WO2016128652A1 - Procédé pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une installation de production d'aluminium - Google Patents

Procédé pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une installation de production d'aluminium Download PDF

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WO2016128652A1
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anode
crust
rotating
cells
rotating disc
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Abel VALERIO
Jérôme GUERIN
Sylvain GEORGEL
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Fives ECL SAS
Original Assignee
Fives ECL SAS
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Publication date
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/14—Devices for feeding or crust breaking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D45/00—Sawing machines or sawing devices with circular saw blades or with friction saw discs
    • B23D45/003—Sawing machines or sawing devices with circular saw blades or with friction saw discs for particular purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23D45/02—Sawing machines or sawing devices with circular saw blades or with friction saw discs with a circular saw blade or the stock mounted on a carriage
    • B23D45/021—Sawing machines or sawing devices with circular saw blades or with friction saw discs with a circular saw blade or the stock mounted on a carriage with the saw blade mounted on a carriage
    • B23D45/027—Sawing machines or sawing devices with circular saw blades or with friction saw discs with a circular saw blade or the stock mounted on a carriage with the saw blade mounted on a carriage the saw carriage being mounted on a carriage, e.g. gantry-type sawing machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23D59/00—Accessories specially designed for sawing machines or sawing devices
    • B23D59/02—Devices for lubricating or cooling circular saw blades

Definitions

  • the present invention relates to a method for disengaging a spent anode assembly from a tank of an aluminum production plant by igneous electrolysis.
  • the invention further relates to a device for disengaging a spent anode assembly from a tank of such an installation.
  • the invention also relates to a service module for operating such an installation, a service machine comprising such a service module mounted on a trolley, a unit comprising a traveling crane and such a service machine, as well as an igneous electrolysis aluminum production plant comprising such a unit.
  • Aluminum is conventionally produced in a plant called an aluminum smelter, by igneous electrolysis, according to the Hall-Héroult process.
  • An aluminum smelter traditionally comprises, in a building, several hundred electrolysis cells connected in series and traversed by an electrolysis current.
  • the electrolysis cells extend in a transverse direction and are arranged next to each other in a longitudinal direction.
  • there is a transverse access path between two adjacent cells and on the other hand a wider longitudinal operating aisle at the end of all the cells.
  • the driveway allows the movement of vehicles and personnel on foot.
  • An electrolysis cell conventionally comprises a steel tank having an inner lining of refractory materials, and containing a cathode of carbon material and an electrolytic bath in which is dissolved alumina.
  • the cell also includes several anode assemblies. Each anode assembly comprises at least one anode immersed in this electrolytic bath and an anode rod sealed in the anode and mounted on an anode support.
  • the anodes are generally made from carbonaceous blocks cooked prior to their introduction into the electrolysis cell.
  • electrical conductors allow the routing of the electrolysis current between the cells of the installation.
  • the vessel has an opening through which the anode assemblies are introduced.
  • a set of removable covers In order to limit the thermal losses and to prevent the diffusion of harmful gases generated during the electrolysis reaction from the electrolysis cell, it is planned to close the opening of the tank with a set of removable covers, generally placed one at a time. next to the others in a longitudinal direction of the electrolysis cell, that is to say along the transverse direction, so as to form a closed chamber. Since the anode assemblies are consumed during the electrolysis reaction, they must therefore be replaced by new anode assemblies. During an anode assembly change, some of the covers are removed to open an access window inside the tank.
  • the spent anode assembly is removed from the electrolysis cell through this access window and deposited on a support, where it is stored temporarily before it can be taken to a revaluation zone. Then the crusts formed by the cover products periodically introduced into the electrolytic bath are removed and deposited in a scallop collection device with a cleaning tool also called scallop. This tool is inserted into the electrolysis cell through the access window. A new anode assembly is then introduced into the electrolysis cell, via the access window, in place of the spent anode assembly. Finally, the removable covers initially removed are replaced to close the access window.
  • a traveling crane which has two transverse beams and which is mounted longitudinally movable in the building above the electrolysis cells;
  • a carriage mounted on the two girders of the traveling crane movably in the transverse direction, and carrying handling and intervention tools.
  • the characteristics of the crust are poorly known and / or poorly controlled. Indeed, its thickness is not controlled. Similarly, its hardness can vary on its thickness and according to its position in the tank.
  • biting tools which are mounted on one arm and driven by a vertical reciprocating movement, in particular by means of an actuator pneumatic.
  • the arm which can be mounted on the aforementioned carriage or on a vehicle on the ground of the installation, is moved so that the breaker moves on at least a part of the periphery of the spent anode.
  • the piercer thus performs a series of point breaks of the crust, typically along a break line, and this sufficiently to allow the subsequent removal of the anode assembly from the tank, by a gripper assembly anodic. It is also known to use wheel-type tools, which are mounted free to rotate at the end of an arm, and whose rotation is caused by the friction of the wheel on the crust and the movement of the arm in the sense of the desired break line.
  • the break line made by the breaker may be insufficient for the anodic assembly gripper can easily tear the spent anode assembly out of the bath. It is therefore necessary either to exert a greater pulling force, or to implement the breaker over a greater distance to the periphery of the anode, to obtain a zone of sufficient fragility.
  • break line does not have a clean configuration can also make it difficult to set up and correctly position a new anode assembly in the vessel.
  • the crust thus broken is pressed into the electrolytic bath, creating solid blocks in the liquid bath, which can change the composition of the electrolytic bath and reduce the efficiency of the electrolysis. These solid blocks also prevent the cleaning tool from properly dipping into the electrolytic bath. The placing of new anodes can also be hindered by such blocks.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages mentioned above.
  • the invention relates to a method for disengaging a spent anode assembly from a tank of an igneous electrolysis aluminum production plant, the installation comprising cells extending in accordance with a transverse direction, the spent anode assembly comprising at least one used anode.
  • the method uses here a unit comprising a structure comprising: a traveling crane extending in a transverse direction and adapted to move in a longitudinal direction above the cells;
  • a service machine comprising:
  • a carriage mounted on the traveling crane and arranged to be able to move relative to the crane in the transverse direction and to be positioned above and to the right of each of the hoods of the cells;
  • the method then comprises a step of using a tool to break the crust on at least a portion of the periphery of the spent anode to realize a breaking line sufficient to allow subsequent removal of the anode assembly from the vessel.
  • At least one tool comprising a rotating disc having an axis extending substantially horizontally, the rotating disc being rotated about its axis and being able to cut the crust, and the method comprises at least the following steps:
  • At least the penetration height and the feed speed of the tool are adjusted to maintain the power developed by the motor below a threshold value.
  • the invention proposes to make the breaking line not with a biting tool but with a circular saw type tool.
  • the crust is cut rather than broken.
  • the line of rupture is therefore much sharper, which limits the formation of crustal blocks falling to the bottom of the tank and facilitates the insertion of a cleaning tool of the tank, for example a shovel bucket, and the establishment of a new anode assembly.
  • the breaking line being at least partly continuous, and not formed of a succession of distinct points, it constitutes a zone of weakness greater than in the prior art. Therefore, thanks to the invention, it is conceivable to achieve a breaking line on a smaller distance to the periphery of the spent anode, without making it more difficult to tear the worn anode assembly. The time required for these operations is therefore reduced.
  • a rotating disk which is moved over at least a portion of the periphery of the spent anode, so that the break line forms a continuous cut.
  • a plurality of substantially aligned and adjacent rotating discs which are moved downwardly to engage the crust but are not then moved horizontally.
  • the rupture line is then formed of a succession of substantially contiguous continuous portions possibly separated by a bridge of material of very short length. These continuous portions have a length greater than the footprint or breakage made by a breaker.
  • the method may comprise producing, by means of the rotating disk, a break line along at least one vertical side of the spent anode, for example along each of two parallel vertical sides of the spent anode. , and for example the realization of a line of rupture only along each of two parallel vertical sides of the worn anode.
  • the method may include the simultaneous use of two rotary discs rotated about their respective axes, each of the rotating discs forming one of the break lines.
  • a single rotating disk which is moved to make a first line of rupture and a second.
  • the rotating disk can moreover be cooled by blowing compressed air.
  • the installation comprises cells extending in a transverse direction (Y), the cells being arranged next to each other in a longitudinal direction (X), each cell comprising a tank which can contain a plurality of anode assemblies, for example substantially all, an anode assembly each including at least one anode and an anode rod, each cell having an upper opening, located in a substantially horizontal plane, which can be closed by a succession of removable covers, each of the covers being located at the right of an anode assembly contained in the cell.
  • the method uses a unit comprising a structure comprising:
  • a traveling crane extending in a transverse direction (Y) and adapted to move in a longitudinal direction (X) above the cells;
  • a service machine comprising:
  • a carriage mounted on the traveling crane and arranged to be able to move relative to the traveling crane in the transverse direction (Y) and to be positioned above and to the right of each of the hoods of the cells;
  • a service module mounted on the carriage and comprising handling and intervention tools including at least one rotating disc disposed in a substantially vertical plane.
  • the method then comprises the steps of:
  • intervention zone moving the carriage so that the rotating disk is located in line with a part of a cell hereinafter called the intervention zone;
  • the method may comprise the use of two rotating discs arranged facing each other in substantially parallel planes, the two rotating discs being spaced apart from one another by a distance greater than the dimension of an anode according to the longitudinal direction (X) or the transverse direction (Y), so as to simultaneously achieve two lines of rupture on either side of the anode.
  • Said two rupture lines are for example parallel to the longitudinal direction (X). It can be expected that the two rotating discs are linked in their movement of substantially horizontal translation of their axis, this being however not limiting.
  • the method may comprise the step comprising gripping the anode assembly by means of the anode assembly gripper prior to contacting the rotating disk with the crust. This ensures a good positioning of the rotating disc relative to the anode to disengage.
  • the method may comprise the step of, by means of said clamping / loosening member, detaching the anode assembly from an anode receiver fixed on the cell, once the breaking line achieved by the rotating disc.
  • the carrier carrying the anode assembly gripper can then be actuated to extract the anode assembly from the cell vessel.
  • the invention relates to a device for disengaging a spent anode assembly from a tank of an igneous electrolysis aluminum production plant, the spent anode assembly comprising at least one spent anode, a crust of being formed around the anode during electrolysis, said device being intended to be carried by a mobile equipment of the installation and comprising a tool for breaking the crust and a support of said tool.
  • the tool comprises at least one rotating disc having an axis extending substantially horizontally, the rotating disc being able to cut the crust when it is rotated about its axis.
  • the device comprises a connection system between the rotating disk and the equipment, said linkage system comprising:
  • the device then comprises a speed sensor for advancing the rotating disk and a height sensor for penetrating the rotating disk into the crust, the device further comprising a system for regulating the speed of advance and the penetration height of the rotating disc.
