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WO2007031624A2 - Dispositif de remplissage de poussier, installation de cuisson d'anodes et procede de mise en place d'anodes dans un four - Google Patents

Dispositif de remplissage de poussier, installation de cuisson d'anodes et procede de mise en place d'anodes dans un four Download PDF

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WO2007031624A2
WO2007031624A2 PCT/FR2006/002060 FR2006002060W WO2007031624A2 WO 2007031624 A2 WO2007031624 A2 WO 2007031624A2 FR 2006002060 W FR2006002060 W FR 2006002060W WO 2007031624 A2 WO2007031624 A2 WO 2007031624A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cells
orifices
anodes
dust
ducts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2006/002060
Other languages
English (en)
Other versions
WO2007031624A3 (fr
Inventor
Arnault Berquet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fives ECL SAS
Original Assignee
ECL SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ECL SAS filed Critical ECL SAS
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Priority to EP06808086A priority patent/EP1924813A2/fr
Priority to US12/064,139 priority patent/US20080193889A1/en
Priority to CA002620111A priority patent/CA2620111A1/fr
Publication of WO2007031624A2 publication Critical patent/WO2007031624A2/fr
Publication of WO2007031624A3 publication Critical patent/WO2007031624A3/fr
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/26—Hoppers, i.e. containers having funnel-shaped discharge sections
    • B65D88/28—Construction or shape of discharge section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B13/00—Furnaces with both stationary charge and progression of heating, e.g. of ring type or of the type in which a segmental kiln moves over a stationary charge
    • F27B13/06—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of this type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a device for filling the cells of a cooking furnace with fires. It relates more particularly to a device for filling the cavities of an oven for baking anodes made of carbonaceous material for the electrolysis of the furnace. aluminum.
  • the invention also relates to an anode baking plant and a method of placing anodes in the cells of an oven for cooking,
  • the anodes used for the production of aluminum metal according to the Hall-Héroult process are obtained by molding a carbonaceous paste and by cooking at a temperature of the order of 1200 ° C.
  • the cooking is carried out in ovens most often comprising several adjacent chambers themselves divided into cells by heating partitions inside which circulate air and combustion gases supplied by burners.
  • the anodes to be cooked are stacked in the cells and completely embedded in a granular or powdery material called dust.
  • the dust serves to protect the anodes during cooking, in particular the oxidation that they could undergo due to the high cooking temperature.
  • the dust When not in cells, the dust is contained in a tank having an outlet duct.
  • the tank is attached to a traveling crane that can be moved over the furnace to bring the outlet duct above each cell to be filled.
  • each anode charge in a ch ⁇ mbre given, is successively preheated, subjected to cooking, then cooled.
  • This type of furnace is called "ring furnace"("ringfurnace” in English)
  • the anodes cooled they are evacuated out of the cells. The dust contained in these cavities is sucked and then reintroduced into the reservoir for subsequent filling of another cell,
  • the production rate of the anodes in the cooking installations must be very important. Indeed, the electrolysis plants, usually located near the cooking facilities, include a large number of electrolysis cells (several hundred for example). And in each electrolysis cell are disposed several anodes, even a few tens of anodes which are gradually consumed by electrolysis, in about twenty days on average.
  • the invention aims to overcome the drawbacks mentioned above, by extending the life of the filler cell filling system without reducing the production rate of the anodes.
  • the invention relates to a device for filling the cells of anode baking furnace for the electrolysis of aluminum, characterized in that it comprises: ⁇ ) a reservoir adapted to contain said dust, said reservoir comprising a body extended by a lower portion forming at least one funnel, at least two outlet ports for discharging the dust out of the tank, said outlet orifices being substantially aligned, b ) a handling device of said tank, which moves said tank in a direction perpendicular to the direction of alignment of the outlets.
  • the handling device is typically a mobile bridge suspended from a carriage that moves along the beam of a traveling crane.
  • Said tank is integral with the suspended mobile bridge.
  • the latter can be moved in two orthogonal directions to a position above an anode baking oven so that the outlets are above the cells of the furnace to fill.
  • a separate outlet duct is associated with each outlet orifice and serves to guide the flow of dust that flows into the cell,
  • the filling time of n cells is substantially identical to the time required, in the prior art, to fill a single cell since, due to the presence of a single output duct, it was necessary to fill one after the other said cells, so we can divide by n about the rate of use of the filler cell filling system, while maintaining the same rate of production of the anodes. This results in a significant decrease in operating and maintenance costs.
  • the solution provided by the invention also has many advantages over other solutions that could be envisaged to achieve this result: simple design of the reservoir and associated devices, resulting in a reduced production cost; congestion of the filling system and number of devices specifically associated with the tank (filling opening, etc.) substantially unchanged, since only one tank is necessary for the filling of several cells; - no fundamental modification of the general structure of the tank, with the exception of the outlets. It is thus not necessary to make consequent changes to the anode cooking installation to accommodate this new type of tank; for substantially identical orifices and positioned symmetrically in the tank, obtaining a similar flow of the dust through the different outlets, in terms of speed, particle size distribution and powder distribution. For this purpose, it is not necessary to provide the tank with any internal system of distribution of dust, which further simplifies the structure of the tank. As a result, the filling of the cells is substantially identical.
  • the funnel has a plane of symmetry substantially orthogonal to the direction of alignment of the orifices. There is thus a symmetry of the funnel proper but also a symmetrical distribution of the orifices.
  • the body of the reservoir has an elongated shape, typically cylindrical or prismatic, and has a substantially vertical axis.
  • the funnel has, when viewed in a direction perpendicular to the plane formed by the substantially vertical axis and the direction of alignment of the orifices, lateral edges forming with said axis an angle less than or equal to 50 9 , and preferably less than or equal to 40 °.
