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WO 2005/098094 PCT/FR2005/000758
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SÉRIE DE CELLULES D'ÉLECTROLYSE POUR LA PRODUCTION
D'ALUMINIUM COMPORTANT DES MOYENS POUR ÉQUILIBRER LES
CHAMPS MAGNÉTIQUES EN EXTRÉMITÉ DE FILE
Domaine de l'invention
L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée, à savoir
par
électrolyse de l'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé
bain
d'électrolyte, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. L'invention
concerne tout
particulièrement l'équilibrage du champ magnétique des séries de cellules
d'électrolyse rectangulaires disposées tranversalernent.
= Etat de la technique
Les usines de production d'aluminium par électrolyse ignée contiennent un
grand
nombre de cellules d'électrolyse typiquement plusieurs centaines - disposées
en
ligne, et raccordées électriquement en série à l'aide de conducteurs de
liaison, de
manière à former deux ou plusieurs files parallèles qui sont électriquement
liées entre
elles par des conducteurs de raccordement. Les cellules, qui sont de forme
rectangulaire, peuvent être orientées soit longitudinalement (c'est-à-dire de
façon à ce
que leur grand axe soit parallèle à l'axe principal des files), soit
transversalement
(c'est-à-dire de façon à ce que leur grand axe soit perpendiculaire à l'axe
principal
des files).
Un grand nombre d'arrangements de cellules et de conducteurs de liaison a été
proposé afin, d'une part, de limiter les pertes par effet Joule et, d'autre
part, de
réduire l'impact des champs magnétiques produits par les conducteurs de
liaison et
les cellules voisines sur le processus d'électrolyse. Par exemple, la demande
de
brevet français FR 2 552 782 (correspondant au brevet américain US 4 592 821),
au
nom d'Aluminium Pechiney, décrit une file de cellules d'électrolyse disposées
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transversalement pouvant fonctionner industriellement à des intensités
supérieures à
300 kA. Selon ce brevet, la stabilité magnétique de cellule est assurée par la
configuration des conducteurs de liaison, notamment ceux passant sous la cuve.
Par
ailleurs, la demande de brevet français FR 2 583 069 (correspondant au brevet
américain US 4 713 161), également au nom d'Aluminium Pechiney, décrit une
file
de cellules d'électrolyse disposées transversalement pouvant fonctionner à des
intensités pouvant atteindre 500 à 600 kA. Selon ce brevet, les coûts de
construction
et de mise en place des circuits sont minimisés grâce à l'utilisation de
conducteurs de
liaison aussi petits et aussi directs que possible, alors que la stabilité
magnétique et le
rendement Faraday sont maximisés grâce à l'utilisation de conducteurs de
correction
indépendants, disposés parallèlement à chaque file et de chaque côté de celle-
ci.
La disposition en file des cellules d'électrolyse présente l'avantage de
simplifier la
configuration des conducteurs de liaisons et d'uniformiser la carte des champs
magnétiques. Toutefois, la présence de conducteurs de raccordement entre les
files
perturbe l'uniformité de la carte des champs magnétique des cellules
d'extrémité de
chaque file.
Les brevets américains US 3 775 280 et US 4 189 368 proposent des arrangements
de
conducteurs de raccordement. Toutefois, ces brevets portent sur des séries de
cellules
disposées longitudinalement ne comportant pas de conducteurs de correction le
long
des files. En outre, les intensités de ce type de cellules n'excèdent
généralement pas
100 kA.
Les demandes de brevet européen EP 0 342 033 et chinois CN 2 477 650 décrivent
des arrangements de conducteurs de raccordement applicables aux séries de
cellules
disposées transversalement ne comportant pas de conducteurs de correction le
long
des files. Le champ parasite est compensé par l'arrangement des conducteurs de
liaison qui produisent un courant électrique le long de la cellule d'extrémité
et à
proximité de celle-ci. Ces documents concernent des séries de cellules
d'électrolyse
munies de cuves destinées à des intensités de l'ordre de 300 kA.
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La demanderesse a donc recherché des solutions économiquement et techniquement
satisfaisantes pour équilibrer les champs magnétiques de séries de cellules
formées
de cellules rectangulaires longues, disposées transversalement, munies d'un
conducteur de correction le long du côté intérieur des files et destinées à
des
intensités supérieures à 300 kA.
