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WO2016128826A1 - Cuve d'electrolyse - Google Patents

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Publication number
WO2016128826A1
WO2016128826A1 PCT/IB2016/000123 IB2016000123W WO2016128826A1 WO 2016128826 A1 WO2016128826 A1 WO 2016128826A1 IB 2016000123 W IB2016000123 W IB 2016000123W WO 2016128826 A1 WO2016128826 A1 WO 2016128826A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
upstream
electrolysis
electrical
flexible portion
downstream
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/IB2016/000123
Other languages
English (en)
Inventor
Steeve RENAUDIER
Benoit BARDET
Frédéric BRUN
Patrice VERDU
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.)
Rio Tinto Alcan International Ltd
Original Assignee
Rio Tinto Alcan International Ltd
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 Rio Tinto Alcan International Ltd filed Critical Rio Tinto Alcan International Ltd
Publication of WO2016128826A1 publication Critical patent/WO2016128826A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars

Definitions

  • the present invention relates to an electrolysis cell, intended for the production of aluminum according to the Hall-Héroult process, and an aluminum plant comprising this electrolysis cell.
  • an electrolytic cell comprising a steel box inside which is arranged a coating of refractory materials, a cathode of carbon material, crossed by cathode conductors for collecting the electrolysis current at the cathode to lead to cathode outlets through the bottom or sides of the box, routing conductors extending substantially horizontally to the periphery of the next vessel from the cathode outlets, an electrolytic bath in which is dissolved alumina, at least one anode assembly comprising at least one anode immersed in this electrolytic bath.
  • the anode or anodes are more particularly anode type precooked with precooked carbon blocks, that is to say cooked before introduction into the electrolytic cell.
  • the tanks also include an anode frame to which are suspended the anode or.
  • the anode frame is movable in vertical translation relative to the box and supported by a superstructure extending longitudinally above the box. This allows adjustment of the position of the anodes by vertical translation of the anode frame, since the anodes are consumed in the electrolytic bath as the electrolysis reaction and / or liquid aluminum accumulates on the cathode and is periodically withdrawn.
  • Electrical conductors for mounting and connecting the electrolysis current are provided to conduct the electrolysis current from the conveying conductors of the tank N to the anode frame of the tank N + 1.
  • These electrical conductors rise and connection, connected to the routing conductors of the electrolysis tank N on the one hand and the anode frame of the tank N + 1 on the other hand, traditionally extend from bottom to top in the inter-tank space and above the box, and more particularly above the anode or anodes to reach the anode frame.
  • the rising and connecting conductors of a tank are positioned against a single longitudinal wall of the box, the longitudinal wall upstream side in the flow direction of the current in the row of electrolytic cells.
  • the electrical conductors of connection comprise a flexible portion, formed by a plurality of electrically conductive superposed sheets and of different lengths to allow the flexible portion to deform while remaining connected to the routing conductors, which are fixed, and to the anode frame, which is movable .
  • the shape of the rise conductors and connection including the shape of the flexible portion, bypass the upper wall of the box to conduct the current to the anode frame.
  • the flexible portion of the electrical conductors of rise and connection is generally disposed above the tank to feed to allow to accompany the movement of the anode assemblies necessary for the production of aluminum. Nevertheless, this arrangement of the electrical conductors of rise and connection is very bulky and represents an obstacle to evade during the withdrawal or the setting up of the anode assemblies by the side of the tank, and which prevents the withdrawal or the installation anode assemblies vertically from above the tank.
  • the present invention aims to overcome all or part of these disadvantages by providing an electrolysis tank allowing a large space saving, and an aluminum smelter comprising the electrolysis tank.
  • the invention relates to an electrolysis cell intended for the production of aluminum and intended to be arranged in an electrolysis cell line, in which the electrolysis cells are positioned next to one another .
  • the electrolysis cell comprises a box having a bottom wall, an upstream longitudinal wall and a downstream longitudinal wall, a plurality of anode assemblies each comprising at least one anode intended to be immersed in an electrolytic bath and to be consumed therein. during an electrolysis reaction.
  • the anode assembly is movable relative to the box in order to keep said at least one anode immersed, for example as it is consumed in the electrolytic bath.
  • Upstream and downstream electrical conductors extend from bottom to top along the downstream longitudinal wall of the well and are electrically connected to the anode assemblies.
  • Electrical routing conductors extend below the vessel and are intended to conduct the current from the previous electrolysis tank of the queue to the upstream electrical conductors and downstream connection.
  • at least one of the electrical routing conductors comprises a flexible portion extending under the bottom wall of the chamber of the electrolytic cell and being electrically connected to one of the electrical conductors of upstream and downstream connection.
  • the flexible portion is arranged to deform in a direction substantially parallel to a normal direction to the bottom wall of the box.
  • the deformation of the flexible portion allows the displacement relative to the box of the anode assembly and the electrical conductor upstream and downstream connection while maintaining the electrical connection with rigid and fixed conductors of the preceding electrolysis tank.
  • the electrolytic cell according to the invention allows easier handling of the anode assemblies and / or a significant space saving since the deformation of the flexible portion, connected to the electrical conductor of upstream and downstream connection, takes place under the electrolysis tank, and not on the side of the tank or above the tank as is the case for the electrolysis tanks of the state of the art.
  • this technical arrangement makes it possible to reduce the inter-tank space to bring the adjacent tanks closer together, which leads to a better yield thanks to a productivity maintained for a reduced space or to an increased productivity with equal space.
  • sub means: in a vertical volume at a lower altitude.
  • flexible portion is meant flexible portion, substantially longitudinal, deforming when one of its ends is moved relative to the other end.
  • the electrolysis tanks of the row of electrolytic cells are more particularly arranged side by side so that the longitudinal walls of the tanks extend perpendicularly to the tank line.
  • the tanks are electrically connected in series one after the other and the terms upstream and downstream are defined with respect to the overall direction of the current in the tank line. Electrical routing conductors intended to conduct the current from the previous electrolysis tank of the queue to the electrical conductors of upstream and downstream connection must therefore pass from an upstream side of the electrolysis cell (where is located the electrolysis tank previous line), down to the downstream side of the electrolysis cell (where the electrical conductors of upstream and downstream connection are located).
  • This tank configuration is particularly advantageous when the system of conductors of the smelter provides, for reasons of stability and magnetic balancing of the tanks, a supply of anode assemblies along the downstream longitudinal wall of the tank.
  • the electrical path to reach from the previous electrolysis tank along the long downstream longitudinal wall of the tank being important, the upstream electrical conductors and downstream connection are large, which adds to the interest of the solution according to the invention.
  • the or each electrical routing conductor comprises a first portion and a second portion, the first portion being substantially rigid and fixed relative to the electrolytic cell, the second portion being the flexible portion.
  • the flexible portion of the or each electrical conducting conductor may comprise a vertically displaceable distal end together with the downstream electrical and connecting conductor, a proximal end electrically connected to the first portion of the electrical conductor of delivery. and between the distal end and the proximal end, a curvature.
  • the flexible portion may have a U-shaped curvature between the distal end and the proximal end.
  • the distal end and the proximal end may be arranged relative to each other so that the vertical translation of the distal end causes the curvature to move in a direction substantially parallel to a direction normal to the wall. bottom of the box.
  • the flexible portion replaces a conventionally rigid routing conductor portion to reach the associated upstream and downstream conductor and therefore does not lengthen the electrical path of the lead system.
