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WO 2011/015718
PCT/FR2010/000526
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ANODE RAINUREE DE CUVE D'ELECTROLYSE
Domaine de l'invention
L'invention concerne la production d'aluminium par électrolyse ignée selon le
procédé de Hall-Héroult et plus particulièrement les anodes précuites
utilisées dans
les usines de production d'aluminium et comportant un bloc anodique en
carbone, un
procédé de fabrication de tels blocs anodiques et un dispositif destiné à la
fabrication
de tels blocs anodiques.
Etat de la technique
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse ignée, à savoir
par
électrolyse d'alumine en solution dans un bain de cryolithe fondue, appelé
bain
d'électrolyse, selon le procédé bien connu de Hall-Héroult. Le bain
d'électrolyse est
contenu dans des cuves comprenant un caisson en acier, qui est revêtu
intérieurement
de matériaux réfractaires et/ou isolants, et d'éléments cathodiques situés au
fond de
la cuve. Des blocs anodiques en matériau carboné sont partiellement immergés
dans
le bain d'électrolyse. Chaque cuve et les anodes correspondantes forment ce
qui est
souvent appelé une cellule d'électrolyse. Le courant d'électrolyse, qui
circule dans le
bain d'électrolyse et possiblement une nappe d'aluminium liquide par
l'intermédiaire
des anodes et des éléments cathodiques, opère les réactions de réduction de
l'alumine
et permet également de maintenir le bain d'électrolyse à une température de
l'ordre de
950 C par effet Joule.
La demande de brevet français FR 2 806 742 (correspondant au brevet américain
US
6 409 894) décrit des installations d'une usine d'électrolyse destinée à la
production
d'aluminium.
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Selon la technologie la plus répandue, les cellules d'électrolyse comportent
une
pluralité d'anodes dites "précuites" en matériau carboné qui sont consommées
lors
des réactions de réduction électrolytique de l'aluminium.
Des gaz, et plus particulièrement du dioxyde de carbone, sont générés lors des
réactions d'électrolyse et viennent naturellement s'accumuler sous la forme de
bulles
de gaz sous la face inférieure, généralement sensiblement plate et
horizontale, de
l'anode, ce qui influe sur la stabilité globale de la cuve.
11 résulte en effet de l'accumulation de ces bulles de gaz:
- des variations et instabilités électriques,
- une fréquence élevée et une durée importante des effets d'anode,
- une possibilité accrue de réaction inverse et donc une perte de rendement du
fait de
la faible distance entre la couche d' aluminium produite et les bulles de CO,,
- une consommation accrue de carbone et la formation de gaz nocifs du fait de
la
transformation du CO2 en CO au contact du carbone.
Il est connu d'utiliser des anodes précuites avec des blocs anodiques carbonés
comportant une ou plusieurs rainures dans leur partie inférieure de manière à
faciliter
l'évacuation des bulles de gaz et empêcher leur accumulation afin de résoudre
les
problèmes cités ci-dessus et réduire la consommation d'énergie comme montré
dans
Light Metals 2005 Energy saving in Hindalco' s Aluminium Smelter , S.C.
Tandon & R.N. Prasad. Les rainures permettent de diminuer le libre parcours
moyen
des bulles de gaz sous l'anode pour sortir de l'espace entre les électrodes et
donc de
réduire la taille des bulles qui se forment sous l'anode.
L'intérêt de l'utilisation de rainures a déjà été étudié et prouvé, par
exemple dans
Light metals 2007 p.305-310 The impact of slots on reduction cell individual
anode
cunent variation , Geoff Bearne, Dereck Gadd, Simon Lix ou Light metals 2007
p.299-304 Development and deployment of slotted anode technology at Alcoa ,
Xiangwen Wang et al..
Il est également connu des documents suivants:
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- WO 2006/137739 d'utiliser des rainures plus fines (de l'ordre de 2 à 8
mm) que
celles communément utilisées (de l'ordre de 8 à 20 mm) de manière à optimiser
la
masse carbonée utile et la surface d'échange;
- US 7 179 353 d'utiliser un bloc anodique comportant des rainures
débouchant sur
un unique coté ou face latérale du bloc anodique, et plus particulièrement
vers le
centre de la cellule d'électrolyse de manière à améliorer la dissolution de
l'alumine.