Description de l'invention
L'invention a pour objet une série de cellules d'électrolyse destinée à la
production
d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé Hall-Héroult, comportant :
- au moins deux files de cellules rectilignes et parallèles l'une à l'autre,
dont les
cellules sont disposées transversalement avec un entraxe Eo constant entre les
cellules ;
- un circuit de correction dit "intérieur", comportant, pour chaque file, au
moins un
conducteur de correction intérieur, situé le long de la file du côté de la
file voisine ;
- optionnellement, un circuit de correction dit "extérieur", comportant, pour
chaque
file, au moins un conducteur de correction extérieur, situé le long de la file
du côté
opposé à la file voisine ;
- un circuit de raccordement dit "principal" entre la cellule d'extrémité
d'une file et la
cellule d'extrémité correspondante de l'autre file,
et caractérisée en ce que, pour au moins une file :
- le circuit de raccordement principal comprend une nappe de conducteurs dont
chaque conducteur s'étend de la cellule d'extrémité de la file jusqu'à une
distance
déterminée (D2 et/ou D2') du grand axe C celle-ci, ladite distance (D2, D2')
étant de
préférence au moins égale à une fois l'entraxe Eo,
- le circuit de correction intérieur comprend en outre un conducteur, appelé
"tronçon
transversal", sensiblement rectiligne, qui est disposé perpendiculairement à
l'axe
longitudinal de la file et situé à une distance déterminée (D1 et/ou Dl') de
la cellule
d'extrémité de la file, et qui longe ladite cellule d'extrémité sur une
fraction
déterminée L de la longueur Lo de cette cellule.
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La demanderesse a noté que, en l'absence de moyens d'équilibrage des champs
magnétiques, les cellules d'extrémité des files sont surtout affectées par un
champ
magnétique vertical moyen supplémentaire OBz. L'invention vise ainsi à
maintenir le
champ vertical supplémentaire OBz dans une fourchette limitée par une valeur
minimale et une valeur maximale autour d'une valeur visée proche de zéro.
La demanderesse a également constaté que la perturbation de la carte de champ
magnétique des cellules d'extrémité d'une file provenait non seulement des
conducteurs de raccordement entre les files, mais aussi de la rupture de
continuité et
de symétrie à l'extrémité des files.
La demanderesse a eu l'idée de munir la série d'une nappe de conducteurs apte
à
simuler la présence de cellules d'électrolyse au-delà de la cellule
d'extrémité. Elle a
également eu l'idée d'introduire ledit tronçon transversal, à l'extrémité de
la file, afin
de compenser le champ magnétique produit par les conducteurs de raccordement
entre les files. La combinaison de ces moyens permet d'équilibrer les champs
magnétiques au niveau des cuves des cellules d'électrolyse situées à
l'extrémité de
raccordement d'une file (typiquement les quelque 10 premières cellules), c'est-
à-dire
de corriger la carte défavorable des champs magnétiques produite par les
conducteurs
de raccordement. Cette combinaison permet en particulier de limiter
sensiblement le
champ magnétique vertical Bz dans ces cellules. L'utilisation d'un tronçon
transversal
dans le circuit de correction intérieur permet en outre un ajustement plus fin
de la
correction grâce aux paramètres ajustables complémentaires qu'il procure.
L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide des figures annexées.
La figure 1 représente, de manière simplifiée et en coupe transversale, deux
cellules
d'électrolyse successives typiques d'une file de cellules.
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La figure 2 illustre, de manière schématique, une série de cellules
d'électrolyse selon
l'invention comportant deux files et un circuit de correction intérieur.
La figure 3 illustre une extrémité de file de cellules d'électrolyse
correspondant à la
5 figure 2.
La figure 4 illustre, de manière schématique, une série de cellules
d'électrolyse selon
l'invention comportant deux files, un circuit de correction intérieur et un
circuit de
correction extérieur.
La figure 5 illustre une extrémité de file de cellules d'électrolyse
correspondant à la
figure 4.
L'invention concerne les séries de cellules d'électrolyse comprenant, comme le
montre la figure 1, une pluralité de cellules d'électrolyse de forme
sensiblement
rectangulaire, qui sont agencées de manière à former au moins deux files F, F'
de
cellules sensiblement rectilignes, parallèles et ayant chacune un axe
longitudinal A,
A'.