  • the deformation of the flexible portion of the electrical conductor has no component in a longitudinal direction of the vessel.
  • vertical direction means a direction substantially normal to the bottom wall of the chamber of the electrolytic cell.
  • the flexible portion of the or each electrical conductor routing may be arranged to deform in a plane perpendicular to the longitudinal walls upstream and downstream of the box.
  • the electrical conductors for routing can be positioned parallel to each other and perpendicular to a longitudinal plane of the electrolysis cell. This technical arrangement makes it possible to minimize the length of the electrical conductors for routing and thus to reduce the manufacturing costs and the electricity consumption of the electrolytic cell.
  • the flexible portion of the or each electrical conductor for routing may be designed to deform with a vertical deflection of between 200 and 700 mm, and preferably between 250 and 600 mm.
  • the flexible portion of the or each electrical conductor for routing may include a plurality of electrically conductive sheets superimposed on each other.
  • the electrically conductive sheets that form the flexible portion of the or each electrical conductor for routing are of different lengths. In fact, the leaves in the vicinity of the inner curvature are shorter than those located towards the outer curvature.
  • the flexible portion has two end faces on which are welded the electrically conductive sheets, the two end faces being parallel to each other.
  • the electrolytic cell may comprise at least one upstream electrical connection and connecting conductor extending from bottom to top along the downstream longitudinal wall of the box and electrically connected to the anode assemblies which comprises a flexible portion arranged to deform in a direction substantially parallel to a normal direction at the bottom of the box.
  • This tank configuration is particularly advantageous when the system of conductors of the aluminum plant provides, for reasons of stability and magnetic balancing tanks, a supply of anode assemblies both along an upstream longitudinal wall of the tank and along a downstream longitudinal wall of the tank.
  • the electrical path to reach from the preceding electrolysis cell (or from an equipotential conductor disposed between the electrolytic cell and the preceding electrolysis cell) along the downstream longitudinal wall of the cell is more important than the electrical path to reach from the preceding electrolytic cell (or from an equipotential conductor disposed between the electrolysis cell and the tank preceding electrolysis) along the downstream longitudinal wall of the tank, so that the upstream and downstream electrical conductors are much larger in size than the upstream electrical conductors and connection leads, which adds to the interest of the solution according to the invention.
  • the flexible portion is positioned in an inter-tank space, between two electrolysis cells of the same electrolysis tank line.
  • the flexible portion of the or each upstream electrical and connecting conductor may comprise a vertically translatable distal end together with the anode assembly to which it is connected, a proximal end electrically connected to an electrical conductor for conducting the current from the preceding electrolytic cell to a fixed and rigid upstream electrical connection and upconverting conductor, and between the distal end and the proximal end, a curvature.
  • the flexible portion has a U-shaped curvature between the distal end and the proximal end.
  • the flexible portion has an inverted U-shaped curvature between the distal end and the proximal end.
  • the distal end and the proximal end may be arranged relative to each other so that the vertical translation of the distal end causes the curvature to move in a direction substantially parallel to a normal direction at the bottom of the caisson.
  • the deformation of the flexible portion has no component in a longitudinal direction of the vessel.
  • the proximal end may be connected directly to an equipotential conductor of the electrical conductor arranged in the inter-vessel space, and from which extends an electrical conductor extending under the vessel and intended to conduct the current up to the upstream and downstream electrical conductors.
  • the electrical resistance from this equipotential conductor to the two ends of the anode assembly connected to (and via) upstream and downstream electrical connection and upstream conductors must be advantageously substantially equal, which explains the differences in sizes between the conductors. electrical up and downstream and upstream connection.
  • the flexible portion of the or each electrical conductor upstream and upstream connection may be arranged to deform in a plane perpendicular to the longitudinal walls upstream and downstream of the box.
  • the upstream electrical conductors and upstream connection may be positioned parallel to each other and perpendicular to a longitudinal plane of the electrolysis cell.
  • the flexible portion of the or each upstream electrical connection and upstream conductor may comprise a plurality of electrically conductive sheets superimposed on each other.
  • the electrically conductive sheets which form the flexible portion of the or each upstream electrical and connecting conductor may be of different lengths.
  • Each upstream and downstream upstream and upstream electrical conductor can be electrically connected to a single anode assembly.
  • the flexible portion of the or each upstream electrical connection and connecting conductor may be designed to deform with a vertical deflection of between 200 and 700 mm, and preferably between 250 and 600 mm.
  • the present invention also relates to an aluminum plant which comprises at least one electrolytic cell according to the invention.
  • this smelter offers substantial space savings, so improved performance.
  • the upstream and downstream electrical connection and upstream conductors of the electrolytic cell are integrally contained respectively in the inter-tank space separating it from the preceding electrolysis cell of the line and in the inter-tank space separating it from the next electrolysis cell in the line.
  • Inter-vessel space is understood to be the space between the downstream longitudinal wall of the vessel N and the upstream longitudinal wall of the vessel N + 1.
  • the rising and connecting electrical conductors do not extend above the vessel N + 1 or above the vessel N.
  • the aluminum smelter may comprise two electrolytic N, N + 1 electrolytic cells according to the invention, the two N electrolytic electrolytic cells being adjacent.
  • the aluminum smelter may comprise at least one interspace whose width is between 500 and 3000 mm, and preferably between 1000 and 2500 mm.
  • FIG. 1 is a diagrammatic and cross-sectional front view of an electrolysis cell line portion according to the state of the art
  • Figure 2 is a perspective view and in cross section of a front portion of electrolysis cell line according to the invention, in a transverse plane;
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional front view of a portion of the electrolysis cell line according to the invention, in a transverse plane;
  • FIG. 4 is a perspective view of the downstream side of a portion of line of electrolysis cells according to the invention, in a transverse plane;
  • FIG. 1 shows two tanks 100 of traditional electrolysis consecutive of the same line of tanks.
  • Each electrolysis tank 100 comprises a box 101 having an upstream longitudinal wall 101a, a downstream longitudinal wall 101b and a bottom wall.
  • the box 101 is lined internally with refractory materials 102, a cathode 104 and anodes 106 immersed in an electrolytic bath 108 at the bottom of which is formed an aluminum sheet 110.
  • the cathode 104 is electrically connected to cathode conductors 105 which pass through the sides of the well 101 at cathode outlets 112.
  • the cathode outlets 112 are connected to cathodic electrical conductors 114 which convey the electrolysis current to the electrical conductors for mounting and connection 1 13 of a subsequent electrolysis cell.
  • the rising and connecting electrical conductors 1 13 extend in a substantially transverse plane of the electrolytic cells 100.
  • the rising and connecting conductors 113 extend in a substantially transverse plane of the electrolytic cells 100. They also extend above the anodes 106 to the longitudinal central portion of the tank and represent an obstacle to dodge during the removal or placement of the anodes, and prevent the removal or placement of sets anodically vertically from the top of the tank. It is pointed out that, in the present document, by substantially transverse plane is meant plane substantially perpendicular to a longitudinal direction Y of the electrolysis cells.
  • FIG. 2 shows part of a line of electrolysis tanks 1 according to the invention, intended for the production of aluminum by electrolysis.
  • the electrolysis tanks 1 are substantially rectangular. They are arranged transversely to the length of the queue in which they are integrated.
