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PROCEDE DE CHANGEMENT D'UNE ANODE USEE ET SUPPORT ET SYSTEME
POUR LE STOCKAGE TEMPORAIRE D'UNE TELLE ANODE USEE
La présente invention concerne un procédé de changement d'une anode
usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium comprenant notamment
une étape de stockage temporaire d'une telle anode usée. L'invention concerne
également un support et un système pour le stockage temporaire d'au moins une
telle anode usée.
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse de l'alumine en
solution dans un bain d'électrolyte, essentiellement constitué de cryolithe,
selon le
procédé de Hall-Héroult. Le bain d'électrolyte est contenu dans une cuve
d'électrolyse comprenant un caisson en acier revêtu intérieurement de
matériaux
réfractaires et/ou isolants, et au fond duquel est situé un ensemble
cathodique.
Des anodes, typiquement en matériau carboné, sont partiellement
immergées dans le bain d'électrolyte. Chaque anode est munie d'une tige
métallique destinée à son raccordement électrique et mécanique à un cadre
anodique mobile par rapport à un portique fixé au-dessus de la cuve
d'électrolyse.
Les anodes étant consommées par l'électrolyse, elles doivent régulièrement
être changées. A cet effet, une anode usée munie de sa tige est détachée du
cadre anodique puis déplacée vers un support de stockage temporaire où elle va
se refroidir avant de pouvoir être acheminée vers une installation de
récupération
du matériau carboné non consommé.
Or, une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse émet des gaz fluorés
qui peuvent être nocifs pour l'homme et pour l'environnement. Les émissions
sont
d'autant plus importantes que la température de l'anode est importante, et
décroissent progressivement en même temps que la température.
On a donc cherché depuis de nombreuses années à éviter que les gaz
fluorés émis par les anodes usées ne se diffusent dans l'environnement, ou du
moins à limiter cette diffusion. Ainsi, différents dispositifs et procédés ont
été
imaginés.
En particulier, un procédé proposé consiste à placer l'anode usée sur son
support dans une boîte fermée destiné à empêcher la sortie non contrôlée des
gaz
fluorés. Selon une première réalisation connue, décrite notamment dans le
document FR 2 754 832 (correspondant au document US 5 961 812, déposé au
nom de Aluminium Pechiney), les gaz situés dans la boîte sont aspirés vers une
centrale de traitement. Selon une autre réalisation connue, décrite notamment
dans le document DE 42 21 882, déposé au nom de Westfalia Becorit
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Industrietechnik, la boîte comprend un filtre contenant de l'alumine, qui est
apte à
piéger les gaz fluorés.
Selon une troisième réalisation connue, présentée dans le document WO
2008/048844 déposé au nom d'Alcoa, la boîte comporte une ouverture par
laquelle passe la tige d'anode et qui est pourvue d'un élément d'étanchéité
flexible
coopérant avec ladite tige.
Un autre procédé connu est décrit dans le document WO 2003/042618
déposé au nom de Norsk Hydro selon lequel il est prévu une boite de stockage
pour l'anode usée associée à un système d'extraction.
Les procédés et dispositifs précités ne sont pas pleinement satisfaisants. En
effet, il est difficile, sinon impossible, de réaliser une bonne étanchéité au
moyen
d'une boîte, d'autant plus que cette dernière subit, au cours de sa durée de
vie,
des déformations qui conduisent à l'augmentation des fuites de gaz. Les moyens
d'étanchéité généralement prévus pour palier ces problèmes sont des
consommables qui s'usent rapidement et qui occasionnent donc un coût
supplémentaire. En outre, dans certaines configurations de la boîte, la
survenue
d'un appel d'air vers la boîte peut générer un effet de cheminée par lequel
les gaz
fluorés sont tirés par le haut hors de la boîte, sans passer par un dispositif
d'aspiration ou de filtration.
Un autre procédé connu décrit dans le brevet US6161307 déposé au nom
d'Alcan International Limited consiste à plonger et à déplacer l'anode usée
dans
un bain fluidisé d'alumine pour refroidir rapidement l'anode usée et limiter
ainsi le
temps d'émission des gaz fluorés. Un tel procédé est difficile a mettre en
oeuvre et
présente l'inconvénient de favoriser la combustion de l'anode usée par un
apport
constant d'air à la surface de l'anode usée.