Dans les figures, les cellules d'électrolyse sont désignées par un numéro de
référence
qui croît à partir de la cellule d'extrémité de la file. Ainsi, la cellule
d'extrémité (ou
"première" cellule) de chaque file est désignée par les références 101 et
101', la
"deuxième" cellule par les références 102 et 102', la "troisième" cellule par
les
références 103 et 103', et ainsi de suite.
Les cellules (101, 102,... 101', 102',...) sont disposées transversalement
(c'est-à-dire
de façon à ce que leur axe principal ou "grand axe" C soit perpendiculaire à
l'axe
principal A, A' desdites files) et situées à la même distance les unes des
autres,
définissant ainsi un entraxe Eo constant entre les axes principaux C des
cellules
adjacentes de chaque file. L'entraxe Eo est typiquement compris entre 5 et 8
mètres.
L'axe principal C des cellules d'électrolyse (101, 102,... 101', 102',...) est
défini
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comme étant l'axe de symétrie qui est parallèle à leurs côtés longs (18a,
18b). Les
côtés longs (18a, 18b) de chaque cellule (101, 102,... 101', 102',...) ont une
longueur
Lo et les côtés courts (19e, 19i) une largeur Ro. La longueur Lo est
sensiblement plus
grande que la largeur Ro. Les cellules de la série selon l'invention ont
typiquement
une longueur Lo supérieure à 3 fois la largeur Ro.
Les files F, F' sont séparées d'une distance Do dont la valeur dépend de choix
technologiques qui tiennent compte notamment de l'intensité Io du courant de
la série
et de la configuration des circuits de conducteurs. La distance Do est
typiquement
comprise entre 40 à 100 m.
Tel qu'illustré à la figure 1, chaque cellule d'électrolyse de la série
comprend
typiquement une cuve (3), des anodes (4) supportées par les moyens de fixation
comportant typiquement une tige (5) et un multipode (6) et reliées
mécaniquement et
électriquement à un cadre anodique (7) à l'aide de moyens de raccordement (8).
La
cuve (3) comprend un caisson métallique, habituellement renforcé par des
raidisseurs, et un creuset formé par des matériaux réfractaires et des
éléments
cathodiques disposés à l'intérieur du caisson. Le caisson comporte
généralement des
parois latérales verticales. En fonctionnement, les anodes (4), typiquement en
matériau carboné, sont partiellement immergées dans un bain d'électrolyte (non
illustré) contenu dans la cuve. La cuve (3) comprend un ensemble cathodique
(9)
muni de barres cathodiques (10), typiquement en acier, dont une extrémité (11)
sort
de la cuve (3) de manière à permettre un raccordement électrique aux
conducteurs de
liaison (12 à 17) entre cellules.
Les conducteurs de liaison (12 à 17) sont raccordés aux dites cellules
de façon à former une série électrique, qui constitue le circuit électrique
principal (100) de la série de cellules d'électrolyse. Les conducteurs de
liaisons
comprennent typiquement des conducteurs flexibles (12, 16, 17), des
conducteurs de
liaisons amont (l3) et des montées (14, 15). La figure 2 illustre le cas d'un
circuit de
liaison comprenant 5 montées (comme dans la demande de brevet français FR 2
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782). La figure 4 illustre le cas d'un circuit de liaison comprenant 8 montées
(comme
dans la demande de brevet français FR 2 583 069). Les conducteurs de liaisons
amont peuvent, en tout ou partie, passer sous la cuve et/ou la contourner.
La série de cellules d'électrolyse selon l'invention comporte en outre au
moins un
circuit électrique de correction indépendant de la série et longeant le côté
dit
"intérieur" des cellules, c'est-à-dire le côté situé du côté de la file
voisine. Dans le
mode de réalisation illustré aux figures 2 et 3, la série (1) de cellules
possède un seul
circuit électrique de correction (200), appelé "circuit intérieur". Dans le
mode de
réalisation illustré aux figures 4 et 5, la série (1) de cellules possède deux
circuits
électriques de correction distincts et indépendants de la série, à savoir un
premier
circuit de correction, appelé "circuit intérieur", (200) et un deuxième
circuit de
correction, appelé "circuit extérieur", (300).
Le circuit de correction intérieur (200) possède au moins un conducteur (20,
20'),
appelé "conducteur de correction intérieur" et situé le long de chaque file du
côté de
la file voisine. Ce conducteur est typiquement sensiblement rectiligne et
parallèle à
l'axe longitudinal A, A' de chaque file. Le circuit comporte également au
moins un
conducteur de raccordement intérieur (21) pour assurer la continuité
électrique entre
les conducteurs de correction intérieurs (20, 20') de chaque file. Le côté
court des
cellules situé du côté du conducteur de correction intérieur (20, 20') est
appelé côté
intérieur (1 9i).