  • electrolysis tank arranged transversely is meant electrolytic cell whose largest dimension, the length, is substantially perpendicular to the overall direction in which the electrolysis current flows, that is to say to the direction of circulation electrolysis current at the scale of the electrolysis cell line.
  • upstream and downstream are defined with respect to the overall flow direction of the electrolysis current at the scale of an electrolysis tank line.
  • the electrolysis tanks 1 comprise a box 2 which has an upstream longitudinal wall 2a, a downstream longitudinal wall 2b and a bottom 2c, a cathode 4 arranged inside the box 2, an anode assembly 10 comprising at least one anode 6 intended to be immersed in an electrolytic bath and to be consumed during the electrolysis reaction.
  • the anode assembly 10 is movable, in particular in vertical translation, relative to the caisson 2.
  • the displacement of the anode assembly 10 makes it possible to keep the anodes 6 immersed in the electrolytic bath 8 as and when they are consumed.
  • the electrolysis tanks 1 also comprise upstream electrical conductors and upstream connection 20a extending from bottom to top along the upstream longitudinal wall 2a of the caisson 2 and upstream electrical conductors and downstream connection 20b extending from bottom to top along the longitudinal downstream wall 2b of the box 2.
  • upstream and downstream 20a and downstream electrical connection and upstream conductors 20b are electrically connected and linked in vertical Z-axis translation with the anode assembly 10.
  • each upstream and downstream electrical connection 20a or downstream conductor 20b is electrically connected to a single anode assembly 10.
  • the upstream and upstream 20a and downstream electrical connection and upstream conductors 20b may each be connected to a lifting member allowing the Z-axis vertical translation of the upstream and downstream 20a and downstream electrical connection and upstream conductors 20b and of the anode assembly 10. .
  • the lifting member may, for example, comprise one or more connecting rod or a jack.
  • the upstream and upstream connection 20a and downstream electrical conductors 20b are intended to conduct the electrolysis current from electrical routing conductors 14 of a preceding electrolysis tank 1 in the queue, to the anode assembly 10.
  • the electrical routing conductors 14 are positioned under the tank line 1.
  • the electrical routing conductors 14 connected to the upstream and downstream electrical connection conductors 20b comprise a first portion and a second portion.
  • the second portion is a flexible portion 15 arranged to deform in a direction substantially parallel to a vertical direction Z of the electrolysis tanks 1.
  • the flexible portion 15 is designed to deform in a transverse plane XZ of the electrolysis tanks 1.
  • the flexible portion 15 allows the electrical conductor of upstream and downstream connection 20b to be movable in vertical translation relative to the caisson 2.
  • the flexible portion 15 is positioned under the electrolysis tank 1, which allows a significant gain of space and a decrease of the electrical path.
  • the flexible portion 15 comprises a distal end 16 and a proximal end 17.
  • the distal end 16 is movable in vertical translation together with an upstream electrical conductor and downstream connection 20b electrically connected to the anode assembly.
  • the proximal end 17 is electrically connected to the second portion of the electrical conductor 14.
  • the flexible portion has a curvature, especially U adapted to deform.
  • the U-curvature points downwards.
  • Bottom means a floor on which the line of electrolysis cells rests.
  • the flexible portion 15 comprises a plurality of electrically conductive sheets superimposed on each other.
  • the electrically conductive sheets may be welded at their distal and proximal ends 16. This weld may advantageously be performed on conductor faces parallel to each other.
  • the flexible portion 15 is designed to deform with a vertical deflection of between 200 mm and 700 mm and preferably between 250 mm and 600 mm.
  • the electrically conductive sheets that form the flexible portion may be of different lengths.
  • the upstream electrical and upstream connection conductors 20a comprise a flexible portion 22 arranged to deform in a direction substantially parallel to a vertical direction Z of the electrolysis tanks 1.
  • the flexible portion 22 is designed to deform in a transverse plane XZ of the electrolysis tanks 1.
  • the flexible portion 22 is designed to deform with a vertical deflection of between 200 mm and 700 mm and preferably between 250 mm and 600 mm.
  • the flexible portion 22 comprises a distal end 24, a proximal end 26 electrically connected to the electrical routing conductors 14 of the preceding vat and, between the distal end 24 and the proximal end. 26, an inverted U-bend which determines the direction of deformation of the flexible portion 22. According to the embodiment shown here, the inverted U-bend points upwards.
  • the curvature could be in U and point down.
  • the proximal end 26 is connected directly to an equipotential conductor 27 of the electrical conductor 14 disposed in the inter-vessel space, and from which extends an electrical conductor 14 extending under the vessel and intended to conduct current to the upstream electrical conductors and downstream connection 20b.
  • the electrical resistance from this equipotential conductor 27 to the two ends of the anode assembly 10 connected to (and via) upstream and downstream electrical connection conductors 20a and 20b must advantageously be substantially equal, which explains the differences in sizes between the upstream electrical conductors and upstream connection 20a and 20b downstream.
  • the flexible portion 22 comprises a plurality of electrically conductive sheets superimposed on each other.
  • the electrically conductive sheets which form the flexible portion 22 may be of different lengths.
  • the distal end 24 is movable, in particular in vertical translation, together with the anode assembly 10.
  • distal end 24 and the proximal end 26 are arranged relative to each other so that the vertical translation of the distal end 24 causes a displacement of the curvature in a direction substantially parallel to the vertical direction Z of the electrolysis tank 1.
  • the electrolysis tanks 1 may comprise a plurality of electrical routing conductors 14, electrical conductors for upstream and upstream connection 20a, and electrical conductors for upstream and downstream connection. 20b.
  • the flexible portions 15 of the electrical routing conductors positioned under the electrolysis cells 1 allow only the flexible portions 22 of the electrical conductors to be mounted and connected. upstream 20b in the inter-tank space. This technical provision of the invention therefore makes it possible to reduce the space between two tanks of the same line.
  • the anodes 6 are consumed in the electrolytic bath 8.
  • the lifting member makes it possible to move the anode assembly 10 between a high position and a low position to accompany the consumption of the anodes as the electrolysis reaction proceeds and / or the changes in the height of the slick.
  • the present invention also relates to an aluminum smelter 50 with at least one electrolysis tank 1 previously described.
  • the lampry 50 comprises at least three consecutive electrolysis cells 1.
  • the upstream and downstream electrical connection 20a and downstream conductors 20b of the electrolysis vessel (s) 1 are advantageously completely contained in the inter-tank space separating two tanks. successive electrolysis of the line.
  • the electrical routing conductors 14 can be completely contained under the electrolysis cell line.
  • the aluminum smelter 50 comprises at least one interspace whose width L is between 500 mm and 3000 mm and preferably between 1000 mm and 2500 mm.
  • the invention proposes an electrolytic cell which allows a significant space saving since the deformation of the flexible portion connected to the electrical conductor of rise and connection takes place under the electrolytic cell, and not on the side of the as is the case for the electrolysis cells of the state of the art.
  • the invention provides an aluminum smelter comprising tanks according to the invention, which allows a reduction of inter-tank space and promotes a better yield through productivity maintained for a reduced space or increased productivity to space equal.