  • the operating parameters of the rotary disk can thus be adjusted by the control system so as to maintain the power developed by the motor below a threshold value.
  • the mobile equipment may comprise a carriage of a service machine mounted on a traveling crane. Alternatively, it could be a vehicle moving on the ground of the installation.
  • the rotating disc may comprise at its periphery a plurality of rigid teeth, preferably substantially regularly spaced apart, said teeth having diamond elements reported and welded to the laser.
  • the means for rotating the rotating disk about its axis comprise a motor located at a distance from the rotating disk, and a transmission system.
  • the engine is thus remote from the cutting zone, that is to say at a distance from the tank.
  • the power to be provided for the cutting operation is relatively high, for example of the order of 15 to 30 kW.
  • An engine of such power has a significant size and is therefore difficult to accommodate in the available internal volume of the tank. It can for example be an electric motor or a hydraulic motor.
  • the transmission system includes, for example, angle deflectors and rigid or flexible transmission shafts.
  • the connecting system comprises a clamping jaw of a central portion of the rotary disc, the central portion covering a large enough surface, for example having a radius greater than one quarter of the radius of the rotary disc.
  • connection system may comprise a compressed air blowing ramp to cool the rotating disc during cutting of the crust.
  • the rotating disc may have a thickness greater than 6 mm, for example of the order of 7 mm. By this thick core, one increases the mechanical resistance to deformations, in particular to the veiling of the rotating disc.
  • the invention relates to a service module for operating an igneous electrolysis aluminum production facility, the installation comprising cells which contain anode assemblies and which are closed by covers, the service module being intended to be mounted on a carriage arranged to be able to move in a transverse direction (Y) with respect to a traveling crane which extends in a transverse direction (Y) and which is designed to move in one direction longitudinal axis (X) above the cells, the carriage forming a mobile equipment of the installation.
  • the service module also comprises at least one device as previously described, the connection system between the rotating disk and the equipment comprising an elevation system which is fixed to the carriage and which carries handling and intervention including said rotating disc.
  • the service module may further comprise an anode assembly gripper mounted on said elevation system, and / or a clamping / loosening member mounted on said elevating system, said clamping / loosening member being shaped to be able to disengage. the anode assembly of an anode receiver fixed on the cell.
  • the invention relates to a service machine for operating an igneous electrolysis aluminum production plant, the installation comprising cells which contain anode assemblies and which are closed by covers, the service machine comprising:
  • a carriage for mounting on a traveling crane the traveling crane extending in a transverse direction (Y) and being adapted to move in a longitudinal direction (X) above the cells, the carriage being arranged to be able to moving relative to the crane in the transverse direction (Y) and to be positioned above and to the right of each of the hoods of the cells;
  • the service module being mounted on the carriage.
  • the invention relates to a unit for operating an igneous electrolysis aluminum production plant, the installation comprising cells which contain anode assemblies and which are closed by covers, the unit comprising a structure comprising:
  • a traveling crane which comprises two beams extending in a transverse direction (Y) and which is designed to move in a longitudinal direction (X) above the cells;
  • the invention relates to an aluminum production plant by igneous electrolysis, comprising:
  • each cell extending in a transverse direction (Y), the cells being arranged next to each other in a longitudinal direction (X) by providing at one of their ends a longitudinal operating aisle; each cell can contain several anode assemblies each including at least one anode and anode rod; each cell having an opening that can be closed by a succession of removable covers;
  • the traveling crane being mounted longitudinally movable on longitudinal rails formed in the vicinity of two transverse end walls of the building.
  • each cell may contain several anode assemblies, for example substantially in their entirety, and the opening is an upper opening of the cell, located in a substantially horizontal plane, each of the covers being located at the right of a set. anodic content in the cell.
  • the device may comprise two rotating discs arranged facing each other in substantially parallel planes, the two rotating discs being spaced from one another by a distance greater than the dimension of an anode according to the longitudinal direction (X) or the transverse direction (Y), so as to simultaneously achieve two lines of rupture on either side of the anode. It can be expected that the two rotating discs are linked in their movement of substantially horizontal translation of their axis, this being however not limiting.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of an aluminum production plant according to one embodiment of the invention, showing a unit including a carriage carrying tools including a rotating disk;
  • Figure 2 is a schematic side and partial view of an aluminum production plant according to another embodiment of the invention, showing a device including a rotating disk;
  • Figure 3 is a detail view in perspective of a rotating disk
  • Figure 4 is a detail view in cross section of a rotating disc
  • Figures 5a and 5b illustrate an embodiment of a device including a rotating disk, in two different orientations
  • FIGS. 6a to 9b illustrate successive steps of a method for disengaging a spent anode assembly from a tank of an installation, by means of the device illustrated in FIGS. 5a and 5b;
  • FIG. 10 schematically represents a tank of the installation, viewed from above, and shows two rupture lines made on either side of a spent anode assembly by means of a rotating disc.
  • FIG. 1 schematically represents a plant 1 for producing aluminum by electrolysis, and more particularly an electrolysis room of such an installation 1.
  • the installation 1 comprises a building in which are located several electrolysis cells 2. Each cell 2 extends in a transverse direction Y, and the cells 2 are arranged next to each other in a longitudinal direction X. Between two adjacent cells 2 is provided a transverse access path 4, and to one ends of the cells 2 is formed a longitudinal operating aisle 5 along the installation 1.
  • Each cell comprises a tank 6 having two longitudinal walls 7 and two transverse walls 8, and containing a cathode and an electrolytic bath.
  • the tank 6 has an upper opening 9 located in a substantially horizontal plane.
  • Caps 10 are provided to seal the opening 9 removably.
  • the covers 10 are substantially planar and rectangular. Each cover 10 extends substantially in a horizontal plane, from a transverse wall 8 of the tank 6 to the opposite transverse wall 8, several covers 10 being juxtaposed along the direction Y to allow, together, to seal 9.
  • Each cover 10 is provided with parts 11 that can be grasped in order to remove the cover 10. It should be noted that the arrangement of the parts 1 1 on the covers 10 as shown in FIG. 1 should not be considered as limiting.
  • an anode assembly 15 comprises at least one anode 16 in the form of a precooked carbon block, which will be immersed in the electrolytic bath.
  • An anode rod 17 is sealed in the anode 16, all the rods 17 being fixed on the same anodic support 18.
  • an anode assembly 15 comprises four anodes 16 and has a rectangular parallelepipedal shape, which is placed in the tank so as to extend substantially to the right of a single cover 10.
  • the tank 6 and the anode assembly 15 are configured so that the anode assembly 15 can be housed substantially in its entirety in the tank 6, at least so that it does not protrude above the opening 9.
  • the tank 6 receives new anode assemblies 15, that is to say carrying new anodes 16a.
  • the anodes are gradually consumed and become used anodes 16b or butts (see Figure 6b in particular).
  • a set Anode 15 worn, that is to say carrying a used anode 16b, must be removed from the tank 6 to be replaced by a new anode assembly 15.
  • the installation 1 comprises a unit 30, or service unit.
  • the unit 30 comprises a crane 31 which comprises two beams 32 extending in the transverse direction Y.
  • the crane 31 is mounted longitudinally movable on longitudinal rails formed in the vicinity of two transverse end walls 3 of the building.
  • the crane 31 is thus designed to move in the longitudinal direction X above the cells 2 and the operating aisle 5.
  • the unit 30 also comprises a service machine 33.
  • the service machine 33 comprises a carriage 35 mounted on the two beams 32 of the traveling crane 31, movable in the transverse direction Y.
  • the carriage 35 is thus arranged to be able to be positioned above and to the right of each of the hoods 10 of the cells 2.
  • the service machine 33 further comprises a service module 36 mounted on the carriage 35 and having handling and intervention tools. It is specified that, in Figure 1, these tools are shown very schematically.
  • the tools carried by the service module 36 are distributed in a first tool block 100 and a second tool block 200.
  • the first tool block 100 comprises at least a first mast 1 1 1 which, in a non-limiting embodiment, is telescopic in the vertical direction Z. At its upper part, the first mast 1 1 1 is fixed on the carriage 35 and at its lower part, it carries one or more tools, including at least one hood gripper 101 and at least one cleaning tool 120 of the cell 2.
  • the cleaning tool 120 is for example in the form of a bucket bucket.
  • the second tool block 200 comprises at least one elevation system in the form of a second mast 21 1, and for example two second poles 21 1 a, 21 1 b (see in particular in FIG. 5 a) which are, in a non-limiting embodiment, telescopic in the vertical direction Z.
  • the second mast 21 1 - or each of the second masts 21 1 a, 21 1 b - is fixed on the carriage 35 and, at its lower part, it carries one or more tools, including at least one anode assembly gripper 201.
  • the anode assembly gripper 201 may also be shaped to be able to grasp a containment bell.
  • the second tool block 200 also includes at least one tool 220 for cutting the crust that forms during the electrolysis.
  • this tool comprises a rotating disc 220 forming a blade, able to cut the crust at the way of a circular saw.
  • the mast 21 1 forms a support of the rotating disc 220 which is mounted on the carriage 35 forming a mobile equipment installation 1.
  • first mast and the second mast
  • the carriage does not exclude that is provided at the interface of the mast and the carriage a device allowing a small degree of freedom in rotation about the axis X and / or the Y axis of the mast relative to the carriage.
  • Such limited flexibility can reduce damage in the event of an impact, for example.
  • Figure 2 illustrates an installation 1 according to another embodiment, wherein the opening 9 of the tank 6, and the covers 10 which seal, are arranged laterally.
  • the anode assemblies 15 protrude above the opening 9.
  • the tool for breaking the crust comprises a rotating disc 220, and an arm 450 which forms a support of the rotating disc 220 and which is mounted on a mobile equipment 550 of the installation 1 which may for example be a vehicle capable of moving on the floor of the installation 1.
  • Figures 3 and 4 show in more detail one possible embodiment of the rotary disc 220.
  • the rotating disc 220 has an axis 221 extending substantially horizontally, more precisely in the transverse direction (Y), the rotating disc 220 being disposed in a vertical plane (X, Z).
  • the rotating disc 220 may be made of metal and have a thickness greater than 6 mm, for example of the order of 7 mm.
  • the rotating disc 220 may comprise at its periphery a plurality of rigid teeth 222, preferably substantially regularly spaced, said teeth 222 having diamond elements reported and welded laser.
  • the rotating disc 220 is rotated about its axis 221, in order to cut the crust.
  • the means for rotating the rotating disk 220 about its axis 221 comprise a motor 224 located at a distance from the rotary disk 220 and a transmission system (not shown).
