultérieure. Cependant, les tiges anodiques traversent le capotage. Des moyens d'étanchéité dynamiques sont généralement prévus pour éviter que les gaz fuient à travers la jonction prévue entre le capotage et les tiges anodiques. Par moyens d'étanchéité dynamique, on entend des moyens d'étanchéité qui assurent le confinement des gaz lors du déplacement des tiges anodiques. Un tel moyen d'étanchéité dynamique est notamment connu du document W02004/035872. Toutefois, lors d'un changement d'anode, la manipulation des tiges anodiques, qui font partie de l'ensemble anodique, peut occasionner des dommages aux moyens d'étanchéité dynamiques avec lesquels elles coopèrent. Or, des moyens d'étanchéité endommagés peuvent affecter l'étanchéité du 3032454 2 capotage, si bien que les gaz générés pendant la réaction d'électrolyse ne peuvent pas être collectés en totalité. Par ailleurs, il est connu du document US3575827 de disposer des cuves d'électrolyse transversalement par rapport à la longueur de la file qu'elles forment, ces cuves 5 d'électrolyse comprenant un ensemble anodique avec une plaque horizontale à laquelle est suspendue une anode. Cette configuration permet avantageusement d'extraire les anodes consommées par le haut de la cuve. En outre, ce document prévoit l'utilisation de feuilles d'acier flexibles et électriquement isolantes pour éviter la fuite de gaz générés au cours de la réaction d'électrolyse. Ces feuilles sont intercalées entre les bords d'un 10 caisson et la plaque horizontale soutenant l'anode. Cependant, les feuilles flexibles s'écrasent lorsque la plaque horizontale soutenant l'anode est translatée vers le bas afin de déplacer l'anode dans le bain électrolytique au fur et à mesure de sa consommation. Cet écrasement génère des contraintes sur les feuilles flexibles réalisant l'étanchéité, ces contraintes étant susceptibles d'affecter à 15 terme l'étanchéité. On retiendra donc que les cuves d'électrolyse de l'état de la technique comprennent des ensembles anodiques qui interagissent avec le capotage, notamment au moment d'un changement d'anode, si bien que l'étanchéité du capotage aux gaz générés au cours de la réaction d'électrolyse peut en être affectée.

20 Aussi, la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces inconvénients en proposant une cuve d'électrolyse offrant une étanchéité améliorée aux gaz générés pendant la réaction d'électrolyse, ainsi qu'un procédé de remplacement d'une anode positionnée dans cette cuve d'électrolyse. Selon une définition générale, l'invention concerne une cuve d'électrolyse, destinée à la 25 production d'aluminium par électrolyse, comprenant un caisson délimitant une ouverture au travers de laquelle est destiné à être déplacé un ensemble anodique mobile en translation verticale par rapport au caisson. L'ensemble anodique comprend au moins une anode et un support anodique auquel est suspendue ladite au moins une anode. Le support anodique est destiné à conduire un courant d'électrolyse jusqu'à ladite au moins 30 une anode. La cuve d'électrolyse comprend une enceinte de confinement délimitant un volume fermé destiné au confinement de gaz générés au cours de la production d'aluminium. L'enceinte de confinement comprend un couvercle et au moins deux parois longitudinales sensiblement verticales. Ledit couvercle est amovible pour permettre une extraction de l'ensemble anodique. La cuve d'électrolyse est caractérisée en ce que 35 chaque paroi longitudinale de l'enceinte de confinement présente une fenêtre configurée 3032454 3 pour être traversée par une portion d'extrémité du support anodique et permettre une translation sensiblement verticale du support anodique. L'enceinte de confinement présente des moyens d'étanchéité de chaque fenêtre qui comprennent une ouverture destinée à être traversée par une portion d'extrémité du support anodique. L'ouverture 5 étant configurée pour suivre les déplacements de la portion d'extrémité dans chaque fenêtre. La traversée de l'enceinte de confinement par les portions d'extrémité permet notamment au support anodique d'être supporté et mis en mouvement via les portions d'extrémité par des moyens de support et de déplacement s'étendant en dehors du volume formé par 10 l'enceinte de confinement. La connexion électrique du support anodique peut également être réalisée via les portions d'extrémité en dehors du volume formé par l'enceinte de confinement. Le déplacement vertical du support anodique permet de maintenir la surface inférieure des anodes dans un plan anodique à faible distance de la surface de la nappe 15 d'aluminium faisant office de surface cathodique, malgré l'usure continue des anodes, la production d'aluminium et le soutirage périodique de d'aluminium. Le déplacement vertical du support anodique permet également de pouvoir aisément extraire le support anodique pour remplacer une anode usée. Les fenêtres permettent au support anodique de coulisser verticalement par rapport aux 20 parois longitudinales sensiblement verticales de l'enceinte de confinement, tout en traversant l'enceinte de confinement au niveau des portions d'extrémité. D'une manière particulièrement avantageuse, les moyens d'étanchéité permettent d'assurer l'intégrité de l'enceinte de confinement au voisinage de chaque fenêtre quels que soient les déplacements des portions d'extrémité du support anodique dans les fenêtres.