Dans un contexte de réduction globale des rejets fluorés dans les usines
d'aluminium, et lors du changement d'anode en particulier, la présente
invention
vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant un
procédé plus fiable et plus efficace que les procédés de l'art antérieur.
A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de
changement d'une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium
comprenant au moins une anode plongée dans un bain d'électrolyse et une
couverture de bain couvrant l'anode et le bain liquide, caractérisé en ce que
le
procédé comprend les étapes consistant à :
- enlever une anode usée à laquelle sont attachés des morceaux de
couverture de bain hors du bain d'électrolyse;
- poser ladite anode usée sur un support ;
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- déverser une poudre d'étouffement sur ladite anode usée posée sur le
support pour recouvrir ladite anode usée dans le but notamment de limiter
l'émission de gaz fluorés.
L'anode usée posée sur le support et recouverte de poudre d'étouffement
peut alors être transportée vers une station de retraitement de l'anode usée.
L'invention concerne tout particulièrement les cuves utilisant des anodes en
matériau carboné précuit.
La poudre recouvre l'anode de sorte à :
- permettre d'une part d'éviter la diffusion des gaz fluorés émis par l'anode
usée et par les morceaux de couverture de bain qui lui sont attachés, un
mécanisme d'action de la poudre d'étouffement étant que celle-ci fait
obstacle à cette diffusion des gaz ;
- empêcher d'autre part l'arrivée d'oxygène jusqu'à la partie d'anode se
consumant et donc restreindre le phénomène de consommation de
l'anode, le comburant - oxygène - étant ainsi retiré du triangle du feu qui
comprend les entités combustible, comburant, énergie.
Aussi, comme la poudre d'étouffement empêche l'arrivée de l'eau et
l'humidité ambiante jusqu'à l'anode, la quantité de gaz fluoré HF émise par
l'anode
est limitée.
De préférence, la poudre d'étouffement ne s'oxyde pas et ne se consume
pas à la température maximale à laquelle elle est soumise lors de la mise en
oeuvre du procédé. A titre d'exemple, l'anode usée placée sur le support en
vue
d'être recouverte par la poudre peut atteindre une température de l'ordre de
950 C.
On peut penser qu'il se produit, de plus, un phénomène de vitrification au
moins partiel de la poudre d'étouffement. La poudre d'étouffement est déversée
sur l'anode et les morceaux de couverture de bain qui sont à une température
intense en sortie de bain d'électrolyse. On peut ainsi penser qu'au moins une
partie de la poudre peut se transformer, au contact de l'anode et des morceaux
de
couverture de bain, par vitrification, en une structure amorphe qui participe
selon
un degré plus ou moins important au confinement de l'anode et de morceaux de
couverture de bain qui y sont attachés.
La poudre doit recouvrir l'anode - à savoir le dessus et le pourtour de la
partie carbonée de l'anode ainsi que les morceaux de couverture de bain
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recouvrant l'anode - sur une épaisseur suffisante pour produire l'effet
d'étouffement décrit ci-dessus. A titre d'exemple, l'épaisseur de poudre peut
être
au moins de l'ordre de 0,5 cm, de préférence au moins de l'ordre de 2 cm. Pour
des questions économiques, il est préférable de limiter l'épaisseur de poudre
utilisée.
De préférence, la poudre est sélectionnée dans le groupe comprenant
l'alumine, des produits comportant du fluorure d'aluminium et/ou du fluorure
de
sodium, tel que de la cryolithe, ou un mélange de ceux-ci. Ces produits sont
intéressants en ce qu'ils sont disponibles dans toute usine de production de
l'aluminium primaire. On pourrait également utiliser des produits comportant
de la
silice, comme du sable, facile à se procurer et à manipuler.
L'alumine présente l'avantage de piéger les gaz fluorés, par adsorption.
Le produit comportant du fluorure d'aluminium et/ou du fluorure de sodium
présente comme avantage par rapport à l'alumine de pouvoir former une croûte
compacte et étanche qui empêche le passage de gaz, à savoir le passage
d'oxygène vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'anode, et le passage de gaz
fluorés
vers l'extérieur, c'est-à-dire vers l'atmosphère ambiante.
