CA1061745A - Procede et dispositif pour l'alimentation en courant electrique des cuves d'electrolyse ignee placees en travers - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif pour l'alimentation en courant électrique des cuves d'électrolyse ignée. Selon le procédé, on partage chaque élément, avant et arrière, du collecteur amont en deux parties, l'une d'extrémité, l'autre centrale, et on alimente la cuve par quatre montées, dont deux montées d'extrémité et deux montées centrales; chaque montée centrale comprend deux éléments placés dans un même plan parallèle au plan de symétrie commun des cuves et placés respectivement au 1/4 et aux 3/4 de la longueur de la cathode, l'un de ces éléments passant sous la cuve amont. L'invention s'applique aux cuves d'électrolyse ignée, et plus particulièrement à celles destinées à la fabrication de l'aluminium.

Description

10~i17~S
~ a présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour l'alimentation en courant électrique des cuves d'électroly~e ignée placées en travers.
~ lle concerne le secteur de la production électroly-tique de~ métaux.
Une cuve d'électrolyse ignée comprend un creuset rec-tangulaire dont le fond~ constituant la cathode, est formé par des blocs de oarbone scellés sur des barre~ métalliques parallè-les au pe~it c~té de la cu~e. ~a cathode est alimentée en cou-; ~0 rant électrique par un ou plusieurs conducteurs négati~s, dits "collecteursn. Sur le ~reuset est fi~ée une superstructure com-prenant des croisillons horizontaux parallèles au grand côté de la cuve auxquels sont suspendues des anodes en carbone. ~e creuset contient un bain d'électrolyse constitué essentielle-ment par de l'alumine dissoute dans de la cryolithe. Les barres horizontales d'anode sont aliment~es en courant électrique par un ou plusieurs conducteurs d'alimentation positifs, dits ~mOlltée91~. Sou8 l'effet du passage du courant, l'alumine se décompose en aluminiu~ qui se dépose sur la cathode, et en oxygène qui se aombine au carbone des anodes. Une partie du bain se solidifie au contact des parois latérales du creuset, formant ain~i un talus électriquement et thermiquement isolant.
Dan~ le cas où les cuve3 sont disposées en travers, c'est-~-dire leur grand côté perpendiculaire à la direction générale du cou-rant dans la file de cuves, les extrémités des barreæ cathodiques sont dites amont ou aval suivant qu'elles sortent du côté amont ou aval de la cuvc par rapport au sens général du courant.
~ es cuves 30nt branchées en série, les collecteurs cathodiques d'une cuve amo~t étant reliés au~ montées anodiques de la cuve aval voisine.
~e passage du courant électrique dans les conducteurs ; d'alimentation et dan~ les parties conductrices de la cuve produit ~ ' - 1 - ~
.

10~1745 des champs magnétiques qui provoquent de~ mouvements dan3 le métal liquide et une déformation de l'interface métal-bain - d'électrolyse~ perturbant ain~i le bon fonctionnement de la cu~e.
Il importe de réduire au minimum les effets de ces champ~ magné-tique~.
La ~olution à ce problème réside dans le choix judi-cieux des emplacements des conducteur~ d'alimentation.
Selon une premiare solution connue, l'alimentation des anodes se fait par de~ montée~ arrivant latéralem~nt ~ur les tê-tes de la cuve.
Selon une deuxième solution connue, l'alimentation se fait par deux montées 3ituées respectivement au 1/4 et aux 3/4 du grand côté de la cuve, le collecteur de la cuve amont situé
à l'opposé de la cuve aval contournant chaque tête de la cuve amont pour revenir dans l'espa¢e compris entre ies deux cuves vers la montée correspondante de la cuve aval.
~es résultats obtenus font que ces deux procédés ne ~ constituent que des solution~ partielles, les avantage~ de l'un ; correspondant grosso modo aux in¢onvénients de l'autre.
~'obJet de l'in~ention est un procédé pour l'alimenta-tion en courant électrique des cuves d'électrolyse ignée qui minimise les effets des champs magnétique~.
Un autre objet de l'invention est constitué par un dispositif d'alimentation mettant ce procédé en oeuvre.
Le procédé selon l'invention s'applique à des cuves rectangulaires comprenant, d'une part un creu~et dont le ~ond, cGnstituant la cathode, est formé de blocs de carbone scellés ~ur des barres métalliques parallèles àu petit côté de la cuve, dtautre part une anode comportant des blocs anodiques carbonés suspendus à l'un ou l'autre de deux croisillons métalliques pa-rallèles au grand coté de la cuve. Selon ce procédé, on alimente un premier croisillon d'une cuve aval, à partir de l'extrémité