25 De plus, la mobilité des moyens d'étanchéité, et plus particulièrement de l'ouverture des moyens d'étanchéité qui suit les déplacements du support anodique, selon l'invention permet de garantir l'étanchéité statique de la cuve d'électrolyse lorsque le support anodique est immobile et l'étanchéité dynamique de la cuve d'électrolyse lorsque le support anodique translate dans les fenêtres. Ainsi, la cuve d'électrolyse selon l'invention 30 offre une étanchéité améliorée. L'ouverture est configurée pour suivre les déplacements de la portion d'extrémité et se déplace donc, comme la portion d'extrémité, selon un mouvement de translation verticale. Les fenêtres s'étendent, comme les parois longitudinales, dans un plan sensiblement 35 vertical et les portions d'extrémité du support anodique traversent les fenêtres en 3032454 4 s'étendant selon une direction sensiblement horizontale et normal au plan de la fenêtre. Ainsi, lorsque l'ensemble anodique est déplacé selon un mouvement de translation verticale, les portions d'extrémité se déplacent en translation verticale dans la fenêtre en restant au travers de la fenêtre.

5 L'ouverture est plus particulièrement une ouverture fermée, qui entoure et enserre la portion d'extrémité de sorte à limiter ou éviter les fuites de gaz entre la portion d'extrémité et l'ouverture des moyens d'étanchéité. Les moyens d'étanchéité présentent une portion inférieure et une portion supérieure fixées l'une à l'autre et délimitant entre elles ladite ouverture.

10 Ainsi, l'agencement de la portion d'extrémité au travers de l'ouverture peut être réalisée par fixation des portions inférieure et supérieure entre elles autour de la portion d'extrémité. Cette fixation peut être réalisée alors que l'ensemble anodique est hors de la cuve ou alors que l'ensemble anodique est déjà introduit, ou en cours d'introduction dans la cuve d'électrolyse.

15 Les moyens d'étanchéité comprennent des moyens d'appui configurés pour être positionnés en appui contre une paroi longitudinale autour d'une fenêtre. Ainsi, les moyens d'appui permettent, autour de la fenêtre, de maintenir les moyens d'étanchéité contre la paroi longitudinale, pour garantir l'étanchéité de l'enceinte de confinement.

20 Les moyens d'appui et l'ouverture sont reliés de façon étanche. Cette liaison étanche peut notamment être réalisée en matériau plein ou par une membrane pleine. Selon plusieurs modes de réalisations, l'ouverture et les moyens d'appui sont reliés par un élément rigide. Ainsi, l'ouverture et les moyens d'appui se déplacent ensemble avec le support anodique.

25 Selon un premier mode de réalisation, les moyens d'étanchéité comprennent une plaque. Ainsi, selon ce mode de réalisation, une plaque comportant une ouverture peut présenter l'ensemble des moyens d'étanchéité selon l'invention. Ce mode de réalisation permet donc d'utiliser des moyens d'étanchéité peu onéreux. La plaque peut également être réalisée en plusieurs partie, notamment lorsque les 30 moyens d'étanchéité comporte une portion supérieure et une portion inférieure. Selon un second mode de réalisation, la portion supérieure est flexible et le couvercle comporte des moyens de guidage pour guider en coulissement la portion supérieure contre le couvercle.

3032454 5 La hauteur sur laquelle s'étendent les moyens de guidage au-dessus du couvercle peut ainsi être limitée et le mouvement de cette portion supérieure contrôlé. La portion supérieure peut également être maintenue dans les moyens de guidage du couvercle, lorsque les portions supérieure et inférieure sont détachées, et être enlevée avec le 5 couvercle lorsque le couvercle est enlevé. La portion supérieure peut comprendre une pluralité de lamelles articulées les unes par rapport aux autres. En outre, selon le deuxième mode de réalisation, la portion inférieure peut comprendre une plaque d'obturation adaptée pour coulisser contre la paroi longitudinale de l'enceinte 10 de confinement. De plus, une portion d'extrémité de la plaque d'obturation peut présenter une découpe délimitant au moins en partie l'ouverture adaptée pour recevoir une portion d'extrémité du support anodique. Ainsi, selon le deuxième mode de réalisation, les moyens d'étanchéité comprennent d'une 15 part une portion supérieure flexible coulissante par rapport au couvercle et pouvant comprendre une pluralité de lamelles pivotantes et d'autre part, une plaque d'obturation dont une extrémité comprend une découpe qui délimite en coopération avec la portion supérieure flexible une ouverture. La plaque d'obturation peut comprendre au moins un taquet de verrouillage configuré 20 pour la fixation à la portion supérieure et enfermant dans la découpe formant ouverture, la portion d'extrémité du support anodique, présentant avantageusement un manchon isolant. Ainsi le taquet de verrouillage peut permettre de garantir la tenue du support anodique dans l'ouverture.

