Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La présente invention concerne un procédé et un
appareillage pour l'élimination par piquage des résidus de
bain d'electrolyse sur les anodes precuites usées, retirees
des cuves d'electrolyse pour la production d'aluminium par
le procedé Hall-Héroult.
Dans ces cuves, chaque élément anodique comprend
un bloc carboné, moulé et précuit comportant un certain
nombre de cavités ~ermées dans lesquelles sont scellés, par
coulée d'une fonte speciale, ou parfois au moyen d'une pâ-te
carbonee, des moyens de suspension et de connexion électri-
que. Ces moyens sont generalement des ronds d'acier - de
deux à si~ dans les cas les plus ~réquents - relies par des
pattes elles-mêmes soudées à une tige de suspension qui vient
se verrouiller sur la barre anodi.que. Un tel système est
décrit, par exemple, dans le brevet fran~ais n 1 519 ~75
( - US. 3 351 5~6) et dans le brever ~xancais n 2 350 407
(= US. ~ 119 505), l'un et l'autre au nom d'ALUMINIUM PECHINEY.
Lors~u'une anode est usee, on procède à l'échange
de l'ensemble de l'élement anodique, qui comporte quatre
eléments recuperables et recyclables:
- l'ensemble tige-pattes, qui sera rescelle dans
une anode precuite neuve,
- le residu de carbone ou <~mego-t)~ ~ui sera, après
traitement convenable, utilise comme un des constituants de
la pate d'anode,
- le ba.in d'electrolyse, accumule sur l'anode sous
forme de croutes et qui sera, apres traitement convenable,
reintroduit dans les cuves,
- la ~onte de scellement qui sera utilisee pour
le scellement de nouvelles anodes.
L'invention concerne la séparation des croûtes du
bain d'electrolyse du reste du systeme anodique.
Cette operation se fait habituellement avec des
moyens plus ou moins mecanises à l'aide de racles~ marteau~
piqueurs, burineurs pousseurs vibrantsou non, herses, comple-
tes parfoi.s par l'action de tables vibrantes assurant l'éva-
cuation du bain detache de l'élément anodique. De tels
équipements requierent la présence continue et l'action d'ope-
rateurs dans des conditions souvent pénibles de chaleur, de
bruit et de poussieres difEiciles à capter.
Dans le brevet francai.s FR. 2 350 407 déja cité,
on-a décrit un dispositif de cassage des croûtes par poussée
et percussion, que l'on peut adapter a un engin de service,
dutype semi-portique par exemple, et qui opère sur la cuve
meme, au moment du .retrait de l'anode usée.
Ce dispositif n'est plus compatible avec les
exigences actuelles sur le captage des ef:Eluents fluorés,
car il oblige à maintenir ouverte a l'air libre la partie
de la cuve sur laquelle on opère, ce qui entra1ne le déga-
gement, dans l'atmosphère, des émissions fluorées de la
cuve r et perturbe son equilibre therm.ique.
En outre, les conditions de fonctionnement des
cuves modernes a grande puissance, telles que les cuves a
180.000 amperes decrites dans les brevets d'ALUMINIUM
PECHINEY: FR. 2 324 761 t= US. 4 049 5181, FR. 2 333 060
(= US. 4 072 597), FR. 2 343 826 ( - US. 4 090 930~, FR.
2 423 554 (= US. 4 210 514), FR 2 425 482 (= US. 4 169 034),
FR. 2 427 760 (= US. 4 200 513), et dont l'alimentation en
alumine est realisee ponc-tuellement et non plus par les
brise-croutes traditionnels, cond~isen-t a la formation dlune
croate superficielle d'electrolyte figee, tres solide, e-t
d'une epaisseur plus importante, ce qui contribue à rendre
ineE~icaces les moyens d'elimination des croûtes sur les
megots d'anodes par simple vibration ou par des outils
pneumatiques legers.
Selon la presente invention, il est p.revu un
procede d'elimination, par piquage, des résidus de bain
dSélectrolyse sur les elements anodiques uses retires des
~335~3t5~:
cuves pour la production d'aluminium par le procede ~Iall-
Heroult, lesdits elements compor-tant un residu de carbone,
dit megot dans lequel sont scellees des pattes soudees à
une tige de suspension, procede selon lequel on positionne
les elements anodiques usés sur un châssis basculant autour
dlun axe horizontal, on bascule le châssis de façon a amener
les tiges de suspension sensiblement a l'horizontale, on casse
les residus d'electrol~te adherant aux pat-tes et au mégot
carbone, sous ]'action d'un outil agissant a la fois par
percussion et poussee statique et on recueille les residus
du bain qui tombent, par gravite, dans un moyen de reception.
