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[5][_]
Molecule
(3/ 51)
[6][_]
ALUMINIUM
(48)
[7][_]
DES
(2)
[8][_]
equa
(1)
[9][_]
Gene Or Protein
(8/ 30)
[10][_]
Etre
(11)
[11][_]
Est-a
(6)
[12][_]
BARRES
(5)
[13][_]
DANS
(3)
[14][_]
Ote
(2)
[15][_]
Bric
(1)
[16][_]
Tric
(1)
[17][_]
Trou
(1)
[18][_]
Physical
(11/ 14)
[19][_]
7 d
(3)
[20][_]
de 45 metres
(2)
[21][_]
60 percent
(1)
[22][_]
0-40 percent
(1)
[23][_]
15 s
(1)
[24][_]
de 25 metres
(1)
[25][_]
0,7 d
(1)
[26][_]
7,1 percent
(1)
[27][_]
5 d
(1)
[28][_]
3 d
(1)
[29][_]
30 percent
(1)
[30][_]
Disease
(2/ 6)
[31][_]
Tic
(5)
[32][_]
Rupture
(1)
[33][_]
Organism
(1/ 1)
[34][_]
propor
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522021A1
Family ID 2024666
Probable Assignee Sumitomo Chemical Co Ltd
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title CELLULES ELECTROLYTIQUES POUR LA PRODUCTION D'ALUMINIUM
Abstract
_________________________________________________________________
A plurality of rectangular electrolytic cells are disposed in at least
two rows of a side-by-side arrangement of cells. A first set of
cathode bus bars extends along the outside of the short end of the
cell facing the other row of cells. This set of bus bars, along with a
second set of bus bars disposed beneath the cell, collect cathode
current from the upstream long side of the cell. The second bus bars
are positioned, and current through each set of bus bars is
controlled, to minimize disruption of the molten bath due to
circulation flow.
DANS LA CELLULE ELECTROLYTIQUE 1A, 1B DE LA PRESENTE INVENTION, ON
ANNULE L'EFFET DES FORCES MAGNETIQUES INDUITES PAR LA RANGEE ADJACENTE
PAR UNE DISPOSITION DES BARRES OMNIBUS RECUEILLANT LE COURANT
CATHODIQUE. LES BARRES OMNIBUS CATHODIQUES 21, 23 SONT COUDEES EN
DIRECTION DE LA RANGEE ADJACENTE TANDIS QUE LES BARRES OMNIBUS 31 ET
33 SONT COUDEES DANS UNE DIRECTION OPPOSEE A LA RANGEE ADJACENTE DE
CELLULES ELECTROLYTIQUES. LA DISTANCE A ENTRE L'AXE TRANSVERSAL X ET
LES BARRES OMNIBUS 21, 23 SITUEES VERS LA RANGEE DE CELLULES
ELECTROLYTIQUES ADJACENTES EST COMPRISE ENTRE 0,3D ET 0,7D TANDIS QUE
LA DISTANCE B ENTRE L'AXE TRANSVERSAL ET LES BARRES OMNIBUS 31, 33 SE
TROUVANT SUR LE COTE SITUE A L'OPPOSE DE LA RANGEE ADJACENTE PAR
RAPPORT A L'AXE LONGITUDINAL Y ETANT COMPRISE ENTRE 0,4D ET 0,7D, D
ETANT LA DISTANCE ENTRE L'AXE TRANSVERSAL X ET LE GRAND COTE DE LA
ZONE RESERVEE A L'ALUMINIUM FONDU DANS LA CELLULE ELECTROLYTIQUE.
Description
_________________________________________________________________
i
Cellules electrolytiquespour la production d'aluminium.
La presente invention concerne un cellule electro- lytique pour la
production d'aluminium et elle a trait, par- ticulierement, a une
disposition des conducteurs de cathodes dans les cellules
electrolytiques et, plus particulierement, a un perfectionnement
apporte a la disposition des conduc- teurs de cathodes dans les
cellules electrolytiques placees dans la disposition dite cote a cote
La cellule electrolyti- que produisant de l'aluminium sera appelee
plus simplement la cellule electrolytique.
La cellule electrolytique est une structure en forme de creuset munie
de chassis en acier et dont les cotes inte- rieurs sont garnis de bric
refractaires avec, en outre, sur ces dernieres, des blocs de charbon
calcine et une masse carbonee concassee, un bain d'electrolyte
contenant de la cryolite comme constituant principal etant contenu
dans la cellule electrolytique et etant maintenu a l'etat fondu par
generation electrique de chaleur Des barres en acier, collec- tricesde
courant de cathode, sont noyees dans la garniture en charbon a la base
de la cellule electrolytique et la gar- niture en charbon sert
elle-meme de cathode.
