CA2627956A1

CA2627956A1 - Electrolytic cell with a heat exchanger

Info

Publication number: CA2627956A1
Application number: CA002627956A
Authority: CA
Inventors: Airy-Pierre Lamaze; Richard Laucournet; Christian Barthelemy
Original assignee: Individual
Current assignee: Rio Tinto France SAS
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2007-05-24
Also published as: FR2893329A1; WO2007057534A3; CN101305114A; AU2006314430A1; WO2007057534A2; ZA200804542B; BRPI0618543A2; RU2008123600A; FR2893329B1; US20080271996A1; EP1948849A2; NO20082380L

Abstract

L'invention se rapporte aux cellules d'électrolyse utilisées pour la production d'aluminium. Les parois latérales (8) de la cuve, qui entourent son creuset (4, 4'), sont constituées, sur au moins une fraction de leur hauteur et/ou de leur épaisseur, par une partie en matière poreuse (13), apte à permettre la circulation d'un gaz caloporteur, la partie en matière poreuse (13) étant raccordée à des moyens d'entrée (15) et de sortie (16) du gaz caloporteur, de manière à
constituer un échangeur thermique récupérant l'énergie thermique perdue sur les côtés de la cuve. The invention relates to the electrolysis cells used for the aluminum production. The side walls (8) of the tank, which surround its crucible (4, 4 '), are constituted, on at least one fraction of their height and / or thickness, by a Porous material part (13), able to allow the circulation of a gas coolant, the portion of porous material (13) being connected to inlet means (15) and outlet means (16) for the heat transfer gas, so as to constitute a heat exchanger recovering energy lost on the sides of the tank.

Description

Cuve d'électrolyse avec échangeur thermique La présente invention concerne le domaine technique des cellules d'électrolyse, notamment les cellules utilisées dans le procédé d'électrolyse mis en oeuvre pour la production industrielle de l'aluminium.
Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à un équipement des parois latérales d'une cuve de cellule d'électrolyse, visant à récupérer, par échange thermique avec un fluide caloporteur, l'énergie thermique perdue sur les côtés de la cuve, tout en assurant la protection et préservation des côtés de la cuve et en améliorant les conditions de fonctionnement de cette cuve.
La demande internationale de brevet WO, 2004/083489 AI décrit une cellule d'électrolyse pour la production de l'aluminium, dont la cuve est pourvue d'une dalle de bordure équipée pour la récupération d'énergie thermique, par circulation d'un fluide caloporteur, gazeux ou liquide. La circulation du fluide caloporteur se fait par des canaux internes, aménagés selon un trajet en "serpentin" dans la masse de la dalle de bordure, des cavités étanches aux gaz étant obtenues par divers moyens au moment de l'élaboration et de l'assemblage de panneaux latéraux, avec des profils internes obtenus par moulage et des éléments en résine carbonée qui sont éliminés au cours du frittage. L'introduction et l'extraction du fluide caloporteur sont assurées par des tuyaux ou raccords en céramique, collés au matériau des panneaux latéraux.
L'étanchéité du circuit de fluide caloporteur, ainsi constitué, est complexe et difficile à obtenir par les moyens décrits, que ce soit au niveau des cavités ménagées dans le matériau des panneaux, ou encore au niveau de la jonction entre les tubes d'alimentation de la dalle, ceci notamment du fait que le frittage des pièces s'accompagne d'un retrait important du matériau, et que la porosité résiduelle du matériau à proximité des cavités peut induire des fuites.
Le document WO 87/00211, qui concerne lui aussi les cellules d'électrolyse pour la production de l'aluminium, est axé sur le contrôle de la température du bain d'électrolyse par un système complexe de circuits de gaz, prévu dans des chambres de refroidissement aménagées non seulement dans les parois latérales de la cuve, mais aussi dans l'anode et dans le matériau réfractaire de fond de cuve, le gaz caloporteur étant de préférence l'hélium.
Le système de refroidissement sous contrôle est censé permettre de minimiser Electrolysis tank with heat exchanger The present invention relates to the technical field of cells electrolysis, in particular the cells used in the electrolysis process placed for the industrial production of aluminum.
More particularly, this invention is concerned with equipment side walls of an electrolytic cell tank, aiming to recover, by heat exchange with a heat transfer fluid, the heat energy lost on the sides of the tank, while ensuring the protection and preservation of the sides of the tank and improving the operating conditions of this tank.
International Patent Application WO 2004/083489 AI discloses an electrolysis cell for the production of aluminum, whose tank is equipped with an edge slab equipped for energy recovery thermal, by circulation of a coolant, gaseous or liquid. The circulation of the coolant is done through internal channels, arranged along a "serpentine" path in the mass of the border slab, cavities gas tightness being obtained by various means at the time of the development and assembly of side panels, with profiles internal obtained by molding and carbon resin elements which are removed by sintering course. The introduction and extraction of heat transfer fluid are provided by ceramic pipes or fittings glued to the material of the side panels.
The sealing of the heat transfer fluid circuit, thus constituted, is complex and difficult to obtain by the means described, whether at of the cavities in the material of the panels, or at the level of the junction between the feed tubes of the slab, this in particular because that the parts sintering is accompanied by a significant shrinkage of the material, and that the Residual porosity of the material near cavities can induce leaks.
WO 87/00211, which also relates to the cells of electrolysis for the production of aluminum, is focused on the control of temperature of the electrolysis bath by a complex system of gas circuits, provided in cooling chambers arranged not only in the side walls of the tank, but also in the anode and in the material refractory bottom tank, the heat transfer gas is preferably helium.
The controlled cooling system is supposed to minimize