Une limite bien connue à l'utilisation de ces rainures résulte du fait que la
profondeur
des rainures à partir de la surface inférieure des blocs anodiques est limitée
afin de ne
pas perturber l'intégrité mécanique et physique des blocs anodiques carbonés.
Or les
blocs anodiques carbonés sont consommés progressivement au cours de la
réaction
d'électrolyse sur une hauteur supérieure à la profondeur des rainures de sorte
que la
durée d'existence des rainures d'une anode est inférieure à la durée de vie de
l'anode.
Par conséquent, pendant un certain laps de temps au cours de la durée de vie
des
anodes, la partie inférieure des blocs anodiques ne comporte plus de rainure.
Les
problèmes mentionnés ci-dessus pour des anodes sans rainures se font alors
ressentir.
En effet, comme mentionné dans Light metals 2007 p.299-304 Development and
deployement of slotted anode technology at Alcoa >, la profondeur des
rainures est
limitée pour des raisons d'intégrité principalement dans le cas de rainures
formées
par moulage sur des blocs anodiques crus de sorte que les effets bénéfiques
résultant
de la présence des rainures sont observables uniquement sur une partie de la
durée de
vie des anodes. Les rainures créent des faiblesses dans les blocs anodiques
crus qui
se fendent alors lors de leur transport, de leur stockage ou de leur cuisson.
Il s'avère en pratique également difficile et onéreux d'obtenir de manière
fiable par
sciage de blocs anodiques cuits des anodes avec des rainures aussi profondes
que la
hauteur de bloc anodique destinée à être consommée. Les contraintes mécaniques
et
les vibrations exercées par les lames de sciage provoquent l'effritement, le
fendillement puis l'éclatement des blocs de carbones. Le sciage des anodes
s'avère
par ailleurs un exercice onéreux du fait notamment du cout élevé des
équipements de
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sciage, de la forte demande en énergie, et de la collecte et traitement des
poudres
provoquées par le sciage.
Les dimensions des blocs anodiques des anodes communément utilisées sont de
l'ordre de 1200 à 1700 mm pour la longueur, 500 à 1000 mm pour la largeur et
550 à
700 mm de hauteur, avec une à trois rainures de profondeur généralement
comprise
entre 150 et 350 mm.
Aussi pour un bloc anodique de 600 mm de hauteur avec une hauteur de carbone
consommable de 400 mm et une rainure de 250 mm de profondeur, la rainure
produit
un effet bénéfique pendant seulement 62.5% de la durée de vie de l'anode.
Un premier but de l'invention est de proposer un autre type d'anodes remédiant
aux
problèmes d'évacuation des gaz s'accumulant sous les anodes sans compromettre
l'intégrité des blocs anodiques pendant leur fabrication, leur stockage, leur
transport
ou leur utilisation.
Un autre but de l'invention est de proposer des anodes permettant de remédier
aux
inconvénients évoqués ci-dessus, c'est-à-dire de proposer des anodes
produisant un
effet bénéfique pendant une durée plus importante sans toutefois compromettre
l'intégrité des blocs anodiques pendant leur fabrication, leur stockage, leur
transport
ou leur utilisation.
Description de l'invention
A cet effet, l'invention a pour objet un bloc anodique en carbone pour anode
précuite
pour utilisation dans une cellule d'électrolyse de métal comportant une face
supérieure, une face inférieure, destinée à être disposée en regard d'une face
supérieure d'une cathode, et quatre faces latérales, et comprenant au moins
une
première rainure débouchant sur au moins une des faces latérales, dans lequel
la
première rainure a une longueur maximale Lõ,õ, dans un plan parallèle à la
face
inférieure, et caractérisé en ce que la première rainure ne débouche pas sur
les faces
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inférieure ou supérieure, ou débouche sur lesdites faces inférieure ou
supérieure sur
une longueur Lo inférieure à la moitié de la longueur maximale Lm.