  • the characteristics of the crust such as its thickness and hardness, are not known, or are poorly controlled in the tank. Therefore, in order not to bias the motor 224 beyond a power threshold, acceptable in relation to the rated power of the motor, the vertical displacement and the horizontal displacement of the rotating disk 220 relative to the crust are adjusted. More specifically, displacements of the rotary disk 220 are determined in particular by the following operating parameters:
  • the penetration height that is to say the depth at which the rotating disk 220 enters the crust, by the vertical displacement of the rotating disk 220
  • the speed of advance that is to say the speed at which the axis 221 of the rotary disk 220 moves horizontally with respect to the crust
  • the cutting speed that is to say the speed at which the periphery of the rotating disk 220 comes into contact with the crust.
  • the system comprising the disk 220 and the motor 224 is slaved so that the power of the motor 224 does not exceed a threshold value by adjusting the penetration height and the cutting speed of the rotary disk 220.
  • a speed sensor of the rotating disk 220 and a penetration height sensor of the rotating disk 220 in the crust For this purpose, there is provided a speed sensor of the rotating disk 220 and a penetration height sensor of the rotating disk 220 in the crust.
  • a system for regulating the feed rate and the penetration height of the rotating disk 220 receives the data from the sensors and acts accordingly on the rotating disk 220 to adapt its penetration height and its cutting speed.
  • the cutting speed is typically indicated by a setpoint, but can also be regulated.
  • connection system between the rotary disc 220 and the equipment that carries it may comprise a clamping jaw 225 of the central portion 226 of the rotary disc 220.
  • the nip is at a central portion 226 of relatively large area, for example having a radius greater than one quarter of the radius of the rotary disc 220.
  • connection system may comprise a ramp 227 for blowing compressed air to cool the rotating disc 220 during cutting of the crust.
  • FIGS. 5a to 5b show in greater detail an embodiment of the device according to the invention, and more specifically the embodiment illustrated schematically in FIG. 1.
  • Each of the second masts 21 1 a, 21 1 b comprises:
  • an upper portion 212 fixed to the carriage 35; an intermediate portion 213 movable relative to the upper portion 212 along a substantially vertical upper guide axis 214, between a high position and a low position, sliding inside the upper portion 212;
  • a lower portion 215 movable relative to the intermediate portion 213 along a substantially vertical lower guide axis 216 and distinct from the upper guide axis 214, that is to say shifted relative thereto.
  • the axes 214 and 216 are offset in the direction X and in the direction Y.
  • the lower portion 215 is slidably mounted relative to the intermediate portion 213 outside the intermediate portion 213, between a high position. and a low position.
  • the upper 212, intermediate 213 and lower 215 portions are cylindrical, of polygonal section (for example substantially square), or round. Alternatively, they could be formed of an open profile, for example a U-shaped profile.
  • Guiding devices 231, 232, 233, 234 of the different portions 212, 213, 215 are provided relative to one another in their relative z-sliding movement, for example in the form of rollers and / or inner or outer guide pads.
  • the intermediate portion 213 carries the anodic assembly gripper 201, also known as the tear-off tool, and more precisely in the embodiment shown two anodic assembly grippers 201.
  • the lower portion 215 carries at least one rotating disc 220, used to disengage the spent anode assembly from the crust and then extract it from the vessel 6.
  • the rotary disc 220 is disposed substantially in the axis of the lower portion 215, and extends in a vertical plane (X, Z), with its axis 221 oriented along the axis (Y).
  • the lower portion 215 carries, as seen in Figure 5b, the two rotating discs 220 disposed substantially parallel, vis-à-vis their axes 221 being substantially merged.
  • the two rotary disks 220 are arranged on either side along Y of the upper guide axis 214, being spaced from each other by a distance DY greater than the dimension dY of anode. 16 - or anodes 16 of the same anode assembly 15 - in the transverse direction (Y) (see Figure 6b).
  • a first actuator 235 allows the displacement of the intermediate portion 213 relative to the upper portion 212
  • a second actuator 236 allows the movement of the lower portion 215 relative to the intermediate portion 213. It can be hydraulic cylinders, pneumatic or electric. The movements of the intermediate portion 213 and the lower portion 215 allow to adjust the penetration height of the rotating disc 220 in the crust.
  • the speed of advance is adjusted by adjusting the horizontal displacement of the axis 221 of the rotary disk 220.
  • the translation is performed in the longitudinal direction (X).
  • two longitudinal guide rails 230 fixed on the intermediate portion 213 and receiving integral members of the lower portion 215.
  • the two rotary discs 220 can be linked in their translational movement, this is not necessary. being not limiting.
  • the two rotating discs 220 can act simultaneously to each perform a cut of the crust.
  • steps of an operation of removal of a spent anode assembly 15, that is to say having at least one used anode 16b, prior to its replacement by an anode assembly, are represented. 15 nine.
  • This used anode assembly is in the tank 6, in an intervention zone 600 of the cell 2.
  • the carriage 35 is placed so that the second tool block 200 is in line with the intervention zone 600. More precisely, the anodic assembly grippers 201 are at the right of the corresponding gripping formed on the anodic support 18, and the rotating discs 220 are in line with the 240 transverse spaces existing between the anode assembly 15 located in the intervention zone 600 and adjacent anode assemblies 15 ( Figure 6b). In addition, the rotating discs 220 are located substantially at a longitudinal end of the guide rails 230, which substantially corresponds to a longitudinal end of the spent anode assembly.
  • the intermediate portion 213 of the second masts 21 1 a, 21 1 b is in the lower position, but the lower portion 215 is in the high position, the rotating disc 220 not being in contact with the crust.
  • the anodic assembly gripper 201 is thus in a position such that it can come to grip the anodic support 18. allows to correctly position, in the transverse direction Y, the rotating discs 220 to the right spaces 240.
  • the lower portion 215 is then lowered, as illustrated in FIGS. 7a and 7b, and the rotating disk 220 - or each of the two rotating disks 220 - is rotated about its axis 221.
  • the rotary disk 220 is brought into position. contact with the crust and may at least partially penetrate the crust.
  • the rotating disk 220 - or each of the two rotating disks 220 - is moved along the longitudinal axis (X), being guided in the guide rails 230, having the set advance speed, remaining substantially in its plane, and being always rotated, until substantially reaching the other longitudinal end of the guide rails 230, which corresponds substantially to the other longitudinal end of the spent anode assembly 15 (FIGS. 8a and 8b) ).
  • the rotating disk 220 thus makes a break line 380 along a vertical side of the used anode 16b, the break line 380 extending in the longitudinal direction (X). More precisely, the two rotating discs 220 simultaneously produce two rupture lines 380 on either side of the used anode (s) 16b, as illustrated in FIG.
  • the rotary disc (s) 220 have produced a rupture line 380 sufficient to allow the spent anode assembly 15 to be disengaged from the tank 6, by means of the anodic assembly gripper 201 raised by means of the mast 21 (FIG. Figures 9a and 9b). Due to the quality of this break line 380, and also its continuous character on both sides of the spent anode 16b, it is not necessary, in order to disengage the spent anode assembly, to make a break line. on at least one of the other sides of the anode 16b.
  • the rotating disk 220 can be moved in translation to be returned to its initial position for use in a subsequent disengagement operation of another spent anode assembly.
  • the use of the rotating disk 220 in the manner of a rotary saw allows the crust to be cut along the rupture line, and no longer to penetrate it into the electrolytic bath. as in the state of the art. Thus, the pollution of the electrolytic bath by crust blocks is avoided, to maintain optimal conditions of the electrolytic bath.
  • the lack of knowledge of the characteristics of the crust to cut it is bypassed is ensuring an adjustment of the penetration height in the crust and the speed of advance. The risks of blocking the rotating disc 220 and abnormal biasing of the motor 224 are thus reduced.
  • the invention provides a decisive improvement to the prior art, and has many other advantages among which may be mentioned:

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Abstract

Procédé pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une installation de production d'aluminium Le procédé est mis en œuvre pour désengager un ensemble anodique (15) usé comportant au moins une anode usée (16b), une croute s'étant formée autour de l'anode lors de l'électrolyse. Le procédé comprend l'étape consistant à utiliser un outil pour briser la croute et à déplacer l'outil sur au moins une partie de la périphérie de l'anode usée pour réaliser une ligne de rupture suffisante pour permettre l'enlèvement ultérieur de l'ensemble anodique hors de la cuve (6). Selon l'invention, on utilise au moins un outil comprenant un disque rotatif (220) présentant un axe (221) s'étendant sensiblement horizontalement, le disque rotatif étant entraîné en rotation autour de son axe et étant apte à couper la croute.

Description

Procédé pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une installation de production d'aluminium
La présente invention concerne un procédé pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée. L'invention concerne en outre un dispositif pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une telle installation. L'invention concerne également un module de service pour l'exploitation d'une telle installation, une machine de service comportant un tel module de service monté sur un chariot, une unité comprenant un pont roulant et une telle machine de service, ainsi qu'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée comprenant une telle unité.
L'aluminium est classiquement produit dans une installation appelée aluminerie, par électrolyse ignée, selon le procédé de Hall-Héroult.
Une aluminerie comprend traditionnellement, dans un bâtiment, plusieurs centaines de cellules d'électrolyse connectées en série et parcourues par un courant d'électrolyse. Les cellules d'électrolyse s'étendent selon une direction transversale et sont disposées les unes à côté des autres selon une direction longitudinale. Sont ainsi ménagées d'une part une voie d'accès transversale entre deux cellules adjacentes, et d'autre part une allée d'exploitation longitudinale, plus large, à l'extrémité de l'ensemble des cellules. L'allée d'exploitation permet la circulation de véhicules et de personnel à pied.
Une cellule d'électrolyse comprend classiquement une cuve en acier présentant un revêtement intérieur en matériaux réfractaires, et contenant une cathode en matériau carboné et un bain électrolytique dans lequel est dissout de l'alumine. La cellule comprend également plusieurs ensembles anodiques. Chaque ensemble anodique comporte au moins une anode plongée dans ce bain électrolytique et une tige anodique scellée dans l'anode et montée sur un support anodique. Les anodes sont généralement réalisées à partir de blocs carbonés cuits préalablement à leur introduction dans la cellule d'électrolyse. En outre, des conducteurs électriques permettent l'acheminement du courant d'électrolyse entre les cellules de l'installation.