amont deq barres cathodiques de la cuve amont voisine, simultané-ment par les grands côtés et les petits côtés, et l'autre croisil-lon à partir de l'extrémité aval des barres cathodiques de la cuve amo~t uniquement par le grand côté, de façon que les champs magnétique~ créés par les différents conducteurs d'alimentation se compensent.
De préférence, le premier croisillon de la cuve aval est le croisillon amont, le deuxième étant le croisillon aval.
Le dispositif selon l'invention comprend des montée~
symétriques deux à deux par rapport au plan de symétrie (XX) commun des cuves et reliant les collecteurs cathodiques, composé~
de deux éléments, l'un avant, l'autre arrière, de la cuve amont aux croisillons de la cuve aval. Chaque élément du collecteur amont comprend une partie centrale et une partie d'extrémité.
~es montées sont au nombre de quatre, à savoir deux montées d'extrémité9 l'une arriare, l'autre avant, réuni~sant les extré-mités des parties extérieures du collecteur amont de la cuve amont aux extrémités du croisillon amont de la cuve aval, et deux montées centrales, l'une avant, l'autre arrière, dont chacune comprend deux éléments placés sensiblement dans l'un ou l'autre de deux plans parallèles au plan (XX), ces plans étant situés respectivement à n et à (1 - n) de la longueur des cathodes et en face des interruptions entre parties centrales et d'extrémité
des éléments du collecteur amont, n étant une fraction comprise entre 1/8 et 1/4. ~e premier élément de chaque montée part d'un point de la partie centrale du collecteur amont, passant sous la cuve amont et abouti~sant au croisillon amont, tandis que le deuxième élément part de l'élément correspondant du collecteur aval et aboutit au croisillon aval.
Chaque collecteur amont et aval délivre un courant électrique égal à la moitié du courant total traversant la cuve, le courant circulant dans chacune des montées passant sous la cuve amont étant compri~ entre 1/8 et 3/16 du courant total I, 1/8 correspondant à n = 4 tandis que 3/16 correYpond à n = 8 .
L'invention sera mieux comprise dans la description suivante, donnee à titre non limitatif, d'exernples illustrés par les figure~ jointes, dans lesquelles:
- ~a figure 1 est un croquis représentant, en coupe, une moitie de cuve d'électrolyse.
- ~a figure 2 est une de~i-coupe sché~atisant une demi-cuve, les flèches représentant les champ~ ré~ultant de trois oon-ducteurs.
- ~a figure 3 est un croquis représentant deux cuve~ et leurs conducteurs de liaison.
- Les figures 4 et 5 représentent un exemple particulier de réalisation industrielle: la figure 4 représente, en plan, les moitiés "arrière" de deux cuves; la figure 5 représente, en coupe par un plan vertical passant par la montée centrale, deu~ demi-cuves limitées par leurs plans longitudinaux de symétrie respec-tif9.
Sur ces figures, les mêmes éléments ~ont représentés par les mêmes repères.
~ e procédé s'applique aux cuves disposées en tra~ers.
Une cuve comprend, selon la figure 1, un creuset consti-tué par un cais~on 1 et dont le fond comprend des blocs carbonés portés par des barres cathodiques et constitue la cathode 2. ~a paroi latérale du caisson est revêtue intérieurement par du bain d'électrolyse solidifié formant un talus 3. Sur la cathode repose une couche de métal fondu 4 surmontée du bain d'électrolyse 5 constitué par de l'alumine dissoute dans de la cryolithe, l'inter-face métal-bain portant le repère 6. ~e système anodique 7, appe-lé '!anode" dans ce qui suit, est constitué par une pluralité deblocs carbonés parallélépipédiques, dont les faces inférieure~
~ont situées dans un même plan, dit plan anodique 8. Cette anode 1061~45 plonge dan~ le bain 5, sans cependant atteindre l'interface métal-bain 6. Un canal périphérique 9 est ménagé entre l'anode 7 et la talus 3.