De façon similaire, le circuit de correction extérieur (300) possède au moins
un
conducteur (30, 30'), appelé "conducteur de correction extérieur" et situé le
long de
chaque file du côté opposé à la file voisine. Ce conducteur est aussi
typiquement
sensiblement rectiligne et parallèle à l'axe longitudinal de chaque file. Le
circuit
comporte également au moins un conducteur de raccordement (31) pour assurer la
continuité électrique entre les conducteurs de correction extérieurs (30, 30')
de
chaque file. Le côté court des cellules situé du côté du conducteur de
correction
extérieur (30, 30') est appelé côté extérieur (19e).
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En fonctionnement, le courant d'électrolyse, d'une intensité Io, circule dans
la série
(1) de cellules et un courant de correction, d'une intensité Ii, circule dans
le circuit de
correction intérieur (200). Lorsque le circuit possède en outre un circuit de
correction
extérieur, un premier courant de correction, d'une intensité li, circule dans
le circuit
de correction intérieur (200) et un deuxième courant de correction, d'une
intensité le,
circule dans le circuit de correction extérieur (300). Le sens de ces courants
est
typiquement celui indiqué par les flèches correspondantes aux figures 2 et 4.
Io Ainsi, selon l'invention, la série (1) de cellules d'électrolyse, qui est
destinée à la
production d'aluminium par électrolyse ignée selon le procédé Hall-Héroult,
comporte :
- une pluralité de cellules d'électrolyse (101, 102,... 101', 102',...)
agencées de
manière à former au moins une première (F) et une deuxième (F) files de
cellules
rectilignes et parallèles l'une à l'autre, lesdites cellules (101, 102,...
101; 102',...) étant
disposées transversalement à l'axe longitudinal A, A' de chaque file avec un
entraxe
Eo constant entre les cellules, chaque cellule (101, 102,... 101', 102',...)
ayant une
longueur Lo ;
- des conducteurs de liaison (12,... 17) entre les cellules de chaque file ;
- un circuit de correction (200), dit "intérieur", comportant au moins un
premier
conducteur de correction intérieur (20), situé le long de la première file du
côté de la
deuxième file, un deuxième conducteur de correction intérieur (20'), situé le
long de
la deuxième file du côté de la première file, et au moins un conducteur de
raccordement (21) dit "intérieur" ;
- un circuit de raccordement (400) dit "principal" entre la cellule
d'extrémité (101)
de la première file et la cellule d'extrémité (101') de la deuxième file ;
et est caractérisée en ce que, pour au moins une desdites files :
- le circuit de raccordement principal (400) comprend au moins une nappe de
conducteurs (40, 40') dont chaque conducteur (401, 401') est raccordé à la
cellule
d'extrémité (101, 101') de la file et s'étend jusqu'à une distance déterminée
D2, D2'
de celle-ci,
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- le circuit de correction intérieur (200) comprend en outre au moins un
conducteur
rectiligne (23, 23'), appelé "tronçon transversal", qui est raccordé au
conducteur de
correction intérieur (20, 20'), est disposé perpendiculairement à l'axe
longitudinal A,
A' de la file et longe la cellule d'extrémité (101, 101') de la file, à une
distance
déterminée DI, Dl', sur une portion déterminée L de la longueur, Lo de la
cellule
d'extrémité.
Tel qu'illustré aux figures 3 et 5, la portion ou "fraction" déterminée L est
calculée à
partir d'une ligne imaginaire dans le prolongement du côté court intérieur
(19i) de la
1o cellule- La portion déterminée L est de préférence supérieure à 0,5 Lo, et
de
préférence encore supérieure à 0,8 Lo. Le ou chaque tronçon transversal (23,
23')
longe avantageusement toute la longueur Lo de la cellule d'extrémité (L est
alors
égale à Lo dans ce cas).
Les distances DI et Dl', ainsi que les distances D2 et D2', peuvent être
différentes
pour chaque file.