25 La portion d'extrémité du support anodique peut comprendre un manchon isolant électriquement. Le manchon isolant électriquement permet ainsi d'isoler électriquement le support anodique des moyens d'étanchéité. Le support anodique est au potentiel électrique anodique de la cuve d'électrolyse tandis que le caisson est au potentiel électrique 30 cathodique de la cuve d'électrolyse. Le manchon isolant électriquement ainsi positionné est un moyen fiable et économique d'éviter d'éventuels court-circuits entre le support anodique et le caisson via les moyens d'étanchéités qui touchent le caisson. Le manchon isolant peut permettre en outre d'étanchéifier le passage du support anodique dans l'ouverture des moyens d'étanchéité.

3032454 6 Selon un troisième mode de réalisation, les moyens d'appui sont fixés contre une paroi longitudinale de l'enceinte de confinement et l'ouverture est reliée par un organe souple aux moyens d'appui pour permettre un mouvement relatif de l'ouverture par rapport aux moyens d'appui.

5 De plus, l'organe souple peut comprendre un textile. En outre, les moyens d'étanchéité peuvent comprendre un élément isolant électriquement, notamment un textile isolant électriquement. Selon le troisième mode de réalisation, les moyens d'étanchéité peuvent comprendre deux cadres liés entre eux par l'organe souple. Un premier cadre correspondant aux 10 moyens d'appui et un deuxième cadre définissant l'ouverture adaptée pour recevoir une portion d'extrémité du support anodique. Le deuxième cadre présente des dimensions inférieures aux dimensions du deuxième cadre. Le deuxième cadre peut-être positionné sensiblement dans le premier cadre. Ainsi, selon ce mode de réalisation, les moyens d'étanchéité peuvent comprendre un 15 cadre mobile monté autour d'une portion d'extrémité du support anodique et un cadre monté fixe contre une paroi longitudinal de l'enceinte de confinement. L'organe souple permet de lier les deux cadres tout en garantissant l'étanchéité de l'enceinte de confinement. D'une manière avantageuse, la mobilité du deuxième cadre conférée par l'organe souple permet au support anodique de coulisser dans la fenêtre d'une paroi 20 longitudinale de l'enceinte de confinement en suivant la portion d'extrémité du support anodique. Selon un mode de réalisation chaque portion d'extrémité du support anodique peut présenter une section sensiblement annulaire. Selon un autre mode de réalisation, chaque portion d'extrémité du support anodique peut 25 présenter une section sensiblement parallélépipédique. D'une façon particulière, la fenêtre configurée pour être traversée par une portion d'extrémité du support anodique a une forme de rainure s'étendant de haut en bas depuis un bord supérieur sur une portion de la paroi longitudinale. Ainsi, le support anodique peut aisément être engagé, par translation verticale, dans deux 30 fenêtres respectives des deux parois longitudinales verticales de l'enceinte de confinement et peut être translaté par rapport à la cuve d'électrolyse au travers des fenêtres selon un axe vertical.

3032454 7 Avantageusement, notamment pour premier et deuxième modes de réalisation, la paroi longitudinale de l'enceinte de confinement comprend une glissière adaptée pour recevoir les moyens d'étanchéité et positionner les moyens d'appui contre la paroi longitudinale. Ainsi, les moyens d'appui des moyens d'étanchéité peuvent coulisser le long de chaque 5 paroi longitudinale de l'enceinte de confinement, pour suivre la montée et la descente du support anodique dans la cuve d'électrolyse. La glissière permet d'établir un appui continu entre les moyens d'appui et la paroi longitudinale et par conséquent une bonne étanchéité De préférence, les moyens d'étanchéité sont fixés au support anodique. Les moyens d'étanchéité peuvent être fixés au support anodique par coulissement d'une 10 portion d'extrémité du support anodique au travers de l'ouverture. Les moyens d'étanchéité peuvent comprendre un matériau ferromagnétique. Ainsi, les moyens d'appui des moyens d'étanchéité peuvent être maintenus plaqués, contre la paroi longitudinale de l'enceinte de confinement, par le champ magnétique induit par le courant d'électrolyse passant dans le support anodique.

