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(11) | EP 0 047 246 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA SUPPRESSION DES PERTURBATIONS MAGNETIQUES DANS LES CUVES D'ELECTROLYSE VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BESEITIGUNG DER MAGNETISCHEN STÖRUNGEN IN ELEKTROLYSEÖFEN PROCESS AND DEVICE FOR SUPPRESSING MAGNETIC DISTURBANCES IN ELECTROLYTIC CELLS |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] La présente invention concerne un nouveau dispositif et un nouveau procédé pour la suppression des perturbations magnétiques néfastes au bon fonctionnement des cuves d'électrolyse à très haute intensité placées en travers. Ces cuves sont destinées à la production d'aluminium par électrolyse de l'alumine dissoute dans les bains de fluorures d'aluminium et de sodium. L'invention s'applique à la réduction des forces magnétiques appliquées au métal liquide contenu dans ces cuves. Ces forces sont dues à l'action conjuguée des courants horizontaux apparaissant dans le métal et du champ magnétique créé par les conducteurs d'une cuve et de ses voisines d'une même file, ainsi que par les conducteurs des cuves des files adjacentes. Les cuves sont, en effet, disposées en série selon un certain nombre de files adjacentes, de façon à assurer le retour du courant à sa source.
[0002] L'invention ne s'applique qu'à l'équilibrage du champ magnétique créé par les conducteurs de la cuve et de ses voisines de la même file. L'influence d'une ou plusieurs files adjacentes, lorsque celles-ci se trouvent à une distance relativement proche de la file considérée, fait l'objet de brevets séparés: brevet français 2 333 060 et son certificat d'addition 2 343 826 et demande de brevet français déposée le 11 Mai 1978 et publiée sous le numéro 2425482.
Expose du probleme
[0003] On sait que pour réduire les investissements et diminuer les coûts d'exploitation, la tendance est d'augmenter la taille des unités de production, ce qui entraîne un accroissement de l'intensité traversant chaque cuve. La gamme d'intensité des nouvelles cuves, qui se situait récemment en-dessous de 200 000 A, est actuellement comprise dans la fourchette 200.000 à 300.000 A.
[0004] A ces intensités, les effets magnétiques prennent une telle amplitude que, si l'on ne prenait pas de dispositions particulières pour en atténuer les effets, le rendement des cellules d'électrolyse s'en trouverait fortement diminué et, à la limite, tout fonctionnement normal pourrait devenir impossible.
[0005] Ces perturbations se manifestent par plusieurs effets:
- déformation permanente de la nappe de métal avec, d'une part, une dénivellation globale, pente pouvant atteindre, dans certains cas, une valeur supérieure à la distance anode-métal et, d'autre part, une déformation en dôme symétrique;
- existence de mouvements permanents du bain et du métal dont la configuration peut être plus ou moins favorable au bon déroulement de l'électrolyse;
- existence de mouvements périodiques de l'interface bain/métal, néfastes au rendement de l'électrolyse (instabilités), et pouvant aller, dans certains cas, jusqu'à l'expulsion de métal liquide hors de la cuve.
[0006] Pour supprimer les perturbations magnétiques, on peut soit agir sur les courants horizontaux, soit agir sur le champ magnétique, soit sur les deux; la présente invention est basée sur ce dernier cas.
Expose de l'invention
[0007] Par convention, dans tout ce qui suit, on désigne par Bx, By et Bz les composantes du champ magnétique selon les axes Ox, Oy et Oz, dans un trièdre direct dont l'origine 0 est le centre du plan cathodique de la cuve, Ox étant l'axe transversal de la cuve dirigé dans le sens de la circulation du courant dans la file des cuves, Oy l'axe longitudinal de la cuve et Oz l'axe vertical dirigé vers le haut.
[0008] Les côtés de la cuve sont appelés "petits côtés" et "grands côtés", ces derniers étant, dans le cas de séries de cuves en travers, perpendiculaires à l'axe de la série; l'expression "tête" est utilisée pour désigner les extrémités, sur les petits côtés, aussi bien de la cuve que du système anodique. De la façon habituelle, on parlera pour chaque cuve de côté amont et de côté aval par référence au sens conventionnel du courant dans la série. Sur les figures qui suivront, le sens du courant ira du bas vers le haut de chaque dessin et sera indiqué par une flèche.
[0009] Enfin, on conviendra d'appeler "cuve considérée" celle dont on extrait le courant par la cathode, "cuve précédente" celle qui alimente, à partir de ses sorties cathodiques, le système anodique de la cuve considérée, et "cuve suivante" celle dont le croisillon anodique est alimenté en courant à partir des sorties cathodiques de la cuve considérée.