~ a bain est porté à une température de l'ordre de 1000C par effet Joule. Afin que le rendement énergétique soit maximum, il importe que cette énergie dépensée pour le chauffage ~oit réduite au minimum, ce qui impose un calorifugeage soigné
de la cuve et la réduction au minimum d~ la distance anodique, c'est-~-dire de la distance entre le plan anodique 8 et l'inter-face 6, de façon que la résistance électrique de la cuve soitréduite et juste suffisante pour assurer le chauffage du bain.
Il est donc nécessaire que le plan anodique et l'interface soient tous deux plans et horizontaux, d'une part pour éviter toute po~-sibilité de court-circuit, d'autre part pour assurer une réparti-tion homogène des courants électriquee.
Or, le passage du courant électrique dans les conduc-teur~ d'allmentation et dans le bain d~.électrolyse produit un champ magnétique qui provoque des mouvements dans la couche de m~tal liquide 4 et une déformation de l'interface métal-bain 6 qui prend la forme d'un d8me. Il en résulte, d'une part que la distance anodique n'est pas constante, d'où une distribution hétérogène des courant~, d'autre part un dégagement d1oxygène BU
contact de l'anode, qui est maximal aux endroits où la distance anodique est minimale, et ~ice-versa. Ce second effet provoque une combustion irrégulière de l'anode dont le "plan" anodique cesse d'8tre plan.
Il importe donc de réduire au minimum l'effet de ces champs magnétiques.
Dan~ les calculs qui suivent, on prend comme origine de~ coordonnées le centre de la cathode 2, au niveau supérieur de~ bloc~ carbonés. ~'axe Ox e~t l'axe horizontal transversal dirigé dans le sens du courant électrique, Oz est la verticale 1061~45 ascendante et Oy e~t tel que le trièdre Oxyz soit trirectangle direct.
J est le vecteur densité de courant, ses projeotions sur les axes Ox, Oy et Oz ~ont respectivement: Jx, Jy et Jz;
B est le vecteur champ magnétique, Bx, By et Bz étant ses pro-jections sur lcs trois axes;
est la force de ~aplace;
Rot ~ est le rotationel de la force de ~aplace;
dl. et d2 sont les densités du bain et du métal: en général, l'indi¢e 1 se rapporte au bain, l'indice 2 au métal;
g e3t le veoteur gra~ité;
a e8t le ~ecteur ayant pour compo~ante~:
' ~ ~' cr ~x ~ y et ~es forces de ~aplace ont deux effets sur la cuve:
- d'une part un effet ~tatique, d~ ~ la force: F = J~ B et conduisant à une déni~ellation en forme de d8me de l'interface bain-métal 6, dont la pente vaut:
(rZ J2 Y Bz ll x (d2-d1)e ~ z -J2~Bz ,fy (d2-d1)g - d'autre part un effet dynamique, du à la fois:
à la force ~ - J ~ ~
et à Rot ~ = (B. A) J _ ( J
Ce deuxième effet peut se schématiser en considérant séparément, d'une part la composante verticale Bz du champ magné-tique et sa composante horizontale Bxy que l'on peut matérialiser par un champ circulaire tournant en ~ens rétrograde, d'autre part la compo~ante Yerticale Jz de la densité de courant et sa compo-sante horizontale Jxy qui est en général centrifuge dans la cuYe, 10ti1745 8auf 9ur la périphérie de l~anode 7 où, Suivant la largeur du canal périphérique 9, la position dU talu9 3 et la hauteur du bain 5, Jxy peut varier en ~nten8ité et en direction. ~e tableau No. 1 donne la direction des forces de ~aplace.
lAB~EAU No. 1 Champ magnétique DENSIIE DE COURAN~
Bxy Bz ¦centrifuge vertical de9cendant ~ direct OU
centripède vertical a9cendant rétrograde Jz force centripède pa9 d'action Comme la cuve est symétrique par rapport au plan xOy, on con8tate que, 9i l~on fait ab~traction de9 autres files de cuves:
- les champ9 90nt anti9ymétrique8, c'e9t-à-dire que, en tout point de la cuve, 9i l~on change y en -y:
BX devient : - BX
By d emeure inchang~
Bz devient : -BZ
- au centre~ le rotationel des forces de ~aplace a une expre~-9ion trè9 8impli~iée et ~écrit, dans le Cas où la Cuve e8t équi-librée, c~est-à-dire Où:
Jx (0) = 0 :