Des anodes carbonees sont suspendues au-dessus de la cathode et
l'extremite inferieure de ces anodes plonge dans le bain d'electrolyte
L'electrolyse est effectuee par passa- ge d'un courant direct de
l'anode a la cathode a travers le bain d'electrolyte et l'aluminium
provenant de l'alumine du bain d'electrolyte se depose a l'etat fondu
sur la surface de la cathode En meme temps, la quantite necessaire de
cha- leur est engendree pour faire fondre le bain d'electrolyte.
Une tendance generale recente consiste a utiliser des cellules
electrolytiques de plus grande capacite et cette tendance s'accentue
de plus en plus en raison de l'in- tensification des economies
d'energie et du recours a l'au- tomatisation Par ailleurs, du fait de
l'accroissement de la capacite des cellules electrolytiques, un
phenomene de courant de circulation vigoureux apparait dans la couche
d'aluminium fondu par suite des forces electromagnetiques avec, pour
consequence, que la couche d'aluminium fondu se souleve ou que des
vagues sont engendrees a la surface de separation entre l'aluminium
fondu et le bain d'electrolyte Il en resulte que le rendement habituel
de la cellule electrolytique se trouve considerablement abaissee ou
que la garniture de la cellule electrolytique se deteriore, ce qui se
traduit par divers effets nuisibles tels qu'une rupture precoce du
creu- set.
Pour reduire une telle influence des forces electro- magnetiques,
diverses dispositions de conducteurs *ont ete pro- posees pour une
cellule electrolytique placee dans la dispo- sition dite bouta bout et
egalement dans celle dite cote a cote La force electromagnetique est
une interaction entre un courant electrique et un champ magnetique et
c'est parti- culierement les champs magnetiques engendres par le
courant electrique circulant a travers les barres omnibus de ca- thode
qui ont une influence considerable Il semble donc que l'on peut
prevenir les effets nuisibles des forces electro- magnetiques a l'aide
d'une disposition appropriee des barres omnibus de cathode.
Les cellules electrol ique placees dans une dispo- sition bout a bout
ne sontpas visees par la presente invention et ne seront donc pas
decrits dans le present expose Les forces electromagnetiques
engendrees dans les cellules elec- trolytiques placees dans la
disposition cote a cote seront decrites specifiquement ci-apres.
La disposition cote a cote des cellules electroly- tic signifie que
les longs cotes des cellules electroly- tic individuelles sont
disposees perpendiculairement a la direction de circulation du courant
dans une rangee de cellules electrolytiques o les extremites des
barres collec- trices de courant de cathode font-saillie des deux
cotes de chaque cellule electrolytique, c'est-a-dire depuis le cote
d'amont et le cote d'avalde chaque cellule electrolytique par rapport
a la direction de circulation du courant Le premier cote est appele
cote d'amont et le second cote est appele c Ote d'aval Les cellules
electrolytiques sont reliees les unes aux autres en serie,et le cote
d'amont et le cote d'aval deabarres collectrices de courant de cathode
de chaque cellule electrolytique sont reliees sur le c 8 te d'amont
aux barres omnibus d'anode d'une autre cellule elec- trolytique
disposee sur le cote d'aval de la premiere cel- lule electrolytique
par l'intermediaire des barres omnibus de cathode et de barres omnibus
montantes.
Les forces electromagnetiques agissant sur l'aluminium fondu dans une
cellule electrolytique sont donnees par les equations suivantes: Fx M
= -Dz M By + Dy M Bz (1) Fy M = Dz M Bx Dx M; Bz (2) Fz M = Dx M By Dy
M Bx (3) Fx M: force electromagnetique a travers l'aluminium fondu
dans la direction du grand cEte de la cellu- le electrolytique
(direction que l'on appellera par la suite: la direction x) Fy M:
force electromagnetique a travers l'alutinium fondu dans la direction
du petit c 8 te de la cellule 2 O electrolytique (direction que l'on
appellera par la suite: la direction y) Fz M: force electromagnetique
a travers l'aluminium fondu dans la direction verticale de la cellule
electroly- tic (direction que l'on appellera par la suite: direction
z).
Dx M: densite de courant a travers l'aluminium fondu dans la direction
x.
Dy M densite de courant a travers l'aluminium fondu dans dans la
direction t.
Dz M: densite de courant a travers l'aluminium fondu dans la.direction
z. Bx: densite du flux magnetique dans la direction x
By: densite du flux magnetique dans la direction y. densite de flux
magnetique dans la direction z. Bz:
Les variables individuelles peuvent avoir des signes.
Dans le cas de la direction x, la direction vers la droite par rapport
a la direction de circulation du courant dans une rangee de cellules
electrolytiques a un signe positif; dans le cas de la direction y, la
direction de circulation du courant a un signe positif; et dans le cas
de la direction z, la direction vers le haut a un signe positif.