  • the funnel may have, when viewed in section along a plane perpendicular to the direction of alignment of the orifices and passing through the substantially vertical axis, side edges which, in a possible embodiment, form with said axis of different angles,
  • the side edges of the funnel are straight lines.
  • the outlets may be substantially circular.
  • the funnel comprises two exit orifices of substantially identical shapes.
  • the reservoir comprises a plurality of outlet orifices which are each associated with an outlet duct.
  • the outlet ducts are substantially rectilinear and parallel to one another,
  • the device may comprise, for each outlet duct, a valve adapted to close said duct, the valve having a closing time preferably less than 12 seconds, or even less than 4 seconds.
  • closing time means the minimum time required for the valve to move from its open position to its closed position.
  • the invention relates to an anode baking installation, comprising an oven comprising a plurality of elongated cells intended to receive the anodes and at least one filling device as previously described placed above the oven, characterized in that said handling device moves said reservoir in the direction of the length of the cells and in that said outlet orifices are arranged relative to one another so as to allow simultaneous filling of at least two distinct cells.
  • a separate outlet duct is associated with each outlet orifice and serves to guide the flow of dust that flows into the corresponding cell.
  • the furnace comprises at least one chamber having a plurality of substantially identical elongate cells arranged substantially parallel to each other and regularly spaced from each other, and the outlet orifices are substantially aligned, the spacing D between two orifices successive being substantially equal to N times the spacing d between two adjacent cells, N being an integer preferably between 1 and 3, and the conduits are arranged to simultaneously guide the flow of dust in each of the cells.
  • they are substantially rectilinear, vertical and arranged in a vertical plane substantially perpendicular to the cells.
  • the funnel may comprise exactly two outlet orifices each associated with an outlet duct, the spacing between the two ducts being substantially equal to the spacing between two adjacent cells.
  • the invention relates to a method of placing anodes in the cells of an oven for their cooking, comprising the steps of: providing an anode baking installation as previously described , the tank containing a dust and the filling device being positioned so that at least two holes are each located opposite a cell; pouring dust through at least two orifices facing a cell, while moving the filling device in the direction of the length of the cells, typically from one end to the other of the cells, to form in at least two cells a dust layer of substantially uniform thickness and small relative to the height of said cells; stacking anodes in said cells, the anodes resting on the layer of dust; pouring dust through said orifices while moving the filling device in the direction of the length of the cells, to fill the free space between the stacked anodes and the walls of each of said cells.
  • a separate outlet duct is associated with each outlet orifice and serves to guide the flow of dust that flows into the corresponding cell.
  • the conduit can be moved or deformed (telescopic conduit) so that its open end can be moved vertically.
  • the method may further comprise the steps of: - providing, for each outlet duct, a valve adapted to close said duct, the valve having a closing time preferably less than
  • FIGS. 1a and 1b are partial diagrammatic views in perspective of an anode baking installation, showing on the one hand (FIG. 1a) the filling device mounted on a bridge suspended on a traveling crane, and on the other hand part (Figure 1b) the oven with the cells;
  • Figure 2 is a simplified view of the filling device of Figure 1a, seen from the rear;
  • Figure 3 is a simplified side view of the filling device of Figure 1a;
  • FIG. 4 is a schematic representation of the interior of the tank of a filling device according to the invention, the funnel having been cut in a substantially horizontal plane;
  • Figure 5 partially shows the funnel of the reservoir of Figure 4, seen in section along the line AA;
  • FIGS. ⁇ to 8 schematically illustrate three steps of the method of placing anodes in two adjacent cells
  • FIG. 1a depicts an installation 1 for anode baking.
  • the installation 1 comprises first of all a rotating fired furnace 2 comprising a plurality of chambers 3 arranged longitudinally (x axis), separated by longitudinal walls 4 and limited longitudinally by transverse walls 5.
  • Each chamber 3 comprises a succession of heating partitions 6 inside which circulates the air and the combustion gases supplied by burners (not shown).
  • the burners are mounted above the furnace 2 on a mobile system that a service machine moves progressively relative to the chambers 3 during the cooking cycle. Between two heating partitions 6 is defined a cell 7 intended to receive the anodes 8 of carbonaceous material for their cooking,
  • the z-axis is defined as the upward vertical and the y-axis forming with z and x a direct orthogonal reference, the y-axis being parallel to the length of the cell 7.
  • the cells 7 of a chamber 3 are regularly spaced from each other, the spacing d between two adjacent cells 7 (that is to say the longitudinal distance between the median transverse planes of the cells 7) being substantially constant.
  • d may be of the order of about 1.5 m 5.
  • the installation 1 also comprises a device for filling the cells 7.
  • This device comprises a reservoir 9 comprising a substantially cylindrical body 10 disposed in the installation 1 so that its axis 11 m is substantially vertical.
  • the upper end of the body 10 is closed by a dome 12, and in the lower part, the body 10 is extended by a lower portion of the funnel reservoir 9,
  • the funnel 13 has a sidewall 14 converging from its open circular upper end to its open, oblong bottom end.
  • the funnel 13 furthermore has a transverse wall that is substantially flat and orthogonal to the axis 11, forming a bottom 15 whose shape matches the oblong contour of the lower end of the lateral wall 14.
  • the bottom 15 In the bottom 15 are formed two orifices 16 substantially circular and identical.
  • the orifices 16 are each located near an end of the bottom 15, the line 17 joining the centers of the orifices 16 being substantially parallel to the direction of elongation of the bottom 15 and forming a median of said bottom 15.
  • the funnel 13 has a plane of symmetry P1 orthogonal to the line 17.
  • the line 17 is offset transversely with respect to the axis 11.
  • the side wall 14 comprises a first part 18 substantially cone portion 30 of a cone and a second portion 19 also substantially in the form of a truncated cone portion, but with a larger apex angle.