Rx = 0 Ry = By ~ ?Y _ Jz S By . (équation I) ÇY SZ
RZ = By rS Jz cS Y
30 Si la cuve est équilibrée et que Jx est nul le long du grand axe, Jy ~ 0 au centre, par symétrie, d'où :

dJ = O donc JJX ~ ~Jy + ~Jz = O
dy ~ Y ~ Y ~Y
Or, comme ~Jx = o~ puisque Jx est nul sur l'axe Oy, il vient:

J~ JY , d'où : Rz = _ ~y '5JY
~Y ~SY ~Y

~ es condition~ magnétique~ de bonne marche de la cuve peuvent s'énoncer comme suit:
- au oentre de la cuve: By,O (équation 2), ~Y- ~0 (équation 3).
Comme le coefficient dJY dans l'équation 1 est peu important dans le ca~ des cuves en travers puisque le courant est longitudinal, la condition de l'équation 3 est plus impor-tante que celle de l'équatlon 2.
- Sous l'anode : Bz doit être minimum afin de diminuer la défor-mation en dôme : Bxy présente moins d'importance car il n'y a, dans le bain 5 sous l'anode 7, sauf en ca~ de déformation de cette dernière, qu'une densité de courant réduite, vu l'importance de la résistivité du bain; les seules densités de courant horizon-tal sont donc dans le métal; elles sont centrifuges et donnent, avec le champ magnétique horizontal, des forces dirigées vers le bas, donc sans inconvénient.
Pour que l'action sur le courant vertical ne do~ne pas naissance à des mouvements, il faut que les forces, donc les champs, s'équilibrent. ~a symétrie de la cuve permet d'avoir des champs symétriques par rapport au plan xOz. Il faut de même avoir équilibre entre les champs à l'amont et à l'aval de la cuve.
- Dans le canal périphérique: Bz devra être suffisamment fai-ble pour que l'on n'ait pas de déplacement circulaire du bain, sous l'effet des composante~ horizontales du courant toujour~
~0 présente3 da~ cette zone: voir les flèches 10 et 11 qui matéria-li~ent ce courant. De plu~, il est necessaire que Bz n'ait pas partout le même signe ~ur une demi-cuve, afin d'éviter une mise ~0~;1745 en rotation du bain et du métal sur les têtes. En effet, la composante horizontale du courant est centrifuge dans le bain et centripède dans le métal. On voit donc qu'un champ magnéti-que vertical qui serait par exemple constamment a~cendant crée une force circulaire con3tamment rétrograde dans le bain et constamment directe dans le métal, ce qui est évidemment à éviter totalement.
~ oujours dan8 la zone périphérique 9, le champ ~xy est ciroula~re et rétrograde tandi8 que le courant horizontal est centrifuge dans le bain et centripède dan~ le métal; la force de ~aplace correspondante est donc verticale descendante dan~ le bain et verticale ascendante danR le métal; to~t se passe com~e ~i l'on augmentait la masse ~pécifique du bain tout en diminuant celle du métal. Comme ceci se produit dans la zone la moins chaude de la cuve, au voisinage des parois du caisson 1, où les den~ités du bain et du métal sont voisines, l'inversion bain - métal ~'en trouve favorisée.
Il est donc important, dans la mesure ou l'on ne peut éviter les courants électriques horizontaux dans le canal péri-phérique, de limiter l'amplitude du champ horizontal.
En résumé, les conditions magnétiques à respecter sontles suivantes:
- au centre de la cuve : d ~y = O ~y = O
dz - sous l'anode : Bz minimum Bxy, mêmes amplitudes et signes contraires entre les côtes amont et aval.
- canal périphérique : Bz minimum ~xy minimum.
Afin de remplir ce~ conditio~s, on multiplie les mon-tées selon la figure 3, dans laquelle le sens général de circula-tion du courant e~t donné par la flèche 12 et qui représente lal~aison électrique entre une cuve amont 13 et une cuve aval 1~.
~ es barres cathodiques de la cuve 13 sont reliées, à