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Abstract

L'invention concerne une cuve (1) d'électrolyse destinée à la production d'aluminium et à être agencée dans une file de cuves d'électrolyse, la cuve (1) d'électrolyse comprenant un caisson (2) présentant une paroi de fond (2c), une paroi longitudinale amont (2a) et une paroi longitudinale aval (2b), une pluralité d'ensembles anodiques (10) comprenant chacun au moins une anode (6) destinée à être immergée dans un bain (8) électrolytique au cours d'une réaction d'électrolyse, chaque ensemble anodique (10) étant mobile par rapport au caisson (2) en vue de maintenir immergée ladite au moins une anode (6), des conducteurs électriques de montée et de connexion aval (20b) s'étendant de bas en haut le long de la paroi longitudinale aval (2b) du caisson (2) et connectés électriquement aux ensembles anodiques (10), et des conducteurs électriques d'acheminement (14) s'étendant sous la cuve (1) et destinés à conduire le courant depuis la cuve d'électrolyse précédente de la file jusqu'aux conducteurs électriques de montée et de connexion aval (20b). De plus, un des conducteurs électriques d'acheminement (14) comprend une portion souple (15), s'étendant sous la cuve (1) d'électrolyse et étant connectée électriquement à un des conducteurs électriques de montée et de connexion aval (20b), la portion souple (15) étant agencée pour se déformer dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale à la paroi de fond (2c) du caisson (2).

Description

Cuve d'électrolyse
La présente invention concerne une cuve d'électrolyse, destinée à la production d'aluminium selon le procédé de Hall-Héroult et une aluminerie comprenant cette cuve d'électrolyse.
II est connu de produire l'aluminium industriellement à partir d'alumine par électrolyse selon le procédé de Hall-Héroult. A cet effet, on prévoit une cuve d'électrolyse comprenant un caisson en acier à l'intérieur duquel est agencé un revêtement en matériaux réfractaires, une cathode en matériau carboné, traversée par des conducteurs cathodiques destinés à collecter le courant d'électrolyse à la cathode pour le conduire jusqu'à des sorties cathodiques traversant le fond ou les côtés du caisson, des conducteurs d'acheminement s'étendant sensiblement horizontalement jusqu'à la périphérie de la cuve suivante depuis les sorties cathodiques, un bain électrolytique dans lequel est dissout l'alumine, au moins un ensemble anodique comportant au moins une anode plongée dans ce bain électrolytique. La ou les anodes sont plus particulièrement de type anode précuite avec des blocs carbonés précuits, c'est-à-dire cuits avant introduction dans la cuve d'électrolyse.
Les cuves comprennent également un cadre anodique auquel sont suspendues la ou les anodes. Traditionnellement, le cadre anodique est mobile en translation verticale par rapport au caisson et supporté par une superstructure s'étendant longitudinalement au- dessus du caisson. Cela permet un ajustement de la position des anodes par translation verticale du cadre anodique, car les anodes sont consommées dans le bain électrolytique au fur et à mesure de la réaction d'électrolyse et/ou de l'aluminium liquide s'accumule sur la cathode et est périodiquement soutiré.
Des conducteurs électriques de montée et de connexion du courant d'électrolyse sont prévus pour conduire le courant d'électrolyse depuis les conducteurs d'acheminement de la cuve N jusqu'au cadre anodique de la cuve N+1. Ces conducteurs électriques de montée et de connexion, reliés aux conducteurs d'acheminement de la cuve d'électrolyse N d'une part et au cadre anodique de la cuve N+1 d'autre part, s'étendent traditionnellement de bas en haut dans l'espace inter-cuves et au-dessus du caisson, et plus particulièrement au-dessus de la ou des anodes pour atteindre le cadre anodique. Généralement, les conducteurs de montée et de connexion d'une cuve sont positionnés contre une unique paroi longitudinale du caisson, la paroi longitudinale côté amont dans le sens de circulation du courant dans la file de cuves d'électrolyse.
Pour accompagner le mouvement de translation verticale du cadre anodique et assurer ainsi une connexion électrique fiable, les conducteurs électriques de montée et de connexion comprennent une portion souple, formée par une pluralité de feuilles superposées électriquement conductrices et de différentes longueurs pour permettre à la portion souple de se déformer tout en restant connectée aux conducteurs d'acheminement, qui sont fixes, et au cadre anodique, qui est mobile. On notera que la forme des conducteurs de montée et de connexion, et notamment la forme de la portion souple, permet de contourner la paroi supérieure du caisson afin de conduire le courant jusqu'au cadre anodique.
La portion souple des conducteurs électriques de montée et de connexion est généralement disposée au-dessus de la cuve à alimenter pour permettre d'accompagner le mouvement des ensembles anodiques nécessaires à la production d'aluminium. Néanmoins, cet agencement des conducteurs électriques de montée et de connexion est très volumineux et représente un obstacle à esquiver lors du retrait ou de la mise en place des ensembles anodiques par le côté de la cuve, et qui empêche le retrait ou la mise en place des ensembles anodiques verticalement par le dessus de la cuve.
II est connu par le document US 3575827 de positionner la portion souple des conducteurs électriques de montée et de connexion dans l'espace entre les deux cuves (espace inter-cuves). Cependant, le positionnement de tels conducteurs contre une paroi longitudinale du caisson rend l'ensemble très encombrant et impose un important espacement entre deux cuves consécutives d'une même file. Cette problématique est en outre encore plus forte si l'on souhaite alimenter la cuve d'électrolyse au moyen de conducteurs de montée et de connexion disposés contre les deux parois longitudinales opposées du caisson.
Aussi, la présente invention vise à pallier tout ou partie de ces inconvénients en proposant une cuve d'électrolyse permettant un fort gain d'espace, ainsi qu'une aluminerie comprenant cette cuve d'électrolyse.
Selon une définition générale, l'invention concerne une cuve d'électrolyse destinée à la production d'aluminium et destinée à être agencée dans une file de cuves d'électrolyse, dans laquelle les cuves d'électrolyses sont positionnées les unes à côté des autres. La cuve d'électrolyse comprend un caisson présentant une paroi de fond, une paroi longitudinale amont et une paroi longitudinale aval, une pluralité d'ensembles anodiques comprenant chacun au moins une anode destinée à être immergée dans un bain électrolytique et à y être consommée au cours d'une réaction d'électrolyse. L'ensemble anodique est mobile par rapport au caisson en vue de maintenir immergée ladite au moins une anode, par exemple au fur et à mesure de sa consommation dans le bain électrolytique. Des conducteurs électriques de montée et de connexion aval s'étendent de bas en haut le long de la paroi longitudinale aval du caisson et sont connectés électriquement aux ensembles anodiques. Des conducteurs électriques d'acheminement s'étendent sous la cuve et sont destinés à conduire le courant depuis la cuve d'électrolyse précédente de la file jusqu'aux conducteurs électriques de montée et de connexion aval. De plus, au moins un des conducteurs électriques d'acheminement comprend une portion souple, s'étendant sous la paroi de fond du caisson de la cuve d'électrolyse et étant connectée électriquement à un des conducteurs électriques de montée et de connexion aval. La portion souple est agencée pour se déformer dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale à la paroi de fond du caisson.
La déformation de la portion souple permet le déplacement par rapport au caisson de l'ensemble anodique et du conducteur électrique de montée et de connexion aval tout en maintenant la connexion électrique avec des conducteurs rigides et fixes de la cuve d'électrolyse précédente.