  • the side wall 14 has side edges forming with the vertical angles ⁇ 1 and ⁇ 2 different one of the other (see Figure 5).
  • the side wall 14 has lateral edges 20, 20 'forming with the vertical angle ⁇ less than or equal to 50 ° (see Figure 2).
  • one of the lateral edges 20 is inclined at an angle a and the other lateral edge 20 'is inclined at an angle a different from a, for questions of arrangement of the filling device and the traveling crane.
  • the plane P1 is no longer a plane of symmetry of the lateral wall 14, but remains a plane of symmetry of the bottom 15.
  • An outlet duct 21 is associated with each of the orifices l ⁇ .
  • Each duct 21 is substantially rectilinear and extends vertically from the bottom 15 downwards to a lower end 22.
  • the spacing D between the two lower ends 22 ducts 21 (here the spacing D between the two orifices l ⁇ ) is, in the illustrated case, substantially equal to the spacing d between two adjacent cells.
  • Each duct 21 is provided with a separately controlled valve 23, for example of the electric double-pitch or pneumatic type, whose closing time is very short, for example less than 12 seconds.
  • a sheath 24 is placed around the ducts 21 and connected to a dust extraction device 25 (see FIG. 3).
  • the tank 9 equipped with its ducts 21 is mounted on a bridge 26, or more precisely is attached to a system of bridges integral with each other and placed at different levels of the reservoir, this bridge 26 is suspended from a carriage which moves along an overhead crane above the furnace 2, so that the tank can be moved along the x and y directions.
  • the tank is fixed on the gateway so that the alignment direction 17 of its output ports is parallel to the y direction.
  • the ducts 21 are retractable, for example telescopic, and can thus be moved in the z direction.
  • the reservoir 9 is intended to contain a dust 27 and to dump it into the cells 7 as will be seen later. Its capacity is substantially identical to that of tanks of the prior art which have only one outlet duct. Congestion is therefore unchanged.
  • On the catwalks 26 is also mounted a retractable tube 28, for example telescopic, dust recovery 27, having in the lower part a suction pipe 29 and in the upper part a discharge pipe 30 opening into the reservoir 9 at the level of dome 12.
  • the method of placing the anodes 8 in the cells 7 of the furnace 3 with a view to their firing is described, with reference to FIGS. 6 to 8.
  • the reservoir 9, containing dust 27, is brought above the cells 7 in which will take place cooking.
  • the two ducts 21 are then facing two adjacent empty cells 7.
  • the reservoir 9 is lowered so that the ducts 21 each enter a cell 7.
  • the ends of the two ducts 21 are then moved vertically downwards (for example elongation in the case of two telescopic tubes) and each penetrate into a cell 7.
  • the speed of the horizontal movement of the reservoir 9 is slow, of the order of 4 m / min.
  • the valves 23 are open, and the dust 27 is discharged at the bottom of the cells 7 ( Figure 6).
  • the symmetry of the funnel 13 with respect to the plane Pl makes it possible to ensure a good distribution of the dust 27 between the two orifices 16 and substantially identical flows.
  • the flow rates of dust in the two ducts 21 are substantially identical, with a tolerance of about 10% on the difference between the two flows. This result is obtained even without providing any means of distribution in the reservoir 9, as illustrated in particular in FIG. distribution fins or central cone between the two orifices 16, etc.).
  • the dust consisting essentially of carbon powder, makes it possible in particular to shelter the anodes from contact with the combustion gases which could cause oxidation losses and to separate the anodes in order to limit the risks of agglomeration or sticking of the anodes between they.
  • the burner is moved near the cells containing anodes 8 and dust 27 and is cooked. When the cooking is complete, the burner is moved to other cells. After cooling, the dust 27 surrounding the cooked anodes 8 is sucked by the suction pipe 29 to the tank 9 via the discharge pipe 30. for later reuse. The cooked anodes 8 can then be evacuated.
  • the tank 9 Since the tank 9 has substantially the same capacity as the tanks of the prior art provided with a single outlet duct, it must be filled more often. However, the invention remains advantageous because the filling time of the cells of a chamber is reduced (even if the speed of flow of the dust out of the reservoir is substantially identical to that of the tanks of the prior art), and the operation Filling is not the one that limits the rate of production.
  • valves 23 it is possible by acting on the valves 23 to close one of the ducts 21 in order to fill only one cell at a time, although the advantage of the invention lies in the simultaneous filling several cells.
  • Variants could consist of: making a spacing D between the ducts 21 equal to 2d or 3d, to allow the filling of one cell out of 2 or one cell out of 3; - Provide more than two orifices 16 on the reservoir 9, to allow simultaneous filling of 3 or more cells, for example adjacent. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment described above by way of example but that it encompasses all variants.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

Le dispositif de remplissage en poussier (27) des alveoles (7) d'un four de cuisson d' anodes (8) comprend: a) un reservoir comprenant un corps prolonge par une portion inferieure formant au moins un entonnoir (13), au moins deux orifices (16) de sortie permettant Ie deversement du poussier hors du reservoir, lesdits orifices de sortie etant sensiblement alignes, b) un dispositif de manutention dudit reservoir, qui permet de deplacer ledit reservoir dans une direction perpendiculaire a Ia direction d'alignement des orifices de sortie, Ainsi, on peut deverser Ie poussier simultanement dans deux alveoles adjacentes d'un four, a partir du meme reservoir. Application a Ia cuisson d' anodes utilisees pour 1' electrolyse de 1 ' aluminium.