En ce qui concerne les forces electromagnetiques dans les directions 1
et y comme causoeprincipalespour en- gendrer un ecoulement de
circulation dans l'aluminium fondu, les forces dans les premiers
termes des equations (1) et (2) sont essentiellement symetriques par
rapport a l'axe de direc- tion y passant par le centre de chaque
cellule electrolyti- que (cet axe sera appele par la suite: l'axe y)
et par rap- port a l'axe de direction x passant par le centre de
chaque cellule electrolytique (cet axe sera appele par la suite: l'axe
x), respectivement, et former des forces electromagneti- ques dirigees
vers le centre de la cellule electrolytique.
Il en est ainsi en raison du fait que le courant electrique principal
servant a engendrer les densites de flux magneti- que' (Bx et By) dans
les directions x et y est le courant qui traverse le bain
d'electrolyte et l'aluminium fondu, de l'anode vers la cathode, et a
moins qu'ils soient desequili- bres au maximum, les champs magnetiques
composites dans les direction x et y donnent un champ magnetique
tournant, et la force electromagnetique en tant que produit vectoriel
du champ magnetique tournant par la densite de courant dans la
direction z (Dz M) est dirigee vers le centre de la cellule
electrolytique. Le second terme des equations (1) et (2) sont des
produits vertoriels de la densite du flux magnetique dans la direction
z (Bz) par la densite de courant a travers l'aluminium fondu dans les
direction horizontales (Dx M et Dy M), Dx M et Dy M etant
habituellement symetriques,etant donnee qu'une cellule electrolytique
a une forme rectangu- laire dans le plan horizontal et est symetrique
par rapport aux deux directions x et y Toutefois, il est des plus dif-
fictle d'obtenir une symetrie de Bzcar le courant electri- que
principal engendrant Bz circule a travers les barres omnibus de
cathode et Bz depend de la disposition des barres omnibus de cathode.
Dans les cellules electrolytiques placees dans la disposition
ordinaire cote a cote la densite de flux magne- tic Bz la plus grande
se trouve dans la direction z aux deux coins sur le cote d'amont de la
cellule electrolytique et la direction de la densite de flux
magnetique est vers le bas au coin de gauche sur le cote d'amont et
vers le haut au coin de droite sur le cote d'amont de chaque cellule
electrolytique par rapport a la direction de circulation du courant En
d'autres termes, la distribution de la densi- te verticale Bz de flux
magnetique est sensiblement syme- tric par rapport a l'axe y mais
considerablement asymetri- que par rapport a l'axe x Il en resulte que
les forces electromagnetique Fx M et Fy M donnees par les equations
(1) et (2) sont asymetriques, ce qui provoque une-augmentation du
courant de circulation d'aluminium fondu.
En faisant en sorte que les forces electromagneti- ques Fx M et Fy M
donnees par les equations (1) et (2) soient symetriques par rapport a
l'axe x et a l'axe y, et en fai- sant en sorte que ces valeurs
absolues soient plus petites, on peut donc diminuer l'ecoulement
d'aluminium fondu et on peut en outre reduire le soulevement de
l'aluminium fondu.
En d'autres termes, la distribution de la densite verticale Bz de flux
magnetique doit etre symetrique par rapport a l'axe x et a l'axe z et
il faut faire en sorte que sa valeur absolue soit plus petite.
D'autre part, des forces electromagnetiques sont engendrees egalement
dans le bain d'electrolyte (sel fondu comprenant de la cryolite comme
constituant principal ainsi qu'il a ete mentionne precedemment) qui
forme une couche sur l'aluminium fondu dans une cellule
electrolytique.
Ces forces electromagnetiques sont donnees par les equations suivantes
Fx B = Dz B By + Dy B,Bz (4) Fy B = Dz B Bx Dx B Bz (5) Fz B = Dx B By
Dy B Bx (6) o
Fx B: force electromagnetique a travers le bain d'elec- trolyte dans
la direction Yx.
Fy B: force electromagnetique a travers le bain d'electro- lyte dans
la direction y.
Fz B: force electromagnetique a travers le bain d'electro- lyte dans
la direction z. Dx B: densite de courant a travers le bain
d'electrolyte dans la direction x.
Dy B: densite de courant a travers le bain d'electrolyte dans la
direction y_.
Dz B: densite de courant a travers le bain d'electrolyte dans la
direction z.
Bx: densite de flux magnetique dans la direction x.
By: densite de flux magnetique dans la direction xy.