En d'autres termes, la première rainure selon l'invention forme un évidement
dans le
coeur du matériau constitutif du bloc anodique qui n'est pas ouvert sur les
faces
5 inférieure ou supérieure sur une partie de la longueur de ladite rainure.
La face supérieure du bloc anodique comporte en outre au moins un évidement de
fixation et la face inférieure du bloc anodique est destinée en utilisation à
être
immergée dans un bain d'électrolyse. Par rainure, on entend, comme cela est
connu
de l'art antérieur, un évidement allongé sensiblement vertical de profondeur
comprise entre 50 et 500 mm et de largeur comprise entre 5 et 40 mm.
Une telle première rainure a pour effet de réduire la turbulence du bain
d'électrolyse
et l'énergie cinétique de turbulence pour le volume situé en dessous de la
face
inférieure du bloc anodique, lorsqu'elle débouche sur une longueur importante
sur la
face inférieure, c'est-à-dire après une certaine usure du bloc anodique. La
réduction
de la turbulence est particulièrement bénéfique dans la région en dessous du
bloc
anodique car elle réduit la réoxydation du métal dissout dans le bain
d'électrolyse.
Une telle première rainure préserve l'intégrité structurelle du bloc anodique
et donc
sa résistance physique du fait que l'essentiel de la première rainure est
formée au
coeur du matériau. L' enveloppe extérieure, qui a plus de propension à subir
des
contraintes et à se fendre que le coeur du matériau, est alors affaiblie dans
une
moindre mesure avec une telle première rainure qui a moins de surface
débouchant
sur les faces extérieures du bloc anodique par rapport à une rainure connue de
l'art
antérieure.
La rainure débouche sur un unique côté latérale ou sur deux côtés latéraux
opposés
du bloc anodique pour faciliter l'évacuation des gaz s'accumulant sous le bloc
anodique.
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Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la rainure peut
comporter un
fond légèrement incliné d'un angle inférieur à 100 par rapport à l'horizontale
pour
améliorer l'évacuation des gaz et orienter cette évacuation vers un endroit
prédéterminé de la cuve, par exemple vers les points de chargement en alumine
de
manière à faciliter l'agitation et la dissolution de l'alumine, plus
particulièrement
vers un couloir central dans la cellule d'électrolyse.
La forme particulière et innovante de la première rainure selon l'invention
lui
confère une période de pleine efficacité en décalage avec des rainures de
l'art
antérieur formées à partir de la face inférieure. Comme la première rainure ne
débouche pas sur la face inférieure ou débouche sur la face inférieure sur une
longueur réduite, elle est inefficace ou d'efficacité réduite pour
l'évacuation des gaz
dans les premiers instants de l'immersion du bloc anodique dans la cuve
d'électrolyse. La première rainure trouve par contre sa pleine efficacité
après une
certaine usure du bloc anodique, lorsque la longueur de rainure débouchant sur
la
face inférieure augmente.
L'association d'au moins une première rainure avec au moins une seconde
rainure de
l'art antérieure dans un bloc anodique pour anode est donc particulièrement
avantageuse. Par seconde rainure, on entend une rainure de longueur maximale
L'ina),
dans un plan parallèle à la face inférieure et débouchant sur la face
inférieure sur une
longueur L'0 égale ou sensiblement égale à L'õ,aõ, par exemple lorsque l'arête
inférieure du bloc anodique est chanfreinée.
Ainsi, lorsqu'une nouvelle anode est mise en place dans une cuve
d'électrolyse, la
seconde rainure permet l'évacuation des gaz s'accumulant sous l'anode et
lorsque la
seconde rainure disparait sous l'effet de l'usure du bloc anodique, la
première rainure
prend le relai pour l'évacuation des gaz s'accumulant sous l'anode. Les
périodes
d'efficacité des première et seconde rainures peuvent se chevaucher, c'est-à-
dire qu'il
y a coexistence des première et seconde rainures à une même profondeur par
rapport
à la face inférieure, ou encore être légèrement disjointes.