Ainsi, la cuve d'électrolyse selon l'invention permet une manipulation plus aisée des ensembles anodiques et/ou un gain de place significatif puisque la déformation de la portion souple, liée au conducteur électrique de montée et de connexion aval, a lieu sous la cuve d'électrolyse, et non sur le côté de la cuve ou au-dessus de la cuve comme c'est le cas pour les cuves d'électrolyse de l'état de la technique. D'une manière particulièrement avantageuse, cette disposition technique permet de réduire l'espace inter-cuves pour rapprocher les cuves adjacentes, ce qui amène à un meilleur rendement grâce à une productivité maintenue pour un espace réduit ou à une productivité accrue à espace égal.
Il est précisé que dans le présent document, sous signifie : dans un volume vertical à une altitude inférieure.
Par portion souple on entend partie flexible, sensiblement longitudinale, se déformant lorsque l'une de ses extrémités est déplacée relativement à l'autre extrémité.
Les cuves d'électrolyse de la file de cuves d'électrolyse sont plus particulièrement disposées côte à côte de sorte que les parois longitudinales des cuves s'étendent perpendiculairement à la file de cuves. Les cuves sont connectées électriquement en série les unes après les autres et les termes amont et aval sont définis par rapport à la direction globale du courant dans la file de cuve. Les conducteurs électriques d'acheminement destinés à conduire le courant depuis la cuve d'électrolyse précédente de la file jusqu'aux conducteurs électriques de montée et de connexion aval doivent donc passer depuis un côté amont de la cuve d'électrolyse (où se trouve la cuve d'électrolyse précédente de la file), jusqu'au côté aval de la cuve d'électrolyse (où se trouve les conducteurs électriques de montée et de connexion aval).
Cette configuration de cuve est particulièrement avantageuse lorsque le système de conducteurs de l'aluminerie prévoit, pour des raisons de stabilité et d'équilibrage magnétique des cuves, une alimentation des ensembles anodiques le long de la paroi longitudinale aval de la cuve.
Le chemin électrique pour parvenir depuis la cuve d'électrolyse précédente jusque le long de la paroi longitudinale aval de la cuve étant important, les conducteurs électriques de montée et de connexion aval sont de taille importante, ce qui ajoute à l'intérêt de la solution selon l'invention. Le, ou chaque, conducteur électrique d'acheminement comprend une première portion et une deuxième portion, la première portion étant sensiblement rigide et fixe par rapport à la cuve d'électrolyse, la deuxième portion étant la portion souple. La portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement peut comprendre une extrémité distale mobile en translation verticale conjointement avec le conducteur électrique de montée et de connexion aval, une extrémité proximale connectée électriquement à la première portion du conducteur électrique d'acheminement, et entre l'extrémité distale et l'extrémité proximale, une courbure.
La portion souple peut présenter une courbure en U entre l'extrémité distale et l'extrémité proximale.
L'extrémité distale et l'extrémité proximale peuvent être agencées l'une par rapport à l'autre de sorte que la translation verticale de l'extrémité distale provoque un déplacement de la courbure dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale à la paroi de fond du caisson.
La portion souple remplace une portion de conducteur d'acheminement classiquement rigide pour atteindre le conducteur de montée et de connexion aval associé et n'allonge donc pas le chemin électrique du système de conducteurs.
En d'autres termes, la déformation de la portion souple du conducteur électrique d'acheminement n'a pas de composante selon une direction longitudinale de la cuve. Par direction verticale, on entend une direction sensiblement normale à la paroi de fond du caisson de la cuve d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation, la portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement peut être agencée pour se déformer dans un plan perpendiculaire aux parois longitudinales amont et aval du caisson. Ainsi, les conducteurs électriques d'acheminement peuvent être positionnés parallèles entre eux et perpendiculairement à un plan longitudinal de la cuve d'électrolyse. Cette disposition technique permet de minimiser la longueur des conducteurs électriques d'acheminement et ainsi de réduire les coûts de fabrication et la consommation électrique de la cuve d'électrolyse.
La portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement peut être conçue pour se déformer avec un débattement vertical compris entre 200 et 700 mm, et de préférence entre 250 et 600 mm. La portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement peut comprendre une pluralité de feuilles électriquement conductrices superposées les unes aux autres.
De plus, les feuilles électriquement conductrices qui forment la portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement sont de longueur différentes. En effet, les feuilles au voisinage de la courbure intérieure sont plus courtes que celles situées vers la courbure extérieure.
Ainsi, les longueurs de ces feuilles sont définies de sorte que le risque qu'elles s'écrasent mutuellement peut être définitivement écarté.
Selon un mode de réalisation préféré, la portion souple comporte deux faces d'extrémités sur lesquelles sont soudées les feuilles électriquement conductrices, les deux faces d'extrémités étant parallèles entre elles.
Les risques d'endommagement des feuilles par écrasement mutuel sont ainsi minimisés. La cuve d'électrolyse peut comprendre au moins un conducteur électrique de montée et de connexion amont s'étendant de bas en haut le long de la paroi longitudinale aval du caisson et connectés électriquement aux ensembles anodiques qui comprend une portion souple agencée pour se déformer dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale au fond du caisson.
Cette configuration de cuve est particulièrement avantageuse lorsque le système de conducteurs de l'aluminerie prévoit, pour des raisons de stabilité et d'équilibrage magnétique des cuves, une alimentation des ensembles anodiques à la fois le long d'une paroi longitudinale amont de la cuve et le long d'une paroi longitudinale aval de la cuve. Aussi, le chemin électrique pour parvenir depuis la cuve d'électrolyse précédente (ou depuis un conducteur équipotentiel disposé entre la cuve d'électrolyse et la cuve d'électrolyse précédente) jusque le long de la paroi longitudinale aval de la cuve est plus important que le chemin électrique pour parvenir depuis la cuve d'électrolyse précédente (ou depuis un conducteur équipotentiel disposé entre la cuve d'électrolyse et la cuve d'électrolyse précédente) jusque le long de la paroi longitudinale aval de la cuve, de sorte que les conducteurs électriques de montée et de connexion aval sont de taille beaucoup plus importante que les conducteurs électriques de montée et de connexion amont, ce qui ajoute à l'intérêt de la solution selon l'invention. La portion souple est positionnée dans un espace inter-cuves, entre deux cuves d'électrolyse d'une même file de cuve d'électrolyse.
La portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont peut comprendre une extrémité distale mobile en translation verticale conjointement avec l'ensemble anodique auquel il est connecté, une extrémité proximale connectée électriquement à un conducteur électrique d'acheminement destiné à conduire le courant depuis la cuve d'électrolyse précédente jusqu'à un conducteur électrique de montée et de connexion amont fixe et rigide, et entre l'extrémité distale et l'extrémité proximale, une courbure.
Selon un mode de réalisation, la portion souple présente une courbure en U entre l'extrémité distale et l'extrémité proximale.
Selon un autre mode de réalisation, la portion souple présente une courbure en U inversé entre l'extrémité distale et l'extrémité proximale.
L'extrémité distale et l'extrémité proximale peuvent être agencées l'une par rapport à l'autre de sorte que la translation verticale de l'extrémité distale provoque un déplacement de la courbure dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale au fond du caisson.
Autrement dit, la déformation de la portion souple n'a pas de composante selon une direction longitudinale de la cuve.