lU~1~4S
chacune de leur~ extrémités, à un collecteur. Le collecteur aval, situé du c8té de la cuve 14, comprend deux éléments, l'un ar-rière 15, l'autre avant 16, symétriques par rapport au plan de ~ymétrie (XX) commun des cuves. ~e collecteur amont, situé du c8té opposé, co~prend deux élément~ semblablement symétriques, dont chacun comporte deux parties. Il comprend donc quatre par-ties dont deux parties centrales, l'une arrière 17, l'autre avant 18, symétriques par rapport au plan (XX), et deux partie~
d'extrémité, l'une arrière 19, l'autre avant 20, également ~ymé-triques par rapport au plan (XX). ~es interruptions entre par-ties centrale~ et parties d'extrémité voisines sont situées res-pectivement à n et à (1 - n) de la longueur utile de la cuve, ~ui est celle de la cathode, n étant une fraction comprise entre 1/8 et 1/4.
~ es blocs d'anode de la cuve 14 sont suspendus à deux croisillons électriquement conducteurs 21 et 22 disposés dans le sens de la longueur de la cuve. ~es croisillons de la cuve 14 sont reliés aux collecteurs de la cuve 13 par quatre montées symétriques deux ~ deux par rapport au plan (XX). On distingue deux montées d'extrémité, l'une arrière 23, l'autre avant 24, comprenant chacune un seul conducteur, et deux montees dites "centralos" situées respectivement à n et à (1 - n) de la lon-gueur de la cuve, donc en face des interruptions 17-19 et 18-20 du collecteur amont. ~es extrémités d'un premier croisillon 21, qui est de préférence le croisillon amont, sont respectivement ~ reliées aux extrémités des parties 19 et 20 du collecteur amont -~ par les montées d'extrémité 23 et 24. Deux points du croisillon 21, situés respectivem~nt à n et à (1 - n) de la longueur de la cuve, sont reliés en deux points des parties centrales 17 et 18 du collecteur amont, ces deux derniers points étant de préférence situés ~ensiblement à n et à (1 - n) de la longueur de l'ensemble 17-18 de cette partie centrale, par deux élements, arr1ère 25 et _ 10 --lU~i745 avant 26, de montée centrale, ces montées passant au-dessous de la cuve 13. Le deuxième croisllon 22, qui est de préférence le croisillon aval, est, de son côté, r0lié au collecteur aval 15-16 par deux éléments de montée centrale, arrière 27 et avant 28, ces montées reliant, l'u~e 27 deux polnts situés à n de la longueur, respectivement du collecteur et du croi~illon, l'autre 28 deux points situés, de même, à (1 - n) de cette longueur. De cette façon, les deux éléments 25 et 27 constituent la montée centrale arrière située à n de la longueur des cuve~, tandis que le~ éléments 26 et 28 constituent la montée centrale avant située à (1 - n) de la longueur.
Il va sans dire que la cuve 13 possède également un système anodique comprenant deux croisillon~ analogues à 21 et 22, reliés aux collecteurs de la cuve précédente, et que la cuve 14 possède deux collecteurs amont et aval analogues à ceux de la cuve 13 et reliées aux croisillons de la cuve suivante.
Le courant oircule dans le sens général allant, sur la ; figure 3, de gauche à droite, (flèche 12), le sens de circulation dans chaque conducteur étant représenté par une ~lèche. Chaque oollecteur et chaque croisillon ~ont traversés par la moitié du courant total traversant chaque cuve. Le courant provenant du collecteur amont est divisé en deux parties égales dont l'une contourne la tête de cuve et va vers l'extrémité du croisillon amont 21 de la cuve suivante, et dont l'autre va vers la montée centrale de la cuve aval en passant sous la cuve amont. L'inten-sité du courant circulant dans chacune des montées 25 et 26 passant 90U9 la cuve amont est comprise entre 1/8 et 3/16 de l'intensité totale I du courant traversant la cuve, selon la valeur de n 1/8 corre~pond à n = 1~4 tandis que 3/16 cor-re~pond à n = 1/8.
En déplaçant la partie des montées 25 et 26 pasaantsous la cuve 13 parallèlement à elles-mêmes~ ce qui entra~ne le 17~5 déplacement des points de prise de courant sur les parties cen-trales arrière 17 et avant 18, on fait varier la valeur de la composante By du champ magnétique au centre de la cuve: il est ainsi possible d'annuler cette composante~
~ es extrémités des parties de collecteur situées de part et d'autre des interruptions 17-19 et 18-20 sont, lorsque la cuve présente un ~onctionnement électrique équilibré, au même potentiel. Il est donc avantageux de les court-circuiter par des conducteurs équipoten~iel~. Le~ interruptions 15-16 et 17-18 situées dans le plan de symétrie (XX) doi~ent, par contre, être maintenue~.
~ a figure 2 illustre le mécanisme de la compensation des champs magnétiques, tel qu'il est utilisé dans ce type de cuve.
Dans les cuves connues, le champ vertical Bz est maxi-mal dans les angles, spécialement du côté amont de la cuve. On crée une compensation entre les champs créés par les montées centrales 27, le conducteur latéral 23 et le conducteur 25 pas-sant sous la cuve. ~e champ créé par les montées centrales 27 est plu9 fort en amont qu'en aval, ainsi que le champ créé par le conducteur latéral 23: la compensation est donc bonne sur l'ensemble du petit côté de ia cuve. ~e champ By est toujours maximal à la verticale des montées centrales 27. ~es conducteurs horizontau~ situés au-dessus et au-dessou~ de la cuve sont dis-posés à des distances telles qu'il y ait compensation, ce qui ré-duit la valeur du champ résultant By dans la zone où elle est ma-ximale. Enfin, le champ Bx créé par le~ croisillons est faible puisque, d'une part, entre les montées centrales, les croisillons sont parcourus par des courants centripèdes, les champs se com-pensant donc par symétrie, et d'autre part, aux e~trémités de lacuve, les deux croisillons sont chacun parcourus par des courants opposés, et que leurs champs se compenqent également.