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Le bloc anodique peut comprendre une ou plusieurs premières rainures et une ou
plusieurs secondes rainures. L'orientation des différentes rainures pouvant
varier, des
premières rainures pouvant par exemple être orientées perpendiculairement à
des
secondes rainures.
Aussi, par rapport à un bloc anodique de l'art antérieur pour lequel on
passait, par
consommation de carbone ou usure, d'une rainure effective à une absence de
rainure,
on observe avec les blocs anodiques selon l'invention comportant au moins une
première rainure et au moins une seconde rainure, un passage d'une seconde
rainure
à une première rainure, ce qui évite des perturbations et changements brusques
de la
cinétique des fluides avec les problèmes d'équilibres électriques associés et
facilite
par exemple des réglages adaptatifs.
Selon un exemple de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le
bloc
anodique comporte deux secondes rainures et une première rainure, la première
et les
secondes rainures s'étendant parallèlement dans le sens longitudinal du bloc
anodique et la première rainure étant disposée à mi-distance entre les deux
secondes
rainures. Le décalage, dans un plan parallèle à la face inférieure, de la
première
rainure par rapport aux deux secondes rainures permet ainsi une conservation
optimale de l'intégrité physique du bloc anodique.
Selon un mode de réalisation avantageux, la longueur Lo sur laquelle débouche
la
première rainure sur la face inférieure est inférieure à 25% de la longueur
maximale
Lmax et de préférence inférieure à 10% de la longueur maximale Lioax. Plus la
longueur Lo sur laquelle débouche la première rainure sur la face inférieure
est faible,
plus l'intégrité physique du bloc anodique sera importante. Ainsi, un exemple
de
réalisation préféré correspondra au cas où la rainure ne débouche pas sur la
face
inférieure. Le fait que la première rainure débouche sur la face inférieure
résulte
principalement d'un procédé de fabrication particulièrement avantageux car
simple à
mettre en oeuvre dans lequel :
- on introduit une lame à l'intérieur d'un moule d'une vibro-tasseuse ;
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- on charge le moule de la vibrotasseuse avec des matériaux carbonés
constitutifs du
bloc anodique ;
- on effectue un vibro-tassage des matériaux carbonés ; et
- on décharge du moule le bloc anodique ainsi formé, notamment par glissement
par
rapport à la lame.
Selon un autre mode de réalisation, on décharge le bloc anodique du moule
après
avoir retiré la lame du moule.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, on fixe la lame au
fond du
moule avant le chargement.
Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, on fixe la lame
sur une
paroi latérale ou deux parois latérales opposées du moule avant le chargement.
L'invention s'étend aux anodes ayant au moins un bloc anodique tel que décrit
ci-
dessus et une tige de fixation.
L'invention s'étend également à une cellule de production d'aluminium par
électrolyse ignée comportant au moins une anode telle que décrite ci-dessus,
ainsi
qu' à un procédé pour la fabrication d'aluminium comprenant les étapes
consistant à:
- fournir au moins une anode telle que définit ci-dessus ;
- installer l'anode dans une cuve d'électrolyse d'aluminium ;
- faire passer du courant dans la cuve d'électrolyse à travers l'anode ;
- récupérer l'aluminium obtenu par électrolyse dans le fond de la cuve
d'électrolyse.
L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide des figures annexées.
Brève description des figures
La figure 1 illustre, vue en section transversale, une cellule d'électrolyse
typique
destinée à la production d'aluminium.
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Les figures 2A et 2B représentent en vue de face un mode de réalisation d'un
bloc
anodique d'anode selon l'invention.
La figure 3 représente une vue en coupe du bloc anodique des figures 2A et 2E
selon
la coupe A-A pour mettre en évidence la forme de la première rainure.
La figure 4 est une vue de face d'une lame destinée à être fixée dans un moule
pour
la formation de la première rainure lors de la fabrication du bloc anodique
cru des
figures 2 et 3.
Les figures 5 à 7 sont des vues en coupe du type de la figure 3, montrant
d'autres
formes particulières de premières rainures.