[0011] L'objet de l'invention est un dispositif pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée destinées à la production d'aluminium, à partir d'alumine dissoute dans la cryolithe fondue, fonctionnant sous une intensité très élevée, pouvant atteindre de 200000 à 300000 ampères, lesdites cuves comportant un caisson parallélépipédique supportant des blocs cathodiques dans lesquels sont scellées les sorties de courant cathodique, dites "sorties cathodiques", et un système anodique (qui peut être du type Sôderberg à autocuisson, ou du type à anodes multiples précuites) - suspendu à un croisillon, les cuves étant connectées électriquement en série par des conducteurs de liaison et disposées en travers par rapport à l'axe Ox de la série, de telle sorte que le petit côté du caisson et du système anodique soient parallèles à l'axe de la série, les sorties cathodiques étant constituées par une pluralité d'éléments conducteurs scellés dans les blocs cathodiques et sortant verticalement par le fond du caisson, dispositif dans lequel une partie des conducteurs de liaison reliant les sorties cathodiques d'une cuve au croisillon de la cuve suivante sont disposés, sur au moins une partie de leur trajet à l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système anodique sur le petit côté.
[0012] Un autre objet de l'invention est un procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves d'électrolyse ignée destinées à la production d'aluminium à partir d'alumine dissoute dans la cryolithe fondue, fonctionnant sous une intensité pouvant atteindre 200 000 à 300 000 ampères, lesdites cuves comportant un caisson parallélépipédique supportant des blocs cathodiques en carbone dans lesquels sont scellées les sorties du courant cathodique, et un système anodique suspendu à un croisillon, les cuves étant connectées électriquement en série par des conducteurs reliant les sorties cathodiques d'une cuve au croisillon de la cuve suivante, et étant disposées en travers par rapport à l'axe Ox de la série, de telle sorte que le petit côté du caisson et du système anodique soient parallèles à l'axe de la série, le courant cathodique étant extrait par une pluralité d'éléments conducteurs scellés dans les blocs cathodiques et sortant verticalement par le fond du caisson, procédé selon lequel une fraction du courant total comprise entre 30 et 54%, circulant dans les conducteurs de liaison entre les cuves, est dérivée dans des conducteurs disposés, sur au moins une partie de leur trajet, à l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système anodique sur le petit côté. La répartition de ce courant dérivé peut être symétrique par rapport à l'axe de la série, et se répartir également sur chaque côté des cuves, ou être dissymétrique, et se répartir inégalement sur chaque côté des cuves.
[0013] Le croisillon d'une cuve considérée est alimenté en courant à partir des sorties cathodiques de la cuve précédente par une pluralité de montées verticales qui peuvent se raccorder soit en totalité sur le côté amont dudit croisillon, soit à la fois sur le côté amont et sur le côté aval une partie du courant pouvant, en outre, être amenée à l'une et/ou à l'autre des têtes dudit croisillon.
La figure 1 représente les deux systèmes de sorties cathodiques dessinées, par simplification, sur la même cuve: sorties latérales et sorties par le fond.
La figure 2 représente schématiquement la coupe d'une cuve, sur laquelle apparaissent les trois axes de coordonnées utilisés pour définir la direction des composantes du champ magnétique.
La figure 3 représente la répartition de la moyenne de la composante verticale Bz du champ magnétique sur les quatre quadrants de la cuve.
La figure 4 schématise la position des conducteurs de liaison, selon l'invention, par rapport au plan vertical zz' passant par l'extrémité du système anodique.
Les figures 5, 6, 7 indiquent, de façon schématique, les diverses variantes des trajets que peuvent suivre les conducteurs de liaison, dans le cadre de l'invention.
La figure 8 indique comment seraient constituées les liaisons entre cuve, en mettant en oeuvre les connaissances de l'art antérieur.
Les figures 9 à 13 représentent la mise en oeuvre de l'invention sous cinq variantes différences, qui font chacune l'objet d'exemple de mise en oeuvre.
La figure 14 est le schéma d'une réalisation pratique et la figure 15, une coupe, dans le sens de l'axe de la série, de cette même réalisation, indiquant la position réelle des conducteurs.
[0014] Sur ces différentes figures, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes repères numériques. (1) désigne les sorties cathodiques latérales selon l'art antérieur, (2) les sorties cathodiques par le fond du caisson, (3) le caisson, (4) le contour des blocs anodiques, (5) le système anodique, (6) le bain d'électrolyse, (7) la nappe d'aluminium liquide formée sur la cathode, (8) le conducteur (ou groupe de conducteurs) de dérivation, (9) le croisillon.