15 En d'autres termes, la présence d'un matériau ferromagnétique, dans les moyens d'étanchéité, permet d'utiliser le champ magnétique induit par le courant d'électrolyse pour maintenir les moyens d'étanchéité contre la paroi longitudinale de l'enceinte de confinement et garantir l'étanchéité de la cuve d'électrolyse. La présente invention concerne aussi un procédé de remplacement d'un ensemble 20 anodique d'une cuve d'électrolyse selon l'invention. Le procédé comprend une étape de fixation des moyens d'étanchéité à chaque portion d'extrémité d'un support anodique. L'étape de fixation peut consister notamment à faire coulisser le support anodique au travers d'une ouverture dans les moyens d'étanchéité. Une telle fixation, de type réversible, est simple à mettre en oeuvre avant introduction de l'ensemble anodique dans 25 la cuve d'électrolyse. L'étape de fixation peut consister notamment à fixer ensemble deux portions des moyens d'étanchéité délimitant entre elles une ouverture à l'intérieur de laquelle est enserrée la portion d'extrémité du support anodique. Une telle fixation présente l'avantage de pouvoir être réalisée après introduction, ou au cours de l'introduction de l'ensemble anodique 30 dans la cuve d'électrolyse. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 3032454 8 - La figure 1 est une vue en coupe, de face, d'une cuve d'électrolyse selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 2 est une vue en coupe B-B d'une partie de cuve d'électrolyse selon un premier mode de réalisation de l'invention ; 5 La figure 3 est une vue en coupe, de face, d'une cuve d'électrolyse selon un premier mode de réalisation de l'invention, lors de l'extraction du support anodique ; La figure 4 est une vue en coupe, de face, d'une cuve d'électrolyse selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; La figure 5 est une vue en coupe, de face, d'une cuve d'électrolyse selon un 10 deuxième mode de réalisation de l'invention avec des anodes plus usées que sur la figure 4 ; La figure 6 est une vue en coupe C-C d'une partie de cuve d'électrolyse selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 7 est une vue en coupe B-B d'une partie de cuve d'électrolyse selon un 15 deuxième mode de réalisation de l'invention ; - La figure 8 est une vue de dessus d'une partie de cuve d'électrolyse selon un deuxième mode de réalisation ; - La figure 9 est une vue de côté d'une partie de cuve d'électrolyse selon un deuxième mode de réalisation ; 20 - La figure 10 est une vue de dessus d'une partie de cuve d'électrolyse selon un deuxième mode de réalisation lors du déverrouillage de la portion de support anodique présentant un manchon isolant positionnée dans la découpe ; - La figure 11 est une vue de côté d'une partie de cuve d'électrolyse selon un deuxième mode de réalisation, lors du déverrouillage de la portion de support anodique 25 présentant un manchon isolant positionnée dans la découpe ; La figure 12 est une vue en coupe, de face, d'une cuve d'électrolyse selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, lors du retrait du couvercle ; La figure 13 est une vue de côté d'une cuve d'électrolyse selon un deuxième mode de réalisation, lors de l'extraction du support anodique ; 30 - La figure 14 est une vue en perspective de l'enceinte d'une cuve d'électrolyse sans moyens d'étanchéité et sans couvercle ; 3032454 9 La figure 15 est une vue en coupe de face d'une cuve d'électrolyse selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; La figure 16 est une vue en en coupe DD d'une cuve d'électrolyse selon un troisième mode de réalisation ; 5 La figure 17 est une vue partielle, de dessus, d'une cuve d'électrolyse selon un troisième mode de réalisation ; La figure 1 montre une cuve 1 d'électrolyse selon un premier mode de réalisation de l'invention. La cuve 1 d'électrolyse est destinée à la production d'aluminium par électrolyse.

10 On précise que la description est réalisée par rapport à un référentiel cartésien lié à la cuve 1 d'électrolyse, l'axe X étant orienté dans une direction transversale de la cuve 1 d'électrolyse, l'axe Y étant orienté dans une direction longitudinale de la cuve 1 d'électrolyse, et l'axe Z étant orienté dans une direction verticale de la cuve 1 d'électrolyse. Les orientations, directions, plans et déplacements longitudinaux, 15 transversaux, verticaux sont ainsi définis par rapport à ce référentiel. La cuve 1 d'électrolyse est destinée à être agencée transversalement par rapport à la longueur d'une file de cuves d'électrolyse à laquelle elle appartient. Ainsi, elle s'étend en longueur selon la direction longitudinale Y tandis que la file de cuves d'électrolyse s'étend en longueur selon la direction transversale X.

20 Comme on peut le voir sur la figure 1, la cuve 1 d'électrolyse comprend un caisson 2, qui peut être métallique, par exemple en acier. Le caisson 2 comprend un revêtement 4 intérieur en matériaux réfractaires. Des ensembles anodiques, comprenant un support anodique 8, par exemple une barre présentant deux portions d'extrémité 8a et 8b, qui peut s'étendre de façon sensiblement horizontale, et au moins une anode 10, supportée 25 par le support anodique 8, sont déplacées dans la cuve d'électrolyse selon un mouvement de translation verticale. Le caisson 2 délimite une ouverture au travers de laquelle sont destinés à s'étendre et être déplacé en translation verticale les anodes 10. Les anodes 10 sont notamment en matériau carboné, et plus particulièrement de type précuites. Elles sont immergées dans un bain électrolytique 12 et consommées au cours du 30 fonctionnement de la cuve d'électrolyse. L'anode 10 est plus particulièrement accrochée au support 8 anodique au moyen de rondins 11 scellés dans des trous prévus à cet effet dans l'anode 10, notamment à l'aide de fonte.

3032454 10 Les ensembles anodiques sont destinés à être enlevés et remplacés périodiquement lorsque les anodes 10 sont usées. La configuration des supports anodiques 8, sensiblement horizontaux, et des dispositifs de support, de déplacement et de connexion électrique des ensembles anodiques permet d'enlever les ensembles anodiques en les 5 tractant sensiblement verticalement par le haut au-dessus de la cuve 1 d'électrolyse, comme cela est illustré sur la figure 13. Du fait de la consommation des anodes 10 au fur et à mesure de la réaction d'électrolyse, la cuve 1 d'électrolyse comprend des moyens de déplacement des ensembles anodiques, permettant de translater les ensembles anodiques de façon sensiblement verticale 10 uniquement. La cuve 1 d'électrolyse comprend des conducteurs 14 électriques de montée qui peuvent s'étendre de part et d'autre de la cuve 1 d'électrolyse, comme cela est visible notamment sur les figures 1 et 3, au niveau des deux parois longitudinales de la cuve 1 d'électrolyse, notamment de bas en haut.