La figure 8A et 8B montrent respectivement en vue de face un autre mode de
réalisation d'un bloc anodique selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
Les usines d'électrolyse destinées à la production d'aluminium comprennent une
zone de production d'aluminium liquide qui comprend une ou plusieurs salles
d'électrolyse comportant des cellules d'électrolyse. Les cellules
d'électrolyse sont
normalement disposées en rangées ou files, chaque rangée ou file comportant
typiquement plus d'une centaine de cellules, et raccordées électriquement en
série à
l'aide de conducteurs de liaison.
Tel qu'illustré à la figure 1, une cellule d'électrolyse 1 comprend une cuve
2, une
structure de support 3, appelée "superstructure", portant une pluralité
d'anodes 4, des
moyens 5 pour alimenter la cuve en alumine et/ou en AlF3 et des moyens 12 pour
récupérer les effluents émis par la cuve en fonctionnement. La cuve 2 comprend
typiquement un caisson métallique 6 garni intérieurement de matériaux
réfractaires 7,
8, un ensemble cathodique qui comprend des blocs en matériau carboné 9,
appelés
"blocs cathodiques" disposé dans le fond de la cuve, et des barres de
raccordement
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métalliques 10 auxquelles sont fixés des conducteurs électriques 11 servant à
l'acheminement du courant d'électrolyse. Les anodes 4 comportent chacune au
moins
un bloc anodique 13 consommable en matériau carboné précuit et une tige
métallique
14. Les blocs anodiques 13 ont typiquement une forme sensiblement
5 parallélépipédique. Les tiges 14 sont typiquement fixées aux blocs
anodiques 13 par
l'intermédiaire d'éléments de fixation 15, généralement appelés "multipodes",
comportant des goujons qui sont ancrés dans les blocs anodiques 13
généralement
par l'intermédiaire d'évidements 36 dans la face supérieure du bloc anodique.
Les
anodes 4 sont fixées de manière amovible à un cadre métallique mobile 16,
appelé
10 "cadre anodique", par des moyens de fixation mécaniques. Le cadre
anodique 16 est
porté par la superstructure 3 et fixé à des conducteurs électriques (non
illustrés)
servant à l'acheminement du courant d'électrolyse.
Les matériaux réfractaires 7, 8 et les blocs cathodiques 9 forment, à
l'intérieur de la
cuve 2, un creuset apte à contenir un bain d'électrolyte 17 et une nappe de
métal
liquide 18 lorsque la cellule 1 est en fonctionnement. En général, une
couverture 19
d'alumine et de bain solidifié recouvre le bain d'électrolyte 17 et tout ou
partie des
blocs anodiques 13.
Les anodes 4, et plus précisément les blocs anodiques 13, sont partiellement
immergées dans le bain d'électrolyte 17, qui contient de l'alumine dissoute.
Les blocs
anodiques 13 ont initialement chacun une face inférieure typiquement
essentiellement plane et parallèle à la surface supérieure des blocs
cathodiques 9, qui
est généralement horizontale. La distance entre la face inférieure des blocs
anodiques
13 et la surface supérieure des blocs cathodiques 9, dite "distance
interpolaire", est
un paramètre important dans la régulation des cellules d'électrolyse 1. La
distance
interpolaire est généralement contrôlée avec une grande précision.
Les blocs carbonés anodiques sont progressivement consommés en utilisation.
Afin
de compenser cette usure, il est de pratique courante d'abaisser
progressivement les
anodes en déplaçant régulièrement le cadre anodique vers le bas. En outre,
comme
illustré à la figure 1, les blocs anodiques sont généralement à des degrés
d'usure
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différents, avantageusement pour éviter d'avoir à changer toutes les anodes en
même
temps.
Les figures 2A, 2B et 3 montrent un premier mode de réalisation d'un bloc
anodique 13a
selon l'invention. Le bloc anodique 13a est typiquement de forme
parallélépipédique
rectangle de longueur L entre deux faces latérales courtes opposées 21 et 22
typiquement
verticales et de hauteur H entre une face inférieure 23 et une face supérieure
24
typiquement horizontales. Comme montré sur les figures 2A, 2B et 3, les arêtes
supérieures peuvent être rognées pour limiter les pertes en carbone. Les blocs
anodiques
sont destinés à être consommées jusqu'à une hauteur maximale d'usure indiquée
par les
flèches 25.