L'extrémité proximale peut être connectée directement à un conducteur équipotentiel du conducteur électrique d'acheminement disposé dans l'espace inter-cuves, et depuis lequel s'étend un conducteur électrique d'acheminement s'étendant sous la cuve et destiné à conduire le courant jusqu'aux conducteurs électriques de montée et de connexion aval. La résistance électrique depuis ce conducteur équipotentiel jusqu'aux deux extrémités de l'ensemble anodique connectées aux (et via les) conducteurs électriques de montée et de connexion amont et aval doit être avantageusement sensiblement égale, ce qui explique les différences de tailles entre les conducteurs électriques de montée et de connexion amont et aval.
La portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont peut être agencée pour se déformer dans un plan perpendiculaire aux parois longitudinales amont et aval du caisson. Ainsi, les conducteurs électriques de montée et de connexion amont peuvent être positionnés parallèles entre eux et perpendiculairement à un plan longitudinal de la cuve d'électrolyse. Cette disposition technique permet de minimiser la longueur des conducteurs électriques de montée et de connexion et ainsi de réduire les coûts de fabrication et la consommation électrique de la cuve d'électrolyse.
La portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont peut comprendre une pluralité de feuilles électriquement conductrices superposées les unes aux autres.
Plus particulièrement, les feuilles électriquement conductrices qui forment la portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont peuvent être de longueurs différentes.
Ainsi, ces feuilles se déforment d'une telle façon que le risque qu'elles s'écrasent mutuellement peut être écarté.
Chaque conducteur électrique de montée et de connexion amont et aval peut être connecté électriquement à un unique ensemble anodique.
La portion souple du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont peut être conçue pour se déformer avec un débattement vertical compris entre 200 et 700 mm, et de préférence entre 250 et 600 mm.
La présente invention porte aussi sur une aluminerie qui comprend au moins une cuve d'électrolyse selon l'invention.
Ainsi, cette aluminerie offre des gains de place substantiels, donc un rendement amélioré.
D'une manière avantageuse, les conducteurs électriques de montée et de connexion amont et aval de la cuve d'électrolyse sont intégralement contenus respectivement dans l'espace inter-cuves la séparant de la cuve d'électrolyse précédente de la file et dans l'espace inter-cuves la séparant de la cuve d'électrolyse suivante de la file.
Par espace inter-cuves on entend espace entre la paroi longitudinale aval du caisson de la cuve N et la paroi longitudinale amont du caisson de la cuve N+1. On peut donc parler d'espace inter-caissons, qui ne prend pas en compte la présence d'un éventuel berceau pour chacun, ou l'un, des caissons.
Autrement dit, les conducteurs électriques de montée et de connexion ne s'étendent pas au-dessus de la cuve N+1 ni au-dessus de la cuve N.
L'aluminerie peut comprendre deux cuves d'électrolyse N, N+1 d'électrolyse selon l'invention, les deux cuves d'électrolyse N, N+1 d'électrolyse étant adjacentes. Selon un mode de réalisation, l'aluminerie peut comprendre au moins un espace intercuves dont la largeur est comprise entre 500 et 3000 mm, et de préférence entre 1000 et 2500 mm.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation d'une cuve d'électrolyse selon l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique et en coupe transversale de face d'une portion de file de cuves d'électrolyse selon l'état de la technique ;
La figure 2 est une vue en perspective et en coupe transversale de face d'une portion de file de cuves d'électrolyse selon l'invention, dans un plan transversal ;
La figure 3 est une vue schématique et en coupe transversale de face d'une portion de file de cuves d'électrolyse selon l'invention, dans un plan transversal ;
La figure 4 est une vue en perspective du côté aval d'une portion de file de cuves d'électrolyse selon l'invention, dans un plan transversal ;
La figure 1 montre deux cuves 100 d'électrolyse traditionnelles consécutives d'une même file de cuves. Chaque cuve 100 d'électrolyse comprend un caisson 101 présentant une paroi longitudinale amont 101a, une paroi longitudinale aval 101 b et une paroi de fond. Le caisson 101 est garni intérieurement par des matériaux 102 réfractaires, une cathode 104 et des anodes 106 plongées dans un bain 108 électrolytique au fond duquel est formée une nappe 110 d'aluminium. La cathode 104 est reliée électriquement à des conducteurs cathodiques 105 qui traversent les côtés du caisson 101 au niveau de sorties cathodiques 112. Les sorties cathodiques 112 sont reliées à des conducteurs électriques d'acheminement cathodiques 114 qui acheminent le courant d'électrolyse jusqu'aux conducteurs électriques de montée et de connexion 1 13 d'une cuve d'électrolyse suivante.
Les conducteurs électriques de montée et de connexion 1 13 s'étendent dans un plan sensiblement transversal des cuves 100 d'électrolyse.
Comme on peut l'observer sur la figure 1 , les conducteurs 113 de montée et de connexion s'étendent dans un plan sensiblement transversal des cuves 100 d'électrolyse. Ils s'étendent également au-dessus des anodes 106 jusqu'à la partie centrale longitudinale de la cuve et représentent un obstacle à esquiver lors du retrait ou de la mise en place des anodes, et empêchent le retrait ou la mise en place des ensembles anodiques verticalement par le dessus de la cuve. Il est précisé que, dans le présent document, par plan sensiblement transversal on entend plan sensiblement perpendiculaire à une direction longitudinale Y des cuves d'électrolyse.
On précise que la description est réalisée par rapport à un référentiel cartésien lié à une cuve d'électrolyse, l'axe X étant orienté dans une direction transversale de la cuve d'électrolyse, l'axe Y étant orienté dans une direction longitudinale de la cuve d'électrolyse, et l'axe Z étant orienté dans une direction verticale de la cuve d'électrolyse. Les orientations, directions, plans et déplacements longitudinaux, transversaux, verticaux sont ainsi définis par rapport à ce référentiel.
La figure 2 montre une partie d'une file de cuves 1 d'électrolyse selon l'invention, destinées à la production d'aluminium par électrolyse. Comme on peut le voir sur la figure 2, les cuves 1 d'électrolyse sont sensiblement rectangulaires. Elles sont agencées transversalement par rapport à la longueur de la file dans laquelle elles sont intégrées. Par cuve d'électrolyse agencée transversalement on entend cuve d'électrolyse dont la plus grande dimension, la longueur, est sensiblement perpendiculaire à la direction globale dans laquelle circule le courant d'électrolyse, c'est-à-dire à la direction de circulation du courant d'électrolyse à l'échelle de la file de cuves d'électrolyse.
On précise que dans la présente description, amont et aval sont définis par rapport au sens de circulation global du courant d'électrolyse à l'échelle d'une file de cuve d'électrolyse.
Les cuves 1 d'électrolyse comprennent un caisson 2 qui présente une paroi longitudinale amont 2a, une paroi longitudinale aval 2b et un fond 2c, une cathode 4 agencée à l'intérieur du caisson 2, un ensemble anodique 10 comprenant au moins une anode 6 destinée à être immergée dans un bain 8 électrolytique et à y être consommée au cours de la réaction d'électrolyse.
L'ensemble anodique 10 est mobile, notamment en translation verticale, par rapport au caisson 2. Le déplacement de l'ensemble anodique 10 permet de maintenir immergées les anodes 6 dans le bain 8 électrolytique au fur et à mesure de leur consommation.