Description

DISPOSITIF DE REMPLISSAGE DE POUSSIER, INSTALLATION DE CUISSON D'ANODES ET PROCEDE DE MISE EN PLACE D'ANODES DANS UN FOUR
La présente invention concerne un dispositif de remplissage en poussier des alvéoles d'un four de cuisson, Elle concerne plus particulièrement un dispositif de remplissage en poussier des alvéoles d'un four de cuisson d'anodes en matériau carboné pour l'éiectrolyse de l'aluminium. L'invention concerne également une installation de cuisson d'anodes et un procédé de mise en place d'anodes dans les alvéoles d'un four en vue de leur cuisson,
Les anodes utilisées pour la production d'aluminium métal selon le procédé de Hall-Héroult (c'est-à-dire par électrolyse de l'alumine en solution dans un bain d'électrolyte) sont obtenues par moulage d'une pâte carbonée et par cuisson à une température de l'ordre de 12000C,
La cuisson est effectuée dans des fours comprenant le plus souvent plusieurs chambres adjacentes elles-mêmes divisées en alvéoles par des cloisons chauffantes à l'intérieur desquelles circulent de l'air et des gaz de combustion fournis par des brûleurs. Les anodes à cuire sont empilées dans les alvéoles et entièrement noyées dans une matière granulaire ou pulvérulente appelée poussier. Le poussier sert à protéger les anodes lors de la cuisson, en particulier de l'oxydation qu'elles pourraient subir du fait de la température de cuisson élevée.
Lorsqu'il n'est pas dans des alvéoles, le poussier est contenu dans un réservoir comportant un conduit de sortie. Le réservoir est fixé sur un pont roulant qui peut être déplacé au-dessus du four pour amener le conduit de sortie au- dessus de chaque alvéole à remplir.
Au cours d'un cycle de cuisson, les brûleurs sont progressivement déplacés par rapport aux chambres, de sorte que chaque charge d'anode, dans une chαmbre donnée, est successivement préchauffée, soumise à la cuisson, puis refroidie. Ce type de fours est appelé « four à feu tournant » ("ring furnace" en anglais), Une fois les anodes refroidies, elles sont évacuées hors des alvéoles. Le poussier contenu dans ces alvéoles est aspiré puis réintroduit dans le réservoir en vue du remplissage ultérieur d'une autre alvéole,
La cadence de production des anodes dans les installations de cuisson doit être très importante. En effet, les usines d'électrolyse, généralement situées à proximité des installations de cuisson, comprennent de très nombreuses cellules d'électrolyse (plusieurs centaines par exemple). Et dans chaque cellule d'électrolyse sont disposées plusieurs anodes, voire quelques dizaines d'anodes qui sont progressivement consommées par l'électrolyse, en une vingtaine de jours en moyenne.
II s'ensuit que les fours et les divers appareils nécessaires à l'opération de cuisson des anodes fonctionnent en permanence. En particulier, le système permettant le remplissage des alvéoles en poussier, à savoir le réservoir de poussier et les différents dispositifs associés (vannes, systèmes d'aspiration, pont roulant, etc.) est constamment sollicité. En conséquence, ce système présente un risque important d'usure et de dysfonctionnements. Il nécessite donc une maintenance considérable pouvant conduire à des arrêts temporaires de l'installation de cuisson des anodes, ce qui n'est évidemment pas souhaitable.
L'invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en allongeant la durée de vie du système de remplissage des alvéoles en poussier sans pour autant diminuer la cadence de production des anodes.
A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de remplissage en poussier des alvéoles d'un four de cuisson d'anodes pour l'électrolyse de l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend: α) un réservoir apte à contenir ledit poussier, ledit réservoir comprenant un corps prolongé par une portion inférieure formant au moins un entonnoir , au moins deux orifices de sortie permettant le déversement du poussier hors du réservoir, lesdits orifices de sortie étant sensiblement alignés, b) un dispositif de manutention dudit réservoir, qui permet de déplacer ledit réservoir dans une direction perpendiculaire à la direction d'alignement des orifices de sortie.
Le dispositif de manutention est typiquement une passerelle mobile suspendue à un chariot qui se déplace le long de la poutre d'un pont roulant. Ledit réservoir est solidaire de la passerelle mobile suspendue. Ainsi, ce dernier peut être déplacé suivant deux directions orthogonales jusqu'à une position située au-dessus d'un four de cuisson d'anodes de sorte que les orifices de sortie se trouvent au-dessus des alvéoles du four à remplir. En déplaçant le réservoir dans une direction qui est perpendiculaire à l'alignement des orifices et en s'arrangeant pour que cette direction corresponde à la longueur des alvéoles du four, il est possible de déverser simultanément le poussier par lesdits orifices le long desdites alvéoles. Avantageusement, un conduit de sortie distinct est associé à chaque orifice de sortie et permet de guider le flux de poussier qui se déverse dans l'alvéole,
II en résulte un gain de temps appréciable puisque plusieurs alvéoles peuvent être remplies en même temps. Ainsi, pour un nombre n d'orifices, le temps de remplissage de n alvéoles est sensiblement identique au temps nécessaire, dans l'art antérieur, pour remplir une seule alvéole puisque, du fait de la présence d'un unique conduit de sortie, il était nécessaire de remplir l'une après l'autre lesdites alvéoles, On peut donc diviser par n environ le taux d'utilisation du système de remplissage des alvéoles en poussier, tout en conservant la même cadence de production des anodes. Il s'ensuit une diminution sensible des coûts d'exploitation et de maintenance. - A -
La solution apportée par l'invention présente en outre de nombreux avantages par rapport à d'autres solutions qui auraient pu être envisagées pour obtenir ce résultat: conception simple du réservoir et des dispositifs associés, d'où un coût de production réduit ; encombrement du système de remplissage et nombre de dispositifs spécifiquement associés au réservoir (ouverture de remplissage, etc.) sensiblement inchangés, puisqu'un seul réservoir est nécessaire pour le remplissage de plusieurs alvéoles; - pas de modification fondamentale de la structure générale du réservoir, à l'exception des orifices de sortie. Il n'est ainsi pas nécessaire d'apporter des modifications conséquentes à l'installation de cuisson des anodes pour accueillir ce nouveau type de réservoir ; pour des orifices sensiblement identiques et positionnés de façon symétrique dans le réservoir, obtention d'un écoulement similaire du poussier à travers les différents orifices de sortie, en termes de vitesse, granulométrie et répartition des poudres. A cet effet, il n'est pas nécessaire de munir le réservoir d'un quelconque système interne de répartition du poussier, ce qui simplifie encore la structure du réservoir. En conséquence, le remplissage des n alvéoles est sensiblement identique.