Le bloc anodique 13a comporte une première rainure 31a et deux secondes
rainures 32 et
33.
Les secondes rainures 32, 33 traversent typiquement le bloc anodique de part
en part
dans le sens de la longueur L. Les figures 2A et 2B, qui montrent les faces
latérales
courtes opposées 21,22 du bloc anodique 13a, montrent que ces secondes
rainures 32,33
débouchent sur la face inferieure 23 sur toute sa longueur et sur les deux
faces latérales
courtes. Par conséquent, tel qu'illustré dans la figure 8B, les secondes
rainures 32,33
débouchent sur la face inférieure 23 sur des longueurs L'0 égales à leurs
longueurs
maximales L'õ respectives, et également égale à L. Pour le cas où les arêtes
inférieures
sont rognées, ces longueurs L'õõ,, et L'0 sont également sensiblement égales
du fait que
la partie rognée n'est pas significative.
Pour des raisons de compréhension, les échelles ne sont pas rigoureusement
respectées
sur les figures, notamment en ce qui concerne la largeur des rainures, la
largeur des
rainures étant typiquement comprise entre 5 et 40 mm tandis que la largeur des
blocs
anodiques, correspondant aux faces latérales courtes est généralement comprise
entre
550 et 700mm. On a représenté en traits pointillés sur les figures 2A,2B (et
également les
figures SA et 813) les parties non visibles de faces mais vues par
transparence. La figure 3
est une vue de l'anode selon la coupe A-A à
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travers la première rainure 31 de façon à montrer plus spécifiquement la forme
de la
première rainure 31.
La première rainure 31a comporte sur sa longueur :
une première portion I formant une perforation ou un évidement au coeur du
matériau
carboné et ne débouchant pas sur la face inférieure 23 du bloc anodique 13a;
une deuxième portion II débouchant sur la face inférieure 23 du bloc anodique
13a.
Ainsi, lorsque le bloc anodique 13a est entier, la première rainure 31a à la
forme d'un
L couché et comporte sur la première portion I un fond 40 et une paroi
inférieure 42
et uniquement le fond 40 sur la deuxième portion II.
La première rainure 31a débouche sur les deux faces latérales courtes 21, 22
du bloc
anodique 13a pour l'évacuation des gaz s'accumulant sous l'anode. La longueur
maximale Lmax de la première rainure 31a dans un plan parallèle à la face
inférieure
est donc égale à la longueur L de l'anode. La première rainure 31a débouche
par
contre sur la face inférieure 23 sur une longueur Lo faible par rapport à la
longueur
maximale. Pour conserver une intégrité physique et une résistance suffisante
au bloc
anodique tout en maintenant des propriétés de drainage importantes des gaz, la
demanderesse considère que Lo doit être inférieure à la moitié de Lirax et de
préférence inférieure à 25% de Li.), et de préférence encore inférieure à 10%
de Lmax.
La première rainure 31a s'étend parallèlement et à mi-distance entre les
secondes
rainures 32,33 de manière à préserver au maximum l'intégrité physique et la
résistance du bloc anodique 13a.
Comme visible sur les figures 2A et 2B, les secondes rainures 32, 33 ont un
fond 44
disposé à une même hauteur dans le bloc anodique 13a que la paroi inférieure
42 de
la première rainure 31a. Ainsi, lorsque les secondes rainures 32, 33 sont
usées et
disparaissent, la première portion I de la première rainure prend le relai et
permet
l'évacuation des gaz.
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Le bloc anodique 13a ainsi que l'anode formée à partir de ce bloc anodique 13a
permet
une évacuation efficace de façon continue des gaz se formant dans la cuve
d'électrolyse.