La cuve présente une ouverture par laquelle sont introduits les ensembles anodiques. Pour limiter les pertes thermiques et éviter la diffusion de gaz nocifs générés pendant la réaction d'électrolyse hors de la cellule d'électrolyse, il est prévu d'obturer l'ouverture de la cuve avec un ensemble de capots amovibles, généralement placés les uns à côté des autres suivant une direction longitudinale de la cellule d'électrolyse, c'est-à-dire le long de la direction transversale, de sorte à former une enceinte fermée. Les ensembles anodiques étant consommés au cours de la réaction d'électrolyse, ils doivent donc être remplacés par des ensembles anodiques neufs. Lors d'un changement d'ensemble anodique, certains des capots sont donc retirés pour ouvrir une fenêtre d'accès à l'intérieur de la cuve.
L'ensemble anodique usé est extrait de la cellule d'électrolyse à travers cette fenêtre d'accès et déposé sur un support, où il est stocké temporairement avant de pouvoir être emmené jusqu'à une zone de revalorisation. Puis les croûtes formées par les produits de couverture introduits périodiquement dans le bain électrolytique sont retirées et déposées dans un dispositif de collecte de croûtes (ou benne à croûtes) avec un outil de nettoyage aussi appelée pelle à croûtes. Cet outil est inséré dans la cellule d'électrolyse à travers la fenêtre d'accès. Un ensemble anodique neuf est ensuite introduit dans la cellule d'électrolyse, via la fenêtre d'accès, à la place de l'ensemble anodique usé. Pour finir, les capots amovibles initialement retirés sont replacés pour fermer la fenêtre d'accès.
Ces opérations sont réalisées en grande partie au moyen d'une unité de service comprenant :
un pont roulant qui comporte deux poutres transversales et qui est monté mobile longitudinalement dans le bâtiment au-dessus des cellules d'électrolyse ;
un chariot monté sur les deux poutres du pont roulant de façon mobile selon la direction transversale, et portant des outils de manutention et d'intervention.
Lors de l'électrolyse, il se forme une croûte sur la surface du bain fondu situé dans la cuve d'électrolyse. Cette croûte se forme ainsi autour de l'anode et, lorsque l'anode est usée et doit être remplacée, elle est prise dans cette croûte. Ainsi, pour pouvoir enlever l'ensemble anodique usé, il faut au préalable briser la croûte formée autour de l'anode usée.
Les caractéristiques de la croûte sont mal connues et/ou peu maîtrisées. En effet, son épaisseur n'est pas maîtrisée. De même, sa dureté peut varier sur son épaisseur et selon sa position dans la cuve. A cet effet, afin de pouvoir la briser sans tenir compte de ses caractéristiques, il est connu d'utiliser des outils de type piqueurs, qui sont montés sur un bras et animés d'un mouvement alternatif vertical, notamment au moyen d'un actionneur pneumatique. Le bras, qui peut être monté sur le chariot précité ou sur un véhicule au sol de l'installation, est déplacé de sorte que le piqueur se déplace sur au moins une partie de la périphérie de l'anode usée. Le piqueur réalise ainsi une série de cassures ponctuelles de la croûte, typiquement le long d'une ligne de rupture, et ce de façon suffisante pour permettre l'enlèvement ultérieur de l'ensemble anodique hors de la cuve, par un préhenseur d'ensemble anodique. Il est également connu d'utiliser des outils de type roues, qui sont montées libres en rotation à l'extrémité d'un bras, et dont la rotation est provoquée par le frottement de la roue sur la croûte et le déplacement du bras dans le sens de la ligne de rupture souhaitée.
Ces solutions permettent de briser la croûte tout en s'affranchissant de la connaissance des caractéristiques de la croûte.
Cependant, ces techniques pour briser la croûte présentent un certain nombre d'inconvénients.
Ainsi, la ligne de rupture réalisée par le piqueur, formée d'une série de cassures ponctuelles, peut être insuffisante pour que le préhenseur d'ensemble anodique puisse facilement arracher l'ensemble anodique usé hors du bain. Il est donc nécessaire soit d'exercer une force d'arrachage plus importante, soit de mettre en œuvre le piqueur sur une plus grande distance à la périphérie de l'anode, pour obtenir une zone de fragilité suffisante.
Par ailleurs, dans la mesure où la ligne de rupture est formée d'une série de cassures ponctuelles, l'arrachage de l'ensemble anodique provoque la formation de gros blocs de croûte qui se détachent et qui tombent au fond de la cuve. Ceci conduit à une perte importante de bain, et nécessite de plus longues opérations de nettoyage de la cuve, augmentant ainsi le temps de cycle et les coûts de production.
Le fait que la ligne de rupture ne présente pas une configuration nette peut également rendre difficile la mise en place et le positionnement corrects d'un ensemble anodique neuf dans la cuve.
En outre, la croûte ainsi brisée est enfoncée dans le bain électrolytique, créant des blocs solides dans le bain liquide, ce qui peut modifier la composition du bain électrolytique et diminuer le rendement de l'électrolyse. Ces blocs solides empêchent par ailleurs l'outil de nettoyage de plonger correctement dans le bain électrolytique. La mise ne place d'anodes neuves peut également être gênée par de tels blocs.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus.
A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'installation comprenant des cellules s'étendant selon une direction transversale, l'ensemble anodique usé comportant au moins une anode usée. Le procédé utilise ici, une unité comprenant une structure comportant : un pont roulant s'étendant selon une direction transversale et conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale au-dessus des cellules ;
et une machine de service comprenant :
• un chariot monté sur le pont roulant et agencé pour pouvoir se déplacer par rapport au pont roulant selon la direction transversale et pour pouvoir être positionné au-dessus de et au droit de chacun des capots des cellules ;
• un module de service monté sur le chariot et comportant des outils de manutention et d'intervention dont au moins un disque rotatif disposé dans un plan sensiblement vertical ;
Au cours de l'électrolyse, une croûte s'est formée autour de l'anode., Le procédé comprend alors une étape consistant à utiliser un outil pour briser la croûte sur au moins une partie de la périphérie de l'anode usée pour réaliser une ligne de rupture suffisante pour permettre l'enlèvement ultérieur de l'ensemble anodique hors de la cuve.
Selon une définition générale du procédé selon l'invention, on utilise au moins un outil comprenant un disque rotatif présentant un axe s'étendant sensiblement horizontalement, le disque rotatif étant entraîné en rotation autour de son axe et étant apte à couper la croûte, et le procédé comprend au moins les étapes suivantes :
déplacer le chariot de sorte que le disque rotatif soit situé au droit d'une partie d'une cellule ; - déplacer le disque rotatif par rapport à la croûte, sensiblement verticalement vers le bas, pour amener le disque rotatif en contact avec la croûte et le faire pénétrer au moins partiellement dans la croûte sur une hauteur de pénétration ; déplacer le disque rotatif sensiblement dans son plan par rapport à la croûte, selon une translation sensiblement horizontale de son axe avec une vitesse d'avance, le disque rotatif étant entraîné en rotation, pour réaliser une ligne de rupture le long d'au moins un côté vertical de l'anode usée,
Dès lors, au moins la hauteur de pénétration et la vitesse d'avance de l'outil sont ajustées afin de maintenir la puissance développée par le moteur en dessous d'une valeur seuil.
Ainsi, l'invention propose de réaliser la ligne de rupture non pas avec un outil de type piqueur mais avec un outil de type scie circulaire. Il s'ensuit qu'on réalise une découpe de la croûte plutôt qu'une cassure de celle-ci. La ligne de rupture est donc bien plus nette, ce qui permet de limiter la formation de blocs de croûte tombant au fond de la cuve et facilite l'insertion d'un outil de nettoyage de la cuve, par exemple une pelle à godets, et la mise en place d'un ensemble anodique neuf.
Ceci est encore plus avantageux s'il s'agit d'un changement d'anode en mode automatique, car cela limite les risques d'interruption du cycle automatique.
En outre, la ligne de rupture étant au moins en partie continue, et non formée d'une succession de points distincts, elle constitue une zone de faiblesse plus importante que dans l'art antérieur. Par conséquent, grâce à l'invention, il est envisageable de réaliser une ligne de rupture sur une moins grande distance à la périphérie de l'anode usée, sans pour autant rendre plus difficile l'arrachage de l'ensemble anodique usé. Le temps nécessaire à ces opérations s'en trouve donc diminué.
On peut prévoir d'utiliser un disque rotatif qui est déplacé sur au moins une partie de la périphérie de l'anode usée, de sorte que la ligne de rupture forme une découpe continue. En variante, on peut prévoir d'utiliser plusieurs disques rotatifs sensiblement alignés et adjacents, qui sont déplacés vers le bas de sorte à entamer la croûte mais ne sont pas ensuite déplacés horizontalement. La ligne de rupture est alors formée d'une succession de portions continues sensiblement jointives, éventuellement séparées par un pont de matière de longueur très réduite. Ces portions continues présentent une longueur supérieure à l'empreinte ou la cassure faite par un piqueur.
Le procédé peut comprendre la réalisation, au moyen du disque rotatif, d'une ligne de rupture le long d'au moins un côté vertical de l'anode usée, par exemple le long de chacun de deux côtés verticaux parallèles de l'anode usée, et par exemple la réalisation d'une ligne de rupture uniquement le long de chacun de deux côtés verticaux parallèles de l'anode usée.
Ces deux lignes de rupture peuvent en effet suffire à permettre un désengagement suffisant de l'anode usée pour permettre un arrachement sans difficultés particulières de l'ensemble anodique usé.
Le procédé peut comprendre l'utilisation simultanée de deux disques rotatifs entraînés en rotation autour de leur axe respectif, chacun des disques rotatifs réalisant l'une des lignes de rupture. En variante, on peut prévoir l'utilisation d'un seul disque rotatif qui est déplacé, pour faire une première ligne de rupture puis une deuxième.
Le disque rotatif peut par ailleurs être refroidit par soufflage d'air comprimé.
Selon un mode de réalisation possible, l'installation comprend des cellules s'étendant selon une direction transversale (Y), les cellules étant disposées les unes à côté des autres selon une direction longitudinale (X), chaque cellule comportant une cuve pouvant contenir plusieurs ensembles anodiques, par exemple sensiblement dans leur intégralité, un ensemble anodique incluant chacun au moins une anode et une tige anodique, chaque cellule présentant une ouverture supérieure, située dans un plan sensiblement horizontal, pouvant être obturée par une succession de capots amovibles, chacun des capots étant situé au droit d'un ensemble anodique contenu dans la cellule. De plus, le procédé utilise une unité comprenant une structure comportant :
un pont roulant s'étendant selon une direction transversale (Y) et conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale (X) au-dessus des cellules ;
et une machine de service comprenant :
· un chariot monté sur le pont roulant et agencé pour pouvoir se déplacer par rapport au pont roulant selon la direction transversale (Y) et pour pouvoir être positionné au-dessus de et au droit de chacun des capots des cellules ;
• un module de service monté sur le chariot et comportant des outils de manutention et d'intervention dont au moins un disque rotatif disposé dans un plan sensiblement vertical.