15 Les conducteurs 14 de montée et de connexion sont destinés à conduire le courant d'électrolyse vers les anodes 10, depuis des conducteurs d'acheminement 19 d'une cuve d'électrolyse précédente dans la file compte-tenu du sens de circulation global du courant d'électrolyse. Les conducteurs 14 de montée peuvent présenter une portion flexible.

20 Selon les deux modes de réalisation ici présentés, les deux extrémités 8a et 8b de chaque support anodique sont fixées chacune à un conducteur 14 de montée. La cuve 1 d'électrolyse comprend par ailleurs une cathode 16, éventuellement formée de plusieurs blocs cathodiques en matériau carboné, et traversée par des conducteurs 18 cathodiques destinés à collecter le courant d'électrolyse pour le conduire vers des sorties 25 20 cathodiques traversant le caisson 2 et reliées à des conducteurs d'acheminement conduisant à leur tour le courant d'électrolyse jusqu'aux conducteurs 14 de montée d'une cuve d'électrolyse suivante de la file. Les conducteurs 18 cathodiques, les sorties 20 cathodiques et les conducteurs d'acheminement 19 peuvent correspondre à des barres métalliques, par exemple en 30 aluminium, cuivre ou acier. La cuve 1 d'électrolyse comprend une enceinte de confinement 22, délimitant avec le caisson 2 un volume fermé destiné au confinement des gaz générés au cours de la réaction d'électrolyse.

3032454 11 L'enceinte de confinement 22 comprend des parois, dont des parois longitudinales 22a-22b sensiblement verticales pouvant s'étendre dans le prolongement au-dessus du caisson 2, et une portion supérieure formant un couvercle 23. Le couvercle 23 est amovible pour permettre une extraction des ensembles anodiques de façon sensiblement 5 verticale, par le haut de la cuve 1, comme cela est illustré sur la figure 3. On notera que chaque paroi longitudinale 22a-22b de l'enceinte de confinement 22 présente une fenêtre 30. La fenêtre 30 permet au support anodique 8 de traverser les parois longitudinales 22a, 22b de l'enceinte de confinement de sorte que les deux portions d'extrémité 8a et 8b du 10 support anodique 8 émergent de l'enceinte de confinement 22 pour relier les moyens de déplacement et les conducteurs 14 de montée agencés à l'extérieur de l'enceinte de confinement 22. Comme on peut l'apprécier sur la figure 14, chaque fenêtre 30 est délimitée par une rainure 39 sensiblement rectangulaire et s'étendant selon un axe Z sensiblement vertical, 15 de bas en haut le long d'une portion de chaque paroi longitudinale 22a-22b. La rainure 39 est ouverte sur le bord supérieur de la paroi longitudinale 22a-22b pour permettre une introduction/extraction des ensembles anodiques de façon sensiblement verticale dans la cuve et des portions d'extrémité 8a du support anodique dans les fenêtres 30.La cuve d'électrolyse 1 présente des moyens d'étanchéité permettant de garantir l'étanchéité de 20 l'enceinte de confinement 22 autour des portions du support anodique 8 traversant les fenêtres 30 des parois longitudinales 22a-22b. Selon un premier mode de réalisation présenté sur les figures 1 à 3, les moyens d'étanchéité comprennent deux plaques 25. D'une manière avantageuse, les plaques 25 comprennent les moyens d'appui. Ces 25 moyens d'appui sont notamment formés par les bords des plaques 25 qui prennent appui sur les parois longitudinales 22a-22b. Comme on peut l'observer sur les figures 1 à 3, les plaques 25 présentent chacune une ouverture 26. L'ouverture 26 est conçue pour recevoir une portion d'extrémité 8a ou 8b du support 30 anodique, munie d'un manchon isolant 28. La portion d'extrémité 8a ou 8b, munie d'un manchon isolant 28 est montée encastrée par coulissement dans l'ouverture 26. Ainsi, chaque plaque 25 permet de maintenir étanche la traversée de la fenêtre 30 correspondante par le support anodique 8.

3032454 12 D'une manière particulièrement avantageuse, les plaques 25 comprennent un matériau ferromagnétique. Ainsi, les plaques 25 peuvent être maintenues contre l'enceinte de confinement 22 par le champ magnétique induit par le courant d'électrolyse circulant dans la cuve d'électrolyse 1.