Selon une réalisation possible, l'entonnoir présente un plan de symétrie sensiblement orthogonal à la direction d'alignement des orifices. On a ainsi une symétrie de l'entonnoir proprement dit mais également une répartition symétrique des orifices.
De préférence, le corps du réservoir a une forme allongée, typiquement cylindrique ou prismatique, et présente un axe sensiblement vertical.
Selon une réalisation possible, l'entonnoir présente, lorsqu'il est vu selon une direction perpendiculaire au plan formé par l'axe sensiblement vertical et la direction d'alignement des orifices, des bords latéraux formant avec ledit axe un angle inférieur ou égal à 509, et de préférence inférieur ou égal à 40°.
En outre, l'entonnoir peut présenter, lorsqu'il est vu en coupe selon un plan perpendiculaire à la direction d'alignement des orifices et passant par l'axe sensiblement vertical, des bords latéraux qui, selon une réalisation possible, forment avec ledit axe des angles différents,
Typiquement, les bords latéraux de l'entonnoir sont des lignes droites, Les orifices de sortie peuvent être sensiblement circulaires. Selon une réalisation possible, l'entonnoir comprend deux orifices de sortie de formes sensiblement identiques.
Selon l'invention, le réservoir comprend une pluralité d'orifices de sortie qui sont chacun associé à un conduit de sortie. Avantageusement, les conduits de sortie sont sensiblement rectilignes et parallèles entre eux,
Le dispositif peut comprendre, pour chaque conduit de sortie, une vanne apte à obturer ledit conduit, la vanne présentant un temps de fermeture de préférence inférieur à 12 secondes, voire inférieur à 4 secondes. Par « temps de fermeture », on entend le temps minimal nécessaire à la vanne pour passer de sa position ouverte à sa position fermée.
Selon un autre aspect, l'invention concerne une installation de cuisson d'anodes, comprenant un four comportant une pluralité d'alvéoles allongées destinées à recevoir les anodes et au moins un dispositif de remplissage tel que précédemment décrit placé au-dessus du four, caractérisée en ce que ledit dispositif de manutention déplace ledit réservoir suivant la direction de la longueur des alvéoles et en ce que lesdits orifices de sortie sont disposés les uns par rapport aux autres afin de permettre le remplissage simultané d'au moins deux alvéoles distinctes. Avαntαgeusement un conduit de sortie distinct est associé à chaque orifice de sortie et permet de guider le flux de poussier qui se déverse dans l'alvéole correspondante.
Par exemple, le four comprend au moins une chambre comportant une pluralité d'alvéoles allongées sensiblement identiques disposées sensiblement parallèlement les unes aux autres et régulièrement espacées les unes des autres, et les orifices de sortie sont sensiblement alignés, l'écartement D entre deux orifices successifs étant sensiblement égal à N fois l'espacement d entre deux alvéoles adjacentes, N étant un nombre entier de préférence compris entre 1 et 3, et les conduits sont agencés afin de guider simultanément des flux de poussier dans chacune des alvéoles. Avantageusement, ils sont sensiblement rectilignes, verticaux et disposés dans un plan vertical sensiblement perpendiculaire aux alvéoles.
L'entonnoir peut comprendre exactement deux orifices de sortie associés chacun à un conduit de sortie, l'écartement entre les deux conduits étant sensiblement égal à l'espacement entre deux alvéoles adjacentes.
Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un procédé de mise en place d'anodes dans les alvéoles d'un four en vue de leur cuisson, comprenant les étapes consistant à : prévoir une installation de cuisson d'anodes telle que précédemment décrite, le réservoir contenant un poussier et le dispositif de remplissage étant positionné de sorte qu'au moins deux orifices soient situés chacun en regard d'une alvéole ; déverser du poussier par au moins deux orifices situés en regard d'une alvéole, tout en déplaçant le dispositif de remplissage dans la direction de la longueur des alvéoles, typiquement d'une extrémité à l'autre des alvéoles, afin de former dans au moins deux alvéoles une couche de poussier d'épaisseur sensiblement uniforme et faible par rapport à la hauteur desdites alvéoles ; empiler des anodes dans lesdites alvéoles, les anodes reposant sur la couche de poussier ; déverser du poussier par lesdits orifices tout en déplaçant le dispositif de remplissage dans la direction de la longueur des alvéoles, afin de combler l'espace libre situé entre les anodes empilées et les parois de chacune desdites alvéoles.
Avantageusement, un conduit de sortie distinct est associé à chaque orifice de sortie et permet de guider le flux de poussier qui se déverse dans l'alvéole correspondante. Le conduit peut être déplacé ou déformé (conduit télescopique) de telle sorte que son extrémité ouverte peut être déplacée verticalement.
Le procédé peut en outre comprendre les étapes consistant à : - prévoir, pour chaque conduit de sortie, une vanne apte à obturer ledit conduit, la vanne présentant un temps de fermeture de préférence inférieur à
12 secondes ; lors des étapes de déversement du poussier, agir sur les vannes des conduits concernés pour que la différence de débit de poussier entre les différents conduits par lesquelles s'effectue le déversement n'excède pas 10 %.