lU61745 ~ es figures 4 et 5 représentent un exemple pratique de réalisation. ~a figure 4 est u:ne vue en plan qui ne représente, des cuves 13 et 14, que la moitié arrière située au-dessus de l'axe (XX) de la série. ~a moitie avant, non repré~entée, s'en déduit par une symétrie par rapport à cet axe.
On retrouve, dans chacune des deux cuves repré~entées, le creuset constitué par un caisson 1 et dont le fond est consti-tu~ par le cathode comprenant les barres cathodiques 29 suppor-tant les blocs de carbone 30. ~e syst~me anodique comprend 1c9 10 croisillons amont 21 et aval 22, dont chacun est coIDposé d'un fer en I 31 re~pectivement 32, auquel est accolé un plat en aluminium 33 respectivement 34. ~'anode est constitué par des blocs anodiques en carbone 35 fixés au bout de tiges 36 elles-mêmes serrées contre les plats 33-34 par des pinces 37.
I.es collecteurs cathodiques sont reliéa aux barres cathodiques 29 par des connecteurs 38. ~lélément arrière, seul visible, du collecteur amollt comprend la partie centrale arrière 17 et la partie arrière d'extrémité 19. La partie centrale arriè-re 17 est reliée au croisillon amont 21 de la cuve suivante par 20 le premier élément de montée centrale arrière 25. Cette dernière comprend un élément horizontal inférieur 39 passant sous la cuve amont 135 un élément oblique 40 situé dans llintervalle compris entre les dew~.cuve~ 13 et 14, et un élément horizontal supérieur 41 abouti~sant au croisillon amont 21, c'est-à-dire 31-33 ~'élément arrière 15 du collecteur aval est relié au croisillon aval 22 de la cuve suivante par un deu~ième élément de montée centrale arrière 27 comprenant un élément oblique 42 et un élément horizontal 43 aboutissant au croi~illon aval 22 c'e~t-à-dire 32-34 de la cuve aval 14. ~e3 partie~ obliques 40-42 et les par-30 ties horizontales 41-43 sont compri~es dans un même plan vertical parallèle à l'axe (XX) et situé au 1/4 de la longuaur utile de la cuve, c'e~t-à-dire de la longueur de la cathode. ~'élément hori-1~)6174S