Le procédé comprend alors les étapes consistant à :
déplacer le chariot de sorte que le disque rotatif soit situé au droit d'une partie d'une cellule ci-après appelée zone d'intervention ;
déplacer le disque rotatif par rapport au chariot, sensiblement verticalement vers le bas, pour amener le disque rotatif en contact avec la croûte et le faire pénétrer au moins partiellement dans la croûte, le disque rotatif étant entraîné en rotation ;
déplacer le disque rotatif sensiblement dans son plan, selon une translation sensiblement horizontale de son axe, le disque rotatif étant entraîné en rotation, pour réaliser une ligne de rupture le long d'au moins un côté vertical de l'anode usée.
Le procédé peut comporter l'utilisation de deux disques rotatifs disposés en vis-à-vis dans des plans sensiblement parallèles, les deux disques rotatifs étant espacés l'un de l'autre d'une distance supérieure à la dimension d'une anode selon la direction longitudinale (X) ou la direction transversale (Y), de sorte à réaliser simultanément deux lignes de rupture de part et d'autre de l'anode. Lesdites deux lignes de rupture sont par exemple parallèles à la direction longitudinale (X). On peut prévoir que les deux disques rotatifs soient liés dans leur mouvement de translation sensiblement horizontale de leur axe, ceci n'étant toutefois pas limitatif.
Avec un module de service comprenant en outre un préhenseur d'ensemble anodique monté sur un même support que le disque rotatif, le procédé peut comprendre l'étape consistant à saisir l'ensemble anodique au moyen du préhenseur d'ensemble anodique avant de mettre le disque rotatif en contact avec la croûte. Ceci permet d'assurer un bon positionnement du disque rotatif par rapport à l'anode à désengager.
Avec un module de service comprenant en outre un organe de serrage/desserrage monté sur un même support que le disque rotatif, le procédé peut comprendre l'étape consistant, au moyen dudit organe de serrage/desserrage, à désolidariser l'ensemble anodique d'un récepteur anodique fixé sur la cellule, une fois la ligne de rupture réalisée par le disque rotatif. Le support portant le préhenseur d'ensemble anodique peut alors être actionné pour extraire l'ensemble anodique hors de la cuve de la cellule.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un dispositif pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'ensemble anodique usé comportant au moins une anode usée, une croûte s'étant formée autour de l'anode lors de l'électrolyse, ledit dispositif étant destiné à être porté par un équipement mobile de l'installation et comprenant un outil pour briser la croûte et un support dudit outil.
Selon une définition générale du dispositif selon l'invention, l'outil comprend au moins un disque rotatif présentant un axe s'étendant sensiblement horizontalement, le disque rotatif étant apte à couper la croûte lorsqu'il est entraîné en rotation autour de son axe. De plus, le dispositif comprend un système de liaison entre le disque rotatif et l'équipement, ledit système de liaison comportant :
des moyens de mise en rotation du disque rotatif autour de son axe ;
des moyens de déplacement de l'axe du disque rotatif selon une translation sensiblement horizontale et orthogonale audit axe ;
et des moyens de guidage conformés pour guider ledit déplacement en translation de l'axe du disque rotatif,
de sorte que le disque rotatif puisse réaliser, sur au moins une partie de la périphérie de l'anode usée, une ligne de rupture suffisante pour permettre l'enlèvement ultérieur de l'ensemble anodique hors de la cuve
Le dispositif comprend alors un capteur de vitesse d'avance du disque rotatif et un capteur de hauteur de pénétration du disque rotatif dans la croûte, le dispositif comprenant en outre un système de régulation de la vitesse d'avance et de la hauteur de pénétration du disque rotatif. Les paramètres d'opération du disque rotatif peuvent ainsi être ajustés par le système de régulation de manière à maintenir la puissance développée par le moteur en dessous d'une valeur seuil. L'équipement mobile peut comporter un chariot d'une machine de service monté mobile sur un pont roulant. En variante, il pourrait s'agir d'un véhicule se déplaçant au sol de l'installation.
Le disque rotatif peut comporter à sa périphérie une pluralité de dents rigides, de préférence sensiblement régulièrement espacées, lesdites dents comportant des éléments diamantés rapportés et soudés au laser.
Avantageusement, les moyens de mise en rotation du disque rotatif autour de son axe comprennent un moteur situé à distance du disque rotatif, et un système de transmission. La motorisation est ainsi déportée à distance de la zone de coupe, c'est-à-dire à distance de la cuve. Ceci est avantageux en termes d'agencement. En effet, la puissance à fournir pour l'opération de découpe est relativement élevée, par exemple de l'ordre de 15 à 30 kW. Un moteur d'une telle puissance présente un encombrement significatif et est de ce fait difficile à loger dans le volume intérieur disponible de la cuve. Il peut par exemple s'agir d'un moteur électrique ou d'un moteur hydraulique. Le système de transmission comprend par exemple des renvois d'angle et des arbres de transmission rigides ou flexibles.
On peut prévoir que le système de liaison comprenne une mâchoire de serrage d'une portion centrale du disque rotatif, la portion centrale couvrant une surface assez importante, par exemple présentant un rayon supérieur au quart du rayon du disque rotatif. Le fait de prévoir un tel dispositif de couplage entre les moyens d'entraînement et le disque rotatif, via un pincement sur une surface importante du disque rotatif, permet d'obtenir un meilleur maintien du disque rotatif et de réduire considérablement les risques que le disque rotatif se déforme, notamment se voile.
En outre, le système de liaison peut comprendre une rampe de soufflage d'air comprimé pour refroidir le disque rotatif lors de la découpe de la croûte.
Le disque rotatif peut présenter une épaisseur supérieure à 6 mm, par exemple de l'ordre de 7 mm. Par cette âme de forte épaisseur, on augmente la résistance mécanique aux déformations, en particulier au voilage du disque rotatif.
Selon un troisième aspect, l'invention concerne un module de service pour l'exploitation d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'installation comprenant des cellules qui contiennent des ensembles anodiques et qui sont obturées par des capots, le module de service étant destiné à être monté sur un chariot agencé pour pouvoir se déplacer selon une direction transversale (Y) par rapport à un pont roulant qui s'étend selon une direction transversale (Y) et qui est conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale (X) au-dessus des cellules, le chariot formant un équipement mobile de l'installation. Selon une définition générale, le module de service comprend en outre au moins un dispositif tel que précédemment décrit, le système de liaison entre le disque rotatif et l'équipement comportant un système d'élévation qui est fixé au chariot et qui porte des outils de manutention et d'intervention dont ledit disque rotatif.
Le module de service peut en outre comprendre un préhenseur d'ensemble anodique monté sur ledit système d'élévation, et/ou un organe de serrage/desserrage monté sur ledit système d'élévation, ledit organe de serrage/desserrage étant conformé pour pouvoir désolidariser l'ensemble anodique d'un récepteur anodique fixé sur la cellule.
Selon un quatrième aspect, l'invention concerne une machine de service pour l'exploitation d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'installation comprenant des cellules qui contiennent des ensembles anodiques et qui sont obturées par des capots, la machine de service comprenant :
un chariot destiné à être monté sur un pont roulant, le pont roulant s'étendant selon une direction transversale (Y) et étant conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale (X) au-dessus des cellules, le chariot étant agencé pour pouvoir se déplacer par rapport au pont roulant selon la direction transversale (Y) et pour pouvoir être positionné au-dessus de et au droit de chacun des capots des cellules ;
et un module de service tel que précédemment décrit, le module de service étant monté sur le chariot.
Selon un cinquième aspect, l'invention concerne une unité pour l'exploitation d'une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'installation comprenant des cellules qui contiennent des ensembles anodiques et qui sont obturées par des capots, l'unité comprenant une structure comportant :
- un pont roulant qui comporte deux poutres s'étendant selon une direction transversale (Y) et qui est conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale (X) au-dessus des cellules ;
et une machine de service telle que précédemment décrite.
Selon un sixième aspect, l'invention concerne une installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, comprenant :
un bâtiment dans lequel sont situées plusieurs cellules ; chaque cellule s'étendant selon une direction transversale (Y), les cellules étant disposées les unes à côté des autres selon une direction longitudinale (X) en ménageant à l'une de leurs extrémités une allée d'exploitation longitudinale ; chaque cellule pouvant contenir plusieurs ensembles anodiques incluant chacun au moins une anode et une tige anodique ; chaque cellule présentant une ouverture pouvant être obturée par une succession de capots amovibles ;
une unité telle que précédemment décrite, le pont roulant étant monté mobile longitudinalement sur des rails longitudinaux ménagés au voisinage de deux parois d'extrémité transversales du bâtiment.
Selon une réalisation possible, chaque cellule peut contenir plusieurs ensembles anodiques, par exemple sensiblement dans leur intégralité, et l'ouverture est une ouverture supérieure de la cellule, située dans un plan sensiblement horizontal, chacun des capots étant situé au droit d'un ensemble anodique contenu dans la cellule.
Dans ce cas, le dispositif peut comporter deux disques rotatifs disposés en vis-à-vis dans des plans sensiblement parallèles, les deux disques rotatifs étant espacés l'un de l'autre d'une distance supérieure à la dimension d'une anode selon la direction longitudinale (X) ou la direction transversale (Y), de sorte à réaliser simultanément deux lignes de rupture de part et d'autre de l'anode. On peut prévoir que les deux disques rotatifs soient liés dans leur mouvement de translation sensiblement horizontale de leur axe, ceci n'étant toutefois pas limitatif.
On décrit à présent, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées :
La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une installation de production d'aluminium selon un mode de réalisation de l'invention, montrant une unité incluant un chariot portant des outils dont un disque rotatif ;
La figure 2 est une vue schématique latérale et partielle d'une installation de production d'aluminium selon un autre mode de réalisation de l'invention, montrant un dispositif incluant un disque rotatif ;
La figure 3 est une vue de détail en perspective d'un disque rotatif ;
La figure 4 est une vue de détail en coupe transversale d'un disque rotatif ;
Les figures 5a et 5b illustrent un mode de réalisation d'un dispositif incluant un disque rotatif, selon deux orientations différentes ;
Les figures 6a à 9b illustrent des étapes successives d'un procédé pour désengager un ensemble anodique usé d'une cuve d'une installation, au moyen du dispositif illustré sur les figures 5a et 5b ; La figure 10 représente schématiquement une cuve de l'installation, vue de dessus, et montre deux lignes de rupture réalisées de part et d'autre d'un ensemble anodique usé au moyen d'un disque rotatif.