[0015] Dans les cuves classiques, les courants horizontaux sont principalement générés par le mode de collecte du courant cathodique. Le courant est extrait par des barres cathodiques (1) latérales qui ont l'inconvénient de concentrer le courant sur les deux grands côtés de la cathode. Quand on augmente la taille de la cuve, on est amené à élargir la cathode, ce qui a pour effet d'accroître les courants horizontaux dans le métal liquide.
[0016] Dans la présente invention, le courant est extrait de la cathode de carbone par des sorties verticales (2) que nous désignerons dans la suite de l'exposé par le terme de sorties par le fond. Ce procédé permet de réduire considérablement les courants horizontaux dans le métal tout en obtenant un gain de l'ordre de 0,1 V sur la. chute cathodique. Cette amélioration de la chute cathodique se traduit par une réduction de 300 kMh/t de l'énergie spécifique consommée par la cuve.
[0017] Du fait des sorties par le fond, nous ne distinguerons plus le courant cathodique extrait par l'amont de celui extrait par l'aval, comme il était d'usage de la faire dans le cas des cuves à sorties cathodiques latérales, puisque l'ensemble du courant sort par le dessous de la cuve. La définition du nombre, de la position et du dispositif d'ancrage dans la cathode de carbone des sorties verticales par le fond, sera considérée comme connue de l'homme de l'art.
[0018] L'idée des sorties par le fond a été décrite dans plusieurs brevets anciens; trois d'entre eux ne font appel qu'aux sorties par le fond, à l'exclusion de toute description des conducteurs de liaison: FR 953 374, IT 451 183 et FR 1 125 949. Le premier ne concerne que les cuves à intensité relativement faible, voisine de 100.000 A. Deux autres brevets, ne s'appliquant également qu'aux cuves d'intensité voisine de 100.000 A, décrivent des. dispositions coûteuses des conducteurs conduisant à un équilibrage sommaire sur le plan du champ magnétique: NO 83 883 et FR 1 079 131 et son additif n° 65 320. Les trajets des conducteurs de liaison sont longs, entraînant un investissement important en conducteurs et des chutes de tension en ligne élevées. L'invention permet de supprimer les perturbations magnétiques sur ces cuves par la suppression des courants horizontaux et par l'équilibrage du champ magnétique.
[0019] En ce qui concerne le champ magnétique, on conviendra d'appeler "antisymétrique" par rapport à un plan donné, une composante, lorsqu'à tout couple de points symétriques par rapport à ce plan correspondent deux valeurs opposées de la composante.
[0020] Dans les cuves en travers, en l'absence de l'effet de files voisines, les composantes Bx et Bz sont, par construction, antisymétriques par rapport au plan x o z.
[0021] En ce qui concerne l'équilibrage du champ magnétique, qui préside au choix de la disposition des conducteurs de liaisons, nous avons adopté les deux critères suivants:
- Un critère principal appliqué à la composante verticale consistant en l'égalité
des moyennes de Bz par quart de cuve. La numérotation des quadrants de cuve est définie
sur la figure 3. Légalité des moyennes s'écrit:
Cette égalité, compte tenu de l'antisymétrie, entraînera, en l'absence de files voisines:
De plus, les valeurs ponctuelles de Bz devont être faibles. Le champ sera calculé
en prenant en compte l'effet des pièces ferromagnétiques de la cuve et de son environnement.
- Un critère secondaire consistant en la réduction de la valeur maximale de la composante horizontale Bx. La valeur maximale sera généralement située à l'extrémité du plan anodique, sur les petits côté de la cuve.
[0022] L'invention consiste, pour les cuves en travers d'intensité comprise entre 200.000 A et 300.000 A, en une combinaison des sorties par le fond et d'une dérivation d'une partie du courant dans des conducteurs disposés à l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système anodique.
[0023] En réalité, cette définition de l'emplacement des conducteurs de dérivation doit être précisée, car elle englobe une partie du caisson, et il est évident que les conducteurs de liaison ne peuvent pas passer à l'intérieur du caisson.
[0024] En pratique, les conducteurs de dérivation sont donc placés dans la zone hachurée ABCDEF de la figure 4. Cette zone est délimitée côté caisson, par la parois verticale AB du petit côté du caisson, et, au-dessous du caisson, par le fond jusqu'à l'aplomb de l'extrémité du système anodique (BC). Néanmoins, le conducteur sera légèrement écarté de la paroi du caisson, à une distance compatible avec les exigences de la sécurité électrique. Côté opposé à la paroi du caisson, il n'y a pas de limite théorique de la zone. Cependant, afin de ne pas allonger inconsidérément le trajet des conducteurs, on ne s'écartera pas au-delà d'un plan EF situé à un mètre environ de la paroi du caisson. La hauteur de la zone est théoriquement illimitée, mais, pour des raisons d'économie de trajet et afin que le conducteur de dérivation ne gêne pas les opérations sur la cuve, la hauteur de la zone se ra délimitée, en sa partie supérieure, par le haut du caisson (FA) et, en sa partie inférieure, par une frontière ED située à un mètre environ en-dessous du fond du caisson.