On observe également en traits pointillés sur la figure 2A,2B des évidements
36 formant
des emplacements à l'intérieur desquels peuvent venir se fixer des goujons des
multipodes . Dans cet exemple, le bloc anodique 13a présente plus
particulièrement
six évidements 36 disposés sur deux rangées. Ces évidements sont en outre très
peu
profonds et ont par conséquent peu d'impact sur l'intégrité de la structure du
bloc
anodique.
L'existence de la seconde portion II de la première rainure 31a, qui débouche
sur la face
inférieure de l'anode destinée à être disposée en regard d'une face supérieure
d'une
cathode disposée au fond de la cuve d'électrolyse est dictée par une
adaptation d'une
manière classique de fabriquer des blocs anodiques. Comme cette seconde
portion II est
une source de fragilisation du bloc anodique, on essaye de diminuer sa
longueur et donc
son impact de sorte que l'invention se limite à des blocs anodiques dans
lesquels la
longueur Lo est inférieure à la moitié de Lõ,õ,, et de préférence inférieure à
25% de liõõõ
et encore de préférence inférieure à 10% de Lmax.
Une manière classique de fabriquer un bloc anodique rainuré consiste à
introduire le
matériau constitutif du bloc anodique dans un moule de forme globalement
parallélépipédique et comportant une ou plusieurs lames fixées dans le fond du
moule
pour former les rainures par complémentarité. Le matériau du bloc anodique est
alors
tassé par pressurisation ou vibrotassage, les faces latérales du moule
relevées et le bloc
anodique poussé au-delà du fond du moule. Lors de la poussée, on fait plus
particulièrement glisser le bloc anodique par rapport à la ou les lames. Selon
une
variante, on retire la lame avant la poussée.
On a représentée sur la figure 4 une lame 46 permettant d'obtenir dans une
vibrotasscuse
une première rainure 31a selon l'invention. Cette lame 46 comporte plus
particulièrement un moyen 48 pour l'accrochage de la lame dans le fond du
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moule. Ce moyen 48 pour l'accrochage est plus particulièrement constitué de
vis. La
portion de la lame servant à cet accrochage correspond plus particulièrement à
la
seconde portion II de la première rainure 31a.
Comme visible sur la figure 4, la lame 46 peut comporter en outre par exemple
une
encoche 50 complémentaire d'un moyen de fixation réversible prévu dans une
face
latérale du moule. Bien que facultative, cette fixation à une extrémité
opposée au
moyen 48 pour l'accrochage de la lame 46 dans le fond du moule permet un bon
maintien de la lame dans le moule, notamment verticalement et/ou latéralement.
Ce
maintien de la lame permet d'améliorer la qualité de la fabrication des
anodes,
notamment de diminuer le taux de fissuration des anodes à la cuisson, et
d'augmenter
la durée d'utilisation de la lame qui a de fait moins tendance à se voiler.
Lors du
démoulage du bloc anodique 13a, on désengage le moyen de fixation réversible
de
l'encoche 50, on soulève les faces latérales du moule et on fait glisser le
bloc
anodique par rapport à la lame 46.
Aussi, la lame peut en outre être avantageusement fixée par rapport à une
paroi
latérale du moule au niveau de l'extrémité de la lame proche du moyen 48 pour
l'accrochage de la lame 46. L'utilisation d'un tel second moyen de fixation
réversible, qui peut par exemple être constitué par une gorge réalisée dans la
paroi
latérale du moule et dans laquelle coulisse et vient se loger l'extrémité de
la lame,
permet également de limiter les mouvements, la déformation et l'usure de la
lame.
Selon une variante du procédé de fabrication, la lame 46 peut être montée de
façon
amovible dans le moule de sorte à ce que l'on peut retirer la lame 46 du bloc
anodique 13a avant la poussée du bloc anodique 13a hors du moule.
On a représenté sur la figure 5 un autre bloc anodique 13b avec une première
rainure
3 lb comportant un fond 40 incliné par rapport à l'horizontale de manière à
améliorer
la vitesse d'évacuation des gaz et à favoriser l'évacuation des gaz vers un
point
particulier de la cuve d'électrolyse. L'inclinaison du fond 40 par rapport à
l'horizontale est plus particulièrement comprise entre 1 et 100.