La figure 1 représente schématiquement une installation 1 de production d'aluminium par électrolyse, et plus particulièrement une salle d'électrolyse d'une telle installation 1.
L'installation 1 comprend un bâtiment dans lequel sont situées plusieurs cellules 2 d'électrolyse. Chaque cellule 2 s'étend selon une direction transversale Y, et les cellules 2 sont disposées les unes à côté des autres selon une direction longitudinale X. Entre deux cellules 2 adjacentes est ménagée une voie d'accès 4 transversale, et à l'une des extrémités des cellules 2 est ménagée une allée d'exploitation 5 longitudinale, le long de l'installation 1 .
Chaque cellule comporte une cuve 6 présentant deux parois longitudinales 7 et deux parois transversales 8, et contenant une cathode et un bain électrolytique. La cuve 6 présente une ouverture 9 supérieure située dans un plan sensiblement horizontal. Des capots 10 sont prévus pour obturer l'ouverture 9 de façon amovible. Dans la réalisation représentée, les capots 10 sont sensiblement plans et rectangulaires. Chaque capot 10 s'étend sensiblement dans un plan horizontal, depuis une paroi transversale 8 de la cuve 6 jusqu'à la paroi transversale 8 opposée, plusieurs capots 10 étant juxtaposés le long de la direction Y pour permettre, ensemble, d'obturer l'intégralité de l'ouverture 9. Chaque capot 10 est muni de pièces 1 1 pouvant être saisies afin d'ôter le capot 10. Il est à noter que la disposition des pièces 1 1 sur les capots 10 telle que représentée sur la figure 1 1 ne doit pas être considérée comme limitative.
Dans la cuve 6 sont placés plusieurs ensembles anodiques 15. Un ensemble anodique 15 comporte au moins une anode 16 sous la forme d'un bloc carboné précuit, qui sera plongée dans le bain électrolytique. Une tige anodique 17 est scellée dans l'anode 16, toutes les tiges 17 étant fixées sur un même support anodique 18. Dans la réalisation représentée, un ensemble anodique 15 comporte quatre anodes 16 et présente une forme de parallélépipède rectangle, qui est placé dans la cuve de façon à s'étendre sensiblement au droit d'un seul capot 10. La cuve 6 et l'ensemble anodique 15 sont configurés pour que l'ensemble anodique 15 puisse être logé sensiblement dans son intégralité dans la cuve 6, du moins pour qu'il ne dépasse pas au-dessus de l'ouverture 9.
La cuve 6 reçoit des ensembles anodiques 15 neufs, c'est-à-dire portant des anodes neuves 16a. Au cours de l'électrolyse, les anodes sont progressivement consommées et deviennent des anodes usées 16b ou mégots (voir figure 6b notamment). Un ensemble anodique 15 usé, c'est-à-dire portant une anode usée 16b, doit être ôté de la cuve 6 pour être remplacé par un ensemble anodique 15 neuf.
Pour effectuer les opérations de changement d'ensemble anodique 15, notamment, l'installation 1 comprend une unité 30, ou unité de service.
L'unité 30 comprend un pont roulant 31 qui comporte deux poutres 32 s'étendant selon la direction transversale Y. Le pont roulant 31 est monté mobile longitudinalement sur des rails longitudinaux ménagés au voisinage de deux parois d'extrémité transversales 3 du bâtiment. Le pont roulant 31 est ainsi conçu pour se déplacer selon la direction longitudinale X au-dessus des cellules 2 et de l'allée d'exploitation 5.
L'unité 30 comprend également une machine de service 33. La machine de service 33 comprend un chariot 35 monté sur les deux poutres 32 du pont roulant 31 , de façon mobile selon la direction transversale Y. Le chariot 35 est ainsi agencé pour pouvoir être positionné au-dessus de et au droit de chacun des capots 10 des cellules 2. La machine de service 33 comprend en outre un module de service 36 monté sur le chariot 35 et comportant des outils de manutention et d'intervention. Il est précisé que, sur la figure 1 , ces outils sont représentés de façon très schématique.
Dans la réalisation représentée, les outils portés par le module de service 36 sont répartis en un premier bloc d'outils 100 et un deuxième bloc d'outils 200.
Le premier bloc d'outils 100 comporte au moins un premier mât 1 1 1 qui, selon une réalisation non limitative, est télescopique selon la direction verticale Z. A sa partie supérieure, le premier mât 1 1 1 est fixé sur le chariot 35 et, à sa partie inférieure, il porte un ou plusieurs outils, dont au moins un préhenseur de capot 101 et au moins un outil de nettoyage 120 de la cellule 2. L'outil de nettoyage 120 se présente par exemple sous la forme d'une pelle à godets.
Le deuxième bloc d'outils 200 comporte au moins un système d'élévation sous la forme d'un deuxième mât 21 1 , et par exemple deux deuxième mâts 21 1 a, 21 1 b (voir notamment sur la figure 5a) qui sont, selon une réalisation non limitative, télescopiques selon la direction verticale Z. A sa partie supérieure, le deuxième mât 21 1 - ou chacun des deuxièmes mâts 21 1 a, 21 1 b - est fixé sur le chariot 35 et, à sa partie inférieure, il porte un ou plusieurs outils, dont au moins un préhenseur d'ensemble anodique 201. Le préhenseur d'ensemble anodique 201 peut également être conformé pour pouvoir saisir une cloche de confinement. Le deuxième bloc d'outils 200 comporte également au moins un outil 220 pour couper la croûte qui se forme lors de l'électrolyse. Selon l'invention, cet outil comprend un disque rotatif 220 formant une lame, apte à couper la croûte à la manière d'une scie circulaire. Le mât 21 1 forme un support du disque rotatif 220 qui est monté sur le chariot 35 formant un équipement mobile de l'installation 1 .
Le fait que le premier mât (et le deuxième mât) est fixé sur le chariot n'exclut pas que soit prévu à l'interface du mât et du chariot un dispositif autorisant un faible degré de liberté en rotation autour de l'axe X et/ou de l'axe Y du mât par rapport au chariot. Une telle souplesse limitée permet de réduire les dommages en cas d'impact, notamment.
La figure 2 illustre une installation 1 selon un autre mode de réalisation, où l'ouverture 9 de la cuve 6, et les capots 10 qui l'obturent, sont agencés latéralement. En outre, les ensembles anodiques 15 dépassent au-dessus de l'ouverture 9.
Dans ce mode de réalisation, l'outil pour briser la croûte comprend un disque rotatif 220, et un bras 450 qui forme un support du disque rotatif 220 et qui est monté sur un équipement 550 mobile de l'installation 1 pouvant par exemple être un véhicule apte à se déplacer sur le sol de l'installation 1 .
Les figures 3 et 4 montrent de façon plus détaillée un mode de réalisation possible du disque rotatif 220.
Le disque rotatif 220 présente un axe 221 s'étendant sensiblement horizontalement, plus précisément selon la direction transversale (Y), le disque rotatif 220 étant disposé dans un plan vertical (X,Z).
Le disque rotatif 220 peut être réalisé en métal et présenter une épaisseur supérieure à 6 mm, par exemple de l'ordre de 7 mm. Comme on le voit sur la figure 3, le disque rotatif 220 peut comporter à sa périphérie une pluralité de dents 222 rigides, de préférence sensiblement régulièrement espacées, lesdites dents 222 comportant des éléments diamantés rapportés et soudés au laser. En outre, il peut être prévu un dispositif de protection 223, sous forme d'une coiffe de la partie supérieure du disque rotatif 220, pour éviter les projections lors de la mise en œuvre du disque rotatif 220.
En fonctionnement, le disque rotatif 220 est entraîné en rotation autour de son axe 221 , afin de pouvoir couper la croûte. Les moyens de mise en rotation du disque rotatif 220 autour de son axe 221 comprennent un moteur 224 situé à distance du disque rotatif 220 et un système de transmission (non représenté).
Cependant, les caractéristiques de la croûte, comme son épaisseur et sa dureté, ne sont pas connues, ou sont mal maîtrisées dans la cuve. Par conséquent, afin de ne pas solliciter le moteur 224 au-delà d'un seuil de puissance, acceptable par rapport à la puissance nominale du moteur, le déplacement vertical et le déplacement horizontal du disque rotatif 220 par rapport à la croûte sont ajustés. Plus précisément, les déplacements du disque rotatif 220 sont déterminés notamment par les paramètres d'opération suivants :
- la hauteur de pénétration, c'est-à-dire la profondeur à laquelle le disque rotatif 220 pénètre dans la croûte, par le déplacement vertical du disque 220 rotatif ; - la vitesse d'avance, c'est-à-dire la vitesse à laquelle l'axe 221 du disque rotatif 220 se déplace horizontalement par rapport à la croûte ;
- la vitesse de découpe, c'est-à-dire la vitesse à laquelle la périphérie du disque rotatif 220 entre en contact avec la croûte.
Par conséquent, le système comprenant le disque 220 et le moteur 224 est asservi de sorte que la puissance du moteur 224 ne dépasse pas une valeur seuil en ajustant la hauteur de pénétration et la vitesse de découpe du disque rotatif 220.
A cet effet, il est prévu un capteur de vitesse d'avance du disque rotatif 220 et un capteur de hauteur de pénétration du disque rotatif 220 dans la croûte. Un système de régulation de la vitesse d'avance et de la hauteur de pénétration du disque rotatif 220 reçoit les données des capteurs et agit en conséquence sur le disque rotatif 220 pour adapter sa hauteur de pénétration et sa vitesse de découpe.
La vitesse de découpe est typiquement indiquée par une consigne, mais peut également être régulée.
Comme illustré sur la figure 4, le système de liaison entre le disque rotatif 220 et l'équipement qui le porte (chariot 35 ou équipement 550) peuvent comprendre une mâchoire 225 de serrage de la portion centrale 226 du disque rotatif 220. De préférence, pour une meilleure tenue mécanique, le pincement se fait au niveau d'une portion centrale 226 de relativement grande surface, par exemple présentant un rayon supérieur au quart du rayon du disque rotatif 220.
En outre, le système de liaison peut comprendre une rampe 227 de soufflage d'air comprimé pour refroidir le disque rotatif 220 lors de la découpe de la croûte.
On se réfère à présent aux figures 5a à 5b, qui représentent plus en détail un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, et plus précisément le mode de réalisation illustré schématiquement sur la figure 1.