Selon un mode de réalisation préféré la poudre d'étouffement comporte de
l'alumine, du fluorure d'aluminium et/ou du fluorure de sodium. Une telle
poudre
d'étouffement peut comprendre au moins en partie de la couverture de bain
réduite à l'état de poudre. Pour des questions de commodité, une telle poudre
d'étouffement, comportant de l'alumine, du fluorure d'aluminium et/ou du
fluorure
de sodium, est obtenue notamment par recyclage de la couverture de bain des
ensembles anodiques usés, c'est-à dire la partie solidifiée de l'électrolyte
présente
dans la cuve, située en particulier le long de la paroi latérale de la cuve, à
la
surface libre de l'électrolyte et sur les anodes. Cette couverture est ensuite
broyée
et passée dans un crible pour donner tout ou partie de la poudre d'étouffement
utilisée par le procédé selon l'invention.
Cette couverture de bain est largement disponible dans une usine de
production d'aluminium primaire. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'avoir
recours à
des produits spécialement amenés pour la mise en oeuvre du procédé selon
l'invention, ce qui est avantageux pour des questions environnementales, de
praticité et de coût.
Selon un autre mode de réalisation, la poudre d'étouffement comprend au
moins en partie du bain d'électrolyse réduit en poudre après solidification.
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Avantageusement, le procédé prévoit de pré-remplir de poudre au moins un
réservoir associé fonctionnellement au support et d'ouvrir ledit ou lesdits
réservoirs lorsqu'une anode usée est présente sur le support.
On peut par ailleurs prévoir des moyens de déversement de la poudre sur
5 l'anode usée présente sur le support comportant des moyens de confinement
aptes à limiter la dispersion de la poudre. Ainsi, il est possible de
recouvrir l'anode
très rapidement, donc d'obtenir un étouffement rapide et de limiter les
émissions
de gaz fluorés, sans que cela conduise à une grande dispersion de la poudre
dans
l'usine.
Dans une forme de réalisation, les moyens de confinement peuvent être
agencés sur le support.
Dans une autre forme de réalisation, les moyens de confinement sont
agencés sur un dispositif d'amenée de la poudre vers le support.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un support pour le stockage
temporaire d'au moins une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse de
l'aluminium, pour la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment décrit, le
support comportant un plateau sensiblement horizontal, lorsqu'il est posé au
sol,
présentant au moins une alvéole dans laquelle une anode est destinée à être
posée.
Selon une définition générale, ce support comprend en outre au moins un
réservoir associé fonctionnellement au plateau et comportant au moins :
- une ouverture par laquelle une poudre d'étouffement peut être introduite
dans ledit réservoir ;
- et un orifice de déversement de la poudre vers l'anode, agencé pour
permettre le recouvrement de l'anode par la poudre ainsi déversée, dans
le but de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode, de préférence en
limitant la dispersion de poudre par envolement.
Grâce aux réservoirs, qui peuvent être pré-remplis de poudre, il est possible
de recouvrir rapidement l'anode usée une fois qu'elle est placée sur le
plateau du
support, et ainsi d'arrêter rapidement les émissions de gaz fluorés.
Ce support peut avantageusement se présenter sous la forme d'une palette
pouvant être soulevée et déplacée par des moyens appropriés. De la sorte, il
est
possible de déplacer facilement l'anode vers une station de retraitement
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comprenant notamment une unité de séparation des éléments constitutifs de
l'anode puis vers une unité de récupération des matériaux de l'anode, à savoir
en
particulier la couverture et le matériau carboné non consommé.
L'orifice possède généralement une paroi d'obturation qui peut occuper une
position fermée, notamment lorsqu'on introduit de la poudre dans le réservoir
afin
de pouvoir contenir la poudre en attente, et qui peut être déplacée vers une
position ouverte autorisant le déversement de la poudre lorsqu'une anode est
située sur le plateau.
Le support peut en outre comporter des moyens aptes à détecter la présence
d'une anode usée sur le plateau tel qu'un capteur et, en conséquence, à
commander automatiquement un dispositif d'ouverture de la paroi d'obturation.