Bz: densite de flux magnetique dans la direction z. Dans les equations
cidessus, on peut estimer generalement que Dx B = O et Dy B = O etant
donne que, du fait que la resistance electrique de chaque bain
d'electrolyte est considerablement plus grande que celle de
l'aluminium fondu, on ne peut considerer le courant electrique
traversant le bain d'electrolyte que comme une composante circulant
verti- calement de l'anode a la cathode I 1 ne faut donc tenir compte
que de la composante dans la direction z, c'est-a- dire Dz B, comme
densite de courant presente dans le bain d'electrolyte, et on peut
r"crire les equations (4), (5) et (6) comme suit: Fx B = Dz B By (7)
Fy B = Dz BBx (8) Fz B = O (9) Les forces electromagnetiques selon les
equations (7) et (8), c'est-a-dire Px B et Fy B,provoquent egalement
un ecoulement dans le bain d'electrolyte.
Lorsque l'on compare l'ecoulement ou courant d'aluminium fondu
provoque par les forces electromagnetiques donnees par les equations
(1) et (2) avec celui du bain d'electrolyte provoque par les forces
electromagnetiques donnees par les equations (7) et (8), on constate
que le premier ecoulement est un peu plus fort dans les cellules
electrolytiques placees dans la disposition ordinaire cote a cotemais
que si la difference dans les vitesse d'ecoule- ment est trop
importante, la surface de separation entre l'aluminium fondu et le
bain d'electrolyte devient insta- ble de sorte que des vagues peuvent
facilement se former a cette surface Une fois que les vagues ont ete
engendrees, la distance entre l'anode et l'aluminium fondu devient
instable, ce qui diminue au maximum le rendement du courant.
Il est donc necessaire d'avoir recours a une disposition appropriee
des conducteurs pour reduire la difference entre is l'ecoulement
d'aluminium fondu et celui du bain d'electro- lyte pour obtenir un
fonctionnement plus stable de la cellu- le electrolytique.
Diverses tentatives ont ete faites jusqu'a present pour reduire le
champ magnetique vertical agissant principa- lement sur la couche
d'aluminium fondu et aussi pour rendre symetrique sa distribution de
maniere a reduire l'ecoulement de l'aluminium fondu dans l'agencement
des conducteurs de cellules electrolytiques disposees cote a cote Par
exemple, la demande de brevet japonaise publiee no 16843/77 decrit un
agencement de conducteursde barres omnibus de cathode s'etendant
toutes, sur le cote d'amont de chaque cellule electrolytique, dans
l'espace situe en dessous de la cellule parallelement a la direction
y, cela tout en etant coudees vers la gauche et vers la droite de
maniere a etre paralleles a la direction x autour du centre de la
cellule electrolytique, et s'etendant jusqu'au cote exterieur de cette
cellule'elec- trolytique Grace a cette disposition, on peut reduire
con- siderablement le champ magnetique vertical agissant sur la couche
d'aluminium fondu peut donc etre plus faible Toutefois, les forces
electromagnetiques donnees par les equations (7) et (8) deviennent
plus importantes et, par consequent, la difference entre l'ecoulement
du bain d'electrolyte et celui de l'aluminium fondu n'est pas du tout
prise en consideration.
En fait, selon les calculs des auteurs de la presente inven- tion, on
s'est apercu que la difference entre l'ecoulement de l'aluminium fondu
et celui du bain d'electrolyte est assez importante. La demande de
brevet japonais no 290/81 (ouvert a l'Inspection Publique) decrit un
agencment de conducteurs de barres omnibus de cathode s'etendant sur
le c 3 te d'amont partiellement le long des cotes exterieurs des
extremites de petites dimensions de chaque cellule electrolytique et
par- tiellement dans l'espace situe en dessous de la cellule elec-
trolytique parallelement a la direction y, cela tout en etant couiees
vers la gauche et vers la droite dans l'espace situe en dessous de la
cellule electrolytique sur le cote d'aval de cette derniere, et
s'etendant jusqu'auxcctes exte- rieurs des extremites de petite
dimension de la cellule electrolytique Dans cet agencement, les forces
electromagne- tic a travers le bain d'electrolyte ne sont pas du tout
prises en consideration, pas plus que precedemment, et la difference
entre l'ecoulement de l'aluminium fondu et celui du bain d'electrolyte
est assez importante.
Les auteurs de la presente invention ont etudie de facon poussee un
agencement de conducteurs qui peut satis- faire les deux exigences
suivantes: (1) les forces electromagnetiques a travers l'aluminium
fondu, c'est-a-dire Fx M et Fy M donnees par les equations (1) et (2)
doivent etre aussi symetriques que possible et leurs valeurs absolues
doivent etre plus faibles principalement pour reduire l'ecoulement ou
le soulevement de l'aluminium fondu. (2) La difference doit etre aussi
faible que possible entre l'ecoulement du bain d'electrolyte provoque
par les forces electromagnetiques Fx B et Fy B donnees par les equa-
tions (7) et (8) et l'ecoulement de l'aluminium fondu provo- que par
les forces electromagnetiques Fx M et Fy M donnees par les equations
(1) et (2) pour reduire l'apparition de vagues a la surface de
separation entre l'aluminium fondu et le bain d'electrolyte.