Il est à noter que la répartition du poussier peut se faire naturellement de façon homogène dans les différents conduits, les vannes ne servant qu'à corriger une éventuelle différence trop importante.
On décrit à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation possible de l'invention, en référence aux figures annexées :
Les figures la et Ib sont des vues schématiques partielles et en perspective d'une installation de cuisson d'anodes, montrant d'une part (figure la) le dispositif de remplissage monté sur une passerelle suspendue sur un pont roulant, et d'autre part (figure 1 b) le four avec les alvéoles ; La figure 2 est une vue simplifiée du dispositif de remplissage de la figure 1 a, vu depuis l'arrière ;
La figure 3 est une vue latérale simplifiée du dispositif de remplissage de la figure 1 a;
La figure 4 est une représentation schématique de l'intérieur du réservoir d'un dispositif de remplissage selon l'invention, l'entonnoir ayant été coupé selon un plan sensiblement horizontal-
La figure 5 représente partiellement l'entonnoir du réservoir de la figure 4, vu en coupe selon la ligne AA; et
Les figures ό à 8 illustrent schématiquement trois étapes du procédé de mise en place d'anodes dans deux alvéoles adjacentes,
La figure la représente une installation 1 de cuisson d'anodes, L'installation 1 comprend tout d'abord un four à feu tournant 2 comprenant plusieurs chambres 3 disposées longitudinalement (axe x), séparées par des parois longitudinales 4 et limitées longitudinalement par des parois transversales 5. Chaque chambre 3 comprend une succession de cloisons chauffantes 6 à l'intérieur desquelles circulent l'air et les gaz de combustion fournis par des brûleurs (non représentés). Les brûleurs sont montés au-dessus du four 2 sur un système mobile qu'une machine de service déplace progressivement par rapport aux chambres 3 pendant le cycle de cuisson. Entre deux cloisons chauffantes 6 est définie une alvéole 7 destinée à recevoir les anodes 8 en matériau carboné pour leur cuisson,
On définit l'axe z comme la verticale ascendante et l'axe y formant avec z et x un repère orthogonal direct, l'axe y étant parallèle à la longueur de l'alvéole 7. Les alvéoles 7 d'une chambre 3 sont régulièrement espacées les unes des autres, l'espacement d entre deux alvéoles 7 adjacentes (c'est-à-dire la distance longitudinale entre les plans transversaux médians des alvéoles 7) étant sensiblement constant. A titre d'exemple, d peut être de l'ordre de 1,5 m 5 environ.
L'installation 1 comprend également un dispositif de remplissage en poussier des alvéoles 7. Ce dispositif comporte un réservoir 9 comportant un corps 10 sensiblement cylindrique disposé dans l'installation 1 de sorte que son axe 11 m soit sensiblement vertical. L'extrémité supérieure du corps 10 est fermée par un dôme 12, et, en partie inférieure, le corps 10 est prolongé par une portion inférieure du réservoir 9 formant entonnoir 13,
L'entonnoir 13 présente une paroi latérale 14 convergeant depuis son extrémité /5 supérieure circulaire ouverte vers son extrémité inférieure ouverte de forme oblongue. L'entonnoir 13 présente en outre une paroi transversale sensiblement plane et orthogonale à l'axe 11, formant un fond 15, dont la forme épouse le contour oblong de l'extrémité inférieure de la paroi latérale 14.
0 Dans le fond 15 sont ménagés deux orifices 16 sensiblement circulaires et identiques. Les orifices 16 sont situés chacun à proximité d'une extrémité du fond 15, la ligne 17 joignant les centres des orifices 16 étant sensiblement parallèle à la direction d'allongement du fond 15 et formant une médiane dudit fond 15.
25
L'entonnoir 13 présente un plan de symétrie Pl orthogonal à la ligne 17. En revanche, la ligne 17 est décalée transversalement par rapport à l'axe 11. Par rapport au plan P2 parallèle à l'axe 11 et passant par la ligne 17, la paroi latérale 14 comprend une première partie 18 sensiblement en portion de tronc 30 de cône et une deuxième partie 19 également sensiblement en portion de tronc de cône, mais d'angle au sommet plus important. En d'autres termes, vue en coupe selon le plan Pl (et tout autre plan parallèle à Pl ne passant pas par les extrémités de la paroi latérale 14), la paroi latérale 14 présente des bords latéraux formant avec la verticale des angles βl et β2 différents l'un de l'autre (voir figure 5).
Vue orthogonalement au plan P2, la paroi latérale 14 présente des bords latéraux 20, 20' formant avec la verticale un angle a inférieur ou égal à 50° (voir figure 2). En variante, l'un des bords latéraux 20 est incliné d'un angle a et l'autre bord latéral 20' est incliné d'un angle a différent de a, pour des questions d'aménagement du dispositif de remplissage et du pont roulant. Dans ce cas, le plan Pl n'est plus un plan de symétrie de la paroi latérale 14, mais reste un plan de symétrie du fond 15.
Un conduit de sortie 21 est associée à chacun des orifices lό, Chaque conduit 21 est sensiblement rectiligne et s'étend verticalement depuis le fond 15 vers le bas jusqu'à une extrémité inférieure 22. L'écartement D entre les deux extrémités inférieures 22 des conduits 21 (soit ici l'écartement D entre les deux orifices lό) est, dans le cas illustré, sensiblement égal à l'espacement d entre deux alvéoles adjacentes.
Chaque conduit 21 est pourvu d'une vanne 23 commandée séparément, par exemple de type électrique à double pas ou pneumatique, dont le temps de fermeture est très court, par exemple inférieur à 12 secondes. En outre, une gaine 24 est placée autour des conduits 21 et reliée à un dispositif 25 d'aspiration des poussières (voir figure 3).