[0026] Sur la figure 5, le courant cathodique collecté sous la cuve considérée, circule dans le conducteur (10) et est dérivé par les têtes de la cuve considérée (à l'extérieur du plan vertical passant par l'extrémité du système anodique (4) par le conducteur de dérivation (11) qui contourne les deux angles amont et aval de l'extrémité (12) du plan anodique). Le conducteur de dérivation (11) passe sous le caisson (3) de la cuve considérée et se raccorde au croisillon de la cuve suivante par la montée (13).
[0027] Sur la figure 6, le courant cathodique collecté sous la cuve considérée circule dans le conducteur (14) et est dérivé par les têtes de la cuve suivante par le conducteur de dérivation (15) qui contourne les deux angles amont et aval de l'extrémité (12) du plan anodique de la cuve suivante (à l'extérieur du plan vertical passant par l'extrémité dudit système anodique). Le conducteur de dérivation (15) longe le caisson de la cuve suivante sur son petit côté.
[0028] Sur la figure 7, une partie du courant cathodique collecté sous la cuve considérée, circule dans le conducteur (16) et est dérivée par les têtes de la cuve considérée par le conducteur de dérivation (17) qui contourne les deux angles amont et aval de l'extrémité (12) du plan anodique de la cuve considérée. Le conducteur de dérivation (17) longe le caisson (3) de la cuve considérée sur son petit côté. Une autre partie du courant cathodique, collecté sous la cuve considérée, circule dans le conducteur (18) et est dérivée par les têtes de la cuve suivante par le même conducteur de dérivation (19) qui contourne les deux angles amont et aval de l'extrémité (12) du plan anodique de la cuve suivante. Le conducteur de dérivation (19) longe le caisson (3) de la cuve suivante sur son petit côté.
[0029] La partie du courant qui est dérivée par chacune des têtes de la cuve est comprise entre 15% et 27% de la totalité du courant de la cuve. Plus précisément:
- dans le cas où le conducteur de dérivation alimente le croisillon de la cuve suivante par une montée positive située sur le grand côté amont de la cuve suivante, la fraction de courant dérivé par chacune des têtes de la cuve considérée sera comprise entre 15% et 27% de l'intensité totale;
- dans le cas où le conducteur de dérivation alimente le croisillon de la cuve suivante par une montée positive située sur le grand côté aval de la cuve suivante, la fraction de courant dérivé par chacune des têtes de la cuve suivante sera comprise entre 15% et 27% de l'intensité totale.
[0030] Dans ces fourchettes, on ne prend pas en compte la compensation de l'effet d'une ou plusieurs files voisines adjacentes à la file considérée.
[0031] Pour les cuves à haute intensité, le nombre de montées positives sera généralement supérieur ou égal à quatre. Néanmoins, dans le cas où l'invention est appliquée à des cuves d'intensité inférieure à 200.000 A, on pourra se contenter de moins de quatre montées positives.
[0032] Illustrons sur un exemple l'importance d'un choix judicieux des conducteurs de liaisons pour une cuve à sorties par le fond:
En reliant directement les sorties par le fond au plan anodique de la cuve suivante
à l'aide de cinq montées positives d'égale intensité, réparties sur le grand côté
d'une cuve 250.000 ampères (figure 8), comme on le ferait en appliquant les connaissances
de l'art antérieur, on obtient un champ magnétique vertical croissant du centre de
la cuve vers les têtes, avec des valeurs moyennes par quadrant, déduction faite de
l'effet des pièces ferromagnétiques:
la condition:
n'est absolument pas vérifiée puisque l'on a au contraire:
[0033] Ce circuit, bien que présentant l'avantage du trajet électrique le plus court, ne permet par l'équilibrage du champ magnétique d'une cuve à sorties par le fond.
[0034] Nous fournissons ci-après des exemples d'application de l'invention qui montrent l'amélioration obtenue sur l'équilibrage du champ magnétique. Sur les figures 9 et 13, par souci de clarté, nous ne représentons très schématiquement que les conducteurs reliant les sorties cathodiques (2) de la cuve considérée au croisillon (9) alimentant les anodes de la cuve suivante. En pratique, les conducteurs de liaison passent au-dessous du niveau du plan de travail, et rejoignent ensuite les croisillons par des montées verticales ou légèrement obliques.