Ainsi, la durée entre le dépôt de l'anode sur le support et le déversement de
la
poudre est très réduite, ce qui augmente l'efficacité du procédé. Ce
dispositif
d'ouverture peut par exemple comporter un ressort et un vérin amortisseur à
air.
Le capteur utilisé peut être, par exemple, un capteur thermique ou un capteur
optique.
Selon une réalisation possible, le support comprend au moins deux
réservoirs disposés sur des côtés opposés du plateau.
Chaque réservoir peut s'étendre sur sensiblement toute la longueur du côté
sur lequel il est disposé. Le support forme ainsi une sorte de réceptacle
fermé sur
au moins deux côtés, pouvant retenir la poudre déversée sur l'anode. On peut
également envisager que le support comprenne un réservoir sur chacun des côtés
du plateau, les réservoirs formant alors une surface périphérique sensiblement
fermée.
Chaque réservoir est avantageusement agencé pour que toute la longueur
de l'anode soit recouverte de poudre. Ainsi, par exemple, l'orifice de
déversement
de la poudre peut s'étendre sur sensiblement toute la longueur de chaque
réservoir dans un mode de réalisation envisagé de l'invention.
De préférence, au moins une partie de l'orifice de déversement de la poudre
se situe au-dessus de l'anode lorsque celle-ci est présente sur le plateau, ce
qui
facilite le recouvrement de l'anode.
Avantageusement, le réservoir peut comporter des moyens intérieurs de
répartition de la poudre tels que des chicanes, des tubulures ou des
entretoises,
agencés pour favoriser un remplissage homogène dudit réservoir. Cette
configuration réduit les risques d'un recouvrement partiel de l'anode par la
poudre,
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et limite la nécessité d'avoir recours à un opérateur pour finaliser
l'étalement de la
poudre.
On peut également prévoir que le réservoir comporte une paroi de fond
inclinée vers le bas en direction de l'anode lorsque celle-ci est présente sur
le
plateau, afin de favoriser l'écoulement de la poudre.
Selon un troisième aspect, l'invention concerne un système pour le stockage
temporaire d'au moins une anode usée provenant d'une cuve d'électrolyse de
l'aluminium, pour la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment décrit, le
système comportant :
- un support comprenant un plateau sensiblement horizontal, lorsqu'il est
posé au sol, sur lequel l'anode est destinée à être posée. De plus le
système selon l'invention comporte, un dispositif d'amenée d'une poudre
d'étouffement vers le support, ledit dispositif comprenant une trémie apte
à être déplacée sur un pont roulant équipée d'un conduit de déversement
de la poudre en vue du recouvrement de l'anode par la poudre, dans le
but de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode.
Selon une disposition avantageuse du système, le conduit est prolongé à sa
partie inférieure par une coiffe ouverte vers le bas qui est apte à recouvrir
l'anode
située sur le plateau et à former avec le support un volume de confinement
pour la
poudre.
Il est à noter que le volume de confinement n'est pas nécessairement
étanche mais permet tout de même de limiter de façon importante la dispersion
de
la poudre. Par exemple, la coiffe peut présenter sensiblement la forme d'une
cloche recouvrant le support, l'anode et sa tige.
On peut prévoir en outre que le système comporte un conduit d'aspiration en
communication avec ledit volume de confinement. Ceci permet de créer une
légère dépression à l'intérieur du volume de confinement pour éviter que la
poudre
ne s'échappe vers l'extérieur. Eventuellement, il peut en outre être prévu une
aspiration des poudres et/ou des gaz fluorés émis par l'anode.
Le support appartenant à ce système peut comporter certaines des
caractéristiques précitées, et notamment le ou les réservoirs de poudre.