5 En outre, comme on peut le remarquer sur la figure 2, chaque paroi longitudinale 22a et 22b peut comprendre une glissière 29 adaptée pour recevoir une plaque 25. Tel que cela sera présenté ultérieurement, les glissières 29 permettent le déplacement vertical des plaques 25 le long des parois longitudinales 22a et 22b de l'enceinte de confinement. Ainsi, les glissières 29 permettent aux plaques 25 de suivre la translation du support 10 anodique 8 dans la fenêtre 30 et de rester en appui contre la paroi longitudinales 22a-22b. Selon un deuxième mode de réalisation, présenté sur les figures 4 à 13, les moyens d'étanchéité de la cuve d'électrolyse 1 comprennent notamment une portion supérieure flexible 32 et une plaque d'obturation 33. La portion supérieure flexible 32 et la plaque d'obturation 33 comprennent des moyens 15 d'appui qui appui contre les parois longitudinales 22a-22b. La plaque d'obturation 33 est montée dans une glissière 29 d'une paroi longitudinale 22a ou 22b, à l'image de la plaque 25 présentée précédemment. Comme on peut le remarquer sur les figures 9, 11 et 13, la plaque d'obturation 33 présente une découpe 34 délimitant une ouverture 26 qui est adaptée pour recevoir une 20 portion d'extrémité 8a ou 8b du support anodique, munie d'un manchon isolant 28. La portion d'extrémité 8a ou 8b, munie d'un manchon isolant 28 est encastrée dans la découpe 34 par déplacement relatif du support anodique et de la plaque d'obturation 33. La portion supérieure flexible 32 peut être composée d'une pluralité de lamelles pivotantes les unes par rapport aux autres.

25 A l'usage, la portion supérieure flexible 32 est montée coulissante dans une glissière 37 du couvercle 23 pour être positionnable au-dessus d'une plaque d'obturation 33. La portion supérieure flexible 32 coulisse par ailleurs également dans la glissière 29 formée sur la paroi longitudinale, notamment lorsque l'ensemble anodique est descendu dans la cuve d'électrolyse.

30 La plaque d'obturation 33 comprend deux taquets de verrouillage 38. Les deux taquets de verrouillage 38 sont adaptés pour fixer la plaque d'obturation 33 à la portion supérieure flexible 32. Une extrémité de la portion supérieure flexible 32 est conçue pour venir en appui contre une extrémité de la plaque d'obturation 33 et contre le manchon isolant 28 encastré dans la découpe 34. La fixation de la plaque d'obturation 33 et de la portion 3032454 13 supérieure flexible forme l'ouverture 26, traversée par une portion d'extrémité 8a-8b comportant le manchon isolant, par fermeture de la découpe 34. Comme visible sur la figure 11, les taquets de verrouillage 38 peuvent également coopérer avec la glissière 29 pour maintenir la plaque d'obturation 33 en position haute 5 lors d'un changement d'anode. Selon un troisième mode de réalisation, représenté sur les figures 15 à 17, les moyens d'étanchéité comprennent essentiellement un premier cadre 41, un deuxième cadre 42 et un organe souple 43. Le deuxième cadre 42 présente une ouverture 26 adaptée pour recevoir une portion 10 d'extrémité 8a-8b du support anodique. Selon ce mode de réalisation, I le premier cadre 42 forme les moyens d'appui. Selon un mode de réalisation, le deuxième cadre 42 peut être réalisé en matériau élastomère isolant électriquement. Le premier cadre 41 présente des dimensions supérieures aux dimensions du deuxième 15 cadre 42. Le premier cadre 41 peut être réalisé avec un matériau ferromagnétique, ainsi le premier cadre peut être plaqué contre une paroi longitudinale 22a-22b de l'enceinte de confinement 22 par le champ magnétique induit par le courant d'électrolyse. L'organe souple 43 est conçu pour relier de façon étanche le premier cadre 41 et le 20 deuxième cadre 42 de manière à permettre la mobilité du deuxième cadre 42 dans le premier cadre 41 et de manière à garantir l'étanchéité de l'enceinte de confinement 22 autour de la fenêtre 30. L'organe souple peut être réalisé dans un textile imperméable aux gaz. Un tel organe souple peut avantageusement servir d'isolant électrique entre les deux cadres 41,42.

25 Selon le troisième mode de réalisation, chaque paroi longitudinale 22a-22b de l'enceinte de confinement 22 comprend une glissière 29 et au moins une butée 45. Comme on peut l'observer sur les figures 16 et 17, la glissière 29 peut comprendre deux pattes de fixation. De même, la butée 45 peut aussi comprendre deux pattes de fixation. La glissière 29 et la butée 45 sont conçues pour recevoir le premier cadre 41 et le 30 maintenir fixe contre la paroi longitudinale 22a-22b respective. On peut se reporter aux figures 1 et 3 pour apprécier le fonctionnement du procédé de remplacement d'une anode 10, selon un premier mode de réalisation de la cuve d'électrolyse 1.

3032454 14 Comme on peut le voir sur la figure 1, en fonctionnement, durant la fabrication d'aluminium par la cuve 1 d'électrolyse, l'enceinte de confinement 22 est close de manière à éviter tout échappement de gaz. Lorsqu'il est nécessaire de remplacer une anode 10, le couvercle 23 est retiré.

5 Puis, comme on peut le voir sur la figure 2, le support anodique 8 muni des deux plaques 25 est extrait de la cuve d'électrolyse 1. Lors de l'extraction, le support anodique 8 coulisse verticalement dans les fenêtres 30. D'une manière avantageuse, les deux plaques 25 peuvent être séparées du support anodique 8 pour être assemblées à un nouveau support anodique.