Les cuves 1 d'électrolyse comprennent également des conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a s'étendant de bas en haut le long de la paroi longitudinale amont 2a du caisson 2 et des conducteurs électriques de montée et de connexion aval 20b s'étendant de bas en haut le long de la paroi longitudinale aval 2b du caisson 2. En outre, les conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et aval 20b sont connectés électriquement et liés en translation verticale d'axe Z avec l'ensemble anodique 10.
De façon avantageuse, chaque conducteur électrique de montée et de connexion amont 20a ou aval 20b est connecté électriquement à un unique ensemble anodique 10.
Les conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et aval 20b peuvent être liés chacun à un organe de levage permettant la translation verticale d'axe Z des conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et aval 20b et de l'ensemble anodique 10.
L'organe de levage peut, par exemple, comprendre une, ou plusieurs, bielle, ou un vérin.
Les conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et aval 20b sont destinés à conduire le courant d'électrolyse depuis des conducteurs électriques d'acheminement 14 d'une cuve 1 d'électrolyse précédente dans la file, jusqu'à l'ensemble anodique 10.
Comme on peut le remarquer sur les figures 2 et 3, les conducteurs électrique d'acheminement 14 sont positionnés sous la file de cuve 1.
Selon l'invention, les conducteurs électriques d'acheminement 14 connectés aux conducteurs électriques de montée et de connexion aval 20b comprennent une première portion et une deuxième portion. La deuxième portion est une portion souple 15 agencée pour se déformer dans une direction sensiblement parallèle à une direction verticale Z des cuves 1 d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation, la portion souple 15 est conçue pour se déformer dans un plan transversal XZ des cuves 1 d'électrolyse.
La portion souple 15 permet au conducteur électrique de montée et de connexion aval 20b d'être mobile en translation verticale par rapport au caisson 2. La portion souple 15 est positionnée sous la cuve 1 d'électrolyse, ce qui permet un important gain d'espace et une diminution du chemin électrique.
Comme on peut le voir sur la figure 3, la portion souple 15 comprend une extrémité distale 16 et une extrémité proximale 17.
L'extrémité distale 16 est mobile en translation verticale conjointement avec un conducteur électrique de montée et de connexion aval 20b connecté électriquement à l'ensemble anodique. L'extrémité proximale 17 est connectée électriquement à la deuxième portion du conducteur électrique d'acheminement 14.
Entre l'extrémité distale 16 et l'extrémité proximale 17, la portion souple présente une courbure, notamment en U adaptée pour se déformer. Selon le mode de réalisation ici présenté, la courbure en U pointe vers le bas. Par bas, on entend un plancher sur lequel repose la file de cuves d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation, la portion souple 15 comprend une pluralité de feuilles électriquement conductrices, superposées les unes aux autres.
Les feuilles électriquement conductrices peuvent être soudées au niveau de leurs extrémités distales 16 et proximales 17. Cette soudure peut avantageusement être effectuée sur des faces de conducteur parallèles entre elles.
La portion souple 15 est conçue pour se déformer avec un débattement vertical compris entre 200 mm et 700 mm et préférentiellement entre 250 mm et 600 mm.
Les feuilles électriquement conductrices qui forment la portion souple 15 peuvent être de longueurs différentes.
Selon le mode de réalisation ici présenté, les conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a comprennent une portion souple 22 agencée pour se déformer dans une direction sensiblement parallèle à une direction verticale Z des cuves 1 d'électrolyse.
Selon un mode de réalisation, la portion souple 22 est conçue pour se déformer dans un plan transversal XZ des cuves 1 d'électrolyse.
La portion souple 22 est conçue pour se déformer avec un débattement vertical compris entre 200 mm et 700 mm et préférentiellement entre 250 mm et 600 mm.
Comme on peut le voir sur la figure 3, la portion souple 22 comprend une extrémité distale 24, une extrémité proximale 26 connectée électriquement aux conducteurs électriques d'acheminement 14 de la cuve précédente et, entre l'extrémité distale 24 et l'extrémité proximale 26, une courbure en U inversé qui détermine le sens de déformation de la portion souple 22. Selon le mode de réalisation ici présenté, la courbure en U inversé pointe vers le haut.
Alternativement, la courbure pourrait être en U et pointer vers le bas.
L'extrémité proximale 26 est connectée directement à un conducteur équipotentiel 27 du conducteur électrique d'acheminement 14 disposé dans l'espace inter-cuves, et depuis lequel s'étend un conducteur électrique d'acheminement 14 s'étendant sous la cuve et destiné à conduire le courant jusqu'aux conducteurs électriques de montée et de connexion aval 20b. La résistance électrique depuis ce conducteur équipotentiel 27 jusqu'aux deux extrémités de l'ensemble anodique 10 connectées aux (et via les) conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et aval 20b doit être avantageusement sensiblement égale, ce qui explique les différences de tailles entre les conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et aval 20b.
La portion souple 22 comprend une pluralité de feuilles électriquement conductrices, superposées les unes aux autres.
Les feuilles électriquement conductrices qui forment la portion souple 22 peuvent être de longueurs différentes.
L'extrémité distale 24 est mobile, notamment en translation verticale, conjointement avec l'ensemble anodique 10.
De plus, l'extrémité distale 24 et l'extrémité proximale 26 sont agencées l'une par rapport à l'autre de sorte que la translation verticale de l'extrémité distale 24 provoque un déplacement de la courbure dans une direction sensiblement parallèle à la direction verticale Z de la cuve 1 d'électrolyse.
Comme on peut le remarquer sur les figures 2 et 4, les cuves 1 d'électrolyse peuvent comprendre une pluralité de conducteurs électriques d'acheminement 14, de conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et de conducteurs électriques de montée et de connexion aval 20b.
Comme on peut l'observer sur les figures 2 et 4, les portions souples 15 des conducteurs électriques d'acheminement positionnées sous les cuves 1 d'électrolyse, permettent de n'avoir que les portions souples 22 des conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20b dans l'espace inter-cuves. Cette disposition technique de l'invention permet donc de réduire l'espace entre deux cuves d'une même file.
Lors du fonctionnement de la cuve 1 d'électrolyse, les anodes 6 sont consommées dans le bain électrolytique 8. La translation verticale des conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et aval 20b, liés à l'ensemble anodique 10, permet de maintenir immergées les anodes 6.
L'organe de levage permet de déplacer l'ensemble anodique 10 entre une position haute et une position basse pour accompagner la consommation des anodes au fur et à mesure de la réaction d'électrolyse et/ou les changements de hauteur de la nappe d'aluminium s'accumulant sur la cathode et périodiquement soutirée. La présente invention porte aussi sur une aluminerie 50 avec au moins une cuve 1 d'électrolyse précédemment décrite.
Selon la figure 4, Paluminerie 50 comprend au moins trois cuves 1 d'électrolyse consécutives.
Comme on peut le voir sur la figure 2, les conducteurs électriques de montée et de connexion amont 20a et aval 20b de la ou des cuves 1 d'électrolyse sont, de façon avantageuse, intégralement contenus dans l'espace inter-cuves séparant deux cuves d'électrolyse successives de la file.
De même, comme on peut le voir sur la figure 2, les conducteurs électriques d'acheminement 14 peuvent être intégralement contenus sous la file de cuves d'électrolyse.
Comme on peut le voir sur la figure 2, l'aluminerie 50 comprend au moins un espace intercuves dont la largeur L est comprise entre 500 mm et 3000 mm et préférentiellement entre 1000 mm et 2500 mm.