2 l'épaisseur des matériaux réfractaires isolants, et de récupérer de l'énergie thermique. Ce système apparaît éminemment coûteux, dans sa mise en place et dans son fonctionnement.
Le brevet US 4222841 prévoit un échangeur thermique tubulaire au-dessus du bain électrolytique, moyennant une isolation thermique par panneaux réfractaires ou carbonés, séparant le bain de l'échangeur pour éviter la formation de croûtes. Aucune précision n'est donnée quant à la nature des matériaux constitutifs de l'échangeur, lequel est particulièrement sollicité
en corrosion fluorée à haute température. Ce document prévoit aussi un échangeur thermique tubulaire au niveau des parois latérales et du fond de la cuve contenant le bain, là aussi sans préciser davantage la structure et les matériaux constitutifs de l'échangeur.
Enfin, le document WO 01/94667 décrit, dans une cuve d'électrolyse pour la production d'aluminium, en substitution des dalles de bordure conventionnelles, la mise en place de panneaux latéraux de refroidissement isolés du caisson extérieur par un matériau réfractaire épais.
Chaque panneau latéral est refroidi par évaporation d'un métal ou alliage à
l'état liquide, tel que le zinc, le sodium ou un alliage sodium-lithium. La chambre d'évaporation du panneau est surmontée d'une chambre de condensation, refroidie par circulation d'un gaz caloporteur. Un tel dispositif est complexe et pose des problèmes de sécurité évidents. De plus, le matériau réfractaire peut être attaqué par les métaux ou alliages en phase liquide ou vapeur, au contact desquels il se trouve.
Face à cet état de la technique, la présente invention a pour but de fournir une conception nouvelle et avantageuse de la paroi latérale d'une cuve d'électrolyse, ayant pour fonction, autre que celle d'entourer la bordure du creuset, de réaliser un échangeur thermique dans l'objectif de récupérer l'énergie thermique perdue par les côtés de la cuve, avec une surface d'échange importante, et de contrôler l'épaisseur du talus de bain figé qui protège les matériaux de côté de la cuve de l'attaque chimique par l'aluminium liquide et le bain de sels fondus, la solution proposée visant à être simple, donc économique, tout en étant sûre, et d'un rendement élevé en ce qui concerne la récupération d'énergie thermique, avec une modulation possible de cette récupération d'énergie.
A cet effet, l'invention a pour objet une cuve d'électrolyse, utilisable pour la production d'aluminium, comportant des parois latérales munies d'un 2 the thickness of insulating refractory materials, and to recover energy thermal. This system appears eminently expensive, in its implementation and in its operation.
US Patent 4222841 provides a tubular heat exchanger above the electrolytic bath, by means of thermal insulation refractory or carbon panels, separating the bath from the heat exchanger to avoid the formation of crusts. No details are given as to the nature of the constituent materials of the exchanger, which is particularly stressed in fluoridated corrosion at high temperature. This document also provides for a tubular heat exchanger at the side walls and bottom of the tub containing the bath, again without further specification of the structure and constituent materials of the exchanger.
Finally, the document WO 01/94667 describes, in a tank of electrolysis for the production of aluminum, in substitution of the slabs of conventional edge, the placement of side panels of isolated cooling of the outer casing by a thick refractory material.
Each side panel is cooled by evaporation of a metal or alloy to the liquid state, such as zinc, sodium or a sodium-lithium alloy. The evaporation chamber of the panel is surmounted by a chamber of condensation, cooled by circulation of a heat-transfer gas. Such device is complex and poses obvious security problems. In addition, the material refractory can be attacked by metals or alloys in liquid phase or steam, in contact with which it is.
In view of this state of the art, the present invention aims to provide a new and advantageous design of the side wall of a tank electrolysis, whose function is other than to surround the border of the crucible, to achieve a heat exchanger in order to recover the thermal energy lost by the sides of the tank, with a surface exchange rate, and to control the thickness of the frozen bath protects the side materials of the tank from chemical attack by aluminum liquid and molten salt bath, the proposed solution to be simple, therefore economic, while being safe, and of high performance in the thermal energy recovery, with possible modulation of this energy recovery.
For this purpose, the subject of the invention is an electrolytic cell, which can be used for the production of aluminum, with side walls fitted with a