Comme resultats aux etudes de divers agencements ou dispositions de
conducteurs effectues a l'aide de programmes d'ordinateurs, les
auteurs de la presente inven- tion se sont apercus que l'exigence (2)
n'est pas toujours satisfaite par la reduction de l'ecoulement de
l'aluminium fondu uniquement dans l'exigence (1) et, en resultat
d'autres etudes, les auteurs de la presente invention ont trouve un
agencement de conducteurs pouvant satisfaire par- faitmeent les
exigences (1) et (2).
La presente invention permet-d'obtenir des cellules electrolytiques
dans lesquelles la majeure partie ou la totalite (60 percent ou plus)
du courant electrique de cathode recueilli sur le cote d'amont de
chaque cellule electrolyti- que dans une premiere rangee passe par des
barres omnibus cathodique 6 disposees dans l'espace situe en dessous
de la cellule electrolytique parallelement a l'axe longitudinal de la
rangee de cellules electrolytiques et une partie du courant electrique
de cathode recueilli sur le cote d'amont passe par les barres omnibus
cathodiques s'etendant le long du cote exterieur sur l'extremite de
petite dimension, ou extremite courte de chaque cellules
electrolytique se trou- vant vers la rangee adjacente, cette partie du
courant etant fonction du degre d'influence des cellules
electrolytiques de la rangee adjacente Lorsque le degre d'influence
des cellules electrolytiques de la rangee adjacente est tres faible,
il est possible de supprimer les barres omnibus cathodiques s'etendant
le long des cotes exterieurs des extremites de petite dimension ou
extremites courtes des cellules electrolytiques se trouvant vers la
rangee adjacente dans la premiere rangee Les barres omnibus
cathodiques dis- posees dans l'espace situe en dessous de chaque
cellule electrolytique parallelement a l'axe longitudinal de la ran-
gee des cellules electrolytiques sont coudees vers la gauche et vers
la droite a un endroit specifique sur le cote d'aval dans l'espace
situe en dessous de la cellule electrolytique puis s'etendent jusqu'a
l'exterieur sur l'extremite de petite dimension de la cellule
electrolytique, grace a quoi on peut obtenir des cellules
electrolytiques qui peuvent satis- faire parfaitement lesdites
exigences (1) et (2).
On va decrire maintenant la presente invention en se referant aux
dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 montre schematiquement un
agencement de cellules electrolytiques disposees en deux rangees dans
une installations electrolytique; la figure 2 est une vue en plan
schematique montrant un agencement fondamental de conducteurs dans les
cellules electrolytiques selon la presente invention; et la figure 3
est une vue en plan schematique montrant un des modes de realisation
de la presente invention.
Dans l'tinstallation electrolytique ordinaire, une rangee de cellules
electrolytiquesest formee conjointement avec une rangee adjacente de
cellules electrolytiques, cela pour des raisons electriques En
d'autres termes, comme on -15 peut le voir sur la figure 1, le courant
electrique passe tout d'abord vers les cellules electrolytiques, 1,
disposees darmla rangees I puis a travers les cellules elec-
trolytiquel, i, ' disposees dans la rangees II, la direc- tion
generale du courant electrique etant indiquee par une fleche A Sur la
figure 1, on a represente deux rangees de cellules electrolytiques
mais l'installation pourrait compor- ter d'autres rangees.
L'expression "rangee adjacente" utilisee ici designe la rangee II si
on considere la rangee I ou la rangee I si on considere la rangee II
La presente invention concerne un agencement ou disposition de
conducteurs dans les cellu- les electrolytiques disposees en au moins
deux rangees, c'est-a-dire une rangee et une rangee adjacente.
Sur la figure 2, on a represente un agencement fondamental de
conducteurs pour les cellules electrolytiques selon la presente
invention, les references la et lb desi- gnant des cellules
electrolytiques d'une rangee donnee dis- posee dans l'agencement de la
figure 1 et, chaque fois qu'il n'y aurapaslieu de ifferehcier
particulierement la de lb, ces cellules seront appelees simplement par
la suite: la cellule electrolytique 1 La fleche A montre la direction
generale du courant electrique et la fleche B montre la direc- tion de
l'emplacement de la rangee adjacente.
1 1 En ce qui concerne la cellule electrolytique la disposee sur le
cote d'amont dans la rangee, on a represente un agencement ou une
disposition de barres omnibus de cathode principalement tandis que
pour la cellule electrolytique lb disposee sur le cote d'aval dans la
rangee on a represente un agencement ou disposition de barres omnibus
d'anode prin- cipalement La ligne m en traits interrompus dans la
cellule electrolytique la disposee sur le cote d'amont dans la rangee
montre une zone occupee par l'aluminium fondu L'axe x et l'axe y sont
des axes diriges respectivement dans le sens du grand cote et dans le
sens du petit cote ou extremite de petite dimension d'une cellule
electrolytiquecomme decrit precedemment En d'autres termes, l'axe z
est l'axe longitudinal d'une rangee de cellules electrolytiques.