Ainsi, l'invention propose une cuve d'électrolyse qui permet un gain de place significatif puisque la déformation de la portion souple liée au conducteur électrique de montée et de connexion à lieu sous la cuve d'électrolyse, et non sur le côté de la cuve comme c'est le cas pour les cuves d'électrolyse de l'état de la technique. De plus, l'invention propose une aluminerie comprenant des cuves selon l'invention, ce qui permet une réduction de l'espace inter-cuves et favorise un meilleur rendement grâce à une productivité maintenue pour un espace réduit ou à une productivité accrue à espace égal.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, ce mode de réalisation n'ayant été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications sont possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par la substitution d'équivalents techniques sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Cuve (1) d'électrolyse destinée à la production d'aluminium et à être agencée dans une file de cuves d'électrolyse, la cuve (1) d'électrolyse comprenant un caisson (2) présentant une paroi de fond (2c), une paroi longitudinale amont (2a) et une paroi longitudinale aval (2b), une pluralité d'ensembles anodiques (10) comprenant chacun au moins une anode (6) destinée à être immergée dans un bain (8) électrolytique au cours d'une réaction d'électrolyse, chaque ensemble anodique (10) étant mobile par rapport au caisson (2) en vue de maintenir immergée ladite au moins une anode (6), des conducteurs électriques de montée et de connexion aval (20b) s'étendant de bas en haut le long de la paroi longitudinale aval (2b) du caisson (2) et connectés électriquement aux ensembles anodiques (10), et des conducteurs électriques d'acheminement (14) s'étendant sous la cuve (1 ) et destinés à conduire le courant depuis la cuve d'électrolyse précédente de la file jusqu'aux conducteurs électriques de montée et de connexion aval (20b), caractérisée en ce qu'au moins un des conducteurs électriques d'acheminement (14) comprend une portion souple (15), s'étendant sous la cuve (1) d'électrolyse et étant connectée électriquement à un des conducteurs électriques de montée et de connexion aval (20b), la portion souple (15) étant agencée pour se déformer dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale à la paroi de fond (2c) du caisson (2).
2. Cuve (1) d'électrolyse selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le, ou chaque, conducteur électrique d'acheminement comprend une première portion et une deuxième portion, la première portion étant sensiblement rigide et fixe par rapport à la cuve (1) d'électrolyse, la deuxième portion étant la portion souple (15).
3. Cuve (1 ) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la portion souple (15) du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement (14) comprend une extrémité distale (16) mobile en translation verticale conjointement avec le conducteur électrique de montée et de connexion aval (20b), une extrémité proximale (17) connectée électriquement à la première portion du conducteur électrique d'acheminement (14), et entre l'extrémité distale (16) et l'extrémité proximale (17) , une courbure.
4. Cuve (1 ) d'électrolyse selon la revendication 3, caractérisée en ce que la portion souple (15) présente une courbure en U entre l'extrémité distale (16) et l'extrémité proximale (17).
5. Cuve (1 ) d'électrolyse selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que l'extrémité distale (16) et l'extrémité proximale (17) sont agencées l'une par rapport à l'autre de sorte que la translation verticale de l'extrémité distale provoque un déplacement de la courbure dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale à la paroi de fond du caisson.
6. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la cuve (1) d'électrolyse comprend au moins un conducteur électrique de montée et de connexion amont (20a), s'étendant de bas en haut le long de la paroi longitudinale amont du caisson et connecté électriquement à au moins un ensemble anodique, comprenant une portion souple (22) agencée pour se déformer dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale au fond (2c) du caisson (2).
7. Cuve (1 ) d'électrolyse selon la revendication 6, caractérisée en ce que la portion souple (22) est positionnée dans un espace inter-cuves, entre deux cuves (1 ) d'électrolyse d'une même file de cuve (1 ) d'électrolyse.
8. Cuve (1 ) d'électrolyse selon la revendication 7, caractérisée en ce que la portion souple (22) du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont (20a) comprend une extrémité distale (24) mobile en translation verticale conjointement avec l'ensemble anodique auquel le conducteur électrique de montée et de connexion amont (20a) est connecté, une extrémité proximale (26) connectée électriquement à un conducteur électrique d'acheminement (14), et entre l'extrémité distale (24) et l'extrémité proximale (26), une courbure.
9. Cuve (1) d'électrolyse selon la revendication 8, caractérisée en ce que la portion souple (22) présente une courbure en U entre l'extrémité distale (24) et l'extrémité proximale (26).
10. Cuve (1) d'électrolyse selon la revendication 8, caractérisée en ce que la portion souple (22) présente une courbure en U inversé entre l'extrémité distale (24) et l'extrémité proximale (26).
11. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que l'extrémité distale (24) et l'extrémité proximale (26) sont agencées l'une par rapport à l'autre de sorte que la translation verticale de l'extrémité distale (26) provoque un déplacement de la courbure dans une direction sensiblement parallèle à une direction normale au fond (2c) du caisson (2).
12. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications 8 à 11 , caractérisée en ce que l'extrémité proximale (26) est connectée à un conducteur équipotentiel appartenant au conducteur électrique d'acheminement (14).
13. Cuve (1 ) d'électrolyse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la portion souple (15, 22) du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement (14), et le cas échéant du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont (20a), est agencée pour se déformer dans un plan perpendiculaire aux parois longitudinales amont (2a) et aval (2b) du caisson (2).
14. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la portion souple (15, 22) du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement (14), et le cas échéant du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont (20a), comprend une pluralité de feuilles électriquement conductrices superposées les unes aux autres.
15. Cuve (1 ) d'électrolyse selon la revendication 14, caractérisée en ce que les feuilles électriquement conductrices formant la portion souple (15, 22) sont de longueurs différentes.
16. Cuve (1 ) d'électrolyse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la portion souple (15, 22) du, ou de chaque, conducteur électrique d'acheminement (14), et le cas échéant du, ou de chaque, conducteur électrique de montée et de connexion amont (20a), est conçue pour se déformer avec un débattement vertical compris entre 200 et 700 mm, et de préférence entre 250 et 600 mm.
17. Cuve (1) d'électrolyse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque conducteur électrique de montée et de connexion aval (20b), et le cas échéant chaque conducteur électrique de montée et de connexion amont (20a), est connecté électriquement à un unique ensemble anodique (10).
18. Aluminerie (50) comprenant au moins une cuve (1 ) d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 17.
19. Aluminerie (50) selon la revendication 18, caractérisée en ce que les conducteurs électriques de montée et de connexion amont (20a) et le cas échéant aval (20b) de la cuve (1 ) d'électrolyse sont intégralement contenus respectivement dans l'espace intercuves la séparant de la cuve d'électrolyse précédente de la file et dans l'espace intercuves la séparant de la cuve d'électrolyse suivante de la file.
20. Aluminerie (50) selon la revendication 18 ou 19, caractérisée en ce que l'aluminerie comprend deux cuves (1 ) d'électrolyse N, N+1 d'électrolyse selon l'une des revendications 1 à 16, les deux cuves d'électrolyse N, N+1 d'électrolyse étant adjacentes.
21. Aluminerie (50) selon l'une des revendications 18 à 20, caractérisée en ce que l'aluminerie (50) comprend au moins un espace inter-cuves dont la largeur (L) est comprise entre 500 et 3000 mm, et de préférence entre 1000 et 2500 mm.
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