CA 02767480 2012-01-06
WO 2011/015718
PCT/FR2010/000526
On a représenté sur la figure 6 un autre bloc anodique 13c avec une première
rainure
31e ayant une longueur maximale Lia?, dans un plan parallèle à la face
inférieure plus
courte que la longueur L du bloc anodique 13e et débouchant sur une unique
face
5 latérale 22 du bloc anodique 13e. La longueur Lo de la première rainure
31e
débouchant sur la face inférieure 23 est inférieure à la moitié de Lm ax pour
conserver
l'intégrité physique et la résistance du bloc anodique tout en maintenant des
propriétés de drainage importantes des gaz.
10 On a représenté sur la figure 7 un autre bloc anodique 13d avec une
première rainure
31d s'étendant à travers le matériau du bloc anodique 13d entre les deux faces
latérales courtes 21, 22 opposées sans déboucher sur la face inférieure 23 du
bloc
anodique 31d. Une telle première rainure 31d est particulièrement avantageuse
du
fait quelle n'influe pas sur l'intégrité du bloc anodique au niveau de la face
inférieure
15 23. La lame introduite dans le moule de la vibrotasseuse pour le moulage
du bloc
anodique est alors accrochée sur les faces latérales du moule et non au fond
du
moule. Les parois latérales opposées du moule peuvent par exemple présenter
deux
trous en forme de fentes à l'intérieur desquels la lame est coulissée,
maintenue en
suspension et fixée au moyen de dispositifs de verrouillage. Un vérin de pose
et de
retrait associé à un dispositif de préhension de la lame peuvent être utilisés
pour
mettre en place la lame dans le moule avant le chargement des matériaux
constitutifs
de l'anode et la retirer du bloc anodique compacté cru et du moule avant
déchargement du moule.
L'invention s'étend également à un bloc anodique comportant uniquement une ou
plusieurs premières rainures, sans secondes rainures. L'intégrité structurelle
du bloc
anodique sera alors proche d'un bloc anodique sans rainures et une évacuation
améliorée des gaz sera obtenue pendant .1a période où la (ou les) première(s)
rainure
déboucheront sous la face inférieure sur une longueur conséquente.
CA 02767480 2012-01-06
WO 2011/015718
PCT/FR2010/000526
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L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus niais
s'étend
à tous les modes de réalisations accessibles de façon simple à l'homme du
métier au
regard de l'enseignement donné ci-dessous.
Le fond des secondes rainures et la paroi inférieure de la première rainure
peuvent
être par exemple prévues à des hauteurs légèrement différentes de sorte à ce
que les
première et secondes rainures coexistent pendant un laps de temps ou au
contraire à
ce qu'il y ait un laps de temps sans rainure effective après l'usure des
secondes
rainure et l'apparition effective de la première rainure. Le nombre de
première(s) et
ou de seconde(s) rainures peut varier, de même que leur positionnements
respectifs
et/ou orientations respectives.
On a ainsi représenté un autre bloc anodique 13e sur la figure 8A et 8B de
face selon
respectivement la face latérale courte 21 et une face latérale longue 34. Le
bloc
anodique 13e comporte deux secondes rainures 32, 33 s'étendant
longitudinalement
et quatre premières rainures 31e s'étendant latéralement et ne débouchant pas
sur la
face inférieure 23. Les premières rainures 31e s'étendent donc
transversalement aux
secondes rainures 32,33. Le fond 44 des secondes rainures est avantageusement
disposé en dessous de la paroi inférieure 42 des premières rainures 31e, ce
qui évite
d'affaiblir la résistance du bloc anodique 13e par des entrecroisements des
différentes rainures.
Aussi, selon des variantes de l'invention, on peut entendre par seconde
rainure, toute
rainure du type connu de l'art antérieur, débouchant sur la face inférieure
sur une
longueur égale ou sensiblement égale à leur longueur maximale. Les secondes
rainures peuvent notamment être du type connu des documents de brevet WO
2006/137739 ou US 7 179 353.