La file qui comporte les moyens d'équilibrage du champ magnétique selon
l'invention
est dite "compensée". De préférence, chaque file de la série est compensée
selon
l'invention, c'est-à-dire que chaque file comporte au moins une nappe de
conducteurs
(40, 40') et le circuit de correction intérieur (200) comprend au moins un
tronçon
transversal (23, 23') selon l'invention.
Lesdits premier (20) et deuxième (20') conducteurs de correction intérieurs
sont de
préférence rectilignes et parallèles à l'axe longitudinal A, A' des files. Ils
sont
typiquement situés à une distance déterminée Di du bord extérieur des cellules
(c'est-
à-dire typiquement à une distance déterminée Di de la surface verticale de la
paroi
métallique du caisson de la cuve). La valeur de la distance déterminée Di est
typiquement inférieure à 1 mètre. Les conducteurs de correction (20, 20') sont
typiquement situés à la hauteur des cuves (3).
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Le circuit de raccordement principal (400), qui assure la continuité
électrique entre
les deux files de cellules, comporte typiquement au moins un conducteur de
raccordement dit "transversal" (43) qui est de préférence disposé
perpendiculairement
à l'axe longitudinal A, A' des files et à une distance déterminée D3 de la
cellule
5 d'extrémité (101, 10 1') des files.
La ou chaque nappe de conducteurs (40, 40') est située du côté du circuit de
raccordement (400) et couvre, de préférence, au moins 80 %, et de préférence
encore
au moins 90 %, de la longueur Lo des cellules (101, 102,... 101', 102',...).
La ou
10 chaque nappe (40, 40') est avantageusement plane. Les conducteurs (401,
401') de la
ou de chaque nappe (40, 40') sont avantageusement répartis de manière uniforme
(c'est-à-dire de manière à être parallèles et situés à la même distance les
uns des
autres) et, typiquement, de manière similaire à celles des montées (14, 15).
Les
conducteurs individuels (401, 401') de la nappe (40, 40') sont typiquement
raccordés
à la cellule d'extrémité (101, 101') par des conducteurs de liaison
longitudinaux (12a,
12b) auxquels sont raccordés des conducteurs (13) provenant du côté long
rapproché
(18a) et/ou du côté long éloigné (18b) de la cellule. Plusieurs conducteurs de
liaison
(11, 12, 13) peuvent être raccordés à un même conducteur individuel (401,
401') de la
nappe.
Le circuit de raccordement principal (400) comporte avantageusement au moins
un
conducteur de jonction (41, 41'), auquel sont raccordés les conducteurs (401,
401') de
la nappe (40, 40'). Afin de simplifier la réalisation du circuit de
raccordement, le ou
chaque conducteur de jonction (41, 41') est, de préférence, rectiligne,
disposé
perpendiculairement à l'axe longitudinal A, A' des files et situé à ladite
distance
déterminée D2 et/ou D2'. La longueur du conducteur de jonction (41, 41') est
de
préférence sensiblement égale à la largeur W de la nappe (40, 40').
De manière avantageuse, le circuit de raccordement principal (400) comporte
également un conducteur de liaison (42, 42') raccordé au conducteur de
jonction (41,
41'), d'une part, et au conducteur de raccordement transversal (43), d'autre
part, afin
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d'assurer la continuité électrique entre ces conducteurs. Le conducteur de
liaison (42,
42') est de préférence longitudinal, c'est-à-dire rectiligne et parallèle à
l'axe
longitudinal A, A' de la file, et situé à une distance déterminée dudit axe.
Le
conducteur de liaison (42, 42') peut être raccordé au milieu du conducteur de
jonction (41, 41'), c'est-à-dire dans l'axe de chaque file, afin d'assurer un
équilibre
électrique du circuit et de maintenir la symétrie du circuit de raccordement
principal
par rapport à l'axe longitudinal A, A' de la file. Le raccordement peut
éventuellement
être situé vers l'intérieur ou vers l'extérieur des files, par rapport à l'axe
longitudinal
A, A', afin de créer une asymétrie de compensation supplémentaire.
Le conducteur de raccordement intérieur (21) comporte de préférence un
conducteur
dit "transversal" disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal des files
A, A' et à
une distance déterminée D4 de la cellule d'extrémité (101, 101') des files.