zontal inférieur 39 est compris dans un plan parallèle situéapproximativement au droit du quart supérieur de la partie cen-trale arrière 17 du collecteur amont. ~'extrémité de la partie d'extrémité arrière 19 du collecteur amont de la cuve amont 13 est reliée à l'extrémité correspondante du croisillon amont 21 de la cuve aval 14 par une montée d'extrémité arrière 23 compre-nant un élément horizontal 44 et un élément o~lique 45. Bien entendu, comme les croisillons sont mobiles, les montées y sont reliées par des élément~ flexibles.
Une série de ces cuves à anodes précuites, placée~ en travers, l'intensité circulant à travers les cuves étant de 175 kiloampères, donne les résultat~ suivants:
- au centre : By z 1 gauss S~g = 2,6 gauss/mètre;
- la valeur maximale de Bz, en valeur absolue, est de 46 gau~s, sur le grand côté aval;
- la valeur maximale de Bxy, toujours en valeur absolue, e3t de 153 gau~s, sous la montée centrale; l'équilibrage amont-aval de Bxy est bon (les champs horizontaux amont et aval sont presque égaux);
- le poids total de~ oonducteurs, pour une densité de courant moyenne de 30 ampères par centimètre carré, est d~ 18,8 tonnes.
A titre de comparaison, une cuve identique, mais ali-mentée selon la première solution décrite ci-dessus, c'est-à-dire par des montée~ latérale~ sur les t8tss, donne les résultats suivants:
- au centre : By = 1 gauss, ~ v = 10 gauss/mètre;
- Bz e~t faible du côté a~al, fort ailleur~, avec un maximum dans le coin amont de 220 gauss;
- Bxy est symétrique amont-aval, avec un maximum de 140 gaus~
sous la montée centrale;
- le poids total des conducteur~, pour la même den~ité de courant moyenne, est de 22,3 tonne~.

'745 Une cuve identique, mais montée selon la deuxième solution ci-desqus décrite, c'est-à-dire par deu~ montées centra-les situées au 1/4 et aux 374 du grand côté de la cuve, le collec-teur négati~ amont ¢ontournant la tête de la cuv~ pour revenir dans l'intervalle compri~ entre les cuves c8t~ aval vers la montée centrale de la cuve suivante, donne les résultat~ suivants:
- au centre : ~y = 42 gauss, ~By = 6,25 gauss/centimère;
- Bz est faible partout, sauf sur le côté où il atteint 47 gauss - Bxy est déséquilibré amont-aval (98 contre 196 gauss), le ma-ximum étant atteint sous la montée centrale avec 196 gauss;
- le poids total des conducteur~, pour la même densité de cou-rant moyenne de 30 A/cm2, est de 21,9 tonnes.
~ e nouveau procédé d'alimentation des cuves permet donc, par compensation des champs magnétiques de~ cuves et par compen~ation partielle de leurs dérivées, de satisfaire aux cri-tères de bonne marche des cuves en travers, à savoir:
champ nul au centre, ~ By faible au centre, Bz minimal par-~ Sz tout, Bxy minimal avec équilibre entre l'amont et l'aval.
De plus, cette disposition apporte deux avantages gupplémentaires très importants: une diminution de la longueur des conducteurs se traduisant par un gain de poids d'environ 15%
par rapport aux deux solutions antérieures décrites, et une meil-leure distribution de~ courants dans la cathode par diminution de Jy, le~ connecteurs négatifs étant en deux ou trois parties par demi-cuve au lieu d'une dan~ le cas des solution antérieures.
~ 'invention s'applique à l'alimentation en courant électrique des cuves d'électrolyse ignée et, plus particulière-ment, de celle~ destinées à la fabrication de l'aluminium.

Claims (7)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Un procédé pour l'alimentation en courant de cuves d'électrolyse ignée électriquement connectées en série et dispo-sées en travers par rapport à l'axe de la série, procédé qui mini-mise les effets des champs magnétiques provoqués par un courant continu d'alimentation et qui s'applique à des cuves rectangu-laires comprenant, d'une part, un caisson métallique dont le fond est formé de blocs de carbone, constituant une cathode, scellés sur des barres métalliques dites "barres cathodiques", parallèles aux petits côtés de la cuve rectangulaire et sortant par les grands côtés où elles se raccordent à des collecteurs cathodiques amont et aval, et comprenant, d'autre part, une anode formée par une pluralité de blocs carbonés suspendus à l'un ou l'autre de deux croisillons métalliques parallèles aux grands côtés de la cuve, l'un étant dit "croisillon aval", l'autre dit "croisillon amont", chaque cuve de la série étant alimentée en courant à partir de la cathode de la cuve précédente dite cuve aval, le procédé étant caractérisé en ce que le premier croisillon d'une cuve aval est alimenté en courant à partir du collecteur cathodique amont de la cuve amont à la fois par les petits côtés et par les grands côtés, en ce que le deuxième croisillon est alimenté à partir du collec-teur cathodique aval uniquement par le grand côté, de façon que les champs magnétiques crées par les différents conducteurs d'alimentation se compensent.