Chacun des deuxièmes mâts 21 1 a, 21 1 b comporte :
une portion supérieure 212 fixée au chariot 35 ; une portion intermédiaire 213 mobile par rapport à la portion supérieure 212 le long d'un axe de guidage supérieur 214 sensiblement vertical, entre une position haute et une position basse, en coulissant à l'intérieur de la portion supérieure 212 ;
une portion inférieure 215 mobile par rapport à la portion intermédiaire 213 le long d'un axe de guidage inférieur 216 sensiblement vertical et distincts de l'axe de guidage supérieur 214, c'est-à-dire décalé par rapport à ce dernier. Dans la réalisation représentée, les axes 214 et 216 sont décalés selon la direction X et selon la direction Y. La portion inférieure 215 est montée coulissante par rapport à la portion intermédiaire 213 à l'extérieur de la portion intermédiaire 213, entre une position haute et une position basse.
Dans le mode de réalisation représenté, les portions supérieure 212, intermédiaire 213 et inférieure 215 sont cylindriques, de section polygonale (par exemple sensiblement carrée), ou ronde. En variante, elles pourraient être formées d'un profilé ouvert, par exemple d'un profilé en U.
II est en outre prévu des dispositifs de guidage 231 , 232, 233, 234 des différentes portions 212, 213, 215 les unes par rapport aux autres, dans leur mouvement relatif de coulissement en Z, par exemple sous la forme de galets et/ou de patins de guidage intérieurs ou extérieurs.
La portion intermédiaire 213 porte le préhenseur d'ensemble anodique 201 , également appelé outil d'arrachage, et plus précisément dans le mode de réalisation représenté deux préhenseurs d'ensemble anodique 201 .
En outre, la portion inférieure 215 porte au moins un disque rotatif 220, utilisé pour désengager l'ensemble anodique 15 usé de la croûte pour ensuite l'extraire de la cuve 6. Dans la réalisation représentée, le disque rotatif 220 est disposé sensiblement dans l'axe de la portion inférieure 215, et s'étend dans un plan vertical (X,Z), avec son axe 221 orienté selon l'axe (Y).
Dans la réalisation représentée, la portion inférieure 215 porte, comme on le voit sur la figure 5b, les deux disques rotatifs 220 disposés sensiblement parallèlement, en vis-à-vis, leurs axes 221 étant sensiblement confondus. De plus, les deux disques rotatifs 220 sont disposés de part et d'autre selon Y de l'axe de guidage supérieur 214 en étant espacés l'un de l'autre d'une distance DY supérieure à la dimension dY d'une anode 16 - ou des anodes 16 d'un même ensemble anodique 15 - selon la direction transversale (Y) (voir figure 6b).
Un premier actionneur 235 permet le déplacement de la portion intermédiaire 213 par rapport à la portion supérieure 212, et un deuxième actionneur 236 permet le déplacement de la portion inférieure 215 par rapport à la portion intermédiaire 213. Il peut s'agir de vérins hydrauliques, pneumatiques ou électriques. Les déplacements de la portion intermédiaire 213 et de la portion inférieure 215 permettent d'ajuster la hauteur de pénétration du disque rotatif 220 dans la croûte.
Selon l'invention, il est en outre prévu des moyens de déplacement de l'axe 221 du disque rotatif 220 selon une translation sensiblement horizontale et orthogonale audit axe 221 , et des moyens de guidage conformés pour guider ledit déplacement en translation de l'axe 221 du disque rotatif 220. Ainsi, la vitesse d'avance est ajustée en réglant le déplacement horizontal de l'axe 221 du disque rotatif 220.
Selon un mode de réalisation illustré sur la figures 5a et 5b, la translation s'effectue selon la direction longitudinale (X). A cet effet sont prévus deux rails de guidage 230 longitudinaux fixés sur la portion intermédiaire 213 et recevant des organes solidaires de la portion inférieure 215. Dans la réalisation représentée, les deux disques rotatifs 220 peuvent être liés dans leur mouvement de translation, ceci n'étant pas limitatif. Les deux disques rotatifs 220 peuvent agir simultanément pour réaliser chacun une découpe de la croûte.
Sur les figures 6a à 9b, on a représenté des étapes d'une opération d'enlèvement d'un ensemble anodique 15 usé, c'est-à-dire comportant au moins une anode usée 16b, préalablement à son remplacement par un ensemble anodique 15 neuf. Cet ensemble anodique 15 usé se trouve dans la cuve 6, dans une zone d'intervention 600 de la cellule 2.
Sur les figures 6a et 6b, le chariot 35 est placé de sorte que le deuxième bloc d'outils 200 se trouve au droit de la zone d'intervention 600. Plus précisément, les préhenseurs d'ensemble anodique 201 sont au droit des organes de préhension correspondants ménagés sur le support anodique 18, et les disques rotatifs 220 sont au droit des espaces 240 transversaux existant entre l'ensemble anodique 15 situé dans la zone d'intervention 600 et les ensembles anodiques 15 adjacents (figure 6b). En outre, les disques rotatifs 220 sont situés sensiblement à une extrémité longitudinale des rails de guidage 230, ce qui correspond sensiblement à une extrémité longitudinale de l'ensemble anodique 15 usé.
De plus, sur les figures 6a et 6b, la portion intermédiaire 213 des deuxièmes mâts 21 1 a, 21 1 b est en position basse, mais la portion inférieure 215 est en position haute, le disque rotatif 220 n'étant pas en contact avec la croûte. Le préhenseur d'ensemble anodique 201 se trouve ainsi dans une position telle qu'il peut venir saisir le support anodique 18. Ceci permet de positionner correctement, selon la direction transversale Y, les disques rotatifs 220 au droit des espaces 240.
La portion inférieure 215 est alors abaissée, comme illustré sur les figures 7a et 7b, et le disque rotatif 220 - ou chacun des deux disques rotatifs 220 - est mis en rotation autour de son axe 221. Ainsi, le disque rotatif 220 est amené en contact avec la croûte et peut pénétrer au moins partiellement dans la croûte.
Ensuite, le disque rotatif 220 - ou chacun des deux disques rotatifs 220 - est déplacé le long de l'axe longitudinal (X), en étant guidé dans les rails de guidage 230, en ayant la vitesse d'avance réglée, en restant sensiblement dans son plan, et en étant toujours entraîné en rotation, jusqu'à atteindre sensiblement l'autre extrémité longitudinale des rails de guidage 230, ce qui correspond sensiblement à l'autre extrémité longitudinale de l'ensemble anodique 15 usé (figures 8a et 8b).
Le disque rotatif 220 réalise ainsi une ligne de rupture 380 le long d'un côté vertical de l'anode usée 16b, la ligne de rupture 380 s'étendant selon la direction longitudinale (X). Plus précisément, les deux disques rotatifs 220 réalisent simultanément deux lignes de rupture 380 de part et d'autre de la ou des anodes usées 16b, comme illustré sur la figure 10.
Dans cette configuration, le ou les disques rotatifs 220 ont réalisé une ligne de rupture 380 suffisante pour permettre de désengager l'ensemble anodique 15 usé hors de la cuve 6, au moyen du préhenseur d'ensemble anodique 201 remonté grâce au mât 21 1 (figures 9a et 9b). Du fait de la qualité de cette ligne de rupture 380, et également de son caractère continu de chaque côté de l'anode usée 16b, il n'est pas nécessaire, pour désengager l'ensemble anodique 15 usé, de réaliser une ligne de rupture sur au moins l'un des autres côtés de l'anode 16b.
Préalablement à l'arrachage et au soulèvement de l'ensemble anodique 15 usé, il peut être nécessaire de désolidariser l'ensemble anodique 15 d'un récepteur anodique 14 fixé sur la cellule 2, et ce au moyen d'un organe de serrage/desserrage 245 monté sur le module de service 36, sur la portion inférieure 215. Comme illustré sur les figures 8a et 8b, cet organe de serrage/desserrage 245 peut être déployé lorsqu'il est utilisé, et escamoté le reste du temps (figure 6a notamment).
Une fois l'ensemble anodique 15 enlevé, le disque rotatif 220 peut être déplacé en translation pour être replacé dans sa position initiale, en vue de son utilisation lors d'une opération ultérieure de désengagement d'un autre ensemble anodique 15 usé.
L'utilisation du disque rotatif 220 à la manière d'une scie rotative permet de découper la croûte suivant la ligne de rupture, et non plus de l'enfoncer dans le bain électrolytique comme dans l'état de la technique. Ainsi, la pollution du bain électrolytique par des blocs de croûte est évitée, pour conserver des conditions optimales du bain électrolytique. La méconnaissance des caractéristiques de la croûte pour la couper est contournée est assurant un ajustement de la hauteur de pénétration dans la croûte et de la vitesse d'avance. Les risques de blocage du disque rotatif 220 et de sollicitation anormale du moteur 224 sont ainsi réduits.
L'invention apporte une amélioration déterminante à la technique antérieure, et présente de nombreux autres avantages parmi lesquels on peut citer :
la réduction du temps de cycle du changement d'anode, notamment du fait que certaines étapes peuvent être réalisées de façon simultanée et non plus séquentielle ; la limitation au minimum du temps d'ouverture de la cuve, c'est-à-dire de « mise à nu » du bain, également du fait de la réalisation d'étapes de façon simultanée et non plus séquentielle ;
la compacité de l'unité de service, par une configuration du type « deux outils en un », ce qui permet l'allégement et la simplification de l'unité, mais aussi de limiter l'enveloppe du bâtiment d'électrolyse ;
le positionnement correct des disques de découpe autour de l'anode, entraînant un gain sur la fiabilité et la répétabilité de l'automatisation des opérations (incluant la facilité d'introduction de la nouvelle anode entre les deux anodes adjacentes) et sur la sécurisation des opérations en automatique (un décalage du(des) disque(s) pourraient conduire à l'endommagement de l'anode ou des équipements présents sur la cuve) ;
la réduction de l'effort nécessaire à l'extraction de l'anode usée, générant donc moins de sollicitations mécaniques, notamment pour l'outil de préhension.