[0035] Dans tous les exemples présentés, chaque bloc cathodique disposé parallèlement à l'axe Ox, présente trois sorties verticales. Mais, bein entendue, le nombre réel de sorties peut être différent sans sortir du cadre de l'invention.
Exemple 1
Cuves à sorties par le fond, à cinq montées positives, dont le courant dérivé par les têtes de la cuve suivante alimente cette dernière par le grand côté aval (figure 9)
[0036] Le courant prélevé aux deux extrémités de la cathode est dérivé par les têtes de la cuve suivante pour aller alimenter son croisillon par l'aval par deux montées positives situées aux 1/4 et 3/4. La fraction de courant parcourant chacun des deux conducteurs de dérivation est égale aux 3/16, soit 18,75%, de l'intensité totale. Le reste du courant alimente le croisillon de la cuve suivante à l'amont, selon trois montées positives, l'une située selon l'axe Ox de la cuve et les deux autres aux têtes du croisillon. Ces dernières montées peuvent être indifféremment placées sur le grand ou sur le petit côté de la cuve.
[0037] Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve à 250.000 A, et compte tenu de l'effet des pièces ferromagnétiques, est:
Exemple 2
Cuves à sorties par le fond, à six montées positives, dont le courant dérivé par les têtes de la cuve suivante est collecté dans l'espace intercuve et est envoyé à l'aval du croisillon de la cuve suivante (figure 10)
[0039] Le courant prélevé aux deux extrémités de la cathode est collecté de part et d'autre de la cuve considérée dans l'espace intercuve. Une partie de ce courant est dérivée sur les têtes de la cuve considérée. Le conducteur de dérivation longe ensuite les têtes de la cuve suivante et alimente son croisillon, par l'aval aux 1/4 et 3/4 du grand côté. Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes de la cuve suivante est traversé par 1/5 du courant total. Le reste du courant cathodique alimente par l'amont le croisillon de la cuve suivante par quatre montées positives situées aux 1/8, 3/8, 5/8 et 7/8.
[0040] Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve à 250.000 A, et compte tenu de l'effet des pièces ferromagnétiques, est:
Exemple 3
Cuve à sorties par le fond, à cinq montées positives dont le courant dérivé par les têtes de la cuve considérée est prélevé aux 1/4 et 3/4 de la cathode (figure 11)
[0042] Le courant prélevé aux 1/4 et 3/4 de la cathode rejoint le long du grand côté amont de la cuve considérée le conducteur de dérivation circulant sur les têtes de la cuve considérée avant d'alimenter par l'amont les têtes du croisillon de la cuve suivante par une montée positive de part et d'autre de la cuve. Les montées peuvent être indifféremment placées sur le grand côté on sur le petit côté de la cuve.
[0043] Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes de la cuve considérée est parcouru par 3/16, soit 18,75%, de l'intensité totale. Le reste du courant cathodique alimente directement par l'amont, comme indiqué sur la figure 11, le croisillon de la cuve suivante par trois montées positives situées aux 1/4, 1/2 et 3/4 du grand. côté.
[0044] Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve à 250.000 A, et compte tenu de l'effet des pièces ferromagnétiques est:
Le champ horizontal Bx maximum est de 40.10-4 T.
Exemple 4
Cuve à sorties par le fond, à cinq montées positives, dont le courant dérivé par les têtes de la cuve considérée est prélevé aux deux extrémités de la cathode (figure 12)
[0045] Le courant prélevé aux deux extrémités de la cathode rejoint le long du grand côté amont de la cuve considérée le conducteur de dérivation circulant sur les têtes de la cuve considérée avant d'alimenter l'extrémité amont du croisillon de la cuve suivante par une montée positive de part et d'autre de la cuve. Les montées peuvent être indifféremment placées sur le grand côté ou sur le petit côté. Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes de la cuve considérée est parcouru par 1/4 de l'intensité totale. Le reste du courant cathodique alimente directement par l'amont le croisillon de la cuve suivante par trois montées positives situées aux 1/4, 1/2 et 3/4 du grand côté.
[0046] Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve à 250.000 A et compte tenu de l'effet des pièces ferromagnétiques est:
Exemple 5
Cuve à sorties par le fond, à quatre montées positives dont le courant dérivé par les têtes de la cuve considérée est collecté dans l'espace intercuve amont de la cuve considérée (figure 13)
[0048] Ce collecteur alimente le conducteur de dérivation par les têtes de la cuve considérée. Le courant dérivé alimente ensuite le croisillon amont de la cuve suivante par deux montées positives situées aux 1/8 et 7/8 du grand côté. Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes de la cuve considérée est parcouru par 1/4 de l'intensité totale. Le reste du courant cathodique alimente par l'amont le croisillon de la cuve suivante par deux montées positives situées aux 3/8 et 5/8 du grand côté.