On décrit à présent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de
réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées :
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La figure 1 illustre une cellule d'électrolyse en coupe transversale ;
La figure 2 est une représentation schématique, en perspective, d'un support
selon l'invention, sur lequel est placée une anode usée munie de sa tige et
comportant une croûte de couverture ;
La figure 3 est une représentation identique à la figure 2, l'anode usée étant
recouverte d'une poudre ;
La figure 4 est une vue en perspective d'un support selon un premier mode
de réalisation de l'invention, une anode munie de sa tige étant placée sur le
support ;
La figure 5 est une vue de détail d'un réservoir appartenant au support de la
figure 4, montrant un orifice de déversement de poudre ;
La figure 6 est une vue de détail du support de la figure 4, montrant un
réservoir équipé de moyens intérieurs de répartition de la poudre ;
La figure 7 est une représentation schématique d'un premier mode de
réalisation d'un système selon l'invention, comprenant le support de la figure
4 et
un dispositif d'amenée de poudre ;
La figure 8 est une représentation schématique d'un deuxième mode de
réalisation d'un système selon l'invention, comprenant un support de stockage
temporaire d'anode et un dispositif d'amenée de poudre.
Comme le montre la figure 1, une cuve 40 d'électrolyse comprend
typiquement un caisson métallique 41 garni intérieurement de matériaux
réfractaires 42a, 42b, des ensembles cathodiques en matériau carboné 43, des
ensembles anodiques 55, une structure porteuse 53, des moyens 51 pour
récupérer les effluents émis par la cuve en fonctionnement et des moyens 50
pour
alimenter la cuve en alumine et/ou en AIF3. Les ensembles anodiques 55
comprennent typiquement un bloc anodique - ou anode - 2a, 2b et une tige 3a,
3b. Chaque tige 3a, 3b comprend typiquement un organe de liaison ou multipode
4a, 4b pour fixer le bloc anodique 2a, 2b.
En fonctionnement, la cuve comprend un lit d'aluminium liquide 44, un lit de
bain liquide 45 et une couverture 46 à base de bain solide et d'alumine. Afin
d'éviter d'avoir à changer tous les ensembles anodiques en même temps, le
programme de changement des ensembles anodiques est généralement conçu de
telle manière qu'ils ont un degré d'usure différent (dans la figure 1, le bloc
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anodique 2a est moins usé que le bloc anodique 2b). Le courant d'électrolyse
circule des blocs anodiques vers les éléments cathodiques. Le courant
cathodique
est récupéré par des barres conductrices 52.
La figure 2 représente de façon schématique un support 1 pour la mise en
oeuvre du procédé, selon l'invention, de stockage temporaire d'une anode usée
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provenant d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium.
En fonctionnement, chaque anode 2 est partiellement immergée dans le bain
d'électrolyte présent dans la cuve (non représentée). L'anode est reliée, par
l'intermédiaire d'un organe de liaison 4, à une tige 3 qui est fixée à un
cadre
anodique. Lorsque l'anode 2 est usée et doit être changée, elle est déplacée
et
posée sur le support 1, le plus souvent métallique, typiquement en acier, qui
est
généralement situé à proximité de la cuve. La surface inférieure du bloc
carboné
de l'anode repose sur le fond horizontal du support. Cette opération est
généralement réalisée à l'aide d'une machine de service, par exemple d'un pont
ou d'un engin au sol. L'anode 2 présente alors une température relativement
élevée, pouvant être de l'ordre de 950 C.
Des gaz fluorés sont émis par l'anode 2 usée, essentiellement par un ou des
morceaux de couverture qui restent attachés à l'anode 2 usée lorsque celle-ci
est
extraite du bain. Afin de limiter l'émission de gaz fluorés par l'anode, le
procédé
selon l'invention prévoit le recouvrement de l'anode 2 par une poudre 5
d'étouffement. Comme illustré sur la figure 3, la poudre 5 recouvre de
préférence
la totalité de l'anode 2 avec les morceaux de couverture qui lui sont
attachés, et
peut ainsi également recouvrir en partie l'organe de liaison 4 reliant l'anode
2 à la
tige 3. A titre d'exemple, l'épaisseur de poudre 5 peut être de l'ordre de 4 à
5 cm.
En recouvrant l'anode 2 par la poudre 5, on étouffe le phénomène par lequel
l'anode 2 se consume, le temps que l'anode 2 se refroidisse suffisamment et
que
les émissions de gaz fluorés cessent ou atteignent un niveau suffisamment
faible.
La poudre 5 utilisée comprend de préférence un composé fluoré avec de
l'alumine.
En pratique, la poudre 5 peut être obtenue à partir de couverture de bain qui
est largement disponible dans une installation de production d'aluminium
primaire.