Des barres 2, 2 et 3, 3, collectrices de courant de cathode s'etendent
a partir de la cathode de la cellule electrolytique 1 vers le cote
d'amont et vers lecote aval, respectivement, et sont reliees a des
barres omnibus cathodiques 10, 20, 30 et 40 comme on peut le voir sur
la figure 2.
Dans la presente invention, 0-40 percent du courant de cathode
recueilli sur le cote d'amont (correspondant a la moitie du courant
total) passe a travers les barres omnibus cathodiques 10 et 15
s'etendant le long du cote exterieur de l'extremite de petite
dimension de la cellule electrolyti- que 1 situee vers la seconde
rangee dans la premiere rangee, tandis que le restant du courant de
cathode recueilli sur le cote d'amont, c'est-a- dire le courant
recueilli dans omnibus cathodiques 20 et 30 passe a travers au moins
deux barres omnibus cathodiques 21 et 31 disposees dans l'espace situe
en dessous de la cellule electrolytique 1 parallelement a l'axe
longitudinal (axe y) de la rangee des cellules elec- trolytiques Les
barres omnibus cathodiques 21 et 31 peuvent etre divisees en une
multiplicite de petites barres omnibus, respectivement.
Si le courant electrolytique total est designe par I, chaque courant
recueilli sur le cote d'amont et sur le cote d' aval est I/2 Si le
rapport entre le courant passant par les barres omnibus cathodiques 10
et 15 et le courant I/2 recueilli sur le coted'aval est designe par c
K il faut que
= O 0,4 dans la presente invention Ce rapport est destine a annu- ler
l'influence du champ magnetique vertical issu de la rangee adjacente
et doit etre choisi convenablement compte tenu du degre de
l'influence.
D'une facon generale, le champ magnetique vertical est d'autant plus
grand que la distance jusqu'a la rangee adjacente est faible et, de ce
fait, c' < = 0 n'est possible que si la rangee adjacente se trouve
suffisamment loin pour n'avoir aucune influence notable ou si l'on
prend des me- sures pour annuler theoriquement l'influence de la
rangee adjacente, par exemple comme decrit dans la demande de bre- vet
japonais (ouverte a l'Inpection Publique) no 6486/80.
Dans le cas o c S = 0, les barres omnibus 10 et 15 de catho- de
s'etendant le long des cotes exterieurs des extremites de petites
dimensions des cellules electrolytiques situees vers la rangee
adjacente ne sont plus necessaires Par contre si <c depasse 0,4, la
symetrie du champ magnetique verti- cal dans une cellule
electrolytique 1 est perturbee, c'est- a-dire que la difference entre
l'ecoulement de l'aluminium fondu et l'ecoulement du bain
d'electrolyte se trouve accrue En realite, il semble difficile
d'eliminer complete- ment le champ magnetique vertical provenant de la
rangee adjacente quelles que soient les mesures prises et, de ce fait,
il est preferable de faire passer le courant, meme en faible quantite,
jusqu'aux barres omnibus 10 et 15 de cathode.
Une quantite plus grande de courant fournie aux barres omni- bus 10 et
15 de cathode a un effet nuisible a moins que la rangee adjacente soit
tres pres Il est donc preferable que la valeur de <c se situe dans une
plage comprise entre 0,05 et 0,3.
Selon un exemple de calcul effectue par les auteurs de la presente
invention pour des cellules electro- lytiques ayant une capacite en
courant de 175 KA, on peut satisfaire les deux exigences precitees en
utilisant ce No,
= 0,2 0,3 lorsque la distance jusqu'a la rangee adjacente (dis- tance
de centre a centre) est de 25 metres et en utilisant
= 0,5 0,2 lorsque la distance est de 45 metres.
En ce quiconcerne le courant de cathode Q/2) sur le c 8 te d'amont, un
courant (0,7 d et b > 0, 7 d, l'ecoulement de l'aluminium fondu se
trouve accru et, de plus, la difference par rapport a l'ecoulement du
bain d'electrolyte est plus grande et, de ce fait, lesdites exigences
(1) et (2) ne peuvent pas etre satisfaites. Les barres omnibus
cathodiques 23 et 33 coudees dans l'espace situe en dessous de la
cellule electrolytique peuvent aussi etre divisees en plusieurs
petites barres omni- bus, respectivement, comme les barres omnibus
cathodiques 21 et 31 disposees parallelement a l'axe z dans l'espace
situe en dessous de la cellule electrolytique, et les valeurs de a et
b, dans le cas d'une division, sont les distances jusqu'aux axes
electriques des barres omnibus divisees.