[0049] Le champ vertical moyen par quadrant de cette cuve 250.000 A, et compte tenu de l'effet des pièces ferromagnétiques est:
Mise en oeuvre de l'invention
[0051] Nous avons réalisé une série de cuves suivant l'invention dont l'intensité de fonctionnement a été fixée à 250.000 A.
[0052] La figure 14 donne schématiquement la disposition de l'ensemble des conducteurs de liaison entre la cuve considérée et la cuve suivante.
[0053] La figure 15 est une coupe transversale selon un axe parallèle à Ox de la cuve considérée et de la cuve suivante. La numérotation des éléments est commune aux deux figures. Sur la figure 15, le dispositif d'alimentation en alumine, la superstructure, les anodes et leur système de suspension ont été soit supprimés, soit représentés très schématiquement pour la clarté du dessin. Ils sont, dans la réalité, conformes à l'art antérieur.
[0054] Les sorties cathodiques par les fonds (20) sont reliées à plusieurs collecteurs négatifs (21 ). Le courant collecté aux deux extrémités de la cathode est raccordé par les conducteurs (22) aux conducteurs de dérivation (8) par les têtes de la cuve suivante et alimente ensuite le croisillon (9) de cette cuve par les montées (23) situées 'sur le côté aval au 1/4 et 3/4.
[0055] Chacun des conducteurs de dérivation par les têtes est traversé par 3/16, soit 18,75%, de l'intensité totale. La cote selon Oz de ces conducteurs est déterminée de façon à assurer l'équilibrage du champ magnétique. La zone de localisation de ces conducteurs a été définie précédemment (figure 4).
[0056] Le courant collecté au centre de la cathode est raccordé par les conducteurs (24) à trois montées verticales, reliées aux têtes et au milieu du croisillon, du côté amont. Chacun des conducteurs alimentant les têtes du croisillon est traversé par 1/4 de l'intensité totale et le conducteur alimentant le centre du croisillon est traversé par 1/8 de l'intensité totale.
1. Dispositif pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de
cuves d'électrolyse ignée destinées à la production d'aluminium, à partir d'alumine
dissoute dans de la cryolithe fondue, fonctionnant sous une intensité très élevée,
pouvant atteindre de 200000 à 300000 ampères, lesdites cuves comportant un caisson
parallélépipédique supportant des blocs cathodiques (4) dans lesquels sont scellées
les sorties de courant cathodique (2) et un système anodique (5) suspendu à un croisillon
(9), les cuves étant connectées électriquement en série par des conducteurs de liaison
et disposées en travers par rapport à l'axe Ox de la série, de telle sorte que le
petit côté du caisson et du système anodique soient parallèles à l'axe de la série,
les sorties cathodiques étant constituées par une pluralité d'éléments conducteurs
scellés dans les blocs cathodiques et sortant verticalement par le fond du caisson,
caractérisé en ce qu'une partie des conducteurs de liaison (8) reliant les sorties
cathodiques (2) d'une cuve au croisillon (5) de la cuve suivante sont disposés, sur
au moins une partie de leur trajet à l'extérieur des deux plans verticaux passant
par les extrémités (12) du système anodique (5) sur le petit côté.
2. Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves
d'électrolyse ignée destinées à la production d'aluminium à partir d'alumine dissoute
dans de la cryolithe fondue, fonctionnant sous une intensité pouvant attendre 200.000
à 300.000 ampères, lesdites cuves comportant un caisson parallélépipédique supportant
des blocs cathodiques en carbone dans lesquels sont scellées les sorties du courant
cathodique, et un système anodique suspendu à un croisillon, les cuves étant connectées
électriquement en série par des conducteurs reliant les sorties cathodiques d'une
cuve au croisillon de la cuve suivante, et étant disposées en travers par rapport
à l'axe Ox de la rérie, de telle sorte que le petit côté du caisson et du système
anodique soient parallèles à l'axe de la série, le courant cathodique étant extrait
par une pluralité d'éléments conducteurs scellés dans les blocs cathodiques et sortant
verticalement par le fond du caisson, caractérisé en ce qu'une fraction du courant
total comprise entre 30 et 54%, circulant dans les conducteurs de liaison entre les
cuves, est dérivée dans des conducteurs disposés, sur au moins une partie de leur
trajet, à l'extérieur des deux plans verticaux passant par les extrémités du système
anodique sur le petit côté.
3. Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves
d'électrolyse ignée, selon revendication 2, caractérisé en ce que le courant dérivé
est réparti dans les conducteurs de dérivation symétriquement par rapport à l'axe
de la série.
4. Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves
d'électrolyse ignée, selon revendication 2, caractérisé en ce que le courant dérivé
est réparti dans les conducteurs de dérivation de façon dissymétrique par rapport
à l'axe de la série.
5. Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves
d'électrolyse ignée, selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé
en ce que le croisillon de chaque cuve est alimenté en courant à partir des sorties
cathodiques de la cuve précédente, par une pluralité de montées verticales raccordées
sur son côté amont.
6. Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves
d'électrolyse ignée, selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé
en ce que le croisillon de chaque cuve est alimenté en courant à partir des sorties
cathodiques de la cuve précédente, partiellement par une pluralité de montées verticales
raccordées sur son côté amont, et partiellement par une pluralité de montées verticales
raccordées sur son côté aval.
7. Procédé pour la suppression des perturbations magnétiques dans les séries de cuves
d'électrolyse ignée, selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé
en ce que le croisillon de chaque cuve est partiellement alimenté en courant, à partir
des sorties cathodiques de la cuve précédente par des montées verticales reliées à
l'une ou à l'autre ou à ses deux extrémités, sur le petit côté du système anodique.
1. Vorrichtung zum Beseitigen von magnetischen Störungen in Schmelzflußelektrolyseofenreihen,
die zur Herstellung von Aluminium aus in geschmolzenem Cryolith gelösten Aluminiumoxid
dienen und mit einer Stromstärke, die 200.000 bis 300.000 Ampere erreichen kann, arbeiten
können, wobei die Öfenbehälter in Form eines Parallelepipeds aufweisen, die Kathodenblöcke
(4) tragen, in denen Kathodenstromausgänge (2) und eine an einem Tragkreuz (9) aufgehangene
Anodenanordnung (5) eingegossen sind, die Ofen über Verbindungsleiter elektrisch in
Reihe geschaltet miteinander verbunden sind, und relativ zur Achse Ox der Reihe quer
so angeordnet sind, daß die schmalen Seiten der Behälter und der Anodenanordnungen
parallel zur Achse der Reihe liegen, und wobei die Kathodenausgänge aus mehreren in
die Kathodenblöcke eingegossenen und vertikal zum Boden der Behälter hin austretenden
Leiterelementen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der die Kathodenausgänge
(2) eines Ofens mit dem Tragkreuz (9) des darauffolgenden Ofens verbindenden Verbindungsleiter
(8) wenigstens über einen Teil ihres Verlaufs außerhalb zweier vertikaler, durch die
Enden (12) der Anodenanordnung (5) auf der schmalen Seite verlaufenden Ebenen angeordnet
sind.
2. Verfahren zur Beseitigen von magnetischen Störungen in Schmelzflußelektrolyseofenreihen,
die zur Herstellung von Aluminium aus in geschmolzenem Cryolith gelösten Aluminiumoxid
dienen und mit einer Stromstärke, die 200.000 bis 300.000 Ampere erreichen kann, arbeiten,
wobei die Öfenbehälter in Form eines Parallelepipeds aufweisen, die Kathodenblöcke
aus Kohlenstoff tragen, in denen Kathodenstromausgänge und eine an einem Tragkreuz
aufgehangene Anodenanordnung eingegossen sind, die Ofen über Verbindungsleiter, die
die Kathodenausgänge eines Ofens mit dem Tragkreuz des darauffolgenden Ofens elektrisch
verbinden, in Reihe geschaltet und relativ zur Achse Ox der Reihe quer so angeordnet
sind, daß die schmalen Seiten der Behälter und der Anodenanordnungen parallel zur
Achse der Reihe liegen und wobei der Kathodenstrom über mehrere in die Kathodenblöcke
eingegossene und aus diesen vertikal zum Boden des Behälters hin austretende Leiterelemente
herausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil von ungefähr 30 bis 54% des
in den Verbindungsleitern zwischen den Öfen fließenden Gesamtstroms durch Leiter umgeleitet
wird, die wenigstens über einen Teil ihres Verlaufs außerhalb zweier vertikaler, durch
die Enden der Anodenanordnung auf der schmalen Seite verlaufenden Ebenen angeordnet
sind.
3. Verfahren zum Beseitigen von magnetischen Störungen in Schmelzflußelektrolyseofenreihen
nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der umgeleitete Strom symmetrisch relativ
zur Achse der Reihe auf die Umleitungsleiter verteilt ist.