Le réservoir 9 équipé de ses conduits 21 est monté sur une passerelle 26, ou plus précisément est fixé à un système de passerelles solidaires entre elles et placées à différents niveaux du réservoir, Cette passerelle 26 est suspendue à un chariot qui se déplace le long d'un pont roulant au-dessus du four 2, de sorte que le réservoir peut être déplacé selon les directions x et y. Le réservoir est fixé sur la passerelle de telle sorte que la direction d'alignement 17 de ses orifices de sortie soit parallèle à la direction y. Les conduits 21 sont escamotables, par exemple télescopiques, et peuvent ainsi être déplacés selon la direction z. Le réservoir 9 est destiné à contenir un poussier 27 et à le déverser dans les alvéoles 7 comme on le verra plus loin. Sa capacité est sensiblement identique à celle des réservoirs de l'art antérieur qui ne comportent qu'un seul conduit de sortie. L'encombrement est donc inchangé. Sur les passerelles 26 est également monté un tube escamotable 28, par exemple télescopique, de récupération du poussier 27, comportant en partie inférieure un tuyau d'aspiration 29 et en partie supérieure une conduite d'évacuation 30 débouchant dans le réservoir 9 au niveau du dôme 12.
On décrit à présent le procédé de mise en place des anodes 8 dans les alvéoles 7 du four 3 en vue de leur cuisson, en référence aux figures 6 à 8. Par déplacement du pont roulant, le réservoir 9, contenant du poussier 27, est amené au-dessus des alvéoles 7 dans lesquelles va avoir lieu la cuisson. Les deux conduits 21 se trouvent alors en regard de deux alvéoles 7 adjacentes vides. Le réservoir 9 est abaissé pour que les conduits 21 pénètrent chacun dans une alvéole 7. Les extrémités des deux conduits 21 sont alors déplacées verticalement vers le bas (par exemple allongement dans le cas de deux tubes télescopiques) et pénètrent chacune dans une alvéole 7. La vitesse du mouvement horizontal du réservoir 9 est lente, de l'ordre de 4 m/min. Les vannes 23 sont ouvertes, et le poussier 27 est déversé au fond des alvéoles 7 (figure 6).
La symétrie de l'entonnoir 13 par rapport au plan Pl permet d'assurer une bonne répartition du poussier 27 entre les deux orifices 16 et des écoulements sensiblement identiques. Les débits de poussier dans les deux conduits 21 sont sensiblement identiques, avec une tolérance d'environ 10 % sur l'écart entre les deux débits. Ce résultat est obtenu même sans prévoir aucun moyen de répartition dans le réservoir 9, comme illustré notamment sur la figure 4 (ni αilettes de répartition, ni cône central entre les deux orifices 16, etc.). Toutefois, si besoin, par action sur l'une ou l'autre des vannes 23, on peut ajuster les débits pour améliorer encore leur similitude.
5 Le déversement du poussier 27 s'accompagne d'un mouvement de translation du réservoir 9 selon la direction y de la longueur des alvéoles 7. On obtient ainsi au fond de chaque alvéole 7 une couche d'épaisseur sensiblement uniforme, Ceci permet d'assurer une bonne stabilité des anodes 8 et donc une bonne cuisson de celles-ci. En outre, la bonne répartition des débits entre les deux
70 conduits 21 permet d'obtenir des couches sensiblement identiques dans les deux alvéoles 7.
Puis les anodes 8 à cuire sont empilées dans les alvéoles 7, sur la couche de poussier 27 (figure 7). On déverse alors à nouveau du poussier 27 dans les deux
/5 alvéoles 7, simultanément grâce aux deux conduits 21, afin de combler l'espace compris entre les anodes 8 et les parois de chaque alvéole 7 (figure 8). On comble tout d'abord les espaces verticaux compris entre les anodes 8 et les parois d'extrémité des alvéoles 7, par déplacement vertical des conduits 21. Puis on déverse une couche horizontale au-dessus des anodes, les conduits 0 étant déplacés parallèlement à l'axe y,
Le poussier, essentiellement constitué de poudre de carbone, permet notamment d'abriter les anodes du contact des gaz de combustion qui pourraient provoquer des pertes par oxydation et de séparer les anodes afin 25 de limiter les risques d'agglomération ou de collage des anodes entre elles.
Une fois les anodes mises en place, le brûleur est déplacé à proximité des alvéoles contenant des anodes 8 et du poussier 27 et on procède à la cuisson. Lorsque la cuisson est terminée, le brûleur est déplacé vers d'autres alvéoles. 30 Après refroidissement, le poussier 27 entourant les anodes 8 cuites est aspiré par le tuyau d'aspiration 29 vers le réservoir 9 via la conduite d'évacuation 30 en vue d'une réutilisation ultérieure. Les anodes 8 cuites peuvent alors être évacuées.
Le réservoir 9 possédant sensiblement la même capacité que les réservoirs de l'art antérieur pourvus d'un unique conduit de sortie, il doit être rempli plus souvent. Mais l'invention reste avantageuse car on diminue le temps de remplissage des alvéoles d'une chambre (même si la vitesse d'écoulement du poussier hors du réservoir est sensiblement identique à celle des réservoirs de l'art antérieur), et l'opération de remplissage n'est pas celle qui limite la cadence de production.
Bien entendu, suivant les besoins, il est possible en agissant sur les vannes 23 de fermer l'un des conduits 21 afin de ne remplir qu'une alvéole à la fois, bien que l'avantage de l'invention réside dans le remplissage simultané de plusieurs alvéoles.