De préference, le cassage des residus d'electrolyte
est effectue en plusieurs s~ades successifs et, entre chaque
stade, on procede a une rotation limitee de l'element anodi-
que use autour d'un axe sensiblement con~ondu avec l'axe de
la tige de suspension, chaque stade de cassage des residus
etant effectue par deplacements combines de l'outil de per-
cussion et de poussée statique selon son axe vertical, pa-
rallelement a son axe vertical et à l'axe de basculement
du châssis, et parallelement a son axe vertical, perpendicu-
lairement a l'a~e de basculement du châssis.
Se.lon la presente invention, il est aussi prevu
un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede comportant: ~
~ un chassis avec au moins un support d'element
anodique use,
- un moyen de basculement du châssis autour d'un
axe horizontal,
- un moyen de rotation du support,
- un moyen de piquage des residus d'electrolyte,
- un moyen de recupération des residus d'electrolyte.
Un mode de realisation preferentlel va être mainte-
nant decrit, a titre d'exemple, de maniere non limitative,
en se referant aux dessins attaches, dans lesquels:
La figure 1 montre l'ensemble du dispositiE ou
5~S~
l'élément anodique est représenté en position de réception
(traits pointillés) et en position de piquage (traits pleins~
La figure 2 représente en coupe, et la figure 3
en plan, le dispositif de support, dlilNmobilisation/ de
basculement et de rotation, concu pour trois éléments anodi.-
ques usés disposes en ligne.
La figure 4 represente le detail du disposi-tif de
verrouillage de la tige de suspension.
L'appareillage comporte deux parties distinc-tes
qui coopèrent pour l'obtention du resulta-t d'ensemble: le
support basculant d'éléments anodiques et le dispositi~ de
piquage:
Le support-basculan-t d'elements anodiques-
Il remplit les fonctions suivantes:
- reception des elements anodiques us~s arrivant
de la salle d'electrolyse, avec la tige support en position
verticale,
- positionnement et immobilisation des élements
anodiques,
- basculement des eléments anodiques en position
de piquage,
- rotations limitées et successives des elements
anodiques autour dlun axe coIncidant sensiblement avec llaxe
de la tlge de suspension,
- récupéra-tion des résidus de bain d'électrolyse.
Le support-basculant comporte un châssis, formé
esse~tiellement par une poutre 1 qui peut tourner autour de
son axe 2 sur les paliers 3 3', grâce à un moteur non repré-
sente. La poutre 1 supporte, d'une part, un ou plusieurs
(trois dans le cas represente) supports d'anodes 5, munis
de guides 6 qui assurent le positionnement et le cen-trage
des elements anodiques et~ d'autre par-t, un nombre egal de
dispositi~s 7 de prehension et de verrouil].age des tiges de
suspension ~. Chaque element anodique comporte, en outre;
les pattes de scellemen-t 9 et le megot de carbone 1~ Sur
- 4
l'une des anodes, on a represente schématiquement par un
trait pointillé les limites de l'encombrement que peuvent
atteindre au maximum les croûtes cle bain d'électrolyse a
éliminer. Chaque support d'anode 5 est muni d'un moyen
individuel de rotation motorisé 11, autour d'un axe 12
sensiblement confondu avec l'axe de la -tige d'anode 8~
Le dispositif de verrouil:Lage 7 des tiges d'anodes
sur ]es bras-suppor-t 13 presente certaines par-ticulari.tes
originales: il comporte une partie fixe 14 et une partie
rotative :l5, formees de deux elements identiques 15a et 15b,
serres sur la partie fixe par les boulons 16, avec un jeu
rëduit mais suffisant pour assurer sa rotation autour d'un
axe qui correspond sensiblement à l'axe 12 de la tige de
suspension. Les deux elements 15a et 15b rotatifs comportent
une decoupe 17 qui correspond a la section transversale de
l.a tige de suspension 8. La partie fixe 1~ es-t assujetie
au bras-support 13 par un boulon 18 et un bloc amortisseur
en caoutchouc, ou autre e]astomere 19. En outre, elle vient
en appui sur le bras-support 13 par deux bu-tees 20 en caout-
chouc qui reduisent fortement la transmission au châssis desvibrations provoquees par le dispositif de piquage.