La couverture de bain qui se forme au dessus du bain liquide et des anodes est
constituée essentiellement d'alumine et de cryolite. Elle est disponible à
l'état
solide qu'il convient de broyer et de passer au crible pour obtenir une poudre
qui
peut être utilisée pour recouvrir une anode usée. On a pu constater que la
poudre
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issue du broyage de couverture a un pouvoir de confinement important ce qui,
combiné à sa disponibilité, en fait une option préférée.
Il est également envisagé d'obtenir la poudre 5 à partir de bain d'électrolyse
prélevé dans une cuve d'électrolyse et solidifié en lingot. Il s'agit d'un
composant
5 qui est également disponible dans une installation de production d'aluminium
liquide. Le bain en lingot est réduit à l'état de poudre, par exemple, par
broyage
puis calibrage.
D'autres poudres sont envisagées, notamment à base de silice. Ainsi, la
poudre 5 peut incorporer du sable en partie ou en totalité.
10 Lorsque l'anode 2 s'est suffisamment refroidie, la poudre 5 est
avantageusement récupérée, traitée et recyclée. Le bain broyé est également un
matériau pouvant être recyclé dans l'usine et servir à différentes
applications. Il est
généralement stocké dans un silo constituant une réserve générale dans
l'usine.
Un premier mode de réalisation du support 1 est représenté sur les figures 4
à 7.
Dans cette forme de réalisation, le support 1 comprend un plateau 6
sensiblement horizontal, de forme générale rectangulaire, pourvu de nervures
verticales 7 qui délimitent une alvéole 17 dans laquelle l'anode 2 est
destinée à
être posée. Le support 1 possède des rebords 8 sur tout ou partie des côtés du
plateau 6. Le support 1 peut être multi alvéole comme le montre la figure 4
qui
représente un support 1 qui possède trois alvéoles 17.
Selon le premier mode de réalisation de l'invention, le support 1 comprend
des réservoirs 9 montés sur le plateau 6, qui servent à entreposer
temporairement
la poudre 5. Ici, le support 1 comprend deux réservoirs 9 disposés sur des
côtés
opposés du plateau 6, chaque réservoir 9 s'étendant sur sensiblement toute la
longueur du côté correspondant. Les réservoirs 9 des supports 1 d'un même
ensemble sont alignés le long des grands côtés dudit ensemble, comme on le
voit
sur la figure 4. Au cours des essais, il a été constaté que la quantité de
poudre 5
nécessaire peut être comprise entre 100 et 1200 kg par anode, plus typiquement
entre 300 et 1000 kg, selon la taille des anodes, ce qui dépend de la
technologie
envisagée. La quantité en kg de poudre 5 nécessaire est typiquement comprise
entre 40% et 120% du poids en carbone de l'anode usée et de préférence
comprise entre 70% et 110% du poids en carbone de l'anode usée.
Chaque réservoir 9 présente sensiblement la forme d'un parallélépipède
rectangle. Il possède, sur sa face supérieure, une ouverture 10 par laquelle
la
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poudre 5 peut être introduite dans ledit réservoir 9. Par exemple, toute la
face
supérieure du réservoir 9 est ouverte. De préférence, cette face supérieure
est
couverte d'un couvercle (non représenté) pour éviter la dispersion de poudre
lors
du déplacement du support 1. En variante, la face supérieure du réservoir 9
pourrait présenter une ouverture réduite adaptée à un dispositif d'amenée de
poudre, ce qui éviterait la dispersion de la poudre 5 lorsqu'on procède au
remplissage des réservoirs 9.
Chaque réservoir 9 possède également, sur sa face intérieure 11 tournée
vers l'intérieur du support 1, un orifice 12 de déversement de la poudre 5 sur
le
plateau 6. De préférence, pour plus d'efficacité, sensiblement toute la
longueur de
chaque réservoir 9 comporte un orifice 12 de déversement de la poudre 5. Dans
la
réalisation de la figure 4, la face intérieure 11 du réservoir 9 comporte
plusieurs
(ici quatre) orifices 12 adjacents séparés par une paroi 13 très peu large
permettant de maximiser la surface de sortie de poudre tout en assurant la
tenue
mécanique du réservoir 9.