Dans cette
configuration, le circuit de correction intérieur (200) comprend également des
conducteurs de raccordement intermédiaires (22, 22', 24, 24'), qui comprennent
des
conducteurs intermédiaires internes (22, 22') et des conducteurs
intermédiaires
externes (24, 24'). Les conducteurs intermédiaires internes (22, 22') sont
avantageusement dans le prolongement des conducteurs de correction intérieurs
(20,
20') correspondants et s'étendent de préférence au moins jusqu'à la ou chaque
distance déterminée DI et/ou Dl'. Ce mode de réalisation permet de prolonger
la
symétrie des conducteurs propre à la file et de limiter ainsi les
perturbations du
champ magnétique provenant de la rupture de continuité de la série à la fin de
la file.
La série selon l'invention peut éventuellement comporter, en outre, un circuit
de
correction (300) dit "extérieur", comportant au moins un premier conducteur de
correction extérieur (30), situé le long de la première file du côté opposé à
la
deuxième file, un deuxième conducteur de correction extérieur (30'), situé le
long de
la deuxième file du côté opposé à la première file, et un conducteur de
raccordement
(31) dit "extérieur". Les premier (30) et deuxième (30') conducteurs de
correction
extérieurs sont de préférence rectilignes et parallèles à l'axe longitudinal
A, A' des
files. Ils sont typiquement situés à une distance déterminée De du bord
extérieur des
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cellules. La valeur de la distance déterminée De est typiquement inférieure à
1 mètre.
Les conducteurs de correction (30, 30') sont typiquement situés à la hauteur
des cuves
(3).
Le conducteur de raccordement extérieur (31) comporte de préférence un
conducteur
dit "transversal" disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal des files
A, A' et à
une distance déterminée D5 de la cellule d'extrémité (101, 101') des files.
Dans cette
configuration, le circuit de correction extérieur (300) comprend également,
pour
chaque file, au moins un conducteur de raccordement intermédiaire extérieur
(32,
32'). Ces conducteurs intermédiaires (32, 32') sont avantageusement dans le
prolongement des conducteurs de correction extérieurs (30, 30')
correspondants. Ils
s'étendent jusqu'à la distance déterminée D5 qui est, de préférence, au moins
égale à
la ou chaque distance déterminée Dl et/ou Dl'. Ce mode de réalisation permet
de
prolonger la symétrie des conducteurs propre à la file et de limiter ainsi les
perturbations du champ magnétique provenant de la rupture de continuité de la
série
à la fin de la file.
Les conducteurs intermédiaires externes (24, 24') du circuit de correction
intérieur
(200) sont typiquement parallèles aux conducteurs intermédiaires (32, 32') du
circuit
de correction extérieurs (300). Ces conducteurs peuvent être séparés d'une
distance E
très faible, qui peut être inférieure à 1 mètre.
Les conducteurs de raccordement transversaux (21, 31, 43) sont avantageusement
rectilignes afin de simplifier leur construction et de limiter leur coût.
Les distances D1 à D5 sont déterminées par rapport à l'axe longitudinal, ou
"grand
axe", C de la cellule d'extrémité (l01 , 101') qui est située du côté des
conducteurs de
raccordement.
Les distances D3, D4 et D5 sont de préférence aussi grandes que possible. Il a
été:
trouvé suffisant que la valeur de ces distances soit égale ou supérieure à des
seuils
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(S3, S4, S5) déterminés. En effet, pour des valeurs de distance supérieures à
ces
seuils, les circuits selon l'invention permettent de compenser l'impact du
champ
magnétique supplémentaire induit par les conducteurs de raccordement (21, 31,
43)
entre files. La valeur des seuils S3, S4 et S5 dépend de l'intensité du
courant
d'électrolyse Io, de l'intensité des courants de correction Ii et le, et de la
valeur du
champ magnétique supplémentaire total OBz jugée acceptable. Les distances D3,
D4
et D5 sont typiquement égales ou supérieures à 5 fois la distance Dl, Dl' du
tronçon
transversal (23, 23').
1 o Les distances D3, D4 et D5 sont avantageusement du même ordre de grandeur,
c'est-
à-dire qu'elles diffèrent peu l'une de l'autre (soit typiquement moins de 20 %
l'une de
l'autre, voire moins de 10 %), afin de simplifier la réalisation des circuits.
Dans ce
cas, la demanderesse a trouvé que la valeur des seuils S3, S4 et S5 était
donnée par la
relation approchée S3 S4 = S5 = K x Io X (OBz/Bo)', où K est une constante, a
est
une constante comprise entre -1 et - 0,2, OBz est donné en Gauss et Bo = 1 G.