Grâce à ce dispositif, chaque anode peut être
présentée au dispositif de piquage dans les positions
successives les plus favorables pour assurer l'élimination
rapide et totale des résidus de bain d'electrolyse.
La poutre-chassis 1 est entralnée en rotation
autour de son axe sous lieffet des vérins ~1. Elle peut
normalement tourner de 90 de façon a basculer les anodes
jusqu'à une position où la ti~e ~ est horizontale ou ne
forme avec l'horizontale qu'un angle relativement limité,
inférieur a environ 20 (valeur donnée a titre non limitatif).
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Dans le cas représenté, la rotation s'e~fectue de
façon que la ti~e de suspension se trouve du côté du dispo-
sitif de percussionO
En position basculée, les anocles se trouvent
placees au-dessus d'un dispositif de récupération des croûte
de bain par yravi-té.
Dans le cas représenté, le dispositif de récupe-
ration comporte une grille 22 dont la dimension de maille
permet le passage de blocs de sel détachés de l'anode, d'une
dimension maximale compatible avec l'installa-tion de traite-
ment qui fait suite. Au-dessous de cette grille, on peut
placer une tremie (non representee) alimentant un convoyeur
à bande qui transporte les residus d'electroly-te vers des
dispositifs de recyclage qui sont connus en eux-mêmes (defer-
rage magnetique, broyage, calibrage, etc.~.).
Le dispositif peu~ etre avantageus2ment completepar un aspirateur de poussières qui agit, par exemple,
dans l'espace situe entre les supports d'~node et la ~rille.
La canalisation 23 est reliee à un aspirateur muni de filtres
appropries.
2/ - Le dispositif de piquageO
Il assure la fonction de piguage proprement dite,
c'est-à-dire le cassage par percussion et poussee statlque
des croûte de bain d'elec-trolyse qui enrobent la partie supé-
rieure du mégot d'anode.
Bien ~u'il soit théoriquement possible d'opérerle piquage par un dispositif pneumatique, il a été consta~e
~ue l'operation etait à la fois plus rapide, plus efficace
et plus complete si l'on utilisait un outil de percussion à
commande hydraulique, qui assure à la fois une poussee sta-
tique et une percussion dont l'amplitude et la frequence
sont optimisées pour les conditions particulieres de cette
opération. Un outil du genre <~brise-beton hydraulique
convient parfaitement.
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Cet outil 24 muni d'une pointerolle 25 appropriée
est monte sur un bras axticule 26 muni d'une pluralité
d'articulations et commandé par les vérins hydrauliques 32
et 33 qui permettent d'obtenir tous les déplacemen-ts de
l'outil en maintenant conskamment son axe 3~ sensiblement
vertical.
Dans le cas representé, le bras assure un déplace-
ment de l'outil de percussion ~ dans le sens horizontal,
avec une amplitude de 0,5 m et, dans le sens vertical,
de 1~5 m.
En outre, l'ensemble du bras 26 et de ses vérins
de commande 32 33 peut se deplacer parallelement a la poutre
châssis 1, et se positionner a un emplacement quelconque par
rapport aux supports d'anodes~
Par combinaison des ces troismouvements la pointe-
rolle 25 peut accéder à la totalite du volume dans lequel,
sur chaque elément anodique, peuvent s'etre accumules des
residus de bain d'electrolyse.
De préference, le bras et les verins osnt solidaires
d'une cabine 35 mobile sur des rails 36 a l'initiative de
l'opérateur. La cabine 35 peut être insonorisée et alimentee
en air filtre pour assurer des conditions de travail satis-
faisantes a l'operateurO
La mise en oeuvre de ce dispositiE, sur des elemen-ts
anodi~ues uses provenant de cuves dielectrolyses a 180.000
ampères, permet d'assurer l'élimination des résidus de bain
d'électrolyse en un temps inferieur a cinq minutes dans de
parfaites conditions d'hygiène et de sécurité.
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