2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le collecteur cathodique amont est divisé en quatre sec-tions, deux sections dites intérieures et deux sections dites ex-térieures, et le collecteur cathodique aval est divisé en deux sections, en ce que le courant provenant des sections de collec-teurs cathodiques amont intérieures sont reliées à deux conducteurs passant sous la cuve, et alimentant le premier croisillon de la cuve aval voisine par deux montées situées sur le grand côté
amont, en ce que le courant provenant des sections des collecteurs cathodiques amont extérieures sont reliées à deux conducteurs qui contournent les petits cotés de la cuve et alimentent le premier croisillon de la cuve aval par deux montées situées sur chaque petit côté, et en ce que le courant provenant de chaque section du collecteur cathodique est collecté par des conducteurs qui alimentent le deuxième croisillon de la cuve aval par deux montées situées sur son grand côté amont.

3. Un procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on décale vers le centre de la cuve, par rapport aux montées qu'ils alimentent, les conducteurs passant sous la cuve.

4. Un procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier croisillon de la cuve aval est le croisillon amont, le deuxième étant le croisillon aval.

5. Un dispositif pour l'alimentation en courant de cuves d'électrolyse ignée électriquement connectées en série et disposées en travers par rapport à l'axe de la série, dispositif qui minimise les effets des champs magnétiques provoqués par le courant continu d'alimentation et qui s'applique à des cuves rec-tangulaires comprenant d'une part un caisson métallique dont le fond est formé de blocs de carbone, constituant la cathode, scellés sur des barres métalliques dites "barres cathodiques"
parallèles aux petits côtés de la cuve et sortant par les grands côtés ou elles se raccordent aux collecteurs cathodiques amont et aval, et d'autre part une anode formée par une pluralité de blocs carbonés suspendus à l'un ou l'autre de deux croisillons métalli-ques parallèles aux grands côtés de la cuve, l'un étant dit "croisillon aval", l'autre dit "croisillon amont", chaque cuve de la série étant alimentée en courant à partir de la cathode de la cuve précédente dite cuve amont et alimentant elle-même l'anode de la cuve suivante dite cuve aval, les différents connecteurs entre cuve amont et cuve aval étant, en outre, symétriques deux à deux par rapport au plan de symétrie longitudinal des cuves, caracté-risé en ce que d'une part, chaque élément du collecteur amont comprend une partie interne et une partie externe, d'autre part en ce que les montées sont au nombre de quatre, à savoir deux montées d'extrémité, l'une arrière, l'autre avant réunissant les extrémités des parties externes du collecteur amont de la cuve amont aux extrémités du croisillon amont de la cuve aval, et deux montées centrales, l'une avant, l'autre arrière, dont chacune comprend deux éléments placés sensiblement dans l'un ou l'autre des deux plans parallèles audit plan de symétrie commun des cuves, ces plans étant situés respectivement à n et à (1 - n) de la lon-gueur des cathodes et en face des interruptions entre les parties internes et externes des éléments du collecteur amont, n étant une fraction comprise entre 1/8 et 1/4, le premier élément de chaque montée partant d'un point de la partie interne du collecteur amont, passant sous la cuve amont et aboutissant au croisillon amont tandis que le deuxième élément part de l'élément correspon-dant du collecteur aval et aboutit au croisillon aval.

6. Un dispositif selon la revendication 5, caractérisé
en ce que chaque collecteur amont et aval délivre un courant élec-trique égal à la moitié du courant total traversant la cuve, le courant circulant dans chacune des montées passant sous la cuve amont étant compris entre 1/8 et 3/16 du courant total I, 1/8 correspondant à n = 1/4 tandis que 3/16 correspond à n = 1/8.

7. Un dispositif selon la revendication 5, caractérisé
en ce que l'élément de montée centrale passant sous la cuve amont est relié sensiblement au point milieu de la partie centrale du collecteur amont.