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 comprend tous les équivalents techniques et les variantes des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour désengager un ensemble anodique (15) usé d'une cuve (6) d'une installation (1 ) de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'installation comprenant des cellules (2) s'étendant selon une direction transversale (Y), l'ensemble anodique (15) usé comportant au moins une anode usée (16b), une croûte s'étant formée autour de l'anode lors de l'électrolyse, le procédé utilisant une unité (30) comprenant une structure comportant :
un pont roulant (31 ) s'étendant selon une direction transversale (Y) et conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale (X) au-dessus des cellules (2) ;
et une machine de service (33) comprenant :
• un chariot (35) monté sur le pont roulant (31 ) et agencé pour pouvoir se déplacer par rapport au pont roulant (31 ) selon la direction transversale (Y) et pour pouvoir être positionné au-dessus de et au droit de chacun des capots (10) des cellules (2) ;
• un module de service (36) monté sur le chariot (35) et comportant des outils de manutention et d'intervention dont au moins un disque rotatif (220) disposé dans un plan sensiblement vertical ;
le procédé comprenant une étape consistant à utiliser un outil pour briser la croûte sur au moins une partie de la périphérie de l'anode usée (16b) pour réaliser une ligne de rupture (380) suffisante pour permettre l'enlèvement ultérieur de l'ensemble anodique (15) hors de la cuve (6), caractérisé en ce qu'on utilise au moins un outil comprenant un disque rotatif (220) présentant un axe (221 ) s'étendant sensiblement horizontalement, le disque rotatif (220) étant entraîné en rotation autour de son axe (221 ) par un moteur (224) et étant apte à couper la croûte, le procédé comprenant les étapes suivantes : déplacer le chariot (35) de sorte que le disque rotatif (220) soit situé au droit d'une partie d'une cellule (2) ; déplacer le disque rotatif (220) par rapport à la croûte, sensiblement verticalement vers le bas, pour amener le disque rotatif (220) en contact avec la croûte et le faire pénétrer au moins partiellement dans la croûte sur une hauteur de pénétration ; déplacer le disque rotatif (220) sensiblement dans son plan par rapport à la croûte, selon une translation sensiblement horizontale de son axe (221 ) avec une vitesse d'avance, le disque rotatif (220) étant entraîné en rotation, pour réaliser une ligne de rupture (380) le long d'au moins un côté vertical de l'anode usée (16b), et en ce qu'au moins la hauteur de pénétration et la vitesse d'avance de l'outil sont ajustées afin de maintenir la puissance développée par le moteur en dessous d'une valeur seuil.
2. Procédé selon la revendication 1 , comprenant la réalisation, au moyen du disque rotatif (220), d'une ligne de rupture (380) le long d'au moins un côté vertical de l'anode usée (16b), par exemple le long de chacun de deux côtés verticaux parallèles de l'anode usée (16b).
3. Procédé selon la revendication 2, comprenant la réalisation, au moyen du disque rotatif (220), d'une ligne de rupture (380) uniquement le long de chacun de deux côtés verticaux parallèles de l'anode usée (16b).
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, comprenant l'utilisation simultanée de deux disques rotatifs (220) entraînés en rotation autour de leur axe (221 ) respectif, chacun des disques rotatifs (220) réalisant l'une des lignes de rupture (380).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant l'utilisation de deux disques rotatifs (220) disposés en vis-à-vis dans des plans sensiblement parallèles, les deux disques rotatifs (220) étant espacés l'un de l'autre d'une distance (DY) supérieure à la dimension (dY) d'une anode selon la direction longitudinale (X) ou la direction transversale (Y), de sorte à réaliser simultanément deux lignes de rupture (380) de part et d'autre de l'anode (16b).
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel lesdites deux lignes de rupture (380) sont parallèles à la direction longitudinale (X).
7. Procédé selon l'une quelconques des revendications précédentes, dans lequel le module de service (36) comprend en outre un préhenseur d'ensemble anodique (201 ) monté sur un même support (21 1 ) que le disque rotatif (220), et en ce que le procédé comprend l'étape consistant à saisir l'ensemble anodique (15) au moyen du préhenseur d'ensemble anodique (201 ) avant de mettre le disque rotatif (220) en contact avec la croûte, de sorte à assurer un bon positionnement du disque rotatif (220) par rapport à l'anode (16b) à désengager.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de service (36) comprend en outre un organe de serrage/desserrage (245) monté sur un même support (21 1 ) que le disque rotatif (220), et en ce que le procédé comprend l'étape consistant, au moyen dudit organe de serrage/desserrage (245), à désolidariser l'ensemble anodique (15) d'un récepteur anodique (14) fixé sur la cellule (2), une fois la ligne de rupture (380) réalisée par le disque rotatif (220).
9. Dispositif pour désengager un ensemble anodique (15) usé d'une cuve d'une installation (1 ) de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'ensemble anodique (15) usé comportant au moins une anode usée (16b), une croûte s'étant formée autour de l'anode lors de l'électrolyse, ledit dispositif étant destiné à être porté par un équipement (35, 550) mobile de l'installation (1 ) et comprenant un outil pour briser la croûte et un support (21 1 , 450) dudit outil, caractérisé en ce que l'outil comprend un disque rotatif (220) présentant un axe (221 ) s'étendant sensiblement horizontalement, le disque rotatif
(220) étant apte à couper la croûte lorsqu'il est entraîné en rotation autour de son axe
(221 ) , et en ce que le dispositif comprend un système de liaison entre le disque rotatif (220) et l'équipement, ledit système de liaison comportant :
- un moteur (224) pour entraîner en rotation le disque rotatif (220) autour de son axe
(221 ) ;
des moyens de déplacement de l'axe (221 ) du disque rotatif (220) selon une translation sensiblement horizontale et orthogonale audit axe (221 ) ;
et des moyens de guidage (230) conformés pour guider ledit déplacement en translation de l'axe (221 ) du disque rotatif (220),
de sorte que le disque rotatif (220) puisse réaliser, sur au moins une partie de la périphérie de l'anode usée (16b), une ligne de rupture (380) suffisante pour permettre l'enlèvement ultérieur de l'ensemble anodique (15) hors de la cuve (6).
10. Dispositif selon la revendication 9, comprenant un capteur de vitesse d'avance du disque rotatif (220) et un capteur de hauteur de pénétration du disque rotatif (220) dans la croûte, le dispositif comprenant en outre un système de régulation de la vitesse d'avance et de la hauteur de pénétration du disque rotatif (220).
1 1 . Dispositif selon la revendication 9 ou la revendication 10, dans lequel le disque rotatif (220) comporte à sa périphérie une pluralité de dents (222) rigides, de préférence sensiblement régulièrement espacées, lesdites dents (222) comportant des éléments diamantés rapportés et soudés au laser.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 1 1 , dans lequel le système de liaison comprend une mâchoire (225) de serrage d'une portion centrale (226) du disque rotatif (220), la portion centrale (226) présentant un rayon supérieur au quart du rayon du disque rotatif (220).
13. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel le système de liaison comprend une rampe (227) de soufflage d'air comprimé pour refroidir le disque rotatif (220) lors de la découpe de la croûte.
14. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel le disque rotatif (220) présente une épaisseur supérieure à 6 mm, par exemple de l'ordre de 7 mm.
15. Module de service pour l'exploitation d'une installation (1 ) de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'installation (1 ) comprenant des cellules (2) qui contiennent des ensembles anodiques (15) et qui sont obturées par des capots (10), le module de service (33) étant destiné à être monté sur un chariot (35) agencé pour pouvoir se déplacer selon une direction transversale (Y) par rapport à un pont roulant (31 ) qui s'étend selon une direction transversale (Y) et qui est conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale (X) au-dessus des cellules (2), le chariot (35) formant un équipement mobile de l'installation, caractérisé en ce que le module de service (36) comprend en outre au moins un dispositif selon l'une des revendications 9 à 14, le système de liaison entre le disque rotatif (220) et l'équipement (35) comportant un système d'élévation (21 1 ) qui est fixé au chariot (35) et qui porte des outils de manutention et d'intervention dont ledit disque rotatif (220).
16. Module de service selon la revendication 15, comprenant en outre un préhenseur d'ensemble anodique (201 ) monté sur ledit système d'élévation (21 1 ).
17. Module de service selon la revendication 15 ou la revendication 16, caractérisé comprenant en outre un organe de serrage/desserrage (245) monté sur ledit système d'élévation (21 1 ), ledit organe de serrage/desserrage (245) étant conformé pour pouvoir désolidariser l'ensemble anodique (15) d'un récepteur anodique (14) fixé sur la cellule (2).
18. Machine de service pour l'exploitation d'une installation (1 ) de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'installation (1 ) comprenant des cellules (2) qui contiennent des ensembles anodiques (15) et qui sont obturées par des capots (10), la machine de service (33) comprenant :
- un chariot (35) destiné à être monté sur un pont roulant (31 ), le pont roulant (31 ) s'étendant selon une direction transversale (Y) et étant conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale (X) au-dessus des cellules (2), le chariot (35) étant agencé pour pouvoir se déplacer par rapport au pont roulant (31 ) selon la direction transversale (Y) et pour pouvoir être positionné au-dessus de et au droit de chacun des capots (10) des cellules (2) ;
et un module de service (36) selon l'une des revendications 15 à 17, le module de service étant monté sur le chariot (35).
19. Unité pour l'exploitation d'une installation (1 ) de production d'aluminium par électrolyse ignée, l'installation (1 ) comprenant des cellules (2) qui contiennent des ensembles anodiques (15) et qui sont obturées par des capots (10), l'unité (30) comprenant une structure comportant :
un pont roulant (31 ) qui comporte deux poutres (32) s'étendant selon une direction transversale (Y) et qui est conçu pour se déplacer selon une direction longitudinale (X) au-dessus des cellules (2) ;
et une machine de service (33) selon la revendication 18.
20. Installation de production d'aluminium par électrolyse ignée, comprenant :
un bâtiment dans lequel sont situées plusieurs cellules (2) ; chaque cellule (2) s'étendant selon une direction transversale (Y), les cellules (2) étant disposées les unes à côté des autres selon une direction longitudinale (X) en ménageant à l'une de leurs extrémités une allée d'exploitation (5) longitudinale ; chaque cellule (2) pouvant contenir plusieurs ensembles anodiques (15) incluant chacun au moins une anode (16, 16a, 16b) et une tige anodique (17) ; chaque cellule (2) présentant une ouverture (9) pouvant être obturée par une succession de capots (10) amovibles ;
une unité (30) selon la revendication 19, le pont roulant (31 ) étant monté mobile longitudinalement sur des rails longitudinaux ménagés au voisinage de deux parois d'extrémité (3) transversales du bâtiment.
21 . Installation selon la revendication 20, dans laquelle chaque cellule (2) peut contenir plusieurs ensembles anodiques (15), et en ce que l'ouverture (9) est une ouverture supérieure de la cellule (2), située dans un plan sensiblement horizontal, chacun des capots (10) étant situé au droit d'un ensemble anodique (15) contenu dans la cellule (2).
22. Installation selon la revendication 21 , dans laquelle le dispositif comporte deux disques rotatifs (220) disposés en vis-à-vis dans des plans sensiblement parallèles, les deux disques rotatifs (220) étant espacés l'un de l'autre d'une distance (DY) supérieure à la dimension (dY) d'une anode (16) selon la direction longitudinale (X) ou la direction transversale (Y), de sorte à réaliser simultanément deux lignes de rupture (380) de part et d'autre de l'anode (16b).
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