Des variantes pourraient consister à : réaliser un espacement D entre les conduits 21 égal à 2d ou à 3d, pour permettre le remplissage d'une alvéole sur 2 ou d'une alvéole sur 3 ; - prévoir plus de deux orifices 16 sur le réservoir 9, pour permettre le remplissage simultané de 3 alvéoles ou plus, par exemple adjacentes. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci- dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS
1 , Dispositif de remplissage en poussier (27) des alvéoles (7) d'un four (2) de cuisson d'anodes (8) pour l'électrolyse de l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un réservoir apte à contenir ledit poussier, ledit réservoir comprenant un corps (10) prolongé par une portion inférieure formant au moins un entonnoir (13), au moins deux orifices (16) de sortie permettant le déversement du poussier (27) hors du réservoir (9), lesdits orifices de sortie étant sensiblement alignés, b) un dispositif de manutention dudit réservoir, qui permet de déplacer ledit réservoir dans une direction (T) perpendiculaire à la direction d'alignement (17) des orifices (16) de sortie.
2. Dispositif de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également un conduit (21) de sortie associé à chaque orifice (16) de sortie,
3. Dispositif de remplissage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit réservoir est monté sur une passerelle (26) suspendue à un chariot qui se déplace le long d'un pont roulant.
4. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'entonnoir (13) présente un plan de symétrie (Pl) sensiblement orthogonal à la direction d'alignement (17) des orifices (16).
5. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ie corps (10) du réservoir (9) présente un axe (11 ) sensiblement vertical et en ce que, lorsqu'il est vu selon une direction perpendiculaire au plan formé par l'axe (11) et la direction d'alignement (17) des orifices (16), l'entonnoir (13) présente des bords latéraux (20, 20') formant avec l'axe (11) un angle (a, oc') inférieur ou égal à 50°,
6. Dispositif de remplissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 5 caractérisé en ce que le corps (10) du réservoir (9) présente un axe (1 1 ) sensiblement vertical et en ce que, lorsqu'il est vu en coupe selon un plan perpendiculaire à la direction d'alignement (17) des orifices (16) et passant par l'axe (11), l'entonnoir (13) présente des bords latéraux formant avec l'axe (11) des angles (βl, β2) différents.
10
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel les conduits (21 ) de sortie sont sensiblement rectilignes et parallèles entre eux.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce /5 qu'il comprend, pour chaque conduit (21) de sortie, une vanne (23) apte à obturer ledit conduit (21), la vanne (23) présentant un temps de fermeture inférieur à 12 secondes.
9. Installation de cuisson d'anodes (8), comprenant un four (2) comportant une 0 pluralité d'alvéoles (7) allongées destinées à recevoir les anodes (8) et au moins un dispositif de remplissage selon l'une des revendications 1 à 8, placé au-dessus du four (2), caractérisée en ce que ledit dispositif de manutention déplace ledit réservoir suivant la direction (y) de la longueur des alvéoles et en ce que les orifices (16) sont disposés les uns par rapport aux autres afin de 25 permettre le remplissage simultané d'au moins deux alvéoles (7) distinctes.
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que des conduits (21) de sortie sont associés à chacun des orifices (16) de sortie.
30 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le four (2) comprend au moins une chambre (3) comportant une pluralité d'alvéoles (7) allongées sensiblement identiques disposées sensiblement parallèlement les unes aux autres et régulièrement espacées les unes des autres, en ce que les orifices de sortie (16) sont sensiblement alignés, l'écartement (D) entre deux orifices (16) successifs étant sensiblement égal à N fois l'espacement 5 (d) entre deux alvéoles (7) adjacentes, N étant un nombre entier, et en ce que lesdits conduits (21) sont sensiblement rectilignes, verticaux et disposés dans un plan vertical sensiblement perpendiculaire aux alvéoles,
12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que N est w compris entre 1 et 3.
13. Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que l'entonnoir (13) comprend exactement deux orifices (16) de sortie associés chacun à un conduit (21) de sortie, l'écartement (D) entre les deux
15 conduits (21) étant sensiblement égal à l'espacement (d) entre deux alvéoles (7) adjacentes.
14. Procédé de mise en place d'anodes (8) dans les alvéoles (7) allongées d'un four (2) en vue de leur cuisson, caractérisé en ce qu'il comprend les
20 étapes consistant à :
- prévoir une installation (1) de cuisson d'anodes (8) conforme à l'une quelconque des revendications 9 à 13, le dispositif de remplissage étant placé au-dessus du four de sorte qu'au moins deux orifices (16) de sortie soient situés chacun en regard d'une alvéole (7) ;
25 - déverser du poussier (27) par au moins deux orifices (16) situés en regard d'une alvéole (7), tout en déplaçant le dispositif de remplissage dans la direction de la longueur des alvéoles (7), de façon à former dans au moins deux alvéoles (7) une couche de poussier (27) d'épaisseur sensiblement uniforme et faible par rapport à la hauteur desdites alvéoles (7) ;
30 - empiler des anodes (8) dans lesdites alvéoles (7), les anodes (8) reposant sur la couche de poussier (27) ; - déverser du poussier (27) par lesdits orifices (16) tout en déplaçant le dispositif de remplissage dans la direction (y) de la longueur des alvéoles (7), afin de combler l'espace libre situé entre les anodes (8) empilées et les parois de chacune desdites alvéoles (7),
5
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que des conduits (21) de sortie sont associés à chacun des orifices (16) de sortie.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'on déplace m également verticalement l'extrémité ouverte desdits conduits (21) de sortie pour aider à combler l'espace libre situé entre les anodes (8) empilées et les parois de chacune desdites alvéoles (7),
17. Procédé selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comprend 15 en outre les étapes consistant à :
- prévoir, pour chaque conduit (21) de sortie, une vanne (23) apte à obturer ledit conduit (21), la vanne (23) présentant un temps de fermeture inférieur à 12 secondes ;
- lors des étapes de déversement du poussier (27), agir sur les vannes (23) des 20 conduits (21) concernés pour que la différence de débit de poussier (27) entre les différents conduits (21) par lesquels s'effectue le déversement n'excède pas 10 %.
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