3 échangeur thermique, apte à être parcouru par un gaz caloporteur, caractérisée en ce que les parois latérales de la cuve comportent, sur au moins une fraction de leur hauteur et de leur épaisseur, au moins une partie en matière poreuse apte à permettre une circulation du gaz caloporteur, la ou chaque partie en matière poreuse étant raccordée à des moyens d'entrée et de sortie du gaz caloporteur.
Ainsi, selon l'invention, les parois latérales de la cuve d'électrolyse incluent des parties poreuses dans lesquelles a lieu l'échange thermique souhaité. Ces parties poreuses, à pores ouverts, présentent une porosité
importante, telle que le nombre de pores et la distribution de taille de ces pores puissent assurer un transport du gaz caloporteur sans perte de charge excessive, entre un point d'entrée et un point de sortie ou d'extraction, la circulation du gaz étant de préférence assurée par aspiration, du côté de l'extraction.
La matière poreuse peut, dans une réalisation simple, posséder des caractéristiques homogènes sur toute la hauteur et la largeur de la partie poreuse. Cependant, selon une variante avantageuse, la matière poreuse présente des caractéristiques variables, notamment de porosité, épaisseur et/ou conductivité thermique, sur la hauteur de la partie poreuse, afin d'obtenir, dans le sens de la hauteur, des zones successives possédant des caractéristiques différentes d'échange thermique. La partie poreuse peut ainsi être optimisée soit par une progression par gradient, soit par une subdivision dans le sens de la hauteur, en zones successives de caractéristiques (telles que porosité et/ou épaisseur) distinctes et choisies pour assurer la puissance souhaitée, pour un débit de gaz caloporteur correspondant. Les parois latérales de la cuve peuvent comporter en outre au moins une canalisation apte à faire circuler le gaz caloporteur suivant un trajet préférentiel, notamment en direction du bas de la partie poreuse et/ou en provenance du haut de la partie poreuse.
La partie poreuse peut être formée d'une ou plusieurs dalles poreuses, chaque dalle ayant une structure monolithique en matériau poreux.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les parois latérales de la cuve d'électrolyse comportent au moins une première partie en matériau dense située du côté intérieur de ces parois, et au moins une deuxième partie réalisée au moins partiellement en matière poreuse, située entre la première partie et le caisson extérieur de la cuve, c'est-à-dire du côté extérieur de ces parois, en regard du caisson extérieur de la cuve.