La distance déterminée Dl, Dl' du tronçon transversal (23, 23') est choisie de
manière à compenser l'impact du champ magnétique supplémentaire induit par les
conducteurs de raccordement (21, 31, 43) entre files. Plus précisément, la
distance
déterminée Dl, Dl' est de préférence telle que le champ magnétique
supplémentaire
ajouté par l'ensemble des conducteurs au champ propre correspondant à une file
sans
fin est borné entre une valeur maximale +t1Bz et une valeur minimale --Bz au
niveau des cellules d'extrémité d'une file, notamment de la cellule
d'extrémité (101,
101').
La distance déterminée D2, D2', qui est typiquement celle du conducteur de
jonction
(41, 41'), est de préférence au moins égale à une fois l'entraxe Eo, et de
préférence
encore au moins égale à deux fois l'entraxe Eo.
Les valeurs des distances déterminées Dl et Dl' ou D2 et D2' sont typiquement
sensiblement les mêmes pour chaque file compensée.
CA 02561258 2006-09-26
WO 2005/098094 PCT/FR2005/000758
14
Exemple 1
La demanderesse a effectué un calcul qui simule une série d'au moins 200
cellules
d'électrolyse formée de deux files parallèles séparées d'une distance Do
d'environ 50
m. Les circuits électriques avaient une configuration similaire à celle des
figures 2 et
3. Les conducteurs de liaison longitudinaux (42, 42') étaient raccordés au
centre des
conducteurs de jonction (41, 41') correspondants. La longueur des cellules
était de 15
m. Le tronçon transversal (23, 23') couvrait toute la longueur de la dernière
cellule
(soit une fraction L égale à 1). L'entraxe entre les cellules était de 6 m. Le
circuit
comportait 5 montées séparées de 2,7 mètres les unes des autres. La nappe de
conducteurs (40, 40') comportait 5 conducteurs espacés de 2,7 mètres.
Les intensités étaient les suivantes : Io = 350 kA et Ii = 30 kA.
La demanderesse a trouvé que K = 0,13 m/kA et a 43,44.
Il a également été noté que, en utilisant les paramètres suivants, l'intensité
du champ
magnétique vertical supplémentaire Bz au centre des cellules d'extrémité de
chaque
file pouvait être rendu inférieur à 5 Gauss pour des distances D3, D4 et D5
égales à
24 m, des distances D1 et Dl' égales à 3,5 m et des distances D2 et D2' au
moins
égales à 6 m.
Exemple 2
La demanderesse a effectué un calcul qui simule une série d'au moins 200
cellules
d'électrolyse formée de deux files parallèles séparées d'une distance Do
d'environ 85
m. Les circuits électriques avaient une configuration similaire à celle des
figures 4 et
5. Les conducteurs de liaison longitudinaux (42, 42') étaient raccordés au
centre des
conducteurs de jonction (41, 4l') correspondants. La langueur des cellules
était de 18
m. Le tronçon transversal (23, 23') couvrait toute la longueur de la dernière
cellule
CA 02561258 2006-09-26
WO 2005/098094 PCT/FR2005/000758
(soit une fraction L égale à 1). L'entraxe entre les cellules était de 6 m. Le
circuit
comportait 8 montées séparées de 2 mètres les unes des autres. La nappe de
conducteurs (40, 40') comportait 8 conducteurs espacés de 2 mètres.
5 Les intensités étaient les suivantes : Io = 480 kA, Ii = 180 kA et le = 105
kA.
Il a été noté que, en l'absence de moyens d'équilibrage des champs
magnétiques, le
champ magnétique vertical supplémentaire moyen OBz au niveau des premières
cellules d'extrémité de chaque file est compris entre 5 et 14 Gauss, en valeur
absolue.
La demanderesse a trouvé que K 0,17 m/kA et a - 0,5 S.
Il a également été noté que, en utilisant les paramètres suivants, l'intensité
du champ
magnétique vertical supplémentaire ABz au centre des cellules d'extrémité de
chaque
file pouvait être rendu inférieur à 5 Gauss pour des distances D3, D4 et D5
égales à
32 m, des distances D 1 et D 1' égales à 6 m et des distances D2 et D2' au
moins égales
à6m.
La demanderesse a constaté que la nappe simule suffisamment bien la présence
de la
cellule manquante après la fin des files pour que les cellules d'extrémité ne
soient pas
excessivement perturbées.