10 Le nouveau support anodique peut alors être positionné dans la cuve 1 d'électrolyse. Le nouveau support anodique est engagé dans les deux fenêtres respectives 30. Lors de la descente du nouveau support anodique dans la cuve d'électrolyse, le support anodique 8 coulisse dans les fenêtres 30 et les plaques 25 coulissent chacune dans une glissière 29 d'une paroi longitudinale respective 22a ou 22b de l'enceinte de confinement 15 22. Le couvercle 23 est ensuite repositionné sur l'ouverture de l'enceinte de confinement 22. Le courant d'électrolyse circulant entre la nouvelle anode et la cathode 16 induit un champ magnétique qui maintient les plaques 25 contre les parois longitudinales 22a et 22b de l'enceinte de confinement 22.

20 Ainsi, l'enceinte de confinement 22 est refermée de manière étanche. On peut se reporter aux figures 4 à 13 pour apprécier le fonctionnement du procédé de remplacement d'une anode 10, selon un deuxième mode de réalisation mode de réalisation de la cuve d'électrolyse 1. Comme on peut le voir sur la figure 4, en fonctionnement, durant la fabrication 25 d'aluminium par la cuve d'électrolyse 1, l'enceinte de confinement 22 est close de manière à éviter tout échappement de gaz. Il est visible sur la figure 5, que lors de la consommation des anodes 10, le support anodique 8 descend verticalement dans les fenêtres 30, selon un axe Z, pour maintenir les anodes 10 dans le bain électrolytique.

30 Lors de la descente du support anodique 8 dans les fenêtres 30, chaque portion supérieure flexible 32 coulisse sur le couvercle 23 pour suivre le mouvement du support anodique et maintenir l'étanchéité de l'enceinte de confinement 22.

3032454 15 Lorsqu'il est nécessaire de remplacer une anode 10, en référence aux figure 10 et 11, chaque taquet de verrouillage 38 est manoeuvré de sorte à verrouiller la plaque d'obturation 31 correspondante dans la glissière 29 et à déverrouiller la portion d'extrémité respective 8a ou 8b du support anodique 8 5 Les portions supérieures flexibles 32 sont rétractées sur le couvercle 23, comme on peut le voir sur les figures 11 et 12. Puis, le couvercle 23 est retiré, tel que cela est représenté sur la figure 12. Le support anodique 8 est ensuite extrait de la cuve d'électrolyse 1. Il est remarquable sur la figure 13, que le verrouillage de la plaque d'obturation 21 dans la glissière 29 par les 10 taquets de verrouillage 38, permet de séparer le support anodique 8 des plaques d'obturations 21. Le support anodique 8 peut alors être remplacé. Un nouveau support anodique peut être positionné dans la cuve d'électrolyse 1. Le nouveau support anodique 8 est engagé dans les deux fenêtres respectives 30.

15 Les portions d'extrémité 8a et 8b munies de manchons isolants 28, sont positionnées chacune dans une découpe 34 d'une plaque d'obturation 33. Le couvercle 23 est repositionné sur l'ouverture du caisson 2 et la portion supérieure flexible 32 coulisse pour être en contact avec la plaque d'obturation 33 et le manchon isolant 28 ainsi étanchéifier l'enceinte de confinement 22.

20 Puis, comme on peut l'observer sur les figures 8 et 9, les taquets de verrouillage 38 sont déplacés pour fixer la portion supérieure flexible 32 à la plaque d'obturation 33 et enfermer ainsi la portion d'extrémité 8a-8b dans une ouverture 26. Le déplacement des taquets de verrouillage 38 déverrouille par là même chaque plaque d'obturation 31 dans chaque glissière 29.

25 On peut se reporter aux figures 15 à 17 pour apprécier le fonctionnement du procédé de remplacement d'une anode 10, selon un troisième mode de réalisation de la cuve d'électrolyse 1. Comme on peut le voir sur la figure 15, en fonctionnement, durant la fabrication d'aluminium par la cuve 1 d'électrolyse, l'enceinte de confinement 22 est close de 30 manière à éviter tout échappement de gaz. Lorsqu'il est nécessaire de remplacer une anode 10, le couvercle 23 est retiré. Puis, le support anodique 8 muni des moyens d'étanchéité est extrait de la cuve d'électrolyse 1.

3032454 16 Lors de l'extraction, le support anodique 8 coulisse verticalement dans les fenêtres 30 et, lorsqu'il arrive en butée contre le montant supérieur des premiers cadres 41, chaque premier cadre 41 est entraîné et coulisse dans la glissière 29 respective. D'une manière avantageuse, les moyens d'étanchéité peuvent être séparés du support 5 anodique 8 pour être assemblés à un nouveau support anodique 8. L'assemblage des moyens d'étanchéité au nouveau support anodique 8 est réalisé en introduisant chaque portion d'extrémité 8a-8b dans l'ouverture 26 d'un deuxième cadre 42 respectif. Le nouveau support anodique 8 peut alors être positionné dans la cuve d'électrolyse.

10 Le nouveau support anodique 8 est engagé dans les deux fenêtres respectives 30 et chaque premier cadre 41 est engagé dans une glissière 29. Les premiers cadres 41 coulissent chacun dans une glissière 29 d'une paroi longitudinale respective 22a ou 22b de l'enceinte de confinement 22 jusqu'à venir en butée contre une butée 45 respective.