On a decrit ci-dessus la disposition des barres omnibus de cathode
pour le courant de cathode recueilli sur le cote d'amont de la cellule
electrolytique 1 Par contre le courant de cathode recueilli sur le c 8
te d'aval, c'est- a-dire le courant electrique arrivant de la cellule
electro- lytique 1 par l'intermediaire des barres 3, 3, collec- trices
de courant de cathode parvient sur les cotes exte- rieurs des
extremites de petite dimension de la cellule electrolytique l par les
barres omnibus cathodiques 40 dis- postes parallelement a la direction
de la longueur de la cel- lule electrolytique 1, comme dans la cellule
electrolytique ordinaire. Les barres omnibus de cathode se trouvant
sur les cotes exterieurs des extremites de petite dimension de la
cellule electrolytique 1, a la fois sur le cote d'amont et sur le
d'aval, sont reliees aux barres omnibus montantes et 50-disposees sur
les extremites de petite dimension d'une autre cellples electrolytique
1 se trouvant sur le cote d'aval (cellule electrolytique lb sur la
figure 2) par l'intermediaire doebarres omnibus 15, 25, 35 et 45
disposees parallelement a-la direction des extremites de petites
dimensions de la cellule electrolytique 1 Les barres omnibus montantes
50 et 50 sont en outre reliees a une barre omnibus anodique 60 de la
cellule electrolytique 1 pour fournir le courant electrique a cette
derniere Les barres omnibus montantes 50 et 50 sont disposees plutot
sur le cote d'amont, sur les extremites de petite dimension de la
cellule electrolytique 1, mais elles peuvent etre disposees au centre
des extremites de petite dimension
Sur la figure 3, on a represente un mode de realisa- tion reel de la
presente invention, les memes elements re- presentes sur la figure 2
etant designes par les memes refe- rences numeriques et les memes
symboles.
Sur la figure 3, les barres 2 et 3 collectrices de courant de cathode
s'etendent a partir du cote d'amont et du cote d'aval de la cellule
electrolytique 1 et sont relies aux barres omnibus cathodiques 10, 20,
20 ',30 et 30 ', sur le cote d'amont et aux barres omnibus cathodiques
40 et 40 sur le cote d'aval, respectivement En ce qui concerne le
courant de cathode sur le cote d'amont, le rapport oc de courant
parvenant aux barres omnibus cathodiques 10 et 15 est etabli comme
suit:
C = 0,071 (7,1 percent)
En ce qui concerne egalement le courant de cathode sur le cote
d'amont, le rapport fe de courant parvenant aux barres omnibus
cathodiques 21 et 21 ' disposees dans l'espace situe en dessous de la
cellule electrolytique sur le cote oriente vers la rangee adjacente et
le rapport X de courant parvenant aux barres omnibus cathodiques 31 et
31 ' sur le cote oppose a la rangee adjacente sont etablis comme suit:
a 2021 = 0,429 (42,9 j) y = 0,500 (50,0) Les barres omnibus
cathodiques 21 et 21 ' et 31 et 31 ' disposees parallelement a l'axe y
dans l'espace situe en dessous de la cellule electrolytique sont
coudees vers la gauche et vers la droite, respectivement, sur le cote
d'aval dans l'espace situe en dessous de la cellule electrolytique, et
sont reliees aux barres omnibus cathodiques 23 et 23 ', et 33 et '33 '
en parallele avec l'axe x, respectivement, et les distances aet b par
rapport a l'axe xpresentent la re- lation suivante avec la distance d
entre l'axe dirige dans le sens du grand cote de la cellule 61
electrolytique et le grand cote de la zone reservee a l'aluminium
fondu dans la cellule electrolytique 1: a = b = 0, 5 d
Par contre, les barres omnibus 3, 3, collectri- ces de courant de
cathode s'etendant depuis le cote d'aval de la cellule electrolytique
1 sont reliees dans une propor- tion de 50-50 aux barres omnibus
cathodiques 40 et 40, res- pectivement, disposees parallelement
aucgrandscots de la cellule electrolytique 1 et s'etendant jusqu'aux
cotes exte- rieurs des extremites de petite dimension de la cellule
electrolytique Toutes les barres omnibus cathodiques 10, 23,
23 ', 33, 33 ', 40 et 40 ' s'etendant jusqu'aux cotes exte- rieurs des
extremites de petites dimensions de la cellule electrolytique 1 sont
reliees aux barres omnibus montantes et 50 d'une autre cellule
electrolytique lb disposee sur le cote d'aval,par l'intermediaire des
barres omnibus catho- diques 15, 25, 35, 45 et 45, respectivement.
Dans ce mode de realisation reel, on a base loecal- cui sur une
disposition preferable o l'emplacement des ran' gees adjacentes est
relativement loin, particulierement en supposant que la distance
jusqu'a la rangee adjacente (dis- tance de centre a centre) est de 45
metres.