WO 2007/057533 heat exchanger, suitable for being traversed by a heat-transfer gas, characterized in that the side walls of the vessel comprise, on at less a fraction of their height and their thickness, at least a part in porous material capable of allowing circulation of the heat-transfer gas, the each portion of porous material being connected to means of entry and heat transfer gas outlet.
Thus, according to the invention, the side walls of the electrolytic cell include porous parts in which the heat exchange takes place wish. These porous parts, with open pores, have a porosity important, such as the number of pores and the size distribution of these pore can transport heat transfer gas without loss of load excessive, between an entry point and an exit or extraction point, the gas circulation being preferably provided by suction, on the side of extraction.
The porous material can, in a simple embodiment, possess homogeneous characteristics over the entire height and width of the part porous. However, according to an advantageous variant, the porous material has variable characteristics, including porosity, thickness and / or thermal conductivity, over the height of the porous part, so to obtain, in the sense of height, successive zones with different characteristics of heat exchange. The porous part can thus be optimized either by gradient progression or by subdivision in the direction of the height, in successive zones of characteristics (such that porosity and / or thickness) distinct and chosen to ensure the power desired, for a corresponding heat transfer gas flow. The walls lateral of the tank may further comprise at least one pipe capable of circulating the heat transfer gas along a preferential path, particularly in direction from the bottom of the porous part and / or from the top of the porous part.
The porous part may be formed of one or more slabs porous, each slab having a monolithic structure of porous material.
According to one embodiment of the invention, the side walls of the electrolytic cell comprise at least a first part of material dense on the inner side of these walls, and at least a second part at least partially made of a porous material, located between the first part and the outer casing of the tank, that is to say on the outer side of these walls, facing the outer chamber of the tank.