Chaque orifice 12 de déversement s'étend, selon une direction verticale,
depuis le plateau 6 jusqu'à une hauteur située au-dessus de l'anode lorsque
celle-
ci est présente sur le plateau 6, de façon que la poudre 5 déversée puisse
venir
recouvrir l'anode 2 usée en limitant l'envolement de poussière.
Chaque orifice 12 de déversement possède une paroi d'obturation 14 qui
occupe une position fermée lorsque la poudre 5 est introduite dans le
réservoir 9
par l'ouverture 10. Puis, lorsqu'une anode 2 est placée sur le support 1, la
paroi
d'obturation 14 est déplacée vers une position ouverte afin de permettre le
déversement de la poudre 5 contenue dans le réservoir 9. La vitesse
d'ouverture
de la paroi d'obturation est avantageusement contrôlée de sorte à limiter au
maximum l'envolement de poussière.
En prévoyant une ouverture automatique ou manuelle de la paroi
d'obturation 14 dès qu'une anode 2 est présente sur le support 1, on provoque
un
déclenchement rapide d'un déversement de poudre 5 et donc un étouffement très
rapide de l'anode 2 par la poudre 5. A cet effet, le support 1 peut être
équipé d'un
capteur de température (non représenté) ou de tout autre moyen de détection
par
exemple optique qui permet de détecter la présence d'une anode 2 lorsque celle-
ci est très chaude, et qui commande un dispositif d'ouverture de la paroi
d'obturation 14.
Les réservoirs 9 sont pré-remplis au moyen d'un dispositif 20a, 20b
d'amenée de poudre vers le support 1.
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Selon un premier mode de réalisation possible, illustré sur la figure 7, les
réservoirs 9 sont pré-remplis dans un atelier séparé du hall où se trouvent
les
cellules d'électrolyse, au moyen d'un dispositif d'amenée de poudre spécifique
dédié. Dans cet atelier, on peut placer sur le support 1 une anode 31 neuve et
procéder au remplissage des réservoirs 9. Puis le support 1 portant l'anode 31
neuve est apporté à proximité d'une cellule comportant une anode usée qui doit
être remplacée. On peut alors mettre en place l'anode 31 neuve dans ladite
cellule
et placer l'anode 2 usée sur le support 1. Les réservoirs 9 sont alors
rapidement
ouverts pour que la poudre 5 qu'ils contiennent se déverse autour et sur
l'anode 2
usée.
Dans ce premier mode de réalisation, le dispositif 20a d'amenée de poudre
peut comporter une trémie 17, éventuellement déplacée sur un pont roulant 18,
et
pourvue d'un conduit 19 de déversement de la poudre 5, comme illustré sur la
partie gauche de la figure 7. En variante, le dispositif 20b d'amenée de
poudre
peut comporter un véhicule 32 portant un conteneur 33 de poudre équipé d'une
lance 34 permettant de remplir les réservoirs 9, comme illustré sur la partie
droite
de la figure 7.
Les réservoirs 9 permettent d'une part de réaliser un déversement rapide de
la poudre 5 puisque cette dernière est déjà présente sur place et n'a pas
besoin
d'être amenée jusqu'au support 1. Ainsi, on peut efficacement limiter
l'émission de
gaz fluorés. D'autre part, ces réservoirs 9 forment des moyens de confinement
qui
limitent considérablement la dispersion de la poudre 5. En effet, la poudre 5
glisse
le long des parois intérieures et de la paroi de fond du réservoir 9 en étant
guidée.
Afin de guider, faciliter et accélérer l'écoulement de la poudre 5, les
_25 réservoirs 9 comportent une paroi de fond 15 inclinée vers le bas en
direction de
l'intérieur du support 1, comme on le voit sur la figure 5.
En outre, afin d'homogénéiser le remplissage du réservoir 9, on peut prévoir
à l'intérieur du réservoir 9 des chicanes 16, des canalisations ou équivalent,
formant des moyens de répartition de la poudre 5, comme illustré sur la figure
6.
Cette caractéristique permet de faciliter l'écoulement ultérieur de la poudre
5 en
direction des côtés de l'anode 2.