Dans l'agencement de conducteurs des cellules elec- trolytiques selon
la presente invention, on peut obtenir que la distribution des forces
electromagnetiques dans l'aluminium fondu soit symetrique, on peut
diminuer leurs valeurs absolues et on peut reduire la difference entre
l'ecoulement de l'aluminium fondu et celui du bain d'l-l ectrolyte
resul- tant des forces electromagnetiques,-grice a quoi on peut
reduire l'ecoulement ou soulevement de la couche d'aluminium fondu et
on peut supprimer au maximum l'apparition de vagues, qui apparaissent
facilement a la surface de separation entre l'aluminium fondu et le
bain d'electrolyte Ceci permet d'obtenir des cellules
electrolytiqued'une capacite plus grande et garantit un fonctionnement
stable et efficace de cellules electrolytiques presentant une capacite
plus grande.
La presente invention presente donc une importance indus- tirelle
remarquable. e
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Cellules dlectrolytiques pour la production d'aluminium, ces
cellules electrolytiques (1) etant dispo- s$es cote I cote en at moins
deux rangees et etant caracte-?ise 6 S par le fait que: O 401 du
courant de cathode re- aueilli sur le grand c 8 te situe sur le c 8 te
d'amont de chaque cellule electrolytique d'une premiere rangee passe
par des barres omnibus cathodiques (10, 15) s'etendant le long du c
Ote exterieur de l'extremite de petite dimension de la cellule
electrolytique situee vers la seconde rangee dans la premiere rangee,
le restant du courant de cathode recueilli sur le cote d'amont de la
cellule electrolytique de la premiere rangee passant par au moins deux
barres omn: bus cathodiquesdisposees parallelement a l'axe
longituc,nand 1 de la premiere rangee des cellules electrolytiques
dans un espace situe en dessous de chaque cellule electrolytique, les
barres omnibus cathodiques (21, 23, 31, 33; 21 ', 23 ', 31 ', 33 ')
disposees dans l'espace se trouvant en dessous 3 e la cellule
electrolytique etant coudees vers la gauche et vers la droite dans
l'espace se trouvant en dessous de la cellule electrolytique en une
endroit situe sr le c 6 te d'aval pbe rapport a l'axe transversal (x)
de la cellule electrolytique, la distance de cet endroit par rapport a
l'ix, transversal etant compris entre O,3 d et,),7 d sur lc Z 5 c 6 te
'Sittd vers la secondlc,-:ngee et entre 0,4 ' et (1, 7 d -ur le C 8 te
situe h d 'oppoose IC ladtlite second rinvee, J etant la distance
entre l'axe transversal et le grand oot de la zone reservee a
l'aluminium fondu dans lt cellule electrolytique, les barres omnibus
cathodiques coudees s'etondant jusqu'aux cotes exterieurs des
extremites de petite, dimeansion de chaque cellule electrolytique de
la preil Pre rgi I* 6, et les barres omnibus cathodiques respec-' uves
se trouvant sur lesc ts exterieurs des extremites de petite dimension
de chaque cellule electrolytique de la e qr i-ife rinige -tant
reliees, conjointement arec 'es barres omreb 1 cathodiqueos Pstinees
au courant de ca' -ode rek ei suir le grand e 6 te situe sur 1-}'e
cote d'aval de: -aque Dc' 'e lectroeytioue, i dc-s 'lrres omnibus
montantes ir-550) cis- 2522 O 21 posees chacune sur les extremites de
petite dimension d'une autre cellule electrolytique disposee sur le
cote d'aval dans la meme rangee.
2 Cellules electrolytiques suivant la revendica- tion 1, caracterisees
par le fait que 5 a 30 percent du courant de cathode recueilli sur le
cote situe sur le cote d'amont de chaque cellule electrolytique
passent par les barres omnibus cathodiques s'etendant le long du cote
exterieur de l'extremite de petite dimension de chaque cellule elec-
trolytique situee vers la second rangee dans la premiere ran- gee.
3 Cellules electrolytiques suivant les revendica- tions 1 ou 2,
caracterisees par le fait que les barres omni- bus cathodiques
disposees dans l'espace situe en dessous de chaque cellule
electrolytique sont coudees vers un cote situe en direction de la
seconde rangee et vers un cote situe dans une direction opposee a la
seconde rangee, la somme du courant parvenant aux barres omnibus
cathodiques disposees dans l'espace se trouvant sur le cote situe vers
la seconde rangee et du courant parvenant aux barres omnibus
cathodiques s'etendant le long du c 8 te exterieur de l'extremite de
petite dimension de chaque cellule electrolytique situee vers la
seconde rangee dans la premiere rangee etant egale au courant
parvenant aux barres omnibus cathodiques disposees dans l'espace se
trouvant sur le cote situe dans une direc- tion opposee a la seconde
rangee.
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