WO 2007/05753

4 PCT/FR2006/002465 La première partie en matériau dense est typiquement en contact avec une bordure à bord incliné qui, avec les blocs cathodiques, forment le creuset cathodique. Un matériau de contact peut être interposé entre ladite première partie et la bordure afin de diminuer la résistance thermique à cette interface. En fonctionnement, ladite première partie peut éventuellement être en contact avec la partie supérieure du talus de bain électrolytique figé.
L'échange thermique est ici réalisé dans la partie en matière poreuse, située du côté extérieur des parois latérales.
La partie en matériau dense peut également être formée par une ou plusieurs dalles de structure monolithique. Selon une variante, la partie en matériau dense peut être réunie à la partie en matériau poreux par assemblage. L'assemblage des deux parties de ces parois, à savoir la partie intérieure en matériau dense et la partie extérieure en matière poreuse, est réalisable par une matière réfractaire tel qu'un béton, typiquement sous forme de coulis réfractaire, ou par une colle usuelle pour les matériaux concernés, ou encore par une colle spécifique pour cette application.
Au lieu de prévoir l'assemblage de deux matériaux distincts, se succédant dans le sens de l'épaisseur des parois latérales de la cuve, une variante de l'invention prévoit que les parois latérales de la cuve d'électrolyse comportent une structure formée à partir de dalles monolithiques, réalisées dans un matériau à porosité variable dans le sens de l'épaisseur desdites parois latérales.
Les dalles peuvent former des dispositifs d'échange thermique individuels.
Une partie poreuse peut être obtenue par un procédé comportant la production d'un corps en polymère poreux comprenant une ou plusieurs mousses en polymère à porosité ouverte, la préparation d'une suspension d'un précurseur de céramique, l'imprégnation du corps poreux par cette suspension, le séchage de la suspension imprégnée, la cuisson du corps poreux afin de brûler les composants organiques et le frittage du corps poreux. Le brevet américain US 5 039 340 décrit un tel procédé. Un matériau à porosité variable peut être obtenu en formant un corps initial comportant une mousse à porosité
variable ou une superposition de deux ou plusieurs mousses poreuses distinctes ayant des porosités différentes. Une dalle comportant une partie en matériau dense et une partie en matériau poreux péut être obtenue en formant la partie dense par coulage, vibrotassage et pressage d'un précurseur de céramique, et en réunissant le corps dense ainsi obtenu à un ou plusieurs corps poreux comme décrit ci-dessus, typiquement après les avoir imprégnés d'un précurseur de céramique, la cuisson et le frittage étant de préférence effectués après avoir réuni le corps dense et le corps poreux. 4 PCT / FR2006 / 002465 The first part in dense material is typically in contact with an inclined edge which, together with the cathodic blocks, form the cathode crucible. A contact material may be interposed between said first part and the edge in order to decrease the thermal resistance to this interface. In operation, said first part may possibly be in contact with the upper part of the fixed electrolytic bath.
The heat exchange is here carried out in the portion of porous material, located of outer side of the side walls.
The dense material part can also be formed by a or several slabs of monolithic structure. According to one variant, the part in dense material can be joined to the porous material part by assembly. The assembly of the two parts of these walls, namely the part interior of dense material and the outer porous part, is achievable by a refractory material such as concrete, typically in form of refractory slurry, or by a usual glue for the materials concerned, or again by a specific glue for this application.
Instead of providing for the assembly of two different materials, succeeding in the direction of the thickness of the side walls of the tank, a variant of the invention provides that the side walls of the tank electrolysis have a structure formed from monolithic slabs, made in a material with variable porosity in the direction of the thickness of said side walls.
Slabs can form heat exchange devices individual.
Porous part can be obtained by a process comprising the producing a porous polymer body comprising one or more polymer foam with open porosity, the preparation of a suspension of a ceramic precursor, the impregnation of the porous body with this suspension, drying the impregnated suspension, baking the porous body in order to burning the organic components and sintering the porous body. The patent US 5,039,340 describes such a method. A material with variable porosity can be obtained by forming an initial body having a porous foam variable or a superposition of two or more porous foams distinct with different porosities. A slab with a part made of dense material and a part of porous material could be obtained by forming the dense part by pouring, vibrating and pressing a precursor of ceramic, and by bringing together the dense body thus obtained to one or more porous body as described above, typically after impregnating of a ceramic precursor, preferably baking and sintering performed after combining the dense body and the porous body.