4. Verfahren zum Beseitigen von magnetischen Störungen in Schmelzflußelektrolyseofenreihen
nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der umgeleitete Strom asymmetrisch relativ
zur Achse der Reihe auf die Umleitungsleiter verteilt ist.
5. Verfahren zum Beseitigen von magnetischen Störungen in Schmelzflußelektrolyseofenreihen
nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragkreuz jedes
Behälters von den Kathodenausgängen des jeweils vorhergehenden Behälters über mehrere
an dessen stromaufliegenden Seite befestigten vertikalen Streben mit Strom versorgt
wird.
6. Verfahren zum Beseitigen von magnetischen Störungen in Schmelzflußelektrolyseofenreihen
nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragkreuz jedes
Behälters von den Kathodenausgängen des jeweils vorhergehenden Behälters teilweise
über mehrere an dessen stromaufliegender Seite befestigte vertikale Streben und teilweise
über mehrere an dessen stromabliegender Seite befestigte vertikale Streben mit Strom
versorgt wird.
7. Verfahren zum Beseitigen von magnetischen Störungen in Schmelzflußelektrolyseofenreihen
nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragkreuz jedes
Behälters teilweise von den Kathodenausgängen des jeweils vorangehenden Behälters
über vertikale Streben, die an an dem einen oder anderen seiner Enden oder an seinen
beiden Enden an der schmalen Seite der Anodenanordnung befestigt sind, mit Strom versorgt
wird.
1. A device for eliminating magnetic disturbances in series of igneous electrolysis
cells intended for the production of aluminium from alumina dissolved in molten cryolite,
operating at a very high intensity capable of reaching from 200,000 to 300,000 amperes,
the said cells comprising a parallelepiped box which supports the cathodic blocks
(4) in which there are sealed the cathodic current outlets (2) and an anodic system
(5) suspended from a bus bar (9), the cells being connected electrically in series
by linking conductors and arranged transversely to the Ox axis of the series in such
a manner that the small side of the box and of the anodic system are parallel to the
axis of the series, the cathodic outlets being formed by more than one conducting
element sealed in the cathodic blocks and projecting vertically through the base of
the box, characterised in that some of the linking conductors (8) connecting the cathodic
outlets (2) of one cell to the bus-bar (5) of the following cell are arranged, over
at least a section of the path thereof, outside the two vertical planes passing through
the ends (12) of the anodic system (5) on the small side.
2. A process for eliminating magnetic disturbances in series of igneous electrolysis
cells intended for the production of aluminium from alumina dissolved in molten cryolite,
operating at an intensity capable of reaching from 200,000 to 300,000 amperes, the
said cells comprising a parallelepiped box which supports the carbon cathodic blocks
in which there are sealed the outlets of the cathodic current, and an anodic system
suspended from a bus-bar, the cells being connected electrically in series by conductors
connecting the cathodic outlets of one cell to the bus-bar of the following cell and
being arranged transversely to the Ox axis of the series, such that the small side
of the box and of the anodic system are parallel to the axis of the series, the cathodic
current being extracted by several conducting elements sealed in the cathodic blocks
and projecting vertically through the base of the box, characterised in that a fraction
of the total current of from 30 and 54%, circulating in the linking conductors between
the cells is shunted in conductors arranged over at least part of the path thereof,
outside the two vertical planes passing through the ends of the anodic system on the
small side.
3. A process for eliminating magnetic disturbances in series of igneous electrolysis
cells according to claim 2, characterised in that the shunted current is distributed
in the shunt conductors symmetrically to the axis of the series.
4. A process for eliminating magnetic disturbances in series of igneous electrolysis
cells according to claim 2, characterised in that the shunted current is distributed
in the shunt conductors asymmetrically to the axis of the series.
5. A process for eliminating magnetic disturbances in series of igneous electrolysis
cells according to any one of claim 3 or 4, characterised in that the bus-bar of each
cell is supplied with current from the cathodic outlets of the preceding cell by several
vertical risers connected to the upstream side thereof.
6. A process for eliminating magnetic disturbances in series of igneous electrolysis
cells according to any one of claims 3 or 4, characterised in that the bus-bar of
each cell is supplied with current from the cathodic outlets of the preceding cell,
partially by several vertical risers connected to the upstream side thereof, and partially
by several vertical risers connected to the downstream side thereof.
7. A process for eliminating magnetic disturbances in series of igneous electrolysis
cells according to any one of claims 3 or 4, characterised in that the bus-bar of
each cell is partially supplied with current from the cathodic outlets of the preceding
cell by vertical risers connected to either or to both of the two ends thereof on
the small side of the anodic system.