15 Le couvercle 23 est ensuite repositionné sur l'ouverture de l'enceinte de confinement 22. Ainsi, l'enceinte de confinement 22 est refermée de manière étanche. Ainsi, l'invention propose une cuve d'électrolyse offrant une étanchéité améliorée aux gaz générés pendant la réaction d'électrolyse, et un procédé de remplacement d'une anode positionnée dans cette cuve d'électrolyse.

20 Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution représentées ci- dessus, mais elle embrasse au contraire toutes les formes de réalisation.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS1. Cuve (1) d'électrolyse, destinée à la production d'aluminium par électrolyse, comprenant un caisson (2) délimitant une ouverture au travers de laquelle est destiné à être déplacé un ensemble anodique mobile en translation verticale par rapport au caisson (2), l'ensemble anodique comprenant au moins une anode (10) et un support anodique (8) auquel est suspendue ladite au moins une anode (10), le support anodique (8) étant destiné à conduire un courant d'électrolyse jusqu'à ladite au moins une anode (10), la cuve (1) d'électrolyse comprenant une enceinte de confinement (22) délimitant un volume fermé destiné au confinement de gaz générés au cours de la production d'aluminium, l'enceinte de confinement (22) comprenant un couvercle (23) et au moins deux parois longitudinales (22a-22b) sensiblement verticales, ledit couvercle (23) étant amovible pour permettre une extraction de l'ensemble anodique, la cuve (1) d'électrolyse étant caractérisée en ce que chaque paroi longitudinale (22a-22b) de l'enceinte de confinement (22) présente une fenêtre (30) configurée pour être traversée par une portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8) et permettre une translation sensiblement verticale du support anodique (8), et en ce que l'enceinte de confinement (22) présente des moyens d'étanchéité de chaque fenêtre (30) qui comprennent une ouverture (26) destinée à être traversée par une portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8), l'ouverture (26) étant configurée pour suivre les déplacements de la portion d'extrémité (8a-8b) dans chaque fenêtre (30).
2. 2. Cuve (1) d'électrolyse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité présentent une portion inférieure et une portion supérieure fixées l'une à l'autre et délimitant entre elles ladite ouverture (26).
3. 3. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent des moyens d'appui configurés pour être positionnés en appui contre une paroi longitudinale (22a-22b) autour d'une fenêtre (30).
4. 4. Cuve (1) d'électrolyse selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'ouverture (26) et les moyens d'appui sont reliés par un élément rigide.
5. 5. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent une plaque (25).
6. 6. Cuve (1) d'électrolyse selon la revendication 2, caractérisée en ce que la portion supérieure est flexible et le couvercle (23) comporte des moyens de guidage pour guider en coulissement la portion supérieure contre le couvercle (23). 3032454 18
7. 7. Cuve (1) d'électrolyse selon la revendication 6, caractérisée en ce que la portion supérieure comprend une pluralité de lamelles articulées les unes par rapport aux autres.
8. 8. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8) comprend un manchon (28) isolant 5 électriquement.
9. 9. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens d'appui sont fixés contre une paroi longitudinale (22a-22b) de l'enceinte de confinement (22) et l'ouverture (26) est reliée par un organe souple (43) aux moyens d'appui pour permettre un mouvement relatif de l'ouverture par rapport aux moyens 10 d'appui.
10. 10. Cuve (1) d'électrolyse selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'organe souple (43) comprend un textile.
11. 11. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 9 à 10, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un élément isolant électriquement. 15
12. 12. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qué chaque portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8) peut présenter une section sensiblement annulaire.
13. 13. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que chaque portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8) peut présenter une section 20 sensiblement parallélépipédique.
14. 14. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la fenêtre (30) configurée pour être traversée par une portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8) a une forme de rainure s'étendant de haut en bas depuis un bord supérieur sur une portion de la paroi longitudinale (22a-22b) . 25
15. 15. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que chaque paroi longitudinale (22a-22b) de l'enceinte de confinement (22) comprend une glissière (29) adaptée pour recevoir les moyen d'étanchéité et positionner les moyens d'appui contre la paroi longitudinale (22a-22b).
16. 16. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que 30 les moyens d'étanchéité sont fixés au support anodique (8) par coulissement d'une portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8) au travers de l'ouverture (26). 3032454 19
17. 17. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un matériau ferromagnétique.
18. 18. Procédé de remplacement d'un ensemble anodique d'une cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le procédé comprend une 5 étape de fixation des moyens d'étanchéité à chaque portion d'extrémité (8a-8b) d'un support anodique (8).
19. 19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel l'étape de fixation consiste notamment à faire coulisser le support anodique (8) au travers d'une ouverture (26) dans les moyens d'étanchéité. 10
20. 20. Procédé selon l'une des revendications 18 à 19, dans lequel l'étape de fixation consiste notamment à fixer ensemble deux portions des moyens d'étanchéité délimitant entre elles une ouverture (26) à l'intérieur de laquelle est enserrée la portion d'extrémité (8a-8b) du support anodique (8).