Le support peut également comprendre des séparateurs 30 pour séparer ou
délimiter les alvéoles et limiter le volume des alvéoles. Pour des raisons de
visibilité et de clarté, seul deux séparateurs 30 ont été montrés sur la
figure 4. Ces
séparateurs 30 participent au confinement de la poudre dans les alvéoles et
peuvent également faire office de réservoirs 9 de poudre.
CA 02779855 2012-05-02
WO 2011/067477 PCT/FR2010/000691
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La figure 8 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Le support 1 est similaire à celui représenté sur les figures 4 à 7 mais est
ici
dépourvu de réservoirs 9.
Le dispositif 20c d'amenée de poudre vers le support 1 comprend une trémie
35 déplacée sur un pont roulant 36 et pourvue d'un conduit 37 de déversement
de
la poudre 5. Le conduit 37 est prolongé à sa partie inférieure par une coiffe
21 qui
présente sensiblement la forme d'une cloche ouverte vers le bas. La coiffe 21
présente des dimensions adaptées pour pouvoir venir coiffer l'anode 2 usée et
la
tige 3 et former avec le support 1 un volume de confinement 22 pour la poudre
5
déversée depuis la trémie 35.
Grâce à la coiffe 21, on peut déverser la poudre 5 très rapidement sur
l'anode 2 - et donc considérablement limiter les émissions de gaz fluorés -
sans
pour autant avoir à subir les inconvénients liés à une importante dispersion
de la
poudre 5. De plus, le dispositif 20c d'amenée de poudre peut comporter un
conduit d'aspiration 23 en communication avec ledit volume de confinement 22,
de
façon à créer une légère dépression dans ledit volume de confinement 22.
On peut bien entendu prévoir que le support 1 soit conforme à celui
représenté sur les figures 4 à 7, c'est-à-dire qu'il soit, de plus, équipé de
réservoirs
9.
Un point important de l'invention est que la poudre est déversée très
rapidement (en moins de 5 minutes, et de préférence en moins d'une minute) par
des moyens mécaniques puis, éventuellement répartie manuellement par un
opérateur sur l'anode. On cherche toutefois à limiter les interventions
humaines
d'une part car celles-ci prennent du temps. D'autre part, de longues
opérations de
manipulation par un opérateur représenteraient des risques, car l'opérateur
serait
au contact des gaz fluorés et de la poudre elle-même. Avec l'invention, ceci
est
limité puisque les émissions de gaz fluorés sont très rapidement stoppées et
puisque, grâce aux réservoirs et/ou à la cloche, on a très peu d'envolement de
poudre. L'invention permet donc de réduire considérablement les risques pour
l'opérateur.
L'invention apporte une amélioration déterminante à la technique antérieure,
en fournissant un procédé, un support et un système pour le stockage
temporaire
d'une anode usée qui permettent de limiter efficacement les émissions de gaz
fluorés. Des essais ont été réalisés en mesurant pendant les 24 heures suivant
le
retrait de l'anode de la cuve, sous une hotte englobant la totalité de l'anode
et du
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WO 2011/067477 PCT/FR2010/000691
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support recevant l'anode, la quantité de fluorure gazeux émis dans
l'atmosphère
par l'anode usée par tonne d'aluminium produite. Ces essais ont montré que le
recouvrement de l'anode au moyen d'une poudre d'étouffement provenant du
recyclage de couverture de'bain broyé avec une granulométrie inférieure à 20mm
réduit la quantité de fluorure gazeux émis d'environ 60% par rapport à une
anode
usée laissée à l'air libre.
L'invention permet également une meilleure gestion du carbone car elle
permet un arrêt rapide de la combustion de l'anode usée qui est extraite du
bain
d'électrolyse en empêchant le contact de l'anode avec l'air ambiant,
préservant
ainsi une quantité maximale de carbone sain. Aussi, un avantage supplémentaire
de l'invention réside dans une maximisation de la quantité de carbone qui peut
être retraitée, recyclée et in fine réutilisée pour la fabrication d'une anode
de
carbone.
Un aspect important de l'invention tient au fait que la poudre d'étouffement
qui vient assurer le confinement de l'anode usée et des morceaux de couverture
qui lui sont attachés est largement disponible dans une unité de production
d'aluminium primaire.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation
décrits
ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les
variantes de réalisation.