5 La matière poreuse utilisée peut être formée d'un métal ou d'un alliage métallique, d'une céramique thermiquement conductrice ou un mélange ou une combinaison de ceux-ci, et se présente typiquement sous forme de mousse. De préférence, le métal ou alliage métallique a un point de fusion supérieur à 800 C et est résistant à l'oxydation à des températures supérieures à 250 C, comme les alliages base nickel (c'est-à-dire contenant plus de 50 %
en poids de nickel). Ledit métal ou alliage métallique a de préférence un coefficient de dilatation thermique inférieur à 25.10"6 K-1, tel que de l'Inconel 686 contenant du nickel, du chrome, du molybdène et du tungstène. La conductivité thermique intrinsèque de la céramique est de préférence supérieure à 5 W/m.K, et de préférence encore supérieure à 20 W/m.K Afin d'augmenter la compatibilité de dilatation thermique entre la matière dense et la matière poreuse, cette dernière est avantageusement une mousse contenant majoritairement du carbure de silicium (SiC), du nitrure de silicium et/ou du nitrure d'aluminium, qui sont des matériaux thermiquement conducteurs au sens de la présente invention (majoritairement signifiant plus de 50 % en poids). Dans ce dernier cas, la matière poreuse contient de préférence au moins 70 % en poids de céramique thermiquement conductrice, et de préférence encore 85 % en poids de céramique thermiquement conductrice, le reste pouvant être, par exemple, des liants minéraux de type oxyde, tels que des silicates ou des oxynitrures.
La matière poreuse possède une porosité supérieure à 70 %, de préférence supérieure à 80 % (la porosité étant ici définie comme le taux de vide).
Considérant plus particulièrement le cas de parois latérales comportant une première partie en matériau dense et une deuxième partie en matière poreuse, il est préféré que la partie en matériau dense possède une porosité inférieure à 20 %. Le matériau dense est de préférence un matériau céramique contenant au moins 70 % en poids de carbure de silicium (SiC), et de préférence encore 85 % en poids de carbure de silicium (SiC).
En combinaison avec la répartition dans le sens de l'épaisseur des parois latérales de la cuve, la partie en matière poreuse qui est le siège de The porous material used may be formed of a metal or a metal alloy, a thermally conductive ceramic or a mixture or a combination thereof, and is typically in the form of foam. Preferably, the metal or metal alloy has a melting point greater than 800 C and is resistant to oxidation at temperatures higher at 250 C, such as nickel base alloys (ie containing more than 50%
by weight of nickel). Said metal or metal alloy preferably has a coefficient of thermal expansion less than 25.10 "6 K-1, such as Inconel 686 containing nickel, chromium, molybdenum and tungsten. The intrinsic thermal conductivity of the ceramic is preferably greater than 5 W / mK, and more preferably greater than 20 W / mK
to increase the thermal expansion compatibility between the dense material and the porous material, the latter is advantageously a foam containing mainly silicon carbide (SiC), silicon nitride and / or aluminum nitride, which are thermally conductive sense of the present invention (mainly meaning more than 50% in weight). In the latter case, the porous material preferably contains less than 70% by weight of thermally conductive ceramic, and still preferably 85% by weight of thermally conductive ceramic, the remainder may be, for example, oxide-type inorganic binders, such as silicates or oxynitrides.
The porous material has a porosity greater than 70%, preferably greater than 80% (porosity being defined here as the rate of empty).
Considering more particularly the case of side walls having a first portion of dense material and a second portion of porous material, it is preferred that the part of dense material has a porosity less than 20%. The dense material is preferably a material ceramic containing at least 70% by weight of silicon carbide (SiC), and more preferably 85% by weight of silicon carbide (SiC).
In combination with the distribution in the direction of the thickness of side walls of the tank, the part of porous material which is the seat of

6 l'échange thermique peut être présente sur tout ou partie de la hauteur de ces parois.
Selon une première possibilité, la partie en matière poreuse s'étend sur sensiblement toute la hauteur des parois latérales de la cuve, ce qui permet de soutirer sur une surface étendue une quantité contrôlée d'énergie thermique produite par l'électrolyse.
Selon une autre possibilité, la partie en matière poreuse s'étend sur une portion limitée de la hauteur totale des parois latérales de la cuve, notamment sur une fraction de l'ordre d'un tiers à une moitié de la hauteur de cette cuve, de façon à concentrer l'échange thermique, donc le flux thermique soutiré, en face de zones limitées et judicieusement choisies, par exemple au niveau de l'interface entre la couche d'aluminium liquide et le bain de sels fondus, connu pour être une zone critique vis-à-vis de la stabilité du talus.
Les moyens d'entrée et de sortie du gaz caloporteur peuvent être situés notamment en partie haute et en partie basse de la ou chaque partie en matière poreuse, donc en partie haute et en partie basse des parois latérales de la cuve, ceci notamment dans le cas d'une zone poreuse s'étendant sur sensiblement toute la hauteur des parois latérales.
Cependant, notamment dans le cas d'une partie en matière poreuse divisée dans le sens de la hauteur en zones successives possédant des caractéristiques différentes d'échange thermique, on prévoit avantageusement au moins une entrée ou une sortie additionnelle du gaz caloporteur située à hauteur intermédiaire, en particulier au niveau de la transition entre deux zones successives, en fonction des besoins d'échange thermique dans ces différentes zones.
Les moyens d'entrée et de sortie du gaz caloporteur peuvent aussi être répartis sur la dimension horizontale d'une partie en matière poreuse des parois latérales de la cuve, en particulier en disposant l'entrée et la sortie respectivement aux deux extrémités horizontalement opposées d'une partie en matière poreuse. