WO2016103020A1 - Systeme de confinement pour un ensemble anodique - Google Patents

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WO2016103020A1
WO2016103020A1 PCT/IB2015/002405 IB2015002405W WO2016103020A1 WO 2016103020 A1 WO2016103020 A1 WO 2016103020A1 IB 2015002405 W IB2015002405 W IB 2015002405W WO 2016103020 A1 WO2016103020 A1 WO 2016103020A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
support
anode assembly
anode
containment system
covering device
Prior art date
Application number
PCT/IB2015/002405
Other languages
English (en)
Inventor
Maxime Faure
Jean-Michel JOLAS
Jean-Marc BERTOLO
Olivier RATEL
Georges BERTRAN
Stéphane GOURMAUD
Original Assignee
Rio Tinto Alcan International Limited
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Filing date
Publication date
Application filed by Rio Tinto Alcan International Limited filed Critical Rio Tinto Alcan International Limited
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/22—Collecting emitted gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • C25C3/125—Anodes based on carbon

Definitions

  • the present invention relates to a containment system for an anode assembly, and to a method of changing an anode assembly from an aluminum electrolysis cell.
  • Aluminum metal is produced industrially by electrolysis of alumina in solution in an electrolyte bath, consisting essentially of cryolite, according to the Hall-Héroult process.
  • the electrolyte bath is contained in an electrolysis cell comprising a steel box lined internally with refractory and / or insulating materials, and at the bottom of which is located a cathode assembly.
  • Anodes typically of carbonaceous material, are partially immersed in the electrolyte bath.
  • Each anode is provided with a metal rod for its electrical and mechanical connection to an anode frame movable relative to a gantry fixed above the electrolytic cell.
  • the term "anode assembly" means the rod and the anode attached to the rod by a base.
  • anode assembly comprising a spent anode is detached from the anode frame and then moved to a temporary storage medium where the anode will cool before it can be routed to a recovery plant of unconsumed carbonaceous material.
  • a spent anode coming from an electrolytic cell emits fluorinated gases which can be harmful for man and for the environment.
  • the emissions are all the more important as the temperature of the anode is important, and decreases gradually at the same time as the temperature.
  • a solution described in WO2008 / 048844 consists in placing the spent anode in a closed enclosure intended to prevent the uncontrolled exit of the fluorinated gases.
  • This enclosure has an opening through which the anode rod passes and which is provided with a flexible sealing element cooperating with said rod.
  • a major disadvantage of this solution is that it is difficult, if not impossible, to achieve a good seal in a sustainable manner. Indeed, on the one hand, imperfect centering of the anode assembly may compromise the quality of the seal between the anode rod and the sealing member. On the other hand, the enclosure undergoes, during its duration of life, deformities that lead to increased gas leaks.
  • the sealing means generally provided to overcome these problems are consumables that wear out quickly and therefore cause additional cost.
  • a solution described in WO2003 / 042618 consists in placing the spent anode in a storage enclosure connected to a gas extraction device, intended to prevent the uncontrolled exit of the fluorinated gases in the electrolysis hall.
  • This enclosure intended to receive a plurality of anode assemblies comprises openings through which the anode rods pass.
  • a containment chamber capable of limiting the dispersion of the powder in the electrolysis plant when it is discharged onto the spent anode may be arranged around the support.
  • This enclosure intended to limit the dispersion of the powder comprises openings for the introduction of the powder containing alumina and to achieve suction further limiting the dispersion of the powder in the electrolysis plant.
  • Such a solution is complex to implement in an aluminum smelter because of the necessary handling of the powder containing alumina (supply, handling, storage, etc.), which is also quickly soiled and must be cleaned. subject of further recycling treatment.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages mentioned above, by providing a containment system which ensures a very good sealing, and this in a reliable and durable way over time.
  • the invention relates to a confinement system for at least one anode assembly, the anode assembly comprising a rod and at least one worn anode attached to the rod, the system comprising
  • a support for the anode assembly comprising a base wall
  • a downwardly open covering device intended to be placed on the support and comprising a peripheral wall and an upper wall
  • the support and the cover device being configured to form in combination a closed volume adapted to receive the entire anode assembly.
  • closed volume it is meant that the support and the covering device forming in combination the closed volume comprise a set of walls having no orifice forming a passage from the inside of the closed volume to the outside of the closed volume .
  • the containment system according to the invention allows:
  • the containment system according to the invention not only prevents harmful gases from being emitted into the environment, but also limits the quantity of gas emitted.
  • the containment system can also be used for the temporary storage of bath crusts, in addition to or in replacement of the usually dedicated scabbard.
  • the covering device is simply placed on the support gives the containment system simplicity of design and handling, and great robustness over time. It follows that the closed volume can be obtained very quickly once the anode assembly is placed on the support, which further increases the efficiency of the containment system in terms of limiting gas emissions. It should be noted that terms such as “upper” and “lower” are used when the containment system is in use position, that is, when the carrier is placed on a substantially horizontal surface, for example on the ground.
  • peripheral wall one does not necessarily mean a closed surface in the sense of a cylinder (this term being used in the mathematical sense and including the prisms whose rectangular parallelepipeds) or of a cone (this term being used in the sense mathematical and including the pyramids).
  • the peripheral wall may have a lateral opening. The important thing is that the volume formed by the combination of the support and the cover device is closed.
  • the support and the cover device forming in combination the closed volume comprise a set of walls consisting of an arrangement of metal sheets without orifice.
  • Such a system is thus simple, inexpensive and robust.
  • the support, respectively the cover device has a solid and continuous metal surface from the interface with the cover device, respectively the support.
  • the confinement system further comprises sealing means arranged between the support and the cover device, so that said closed volume is substantially gas-tight, said sealing means being able to be arranged on the support and / or on the cover device.
  • gas-tight it is meant that said closed volume substantially prevents or limits the exit of the gases emitted by the spent anode, and the entry of oxygen, under normal conditions of use.
  • the interface between the support and the cover device is located in the lower part of the cover device and in the upper part of the support. More particularly, the interface is annular and substantially horizontal.
  • the cover device is thus positioned stably by the effect of its own weight. The weight of the cover device also ensures a good seal at the interface. Also, thanks to this arrangement, any sealing defects at the interface between the support and the cover device, located in the lower part of the cover device, do not create a chimney effect.
  • the sealing means comprise for example an annular seal mounted on the peripheral wall of the cover device and adapted to cooperate with a face of the support, and / or a flexible membrane arranged on the support and shaped to cooperate with sealing with the peripheral wall of the covering device when it is placed on the support.
  • the sealing means are advantageously mounted on the cover device and not on the support in order to prevent bath cover pieces from falling on it when the anode assembly is placed on the support.
  • the sealing means could be omitted when the cover device, by its own weight, provides the required seal.
  • the containment system comprises guiding means designed to facilitate the laying of the cover device on the support and to ensure the appropriate positioning of the cover device on the support, said guide means being arranged on the support and / or on the cover device.
  • These guide means may comprise a surface arranged on the support and / or on the cover device, which is inclined towards the inside of the closed volume and downwards.
  • the guide means may in particular make it possible to obtain the centering of the covering device relative to the support.
  • the covering device may comprise a contact face intended to bear on the support.
  • the contact face may be located at the lower end of the cover device.
  • the contact face may be located at a non-zero distance from the lower end of the cover device in the vertical direction.
  • the support may have a bearing face on which the covering device is intended to rest, said bearing surface being inclined downwards towards the interior of the support.
  • Such an arrangement of the support surface makes it possible to provide guiding for the positioning and centering of the covering device.
  • Another advantage lies in the fact that bath scabs that may be on the support surface would tend to fall inside the support rather than remain on the support surface. Thus, these scabs would not interfere with obtaining a good contact between the support and the covering device, that is to say a good seal of the closed volume.
  • the absence of scabs on this support surface prevents the seal mounted on the cover device, when present, is particularly damaged by being burned. The gases are therefore retained in the closed volume without new oxygen supply that could participate in the combustion of the anode.
  • the containment system containing the anode assembly can be transported to a gas treatment unit contained in the closed volume from the installation of the cover device on the support.
  • the peripheral wall of the covering device comprises a single cone section of substantially vertical axis or a plurality of cone sections having substantially the same vertical axis, arranged successively and adjacently along this axis, said peripheral wall diverging from top to bottom.
  • the term “cone” includes cones of revolution and pyramidal cones.
  • the peripheral wall thus forms a surface closing around the axis.
  • the peripheral wall of the covering device may further comprise a cylindrical portion, for example at its upper end.
  • the cover device can be shaped so that it can be stacked on another substantially identical cover device, so as to allow space saving during storage or transport.
  • the confinement system may further comprise at least one anode assembly resting on the support, said anode assembly comprising a rod and at least one worn anode fixed to the rod by means of a base, and being integrally housed in the closed volume formed by the support and the covering device. It could be envisaged that the confinement system could receive several anode assemblies.
  • the support has a peripheral wall having a height sufficient so that, when the anode assembly is placed on the support, a lower portion of the anode assembly is located below the upper end of the wall peripheral, said lower portion of the anode assembly having a height of at least a quarter, or even at least a third, or even at least half of the height of the anode assembly.
  • the upper end of the peripheral wall of the support is located at least above the base of the anode assembly when the anode assembly is placed on the support.
  • the covering device has successively, from top to bottom:
  • cylindrical means in the mathematical sense, that is to say, it includes the rectangular parallelepiped shape in particular.
  • Fit for shape means that the covering device has a shape generally similar to that of the anode assembly and that the distance in the same horizontal plane between the anode assembly resting on the support and the covering device is relatively weak. It follows that the closed volume has a relatively low volume capacity, which increases its efficiency in terms of limiting the combustion of the anode by oxygen deprivation and gas emissions.
  • the anode rests on the base wall of the support and the rod extends substantially vertically.
  • the anode assembly comprises a rod and a plurality of worn anodes each fixed to the rod by means of a base, the rod extending substantially horizontally and resting on the support.
  • the lateral ends of the rod rest on support means formed in two facing side walls belonging to the peripheral wall of the support.
  • Such a confinement system may furthermore have the following characteristics: the peripheral wall of the support comprises two lateral faces in each of which is formed a groove receiving a lateral end of the rod, a back side, and an open front;
  • the peripheral wall of the covering device consists of a front face intended to close the open front face of the peripheral wall of the support, the upper wall of the covering device being substantially flat and arranged to be placed on the upper edge of the peripheral wall of the support.
  • the support has a peripheral wall high enough to house the whole anode assembly and the cover device is like a simple cover.
  • the invention relates to a method of changing an anode assembly from an electrolysis cell of aluminum, the anode assembly comprising a rod and at least one worn anode attached to the rod, the method comprising the steps of:
  • the cover device is held on the support until the anode assembly has cooled and the gas emissions have stopped.
  • the anode assembly therefore remains in the closed volume and the combustion of the spent anode of the anode assembly stops because of the oxygen deprivation associated with confinement.
  • the support, the covering device and the anode assembly contained in the closed volume can be transported to a cooling hall to remain there the time necessary for the cooling of the anode assembly and stopping gas emissions or to a reprocessing unit of the anode assembly.
  • the enclosure of the anode assembly can thus be made closer to the electrolysis tanks by positioning the system in the electrolysis hall. Then the system can advantageously be quickly removed from the electrolysis hall, which avoids its size. Also, once the cover device is placed on the support, the mobile machines on the overhead crane of the electrolysis hall no longer need to be mobilized by other operations related to this change of anode assembly.
  • the support can be placed on the floor of an installation where the electrolytic cell is located, and steps a) to c) can be performed in said installation by means of a mobile machine on a traveling crane, and / or by means of a vehicle equipped with a lifting device.
  • the carrier can be placed on a vehicle and, between steps b) and c), the vehicle can be moved to a device dedicated to the laying of cover devices on the supports.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an electrolytic aluminum production plant comprising anode assemblies
  • Figure 2 is a schematic representation, in perspective, of an anode assembly comprising a rod and a worn anode attached to the rod by means of a base, the worn anode having a cover crust;
  • Figures 3 to 5 show schematically successive steps of a method of changing an anode assembly, in particular the steps of placing the anode assembly in a containment system according to the invention
  • Figure 6 is a perspective view of a containment system according to the invention.
  • Figure 7 is a side view of a cover device according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 8 represents the cover device of FIG. 7 placed on a support, to form a confinement system according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 9 is a perspective view of a cover device for forming a containment system according to a second embodiment of the invention
  • Figure 10 is a perspective view of a containment system according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 11 is a sectional side view of the containment system of Figure 10;
  • Figure 12 is a detail view of Figure 11;
  • Figure 13 is a perspective view of a containment system according to a fourth embodiment of the invention
  • Fig. 14 is a perspective view of two stacked cover devices of Fig. 13;
  • Figures 15 and 16 are perspective views of a containment system according to a fifth embodiment of the invention, respectively without and with the cover device;
  • Figures 17 to 19 show schematically successive steps of another method of changing an anode assembly, in particular the steps of placing the anode assembly in a containment system according to the invention.
  • FIG. 1 represents an electrolysis cell 3 located in a building 2 of an electrolytic aluminum production installation 1, and more particularly in an electrolysis room of such an installation 1.
  • Each cell 3 extends in a transverse direction Y, and the cells 3 are arranged next to each other in a longitudinal direction X.
  • Each cell 3 comprises a tank 20, a support structure 30 called “superstructure” and a plurality of anodes 40, 40 '.
  • the tank 20 comprises a box 21 of steel, an inner lining 22 which is generally formed by blocks of refractory materials, and a cathode assembly which comprises blocks made of carbonaceous material, called “cathode blocks" 23, and metal connecting bars 24 to which are fixed the electrical conductors 45, 46, 47 serving for the routing of the electrolysis current.
  • Each anode 40 is provided with a metal rod 41 which is typically attached to the anode 40 via a base 42 or multipode.
  • the assembly formed by the rod 41, the base 42 and the anode is called anode assembly 50.
  • the anodes 40 are removably attached to a movable metal frame 25, called “anode frame”, by a removable connector 26.
  • the anode frame 25 is carried by the superstructure 30 and attached to electrical conductors 47, called “positive risers", for the routing of the electrolysis current.
  • cells 3 are arranged next to each other, in rows or queues, in the direction X.
  • the cells 3 of a row are electrically connected in series using connecting conductors 45. , 46, 47.
  • the cells 3 are arranged so as to clear a circulation aisle along the installation 1 and an access path 49 between the cells 3.
  • Each cell 3 is provided with a rollover system.
  • This comprises a series of removable covers 33 which are typically metallic, and more typically of alloy aluminum.
  • the rollover system confines the effluents within the interior of the cell 3 and is connected to means (not shown) for discharging the effluents and directing them to a treatment center.
  • the covers 33 are typically inserted into a guide groove 35 arranged along the cell 3 (in the Y direction) and are placed on a flange 31 of the superstructure 30.
  • the rod 41 of the anodes 40 typically emerges from the overturning through openings arranged for this purpose in the rollover system.
  • the anodes 40 are of precooked carbon material.
  • the anodes 40 are gradually consumed during the electrolytic reduction reactions of the aluminum, and the spent anodes 40 'must be replaced by new anodes 40.
  • An anode assembly 50 having a worn anode 40 ' is shown in FIG. 2.
  • crust-forming bath cover pieces 38 are attached to the used anode 40'.
  • Fluorinated gases are emitted from the spent anode 40 ', essentially by the one or more bath cover pieces 38 which remain attached to the spent anode 40' when it is extracted from the bath.
  • the method according to the invention provides for placing the anode assembly 50 in a confinement system as will now be described.
  • FIGS. 3 to 5 The method of changing an anode assembly 50 having a used anode 40 'is schematically shown in FIGS. 3 to 5.
  • anode assembly 50 Once the anode assembly 50 has been removed from the electrolysis bath, it is placed on a support 60 (FIG. 3), then a covering device 80 is placed on the support 60 (FIG. 4).
  • the support 60 and the covering device 80 belong to a confinement system 100, and form in combination a closed volume 101 capable of receiving the anode assembly 50 in its entirety, that is to say not only the used anode 40 ', but also the base 42 and the rod 41 in full ( Figures 5 and 6).
  • the support 60 is for example placed on the floor 4 of the installation 1 where the electrolysis tank 3 is located.
  • the aforementioned operations for handling the anode assembly 50 and the covering device 80 can be carried out in the installation 1, for example in the vicinity of the electrolysis cells 3, by means of a mobile machine 5 on a traveling crane 6 of the installation 1, as shown schematically in Figure 3. Alternatively and / or in addition, these operations can be performed by means of a vehicle equipped with a lifting device.
  • the support 60 can be brought close to the electrolysis tank 3 by being loaded with one or more anode assemblies 50 carrying new anodes 40, with or without without cover device 80.
  • the method of changing an anode assembly 50 comprises a preliminary step of moving an anode assembly 50 of the support 60 to the ground 4 of the installation, so as to release the support 60 This can be done by the machine 5 or by a vehicle equipped with a lifting device.
  • the support 60 can then receive an anode assembly 50 having a used anode 40 ', then a covering device 80 can be placed on the support 60.
  • the used anode 40' remains very little unconfined time , which makes it possible to very effectively reduce the quantity of gas that it emits.
  • the covering device 80 is held on the support 60 until the anode assembly has cooled and the gas emissions have stopped.
  • the confinement system 100 prevents the entry of oxygen into the closed volume 101, which allows to stop the phenomenon by which the anode 40 'is consumed, the time that the anode cools sufficiently and that the emissions of fluorinated gases cease or reach a sufficiently low level.
  • the fact of confining the whole of the anode assembly 50 makes it possible to overcome the problems of tightness at the interface with the rod 41.
  • the time during which the anode assembly 50 remains in the closed volume 101 may be of the order of 32 to 36 hours, which corresponds to the time required for the anode 40 'to cool down to an acceptable temperature for the subsequent treatment of the anode 40 ', of the order of 100 ° C.
  • tests have shown that the increase in pressure in the closed volume or CO concentration remains well below critical values.
  • the operations to confine the anode assembly 50 are performed in priority, to prevent the emission of too much gas from the spent anode 40 ', as long as the covering device 80 is not in place. . Once these operations have been performed, the anode assembly 50 carrying the new anode 40 can be put in place in the electrolysis cell 3.
  • the anode assembly 50 is transported in the containment system 100 to a reprocessing unit. the used anode and treatment of the gases contained in the closed volume 101, in which the covering device 80 can be removed.
  • the anode assembly 50 can be transported in the containment system 100 from the electrolysis hall to a cooling hall to remain there the time necessary for the cooling of the anode assembly and the stopping of the gas emissions. It does not encumber the electrolysis hall.
  • the support 60 is made of a material capable of withstanding the weight of the anode and its high temperature at the outlet of the electrolysis cell 3 (which may be of the order of 950 ° C.).
  • the support 60 is for example made of metal, typically steel.
  • the support 60 may advantageously be in the form of a pallet that can be lifted and moved by appropriate means. In this way, it is possible to easily move the spent anode 40 'to a reprocessing unit comprising in particular a unit for separating the constituent elements of the anode and then to an anode material recovery unit, namely in particularly the blanket and the unconsumed carbonaceous material.
  • the support 60 comprises a base wall 61 which may be in the form of a substantially rectangular and horizontal plate.
  • the base wall 61 may have substantially vertical ribs 62 on which the anode 40 'will rest, to prevent damage to the base wall 61 (see Figure 12).
  • the support 60 also comprises a peripheral wall 63 which may be in the form of a simple rim of the base wall 61 or extend over a greater height.
  • the peripheral wall 63 of the support 60 may define a wall completely surrounding the anode assembly 50 or comprise a lateral opening which, in the confinement system 100, will be closed off by a part of the covering device 80.
  • the covering device 80 it has a generally closed upper wall 81 and a peripheral wall 83, and is open downwards.
  • the cover device 80 may comprise hooking means 82 for gripping and handling by the machine 5 and / or a vehicle.
  • the peripheral wall 83 of the covering device 80 may define a wall completely surrounding the anode assembly 50 or comprise a lateral opening which, in the confinement system 100, will be closed by a part of the support 60.
  • the containment system 100 forming the closed volume 101 has a set of walls (61, 63, 81, 83) which completely surround the anode assembly 50.
  • This set of walls is formed in part by the device. 80 and partly by the support 60.
  • this set of walls of the containment system 100 is devoid of orifice intended to be placed in communication with a treatment system of gases emitted by the used anode 40 'or for another use. The treatment of these gases can be carried out at a later stage, once the emissions stopped or significantly reduced.
  • This wall assembly is constituted by an arrangement of metal sheets devoid of orifice.
  • the mere weight of the covering device 80 may be sufficient to ensure satisfactory sealing of the containment system 100 when the covering device 80 is placed on the support 60.
  • the containment system 100 may comprise sealing means arranged between the support 60 and the covering device 80. It is a gas-tightness, more specifically to prevent or significantly limit the entry of oxygen into the closed volume 101 and the exit of the gases emitted by the anode worn 40 '.
  • the spent anode 40 'of the anode assembly 50 rests on the base wall 61 of the support 60, on the ribs 62, and the rod 41 extends substantially vertically.
  • the containment system 100 formed by the support 60 and the covering device 80 is designed to receive a single anode assembly 50 having a used anode 40 '.
  • the peripheral wall 63 of the support 60 has a relatively large height, so that, when the anode assembly 50 is placed on the base wall 61 of the support 60, a large part of the anode assembly 50 is housed inside. of the support 60. In the embodiment illustrated by way of example in FIG. 8, approximately the lower half of the anode assembly 50 is housed inside the support 60, when the anode assembly 50 comprises a used anode 40 '. .
  • the cover 80 may have a smaller height - here a height sufficient to cap about the upper half of the anode assembly 50. Therefore, the vertical space required above the anode assembly 50 placed on the support 60 to set up the cover device 80 is less important. In practice, this space, which must be a little higher than the height of the covering device 80, is limited by the structure of the installation 1 and in particular the presence of the crane 6 and the machine 5. For example, the height of the rod 41 equipped with the base 42 may be of the order of 2 m.
  • the upper end 64 of the peripheral wall 63 of the support 60 forms a bearing face on which the covering device 80 is intended to rest.
  • the upper end 64 forms a wall inclined downwards towards the inside of the support 60.
  • this upper end 64 forms a kind of rectangular contour funnel, which facilitates and guides the laying of the cover device 80 on the support 60 and ensures the proper positioning and centering of the device.
  • Another advantage lies in the fact that any pieces of bath cover 38 present on this inclined upper end 64 would slide inside the support 60. They could therefore not affect the quality of the bath. sealing with the covering device 80 nor damaging this covering device 80.
  • the covering device 80 has a peripheral wall 83 diverging from top to bottom, essentially formed by several successive pyramidal cone sections of the same axis 85 substantially vertical. Given the rectangular parallelepipedal shape of the anode 40, 40 ', it is preferably four-sided pyramid sections.
  • the peripheral wall 83 may comprise an upper section 86a, a median section 86b and a lower section 86c, with increasingly larger apex angles.
  • the attachment means 82 may be formed on a substantially cylindrical upper portion 87.
  • the upper part 87 is a square-based cylinder, that is to say a rectangular parallelepiped.
  • the peripheral wall 83 of the covering device 80 has a lower portion 88 having a lower face 89 forming the bearing face with the ground when the covering device 80 is placed on the ground.
  • the lower portion 88 here of rectangular parallelepipedal shape, also has an annular groove 91 intended to receive an annular seal 90 forming all or part of the sealing means of the confinement system 100.
  • the lower section 86c and / or the lower portion 88 have lower edges 84a, 84b inclined downward towards the axis 85. These lower edges 84a, 84b thus form guiding means to facilitate the laying and centering the cover device 80 on the support 60. In the mounted position, at least one of said lower edges 84a, 84b forms a contact face intended to bear on the support, on the upper end 64 of the peripheral wall 63 of the support 60. In addition, the annular seal 90 can advantageously come into contact with said upper end 64 to improve the tightness of the containment system 100.
  • the interface between the covering device 80 and the support 60 (at the support face 64 and the lower edges 84a and / or 84b) is located at the bottom of the covering device 80, so that to avoid the chimney effect.
  • the elements of the covering device 80 participating in this interface that is to say coming into contact on the support surface 64 of the support 60 (lower edges 84a, 84b, annular seal 90) are located above of the lower face 89 and therefore do not come into contact with the ground when the cover device 80 is placed on the ground. Therefore, they are not likely to be damaged by contact with the ground, which prevents deterioration in time of the contact and the seal between the support 60 and the covering device 80.
  • FIG. 9 illustrates a second embodiment, intended for an anode assembly 50 whose rod 41 extends substantially vertically and whose worn anode 40 'rests on the base wall 61 of the support 60.
  • the containment 100 formed by the support 60 and the covering device 80 is designed to receive a single anode assembly 50 having a used anode 40 '.
  • the cover device 80 illustrated in FIG. 9 can be placed on a support 60 similar to that of FIG. 8, and thus have a relatively low height facilitating its handling.
  • this cover device 80 could be placed on a support 60 having a peripheral wall 63 of lesser height and, therefore, have a greater height to be able to cap the anode assembly 50 in its entirety.
  • the peripheral wall 83 of the covering device 80 comprises a single section of pyramidal cone 86 with four sides and a substantially vertical axis 85.
  • the peripheral wall 83 also comprises a lower portion 88, here of rectangular parallelepipedal shape , having an annular groove 91 capable of receiving an annular seal (not shown). Between the pyramidal cone section 86 and the upper face of the lower portion 88 may be provided reinforcing ribs 92.
  • FIGS 10 to 12 show a third embodiment of a containment system 100 according to the invention.
  • This containment system 100 is intended for an anode assembly 50 whose rod 41 extends substantially vertically and whose worn anode 40 'rests on the base wall 61 of the support 60, on the ribs 62.
  • the support 60 can receive several anode assemblies 50 placed next to each other, each of these anode assemblies 50 having a worn anode 40 'and being individually capped by a dedicated covering device 80.
  • the support 60 has internal partitions 65 defining separate housings 66, without fluid communication, and substantially identical.
  • the support 60 is divided longitudinally into three housings 66 by two partitions 65, the partitions having a height close to the height of the peripheral wall 63.
  • Each of these housings is intended to receive a single anode assembly 50.
  • housings 66 can receive an anode assembly 50 having a worn anode 40 ', while other housings 66 can receive an anode assembly 50 having a new anode 40.
  • the new anodes 40 to be mounted in the Cell 3 electrolysis can be made near the cell 3 on the support 60 which will be used to achieve the confinement system 100 for anode assemblies 50 having a used anode 40 '.
  • the peripheral wall 63 of the support 60 is not limited to a simple rim, but has a smaller height than the support illustrated in FIG. 8.
  • the wall peripheral 63 - and the partitions 65 - extend beyond the upper face of a new anode 40 placed on the base wall 61 of the support 60 (where appropriate on the ribs 62), for example about halfway up. of the base 42 of the anode assembly 50.
  • this configuration should not be considered as being limiting.
  • the peripheral wall 63 of the support 60 and the partitions 65 may have an inner bead 67 whose upper face 64 'forms a bearing face on which the covering device 80 is intended to rest.
  • the upper face 64 'of the bead 67 may preferably form a wall inclined downwards towards the interior of the support 60, which has a number of advantages as explained above.
  • peripheral wall 63 of the support 60 and the partitions 65 may comprise, for example at their upper end, a flexible membrane 68 shaped to cooperate sealingly with the peripheral wall 83 of the covering device 80 when it is placed on the support 60.
  • the membrane 68 is preferably present on the entire face interior of a housing 66, thereby forming a peripheral sealing means for the covering device 80.
  • the peripheral wall 83 of the covering device 80 has successively, from top to bottom:
  • This second portion comprises, for example, several successive sections of four-sided pyramidal cone with the same axis 85 substantially vertical, that is, for example, an upper section 86a and a lower section 86c having a larger apex angle than the upper section 86a;
  • the peripheral wall 83 of the covering device 80 follows the shape of the anode assembly 50 as closely as possible, thus limiting the internal volume 101 of the confinement system 100, which improves the performance of the containment system 100 in terms of speed of stopping the gas emission by the spent anode 40 '.
  • the substantially cylindrical third portion 88 may furthermore have an outwardly protruding flange 93, for example substantially horizontally, forming a guide face for laying and a contact face intended to bear on the upper face 64 'of the bead.
  • FIGS. 13 and 14 A fourth embodiment is illustrated in FIGS. 13 and 14.
  • the support 60 is similar to that described with reference to FIGS. 10 to 12, each housing 66 being able to receive a single anode assembly 50 whose rod 41 is vertical and whose anode 40, 40 'rests on the wall base 61 of the support 60.
  • the peripheral wall 83 of the covering device 80 comprises a substantially cylindrical upper portion 87 (here parallelepiped rectangle) of substantially vertical axis 85, a single section of pyramidal cone 86 four-sided axis 85, and a lower portion 88, here rectangular parallelepiped shape, this embodiment is not however limiting.
  • the cover devices 80 are shaped to be stackable on each other.
  • a structure 95 arranged to support the structure 95 of the covering device 80 superimposed and ensure a spacing between said stacked cover devices 80, to prevent them from being in contact and therefore not likely to be damaged.
  • the structure 95 may comprise a frame 96 resting by feet 97 on the lower portion 88.
  • the lower portion 88 of the covering device 80 located above may be based on the frame 96 of the structure 95 of the covering device 80 located below.
  • Figures 15 and 16 illustrate a fifth embodiment, for an anode assembly 50 which comprises a rod 41 extending substantially horizontally and a plurality of worn anodes 40 'each fixed to the rod 41 by means of a base 42 In this embodiment, it is not the anode 40 'which rests on the support 60 but the rod 41.
  • the peripheral wall 63 of the support 60 has a front face 63a open, a rear face 63b and two side faces 63c facing each other.
  • each of the lateral faces 63c is provided a groove 70 which extends orthogonally to the rear face 63b while being open at the front and towards the inside of the support 60.
  • the two grooves 70 located at the same height, each receive a lateral end 41a of the rod 41. More specifically, a lateral end 41a of the rod 41 can be housed in a notch 71 communicating with the groove 70, as seen in FIG. 15.
  • the peripheral wall 83 of the covering device 80 consists of a front face 83a intended to close off the open front face 63a of the peripheral wall 63 of the support 60.
  • the upper wall 81 of the covering device 80 is substantially flat and arranged to be placed on the upper edge of the peripheral wall 63 of the support 60.
  • a confinement system 100 is formed, defining a closed volume in which is housed the entirety of the anode assembly 50, including the rod 41 and all the anodes 40 'which are fixed on this rod 41. Sealing means - not shown - can be arranged between the support 60 and the covering device 80.
  • the support 60 is placed on a vehicle 110.
  • This vehicle 110 is placed near an electrolysis cell 3, so that an anode assembly 50 having a used anode 40 'can be put in place. on the support 60, for example by means of the mobile machine 5 on the crane 6.
  • the vehicle 1 10 is moved to a device 115 dedicated to the laying of cover devices 80 on the supports 60.
  • This embodiment is advantageous in that it avoids the use of the machine 5 for laying the covering device 80 on the support 60. It is therefore less expensive and makes it possible to release the machine 5 so that it can realize other operations.

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Abstract

Le système de confinement (100) est utilisé pour limiter les émissions de gaz d'un ensemble anodique (50) comportant une tige (41 ) et au moins une anode usée (40') fixée à la tige. Le système de confinement comprend un support (60) pour l'ensemble anodique et un dispositif de couverture (80) qui est destiné à être posé sur le support et comporte une paroi périphérique (83) et une paroi supérieure (81 ), en étant ouvert vers le bas. Le support (60) et le dispositif de couverture (80) sont configurés pour former en combinaison un volume fermé (101) apte à recevoir l'ensemble anodique (50) dans son intégralité.

Description

SYSTEME DE CONFINEMENT POUR UN ENSEMBLE ANODIQUE
La présente invention concerne un système de confinement pour un ensemble anodique, ainsi qu'un procédé de changement d'un ensemble anodique provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium.
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain d'électrolyte, essentiellement constitué de cryolithe, selon le procédé de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans une cuve d'électrolyse comprenant un caisson en acier revêtu intérieurement de matériaux réfractaires et/ou isolants, et au fond duquel est situé un ensemble cathodique.
Des anodes, typiquement en matériau carboné, sont partiellement immergées dans le bain d'électrolyte. Chaque anode est munie d'une tige métallique destinée à son raccordement électrique et mécanique à un cadre anodique mobile par rapport à un portique fixé au-dessus de la cuve d'électrolyse. On désigne par « ensemble anodique » la tige et l'anode fixée à la tige par une embase.
Les anodes étant consommées par l'électrolyse, elles doivent régulièrement être changées. A cet effet, un ensemble anodique comprenant une anode usée est détaché du cadre anodique puis déplacé vers un support de stockage temporaire où l'anode va se refroidir avant de pouvoir être acheminée vers une installation de récupération du matériau carboné non consommé.
Or, une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse émet des gaz fluorés qui peuvent être nocifs pour l'homme et pour l'environnement. Les émissions sont d'autant plus importantes que la température de l'anode est importante, et décroissent progressivement en même temps que la température.
On a donc cherché depuis de nombreuses années à éviter que les gaz fluorés émis par les anodes usées ne se diffusent dans l'environnement, ou du moins à limiter cette diffusion.
Une solution décrite dans le document WO2008/048844 consiste à placer l'anode usée dans une enceinte fermée destinée à empêcher la sortie non contrôlée des gaz fluorés. Cette enceinte comporte une ouverture par laquelle passe la tige d'anode et qui est pourvue d'un élément d'étanchéité flexible coopérant avec ladite tige.
Un inconvénient important de cette solution est qu'il est difficile, sinon impossible, de réaliser une bonne étanchéité de façon durable. En effet, d'une part, un centrage imparfait de l'ensemble anodique risque de compromettre la qualité de l'étanchéité entre la tige d'anode et l'élément d'étanchéité. D'autre part, l'enceinte subit, au cours de sa durée de vie, des déformations qui conduisent à l'augmentation des fuites de gaz. Les moyens d'étanchéité généralement prévus pour palier ces problèmes sont des consommables qui s'usent rapidement et qui occasionnent donc un coût supplémentaire.
Une solution décrite dans le document WO2003/042618 consiste à placer l'anode usée dans une enceinte de stockage connectée à un dispositif d'extraction des gaz, destinée à empêcher la sortie non contrôlée des gaz fluorés dans le hall d'électrolyse. Cette enceinte, destinée à recevoir une pluralité d'ensembles anodique comporte des ouvertures par lesquelles passent les tiges d'anode.
En plus des inconvénients déjà mentionnés en référence au document WO2008/048844, cette solution est de conception coûteuse et engendre une combustion indésirable du carbone de l'anode usée par apport d'air extérieur aspiré dans l'enceinte par la mise en dépression de l'enceinte via le dispositif d'extraction des gaz. Le refroidissement de l'anode usée est donc ralenti et la quantité de matériau carboné à recycler diminuée.
Il est connu du document RU2385973 de placer des ensembles anodiques comportant des anodes usées et des anodes neuves dans une enceinte de stockage connectée à un dispositif d'extraction des gaz destiné à empêcher la sortie non contrôlée des gaz fluorés dans le hall d'électrolyse. L'objectif est de préchauffer les anodes neuves au moyen de la chaleur dégagée par les anodes usées. L'enceinte comporte des ouvertures par lesquelles passent les tiges des ensembles anodiques comportant des anodes neuves. Une telle solution présente les inconvénients déjà mentionnés en référence au document WO2003/042618. Il est par ailleurs connu du document WO2011/067477 d'étouffer la combustion d'une anode usée disposée sur un support en l'enfouissant sous une poudre contenant de l'alumine. Une enceinte de confinement apte à limiter la dispersion de la poudre dans l'usine d'électrolyse lors de son déversement sur l'anode usée peut être agencée autour du support. Cette enceinte destinée à limiter la dispersion de la poudre comporte des ouvertures pour l'introduction de la poudre contenant de l'alumine et pour réaliser une aspiration limitant encore la dispersion de la poudre dans l'usine d'électrolyse. Une telle solution est complexe à mettre en œuvre au sein d'une aluminerie du fait de la nécessaire manipulation de la poudre contenant de l'alumine (approvisionnement, manutention, stockage...), qui de plus est rapidement souillée et doit faire l'objet d'un traitement supplémentaire de recyclage.
Dans un contexte de réduction globale des rejets fluorés dans les usines d'aluminium, et lors du changement d'anode en particulier, la présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant un système de confinement qui assure une très bonne étanchéité, et ce de façon fiable et durable dans le temps. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un système de confinement pour au moins un ensemble anodique, l'ensemble anodique comportant une tige et au moins une anode usée fixée à la tige, le système comprenant
un support pour l'ensemble anodique comportant une paroi de base,
un dispositif de couverture ouvert vers le bas destiné à être posé sur le support et comportant une paroi périphérique et une paroi supérieure,
le support et le dispositif de couverture étant configurés pour former en combinaison un volume fermé apte à recevoir l'ensemble anodique dans son intégralité.
Par volume fermé, on entend que le support et le dispositif de couverture formant en combinaison le volume fermé comprennent un ensemble de parois ne comportant pas d'orifice formant un passage depuis l'intérieur du volume fermé jusqu'à l'extérieur du volume fermé. Ainsi, en prévoyant de placer dans un volume fermé l'intégralité de l'ensemble anodique, c'est-à-dire à la fois l'anode usée et la tige, le système de confinement selon l'invention permet de s'affranchir des problèmes d'étanchéité à l'interface avec la tige. L'étanchéité doit donc être assurée uniquement à l'interface entre le support et le dispositif de couverture, ce qui peut être réalisé de façon efficace et fiable notamment par des moyens classiques.
Le système de confinement selon l'invention permet :
d'éviter la diffusion des gaz émis par l'anode usée et par les morceaux de couverture de bain qui lui sont attachés, en confinant l'ensemble anodique dans un volume fermé ;
mais également d'empêcher l'arrivée d'oxygène jusqu'à la partie d'anode se consumant et donc de restreindre le phénomène de combustion de l'anode, c'est-à- dire l'émission de davantage de gaz.
Ainsi, le système de confinement selon l'invention ne se contente pas d'empêcher les gaz nocifs d'être émis dans l'environnement, mais en plus il limite la quantité de gaz émis.
De par cette, fonction, le système de confinement peut également être utilisé pour le stockage temporaire des croûtes de bain, en complément ou en remplacement des bennes à croûtes habituellement dédiées.
Le fait que le dispositif de couverture soit simplement posé sur le support confère au système de confinement une simplicité de conception et de manipulation, et une grande robustesse dans le temps. Il s'ensuit que le volume fermé peut être obtenu très rapidement une fois l'ensemble anodique posé sur le support, ce qui augmente encore l'efficacité du système de confinement en termes de limitation des émissions de gaz. Il est à noter que les termes tels que « supérieur » et « bas » sont employés lorsque le système de confinement est en position d'utilisation, c'est-à-dire lorsque le support est placé sur une surface sensiblement horizontale, par exemple au sol.
Par « paroi périphérique », on n'entend pas nécessairement une surface fermée au sens d'un cylindre (ce terme étant employé au sens mathématique et incluant les prismes dont les parallélépipèdes rectangles) ou d'un cône (ce terme étant employé au sens mathématique et incluant les pyramides). Ainsi, la paroi périphérique peut présenter une ouverture latérale. L'important est que le volume formé par la combinaison du support et du dispositif de couverture soit fermé.
Avantageusement, le support et le dispositif de couverture formant en combinaison le volume fermé comprennent un ensemble de parois constitué par un agencement de tôles métalliques dépourvu d'orifice. Un tel système est ainsi de réalisation simple, peu coûteux et robuste. Le support, respectivement le dispositif de couverture, présente une surface métallique pleine et continue depuis l'interface avec le dispositif de couverture, respectivement le support.
Selon une réalisation possible, le système de confinement comprend en outre des moyens d'étanchéité agencés entre le support et le dispositif de couverture, pour que ledit volume fermé soit sensiblement étanche aux gaz, lesdits moyens d'étanchéité pouvant être agencés sur le support et/ou sur le dispositif de couverture.
Par « étanche aux gaz » on entend que ledit volume fermé empêche ou limite considérablement la sortie des gaz émis par l'anode usée, et l'entrée d'oxygène, dans des conditions normales d'utilisation.
Selon un mode de réalisation préféré, l'interface entre le support et le dispositif de couverture est située en partie basse du dispositif de couverture et en partie haute du support. Plus particulièrement, l'interface est de forme annulaire et sensiblement horizontale. Le dispositif de couverture est ainsi positionné de façon stable de par l'effet de son propre poids. Le poids du dispositif de couverture permet en outre d'assurer une bonne étanchéité à l'interface. Aussi, grâce à cette disposition, les éventuels défauts d'étanchéité à l'interface entre le support et le dispositif de couverture, située en partie basse du dispositif de couverture, ne créent pas un effet cheminée.
Les moyens d'étanchéité comprennent par exemple un joint annulaire monté sur la paroi périphérique du dispositif de couverture et apte à coopérer avec une face du support, et/ou une membrane souple agencée sur le support et conformée pour coopérer avec étanchéité avec la paroi périphérique du dispositif de couverture lorsqu'il est posé sur le support. Les moyens d'étanchéité sont avantageusement montés sur le dispositif de couverture et non sur le support afin d'éviter que des morceaux de couverture de bain ne tombent dessus lors de la pose de l'ensemble anodique sur le support.
En variante, les moyens d'étanchéité pourraient être omis lorsque le dispositif de couverture, de par son propre poids, permet d'assurer l'étanchéité requise.
Selon une réalisation possible, le système de confinement comprend des moyens de guidage conçus pour faciliter la pose du dispositif de couverture sur le support et pour assurer le positionnement approprié du dispositif de couverture sur le support, lesdits moyens de guidage étant agencés sur le support et/ou sur le dispositif de couverture. Ces moyens de guidage peuvent comporter une surface agencée sur le support et/ou sur le dispositif de couverture, qui est inclinée vers l'intérieur du volume fermée et vers le bas. Les moyens de guidage peuvent notamment permettre d'obtenir le centrage du dispositif de couverture par rapport au support.
Le dispositif de couverture peut comprendre une face de contact destinée à venir en appui sur le support. La face de contact peut être située à la partie extrême inférieure du dispositif de couverture. La face de contact peut être située à une distance non nulle de l'extrémité inférieure du dispositif de couverture selon la direction verticale. Grâce à cette disposition, le dispositif de couverture ne repose pas sur la face de contact lorsqu'il est posé sur le sol. Ainsi, la face de contact ne risque pas d'être endommagée, ce qui garantit une robustesse du système de confinement dans le temps en termes d'étanchéité. Lorsqu'un joint est monté sur le dispositif de couverture, ce joint peut également être disposé de façon à ne pas être en contact avec le sol lorsque le dispositif de couverture repose sur le sol, pour préserver son intégrité et donc l'étanchéité qu'il procure.
Le support peut posséder une face d'appui sur laquelle le dispositif de couverture est destiné à reposer, ladite surface d'appui étant inclinée vers le bas en direction de l'intérieur du support. Un tel agencement de la surface d'appui permet d'assurer un guidage pour la mise en place et le centrage du dispositif de couverture. Un autre avantage réside dans le fait que les croûtes de bain qui pourraient se trouver sur la surface d'appui auraient tendance à tomber à l'intérieur du support plutôt que de rester sur la surface d'appui. Ainsi, ces croûtes ne nuiraient pas à l'obtention d'un bon contact entre le support et le dispositif de couverture, c'est-à-dire à une bonne étanchéité du volume fermé. En outre, l'absence de croûtes sur cette surface d'appui évite que le joint d'étanchéité monté sur le dispositif de couverture, lorsqu'il est présent, ne soit endommagé notamment en étant brûlé. Les gaz restent donc retenus dans le volume fermé sans apport nouveau d'oxygène qui pourrait participer à la combustion de l'anode. Aussi, le système de confinement contenant l'ensemble anodique peut être transporté vers une unité de traitement des gaz contenus dans le volume fermé dès la pose du dispositif de couverture sur le support. Selon une réalisation possible, la paroi périphérique du dispositif de couverture comporte un unique tronçon de cône d'axe sensiblement vertical ou une pluralité de tronçons de cônes possédant sensiblement un même axe vertical, disposés successivement et de façon adjacente le long de cet axe, ladite paroi périphérique étant divergente de haut en bas.
Le terme « cône » englobe les cônes de révolution et les cônes pyramidaux. Dans cette réalisation, la paroi périphérique forme donc une surface se refermant autour de l'axe. La paroi périphérique du dispositif de couverture peut en outre comporter une portion cylindrique, par exemple à sa partie extrême supérieure.
Avantageusement, le dispositif de couverture peut être conformé pour pouvoir être empilé sur un autre dispositif de couverture sensiblement identique, de façon à permettre un gain de place lors du stockage ou du transport.
Le système de confinement peut en outre comporter au moins un ensemble anodique reposant sur le support, ledit ensemble anodique comportant une tige et au moins une anode usée fixée à la tige au moyen d'une embase, et étant intégralement logé dans le volume fermé formé par le support et le dispositif de couverture. On pourrait envisager que le système de confinement puisse recevoir plusieurs ensembles anodiques.
Selon une réalisation possible, le support possède une paroi périphérique présentant une hauteur suffisante pour que, lorsque l'ensemble anodique est posé sur le support, une portion inférieure de l'ensemble anodique soit située en-dessous de l'extrémité supérieure de la paroi périphérique, ladite portion inférieure de l'ensemble anodique ayant une hauteur d'au moins un quart, voire au moins un tiers, voire même au moins la moitié de la hauteur de l'ensemble anodique.
En d'autres termes, une grande partie de l'ensemble anodique est logée dans le support, et la tige dépasse partiellement du support, mais sur une hauteur peu importante. Cette réalisation est avantageuse en ce qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un dispositif de couverture de grande hauteur pour recouvrir l'ensemble anodique. De ce fait, l'encombrement global en hauteur n'est pas trop important lorsque l'on vient placer le dispositif de couverture sur le support pour coiffer l'ensemble anodique. Ainsi, cette opération peut être effectuée par une machine mobile sur un pont roulant classiquement présente dans les installations d'électrolyse, alors même que l'on est limité par la hauteur disponible sous le pont roulant.
De préférence, l'extrémité supérieure de la paroi périphérique du support est située au moins au-dessus de l'embase de l'ensemble anodique lorsque l'ensemble anodique est posé sur le support.
Selon une réalisation possible, le dispositif de couverture possède successivement, de haut en bas :
une première portion entourant la tige de l'ensemble anodique et qui est en forme de tronçon de cône sensiblement cylindrique possédant une dimension transversale égale à N fois la dimension transversale correspondante de la tige de l'ensemble anodique, N étant compris entre 1 ,2 et 2 ;
une deuxième portion qui diverge vers le bas en épousant sensiblement la forme de l'ensemble anodique, notamment de l'embase ;
et éventuellement une troisième portion sensiblement cylindrique épousant sensiblement la forme de l'anode.
Le terme « cylindrique » s'entend au sens mathématique, c'est-à-dire qu'il englobe la forme parallélépipédique rectangle notamment.
Par « épouser la forme », on entend que le dispositif de couverture possède une forme généralement similaire à celle de l'ensemble anodique et que la distance dans le même plan horizontal entre l'ensemble anodique posé sur le support et le dispositif de couverture est relativement faible. Il s'ensuit que le volume fermé a une capacité volumique relativement faible, ce qui permet d'augmenter son efficacité en termes de limitation de la combustion de l'anode par privation d'oxygène et des émissions de gaz.
Selon un premier mode de réalisation, l'anode repose sur la paroi de base du support et la tige s'étend sensiblement verticalement.
Selon un deuxième mode de réalisation, l'ensemble anodique comporte une tige et une pluralité d'anodes usées fixées chacune à la tige au moyen d'une embase, la tige s'étendant sensiblement horizontalement et reposant sur le support. Par exemple, on peut prévoir que les extrémités latérales de la tige reposent sur des moyens d'appui ménagés dans deux parois latérales en regard appartenant à la paroi périphérique du support.
Un tel système de confinement peut en outre présenter les caractéristiques suivantes : la paroi périphérique du support comprend deux faces latérales dans chacune desquelles est ménagée une gorge recevant une extrémité latérale de la tige, une face arrière, et une face avant ouverte ;
et la paroi périphérique du dispositif de couverture est constituée d'une face avant destinée à obturer la face avant ouverte de la paroi périphérique du support, la paroi supérieure du dispositif de couverture étant sensiblement plane et agencée pour être posée sur le bord supérieur de la paroi périphérique du support.
Dans ce cas, le support possède une paroi périphérique suffisamment haute pour loger l'ensemble anodique dans son intégralité et le dispositif de couverture se présente comme un simple capot.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de changement d'un ensemble anodique provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium, l'ensemble anodique comportant une tige et au moins une anode usée fixée à la tige, le procédé comprenant les étapes consistant à :
a) enlever ledit ensemble anodique hors de la cuve d'électrolyse ;
b) poser ledit ensemble anodique sur un support ;
c) poser sur le support un dispositif de couverture ; le support et le dispositif de couverture appartenant à un système de confinement tel que précédemment décrit, de sorte à former un volume fermé recevant l'ensemble anodique dans son intégralité.
Une fois l'ensemble anodique disposé dans le volume fermé, le dispositif de couverture est maintenu sur le support jusqu'à ce que l'ensemble anodique se soit refroidit et les émissions de gaz se soient arrêtées.
L'ensemble anodique reste donc dans le volume fermé et la combustion de l'anode usée de l'ensemble anodique s'arrête du fait de la privation d'oxygène liée à l'enfermement.
Une fois l'ensemble anodique disposé dans le volume fermé, le support, le dispositif de couverture et l'ensemble anodique contenu dans le volume fermé peuvent être transportés vers un hall de refroidissement pour y rester le temps nécessaire au refroidissement de l'ensemble anodique et l'arrêt des émissions de gaz ou vers une unité de retraitement de l'ensemble anodique.
L'enfermement de l'ensemble anodique peut ainsi être réalisé au plus près des cuves d'électrolyse en positionnant le système dans le hall d'électrolyse. Puis le système peut avantageusement être enlevé rapidement du hall d'électrolyse, ce qui évite son encombrement. Aussi, une fois le dispositif de couverture posé sur le support, les machines mobiles sur pont roulant du hall d'électrolyse n'ont plus besoin d'être mobilisées par d'autres opérations liées à ce changement d'ensemble anodique.
Par exemple, le support peut être posé sur le sol d'une installation où se situe la cuve d'électrolyse, et les étapes a) à c) peuvent être réalisées dans ladite installation au moyen d'une machine mobile sur un pont roulant, et/ou au moyen d'un véhicule équipé d'un dispositif de levage.
En variante, le support peut être placé sur un véhicule et, entre les étapes b) et c), le véhicule peut être déplacé vers un appareil dédié à la pose de dispositifs de couverture sur les supports.
On décrit à présent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées :
La figure 1 est une vue schématique en section d'une installation de production d'aluminium par électrolyse comportant des ensembles anodiques ;
La figure 2 est une représentation schématique, en perspective, d'un ensemble anodique comportant une tige et une anode usée fixée à la tige au moyen d'une embase, l'anode usée comportant une croûte de couverture ;
Les figures 3 à 5 montrent schématiquement des étapes successives d'un procédé de changement d'un ensemble anodique, en particulier les étapes visant à placer l'ensemble anodique dans un système de confinement selon l'invention ;
La figure 6 est une vue en perspective d'un système de confinement selon l'invention ;
La figure 7 est une vue latérale d'un dispositif de couverture selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
La figure 8 représente le dispositif de couverture de la figure 7 posé sur un support, pour former un système de confinement selon un premier mode de réalisation de l'invention ; La figure 9 est une vue en perspective d'un dispositif de couverture pour former un système de confinement selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
La figure 10 est une vue en perspective d'un système de confinement selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
La figure 1 1 est une vue latérale en coupe du système de confinement de la figure 10 ; La figure 12 est une vue de détail de la figure 11 ;
La figure 13 est une vue en perspective d'un système de confinement selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; La figure 14 est une vue en perspective de deux dispositifs de couverture de la figure 13 empilés ;
Les figures 15 et 16 sont des vues en perspective d'un système de confinement selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, respectivement sans et avec le dispositif de couverture ;
Les figures 17 à 19 montrent schématiquement des étapes successives d'un autre procédé de changement d'un ensemble anodique, en particulier les étapes visant à placer l'ensemble anodique dans un système de confinement selon l'invention.
La figure 1 représente une cellule 3 d'électrolyse située dans un bâtiment 2 d'une installation 1 de production d'aluminium par électrolyse, et plus particulièrement dans une salle d'électrolyse d'une telle installation 1. Chaque cellule 3 s'étend selon une direction transversale Y, et les cellules 3 sont disposées les unes à côté des autres selon une direction longitudinale X.
Chaque cellule 3 comprend une cuve 20, une structure de support 30 appelée « superstructure » et une pluralité d'anodes 40, 40'.
La cuve 20 comprend un caisson 21 en acier, un revêtement intérieur 22 qui est généralement formé par des blocs en matériaux réfractaires, et un ensemble cathodique qui comprend des blocs en matériau carboné, appelés « blocs cathodiques » 23, et des barres de raccordement métalliques 24 auxquelles sont fixés les conducteurs électriques 45, 46, 47 servant à l'acheminement du courant d'électrolyse.
Chaque anode 40 est munie d'une tige métallique 41 qui est typiquement fixée à l'anode 40 par l'intermédiaire d'une embase 42 ou multipode. L'ensemble formé par la tige 41 , l'embase 42 et l'anode est appelé ensemble anodique 50. Les anodes 40 sont fixées de manière amovible à un cadre métallique mobile 25, appelé « cadre anodique », par un connecteur amovible 26. Le cadre anodique 25 est porté par la superstructure 30 et fixé à des conducteurs électriques 47, appelés « montées positives », servant à l'acheminement du courant d'électrolyse.
Généralement, plus d'une centaine de cellules 3 sont disposées les unes à côté des autres, en rangées ou files, selon la direction X. Les cellules 3 d'une rangée sont raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de liaison 45, 46, 47. Les cellules 3 sont disposées de manière à dégager une allée de circulation le long de l'installation 1 et une voie d'accès 49 entre les cellules 3.
Chaque cellule 3 est munie d'un système de capotage. Celui-ci comprend une série de capots 33 amovibles qui sont typiquement métalliques, et plus typiquement en alliage d'aluminium. Le système de capotage confine les effluents à l'intérieur 29 de la cellule 3 et est relié à des moyens (non illustrés) pour évacuer les effluents et les diriger vers un centre de traitement. Les capots 33 sont typiquement insérés dans une rainure de guidage 35 aménagée le long de la cellule 3 (selon la direction Y) et sont mis en appui sur un rebord 31 de la superstructure 30. La tige 41 des anodes 40 émerge typiquement du système de capotage par des ouvertures aménagées à cet effet dans le système de capotage.
Selon la technologie la plus répandue, les anodes 40 sont en matériau carboné précuit. Les anodes 40 sont progressivement consommées lors des réactions de réduction électrolytique de l'aluminium, et les anodes usées 40' doivent être remplacées par des anodes neuves 40.
Un ensemble anodique 50 comportant une anode usée 40' est illustré sur la figure 2. Comme on peut le voir, des morceaux de couverture de bain 38 formant une croûte sont attachés à l'anode usée 40'. Des gaz fluorés sont émis par l'anode usée 40', essentiellement par le ou les morceaux de couverture de bain 38 qui restent attachés à l'anode usée 40' lorsque celle-ci est extraite du bain. Afin de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode, le procédé selon l'invention prévoit de placer l'ensemble anodique 50 dans un système de confinement comme cela va à présent être décrit.
Le procédé de changement d'un ensemble anodique 50 comportant une anode usée 40' est schématiquement représenté sur les figures 3 à 5.
Une fois l'ensemble anodique 50 enlevé du bain d'électrolyse, il est posé sur un support 60 (figure 3), puis un dispositif de couverture 80 est posé sur le support 60 (figure 4). Le support 60 et le dispositif de couverture 80 appartiennent à un système de confinement 100, et forment en combinaison un volume fermé 101 apte à recevoir l'ensemble anodique 50 dans son intégralité, c'est-à-dire non seulement l'anode usée 40', mais également l'embase 42 et la tige 41 en entier (figures 5 et 6).
Le support 60 est par exemple posé sur le sol 4 de l'installation 1 où se situe la cuve 3 d'électrolyse. Les opérations précitées de manipulation de l'ensemble anodique 50 et du dispositif de couverture 80 peuvent être réalisées dans l'installation 1 , par exemple à proximité des cellules 3 d'électrolyse, au moyen d'une machine 5 mobile sur un pont roulant 6 de l'installation 1 , comme schématisé sur la figure 3. En variante et/ou en complément, ces opérations peuvent être réalisées au moyen d'un véhicule équipé d'un dispositif de levage.
Le support 60 peut être apporté à proximité de la cuve 3 d'électrolyse en étant chargé d'un ou de plusieurs ensembles anodiques 50 portant des anodes neuves 40, avec ou sans dispositif de couverture 80. Dans ce cas, le procédé de changement d'un ensemble anodique 50 comprend une étape préliminaire consistant à déplacer un ensemble anodique 50 du support 60 vers le sol 4 de l'installation, de façon à libérer le support 60. Ceci peut être effectué par la machine 5 ou par un véhicule équipé d'un dispositif de levage.
Le support 60 peut alors recevoir un ensemble anodique 50 comportant une anode usée 40', puis un dispositif de couverture 80 peut être posé sur le support 60. Avec ce mode de réalisation, l'anode usée 40' reste très peu de temps non confinée, ce qui permet de réduire très efficacement la quantité de gaz qu'elle émet.
Une fois l'ensemble anodique 50 disposé dans le volume fermé le dispositif de couverture 80 est maintenu sur le support 60 jusqu'à ce que l'ensemble anodique se soit refroidit et les émissions de gaz se soient arrêtées.
Le fait de placer l'ensemble anodique 50 dans un volume fermé 101 permet de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode 40'. En effet, le système de confinement 100 empêche l'entrée d'oxygène dans le volume fermé 101 , ce qui permet d'arrêter le phénomène par lequel l'anode 40' se consume, le temps que l'anode se refroidisse suffisamment et que les émissions de gaz fluorés cessent ou atteignent un niveau suffisamment faible. En outre, le fait de confiner la totalité de l'ensemble anodique 50 permet de s'affranchir des problèmes d'étanchéité à l'interface avec la tige 41.
Des essais ont permis d'établir que les émissions de gaz fluorés sont de l'ordre de 10 à 20 % des émissions observées lorsque l'ensemble anodique 50 n'est pas confiné, ce qui montre bien les avantages considérables obtenus grâce à l'invention. Le temps pendant lequel l'ensemble anodique 50 reste dans le volume fermé 101 peut être de l'ordre de 32 à 36 heures, ce qui correspond au temps nécessaire pour que l'anode 40' se refroidisse jusqu'à une température acceptable pour le traitement ultérieur de l'anode 40', de l'ordre de 100°C. Par ailleurs, les essais ont montré que l'augmentation de la pression dans le volume fermé ou la concentration en CO restent bien en-deçà des valeurs critiques.
Les opérations visant à confiner l'ensemble anodique 50 sont réalisées en priorité, pour éviter l'émission d'une trop grande quantité de gaz par l'anode usée 40', tant que le dispositif de couverture 80 n'est pas mis en place. Une fois ces opérations réalisées, l'ensemble anodique 50 portant l'anode neuve 40 peut être mis en place dans la cellule 3 d'électrolyse.
Enfin, une fois que les émissions de gaz par l'anode usée 40' ont cessé ou du moins qu'elles ont atteint un niveau suffisamment faible, l'ensemble anodique 50 est transporté dans le système de confinement 100 vers une unité de retraitement de l'anode usée et de traitement des gaz contenus dans le volume fermé 101 , dans laquelle le dispositif de couverture 80 peut être ôté.
Entre temps, l'ensemble anodique 50 peut être transporté dans le système de confinement 100 depuis le hall d'électrolyse vers un hall de refroidissement pour y rester le temps nécessaire au refroidissement de l'ensemble anodique et l'arrêt des émissions de gaz. Il n'encombre ainsi pas le hall d'électrolyse.
Le support 60 est réalisé en un matériau capable de résister au poids de l'anode et à sa température élevée à la sortie de la cellule 3 d'électrolyse (pouvant être de l'ordre de 950°C). Le support 60 est par exemple réalisé en métal, typiquement en acier. Le support 60 peut avantageusement se présenter sous la forme d'une palette pouvant être soulevée et déplacée par des moyens appropriés. De la sorte, il est possible de déplacer facilement l'anode usée 40' vers une unité de retraitement comprenant notamment une unité de séparation des éléments constitutifs de l'anode puis vers une unité de récupération des matériaux de l'anode, à savoir en particulier la couverture et le matériau carboné non consommé.
De façon générale, le support 60 comporte une paroi de base 61 qui peut se présenter sous la forme d'un plateau sensiblement rectangulaire et horizontal. La paroi de base 61 peut présenter des nervures 62 sensiblement verticales sur lesquelles va reposer l'anode 40', pour éviter la détérioration de la paroi de base 61 (voir figure 12).
Le support 60 comporte également une paroi périphérique 63 qui peut se présenter sous la forme d'un simple rebord de la paroi de base 61 ou s'étendre sur une hauteur plus importante. La paroi périphérique 63 du support 60 peut définir une paroi entourant totalement l'ensemble anodique 50 ou comporter une ouverture latérale qui, dans le système de confinement 100, sera obturée par une partie du dispositif de couverture 80. Quant au dispositif de couverture 80, il comporte une paroi supérieure 81 généralement fermée et une paroi périphérique 83, et il est ouvert vers le bas. Le dispositif de couverture 80 peut comporter des moyens d'accrochage 82 permettant sa préhension et sa manipulation par la machine 5 et/ou un véhicule.
La paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80 peut définir une paroi entourant totalement l'ensemble anodique 50 ou comporter une ouverture latérale qui, dans le système de confinement 100, sera obturée par une partie du support 60.
En d'autres termes, le système de confinement 100 formant le volume fermé 101 présente un ensemble de parois (61 , 63, 81 , 83) qui entourent totalement l'ensemble anodique 50. Cet ensemble de parois est formée en partie par le dispositif de couverture 80 et en partie par le support 60. Dans la mesure où un objectif de l'invention est de limiter l'émission de gaz par l'anode, par la création d'un volume fermé 101 , cet ensemble de parois du système de confinement 100 est dépourvue d'orifice destiné à être mis en communication avec un système de traitement des gaz émis par l'anode usée 40' ou encore à un autre usage. Le traitement de ces gaz pourra être effectué lors d'une étape ultérieure, une fois les émissions arrêtées ou considérablement diminuées. Cet ensemble de paroi est constitué par un agencement de tôles métalliques dépourvu d'orifice.
Le simple poids du dispositif de couverture 80 peut suffire à assurer une étanchéité satisfaisante du système de confinement 100 lorsque le dispositif de couverture 80 est posé sur le support 60. Toutefois, le système de confinement 100 peut comprendre des moyens d'étanchéité agencés entre le support 60 et le dispositif de couverture 80. Il s'agit d'une étanchéité aux gaz, plus spécifiquement pour empêcher ou limiter de façon importante l'entrée d'oxygène dans le volume fermé 101 et la sortie des gaz émis par l'anode usée 40'.
Plusieurs modes de réalisation du support 60 et du dispositif de couverture 80 vont maintenant être décrits.
Un premier mode de réalisation est illustré sur les figures 7 et 8.
Dans ce mode de réalisation, l'anode usée 40' de l'ensemble anodique 50 repose sur la paroi de base 61 du support 60, sur les nervures 62, et la tige 41 s'étend sensiblement verticalement. En outre, le système de confinement 100 formé par le support 60 et le dispositif de couverture 80 est conçu pour recevoir un unique ensemble anodique 50 comportant une anode usée 40'.
La paroi périphérique 63 du support 60 présente une hauteur relativement importante, de sorte que, lorsque l'ensemble anodique 50 est posé sur la paroi de base 61 du support 60, une partie importante de l'ensemble anodique 50 est logée à l'intérieur du support 60. Dans la réalisation illustrée à titre d'exemple sur la figure 8, environ la moitié inférieure de l'ensemble anodique 50 est logée à l'intérieur du support 60, lorsque l'ensemble anodique 50 comporte une anode usée 40'.
Avec cette configuration, et par opposition à une configuration où le support 60 ne présenterait que des rebords de hauteur réduite, le dispositif de couverture 80 peut avoir une hauteur moins importante - ici une hauteur suffisante pour coiffer environ la moitié supérieure de l'ensemble anodique 50. De ce fait, l'espace vertical nécessaire au-dessus de l'ensemble anodique 50 posé sur le support 60 pour mettre en place le dispositif de couverture 80 est moins important. En pratique, cet espace, qui doit être un peu plus haut que la hauteur du dispositif de couverture 80, est limité par la structure de l'installation 1 et en particulier la présence du pont roulant 6 et de la machine 5. A titre d'exemple, la hauteur de la tige 41 équipée de l'embase 42 peut être de l'ordre de 2 m.
L'extrémité supérieure 64 de la paroi périphérique 63 du support 60 forme une face d'appui sur laquelle le dispositif de couverture 80 est destiné à reposer. L'extrémité supérieure 64 forme une paroi inclinée vers le bas en direction de l'intérieur du support 60.
Un avantage de cette configuration est que cette extrémité supérieure 64 forme une sorte d'entonnoir de contour rectangulaire, qui facilite et guide la pose du dispositif de couverture 80 sur le support 60 et permet d'assurer le positionnement approprié et le centrage du dispositif de couverture 80 sur le support 60. Un autre avantage réside dans le fait que d'éventuels morceaux de couverture de bain 38 présents sur cette extrémité supérieure 64 inclinée glisseraient à l'intérieur du support 60. Ils ne pourraient donc pas nuire à la qualité de l'étanchéité avec le dispositif de couverture 80 ni endommager ce dispositif de couverture 80.
Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif de couverture 80 présente une paroi périphérique 83 divergente de haut en bas, formée pour l'essentiel de plusieurs tronçons de cône pyramidal successifs de même axe 85 sensiblement vertical. Etant donné la forme de parallélépipède rectangle de l'anode 40, 40', il s'agit de préférence de tronçons de pyramide à quatre côtés. A titre d'exemple, la paroi périphérique 83 peut comporter un tronçon supérieur 86a, un tronçon médian 86b et un tronçon inférieur 86c, ayant des angles au sommet de plus en plus grands. En outre, les moyens d'accrochage 82 peuvent être ménagés sur une partie supérieure 87 sensiblement cylindrique. Dans la réalisation représentée, la partie supérieure 87 est un cylindre à base carrée, c'est-à-dire un parallélépipède rectangle.
De plus, dans la réalisation représentée, la paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80 comporte une portion inférieure 88 possédant une face inférieure 89 formant la face d'appui avec le sol lorsque le dispositif de couverture 80 est posé au sol. La portion inférieure 88, ici de forme parallélépipède rectangle, présente en outre une gorge annulaire 91 destinée à recevoir un joint annulaire 90 formant tout ou partie des moyens d'étanchéité du système de confinement 100.
On peut prévoir que le tronçon inférieur 86c et/ou la portion inférieure 88 présentent des bords inférieurs 84a, 84b inclinés vers le bas en direction de l'axe 85. Ces bords inférieurs 84a, 84b forment ainsi des moyens de guidage permettant de faciliter la pose et le centrage du dispositif de couverture 80 sur le support 60. En position montée, au moins l'un desdits bords inférieurs 84a, 84b forme une face de contact destinée à venir en appui sur le support, sur l'extrémité supérieure 64 de la paroi périphérique 63 du support 60. De plus, le joint annulaire 90 peut avantageusement venir en contact avec ladite extrémité supérieure 64 pour améliorer l'étanchéité du système de confinement 100.
Il est à noter que l'interface entre le dispositif de couverture 80 et le support 60 (au niveau de la face d'appui 64 et des bords inférieurs 84a et/ou 84b) est située en partie basse du dispositif de couverture 80, afin d'éviter l'effet cheminée.
Toutefois, les éléments du dispositif de couverture 80 participant à cette interface, c'est-à- dire venant en contact sur la face d'appui 64 du support 60 (bords inférieurs 84a, 84b, joint annulaire 90) sont situés au-dessus de la face inférieure 89 et ne viennent donc pas en contact avec le sol lorsque le dispositif de couverture 80 est posé sur le sol. De ce fait, ils ne risquent pas d'être endommagés par un contact avec le sol, ce qui évite une détérioration dans le temps du contact et de l'étanchéité entre le support 60 et le dispositif de couverture 80.
La figure 9 illustre un deuxième mode de réalisation, destiné à un ensemble anodique 50 dont la tige 41 s'étend sensiblement verticalement et dont l'anode usée 40' repose sur la paroi de base 61 du support 60. En outre, le système de confinement 100 formé par le support 60 et le dispositif de couverture 80 est conçu pour recevoir un unique ensemble anodique 50 comportant une anode usée 40'.
Le dispositif de couverture 80 illustré sur la figure 9 peut être posé sur un support 60 similaire à celui de la figure 8, et ainsi posséder une hauteur relativement faible facilitant sa manipulation. En variante, ce dispositif de couverture 80 pourrait être posé sur un support 60 possédant une paroi périphérique 63 de hauteur moins importante et, par conséquent, présenter une hauteur plus grande pour pouvoir venir coiffer l'ensemble anodique 50 dans son intégralité.
Dans ce mode de réalisation, la paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80 comporte un unique tronçon de cône pyramidal 86 à quatre côtés et d'axe sensiblement vertical 85. La paroi périphérique 83 comprend également une portion inférieure 88, ici de forme parallélépipède rectangle, présentant une gorge annulaire 91 pouvant recevoir un joint annulaire (non représenté). Entre le tronçon de cône pyramidal 86 et la face supérieure de la portion inférieure 88 peuvent être prévues des nervures de renfort 92.
On se rapporte à présent aux figures 10 à 12 qui représentent un troisième mode de réalisation d'un système de confinement 100 selon l'invention. Ce système de confinement 100 est destiné à un ensemble anodique 50 dont la tige 41 s'étend sensiblement verticalement et dont l'anode usée 40' repose sur la paroi de base 61 du support 60, sur les nervures 62.
Dans ce mode de réalisation, le support 60 peut recevoir plusieurs ensembles anodiques 50 placés les uns à côté des autres, chacun de ces ensembles anodiques 50 comportant une anode usée 40' et étant coiffé individuellement par un dispositif de couverture 80 dédié.
Le support 60 comporte des cloisons 65 intérieures définissant des logements 66 distincts, sans communication fluidique, et sensiblement identiques. Dans la réalisation représentée, le support 60 est divisé longitudinalement en trois logements 66 par deux cloisons 65, les cloisons ayant une hauteur voisine de la hauteur de la paroi périphérique 63. Chacun de ces logements est destiné à recevoir un unique ensemble anodique 50. Certains logements 66 peuvent recevoir un ensemble anodique 50 comportant une anode usée 40', tandis que d'autres logements 66 peuvent recevoir un ensemble anodique 50 comportant une anode neuve 40. En effet, comme expliqué précédemment, les anodes neuves 40 devant être montées dans la cellule 3 d'électrolyse peuvent être apportées à proximité de la cellule 3 sur le support 60 qui servira à réaliser le système de confinement 100 pour les ensembles anodiques 50 comportant une anode usée 40'.
Dans l'exemple illustré, la paroi périphérique 63 du support 60 ne se limite pas à un simple rebord, mais présente une hauteur moins importante que le support illustré sur la figure 8. Dans la réalisation représentée sur les figures 10 à 12, la paroi périphérique 63 - et les cloisons 65 - s'étendent au-delà de la face supérieure d'une anode neuve 40 posée sur la paroi de base 61 du support 60 (le cas échéant sur les nervures 62), par exemple environ à mi hauteur de l'embase 42 de l'ensemble anodique 50. Toutefois, cette configuration ne doit pas être considérée comme étant limitative.
La paroi périphérique 63 du support 60 et les cloisons 65 peuvent posséder un bourrelet 67 intérieur dont la face supérieure 64' forme une face d'appui sur laquelle le dispositif de couverture 80 est destiné à reposer. La face supérieure 64' du bourrelet 67 peut de préférence former une paroi inclinée vers le bas en direction de l'intérieur du support 60, ce qui présente un certain nombre d'avantages comme expliqué précédemment.
En outre, la paroi périphérique 63 du support 60 et les cloisons 65 peuvent comporter, par exemple à leur extrémité supérieure, une membrane 68 souple conformée pour coopérer avec étanchéité avec la paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80 lorsqu'il est posé sur le support 60. La membrane 68 est de préférence présente sur toute la face intérieure d'un logement 66, formant ainsi un moyen d'étanchéité périphérique pour le dispositif de couverture 80.
Dans ce troisième mode de réalisation, la paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80 possède successivement, de haut en bas :
- une première portion 87 entourant la tige 41 de l'ensemble anodique 50 et qui est en forme de cône sensiblement cylindrique (ici parallélépipède rectangle), d'axe sensiblement vertical 85, possédant une dimension transversale égale à N fois la dimension transversale correspondante de la tige 41 de l'ensemble anodique 50, N étant compris entre 1 ,2 et 2 ;
- une deuxième portion qui diverge vers le bas en épousant sensiblement la forme de l'ensemble anodique 50, notamment de l'embase 42. Cette deuxième portion comporte par exemple plusieurs tronçons successifs de cône pyramidal à quatre côtés de même axe 85 sensiblement vertical, à savoir par exemple un tronçon supérieur 86a et un tronçon inférieur 86c ayant un angle au sommet plus grand que le tronçon supérieur 86a ;
et une troisième portion 88 sensiblement cylindrique d'axe 85 épousant sensiblement la forme de l'anode neuve 40 ou usée 40'.
Avec cette configuration, la paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80 suit la forme de l'ensemble anodique 50 au plus près, limitant donc le volume intérieur 101 du système de confinement 100, ce qui améliore les performances du système de confinement 100 en termes de rapidité d'arrêt des émission de gaz par l'anode usée 40'.
La troisième portion 88 sensiblement cylindrique peut en outre posséder un rebord saillant vers l'extérieur 93, par exemple sensiblement horizontalement, formant une face de guidage pour la pose et une face de contact destinée à venir en appui sur la face supérieure 64' du bourrelet 67 intérieur du support 60. Une fois le dispositif de couverture 80 mis en place sur le support 60, la membrane 68 vient en contact avec étanchéité contre la troisième portion 88 de la paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80.
Un quatrième mode de réalisation est illustré sur les figures 13 et 14.
Dans ce mode de réalisation le support 60 est similaire à celui décrit en référence aux figures 10 à 12, chaque logement 66 pouvant recevoir un unique ensemble anodique 50 dont la tige 41 est verticale et dont l'anode 40, 40' repose sur la paroi de base 61 du support 60.
La paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80 comporte une partie supérieure 87 sensiblement cylindrique (ici parallélépipède rectangle) d'axe sensiblement vertical 85, un unique tronçon de cône pyramidal 86 à quatre côtés d'axe 85, et une portion inférieure 88, ici de forme parallélépipède rectangle, cette réalisation n'étant toutefois pas limitative.
Comme illustré sur la figure 14, les dispositifs de couverture 80 sont conformés pour pouvoir être empilés les uns sur les autres. A cet effet, il peut être prévu en partie inférieure du dispositif de couverture 80 une structure 95 agencée pour soutenir la structure 95 du dispositif de couverture 80 superposé et assurer un espacement entre lesdits dispositifs de couverture 80 empilés, pour éviter qu'ils ne soient en contact et ne risquent donc d'être endommagés. A titre d'exemple, la structure 95 peut comporter un cadre 96 reposant par des pieds 97 sur la portion inférieure 88. Lorsque deux dispositifs de couverture 80 sont empilés, la portion inférieure 88 du dispositif de couverture 80 situé au-dessus peut reposer sur le cadre 96 de la structure 95 du dispositif de couverture 80 situé en-dessous.
Les figures 15 et 16 illustrent un cinquième mode de réalisation, destiné à un ensemble anodique 50 qui comporte une tige 41 s'étendant sensiblement horizontalement et une pluralité d'anodes usées 40' fixées chacune à la tige 41 au moyen d'une embase 42. Dans ce mode de réalisation, ce n'est pas l'anode 40' qui repose sur le support 60 mais la tige 41.
Dans ce mode de réalisation, la paroi périphérique 63 du support 60 comporte une face avant 63a ouverte, une face arrière 63b et deux faces latérales 63c se faisant face.
Dans chacune des faces latérales 63c est ménagée une gorge 70 qui s'étend orthogonalement à la face arrière 63b en étant ouverte à l'avant et vers l'intérieur du support 60. Les deux gorges 70, situées à la même hauteur, reçoivent chacune une extrémité latérale 41a de la tige 41. Plus précisément, une extrémité latérale 41a de la tige 41 peut être logée dans une encoche 71 communiquant avec la gorge 70, comme on le voit sur la figure 15.
La paroi périphérique 83 du dispositif de couverture 80 est constituée d'une face avant 83a destinée à obturer la face avant 63a ouverte de la paroi périphérique 63 du support 60. En outre, la paroi supérieure 81 du dispositif de couverture 80 est sensiblement plane et agencée pour être posée sur le bord supérieur de la paroi périphérique 63 du support 60.
Lorsque le dispositif de couverture 80 est posé sur le support 60, un système de confinement 100 est formé, définissant un volume fermé dans lequel est logé l'intégralité de l'ensemble anodique 50, incluant la tige 41 et toutes les anodes 40' qui sont fixées sur cette tige 41. Des moyens d'étanchéité - non représentés - peuvent être agencés entre le support 60 et le dispositif de couverture 80.
On se réfère à présent aux figures 17 à 19 qui illustrent schématiquement des étapes d'une variante du procédé de changement d'un ensemble anodique 50 comportant une anode usée 40'.
Dans cette variante du procédé, le support 60 est placé sur un véhicule 110. Ce véhicule 110 est placé à proximité d'une cellule 3 d'électrolyse, pour qu'un ensemble anodique 50 comportant une anode usée 40' puisse être mis en place sur le support 60, par exemple au moyen de la machine 5 mobile sur le pont roulant 6. Une fois le ou les ensembles anodiques 50 placés sur le ou les supports 60 sur le véhicule 110, le véhicule 1 10 est déplacé vers un appareil 115 dédié à la pose de dispositifs de couverture 80 sur les supports 60.
Ce mode de réalisation est avantageux en ce qu'il évite le recours à la machine 5 pour la pose du dispositif de couverture 80 sur le support 60. Il est donc moins coûteux et permet de libérer la machine 5 pour qu'elle puisse réaliser d'autres opérations.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. Il est en particulier envisageable d'intégrer les caractéristiques décrites d'un mode de réalisation du dispositif de couverture ou du support à un autre mode de réalisation de ces éléments.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de confinement pour au moins un ensemble anodique (50), l'ensemble anodique (50) comportant une tige (41) et au moins une anode usée (40') fixée à la tige (41 ), le système (100) comprenant : un support (60) pour l'ensemble anodique (50) comportant une paroi de base (61), un dispositif de couverture (80) ouvert vers le bas destiné à être posé sur le support (60) et comportant une paroi périphérique (83) et une paroi supérieure (81), caractérisé en ce que le support (60) et le dispositif de couverture (80) sont configurés pour former en combinaison un volume fermé (101) apte à recevoir l'ensemble anodique (50) dans son intégralité.
2. Système de confinement selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le support (60) et le dispositif de couverture (80) formant en combinaison le volume fermé comprennent un ensemble de parois (61 , 63, 81 , 83) constitué par un agencement de tôles métalliques dépourvu d'orifice.
3. Système de confinement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'étanchéité (90, 68) agencés entre le support (60) et le dispositif de couverture (80), pour que ledit volume fermé (101) soit sensiblement étanche aux gaz, lesdits moyens d'étanchéité pouvant être agencés sur le support (60) et/ou sur le dispositif de couverture (80).
4. Système de confinement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'interface entre le support (60) et le dispositif de couverture (80) est située en partie basse du dispositif de couverture (80) et en partie haute du support (60).
5. Système de confinement selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'interface est de forme annulaire et sensiblement horizontale.
6. Système de confinement selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un joint annulaire (90) monté sur la paroi périphérique (83) du dispositif de couverture (80) et apte à coopérer avec une face (64) du support (60).
7. Système de confinement selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent une membrane souple (68) agencée sur le support (60) et conformée pour coopérer avec étanchéité avec la paroi périphérique (83) du dispositif de couverture (80) lorsqu'il est posé sur le support (60).
8. Système de confinement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage (64, 84a, 84b, 64') conçus pour faciliter la pose du dispositif de couverture (80) sur le support (60) et pour assurer le positionnement approprié du dispositif de couverture (80) sur le support (60), lesdits moyens de guidage étant agencés sur le support (60) et/ou sur le dispositif de couverture (80).
9. Système de confinement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de couverture (80) comprend une face de contact (84a, 84b, 93) destinée à venir en appui sur le support (60), ladite face de contact étant située à la partie extrême inférieure du dispositif de couverture (80).
10. Système de confinement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de couverture (80) comprend une face de contact (84a, 84b, 93) destinée à venir en appui sur le support (60), ladite face de contact étant située à une distance non nulle de l'extrémité inférieure du dispositif de couverture (80) selon la direction verticale.
11. Système de confinement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le support (60) possède une face d'appui (64, 64') sur laquelle le dispositif de couverture (80) est destiné à reposer, ladite surface d'appui étant inclinée vers le bas en direction de l'intérieur du support (60).
12. Système de confinement selon l'une des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que la paroi périphérique (83) du dispositif de couverture (80) comporte un unique tronçon de cône (86) d'axe (85) sensiblement vertical ou une pluralité de tronçons de cônes (86a, 86b, 86c) possédant sensiblement un même axe (85) vertical, disposés successivement et de façon adjacente le long de cet axe, ladite paroi périphérique (83) étant divergente de haut en bas.
13. Système de confinement selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le dispositif de couverture (80) est conformé pour pouvoir être empilé sur un autre dispositif de couverture (80) sensiblement identique.
14. Système de confinement selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un ensemble anodique (50) reposant sur le support (60), ledit ensemble anodique (50) comportant une tige (41) et au moins une anode usée (40') fixée à la tige (41) au moyen d'une embase (42), et étant intégralement logé dans le volume fermé (101 ) formé par le support (60) et le dispositif de couverture (80).
15. Système de confinement selon la revendication 14, caractérisé en ce que le support (60) possède une paroi périphérique (63) présentant une hauteur suffisante pour que, lorsque l'ensemble anodique (50) est posé sur le support (60), une portion inférieure de l'ensemble anodique (50) soit située en-dessous de l'extrémité supérieure de la paroi périphérique (63), ladite portion inférieure de l'ensemble anodique (50) ayant une hauteur d'au moins un quart, voire au moins un tiers, voire même au moins la moitié de la hauteur de l'ensemble anodique (50).
16. Système de confinement selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le dispositif de couverture (80) possède successivement, de haut en bas :
une première portion (87) entourant la tige (41 ) de l'ensemble anodique (50) et qui est en forme de tronçon de cône sensiblement cylindrique possédant une dimension transversale égale à N fois la dimension transversale correspondante de la tige (41 ) de l'ensemble anodique (50), N étant compris entre 1 ,2 et 2 ;
une deuxième portion (86a, 86c) qui diverge vers le bas en épousant sensiblement la forme de l'ensemble anodique (50), notamment de l'embase (42) ;
et éventuellement une troisième portion (88) sensiblement cylindrique épousant sensiblement la forme de l'anode (40, 40').
17. Système de confinement selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que l'anode (40') repose sur la paroi de base (61) du support (60) et en ce que la tige (41 ) s'étend sensiblement verticalement.
18. Système de confinement selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'ensemble anodique (50) comporte une tige (41) et une pluralité d'anodes usées (40') fixées chacune à la tige (41 ) au moyen d'une embase (42), la tige (41 ) s'étendant sensiblement horizontalement et reposant sur le support (60).
19. Système de confinement selon la revendication 18, caractérisé :
en ce que le support (60) comporte une paroi périphérique (63) comprenant deux faces latérales (63c) dans chacune desquelles est ménagée une gorge (70) recevant une extrémité latérale (41a) de la tige (41 ), une face arrière (63b), et une face avant
(63a) ouverte; et en ce que la paroi périphérique (83) du dispositif de couverture (80) est constituée d'une face avant (83a) destinée à obturer la face avant (63a) ouverte de la paroi périphérique (63) du support (60), la paroi supérieure (81) du dispositif de couverture (80) étant sensiblement plane et agencée pour être posée sur le bord supérieur de la paroi périphérique (63) du support (60).
20. Procédé de changement d'un ensemble anodique (50) provenant d'une cuve (3) d'électrolyse de l'aluminium, l'ensemble anodique (50) comportant une tige (41) et au moins une anode usée (40') fixée à la tige (41), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes consistant à :
a) enlever ledit ensemble anodique (50) hors de la cuve d'électrolyse ;
b) poser ledit ensemble anodique (50) sur un support (60) ;
c) poser sur le support (60) un dispositif de couverture (80) ; le support (60) et le dispositif de couverture (80) appartenant à un système de confinement (100) selon l'une des revendications précédentes, de sorte à former un volume fermé (101 ) recevant l'ensemble anodique (50) dans son intégralité.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le dispositif de couverture est maintenu sur le support jusqu'à ce que l'ensemble anodique (50) se soit refroidit et les émissions de gaz se soient arrêtées.
22. Procédé selon l'une des revendications 20 et 21 , caractérisé en ce que le support (60), le dispositif de couverture (80) et l'ensemble anodique (50) contenu dans le volume fermé sont transportés vers un hall de refroidissement ou une unité de retraitement de l'ensemble anodique (50).
23. Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que le support (60) est posé sur le sol (4) d'une installation (1 ) où se situe la cuve (3) d'électrolyse, et en ce que les étapes a) à c) sont réalisées dans ladite installation (1 ) au moyen d'une machine (5) mobile sur un pont roulant (6), et/ou au moyen d'un véhicule équipé d'un dispositif de levage.
24. Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que le support (60) est placé sur un véhicule (1 10) et en ce que, entre les étapes b) et c), le véhicule (1 10) est déplacé vers un appareil (1 15) dédié à la pose de dispositifs de couverture (80) sur les supports (60).
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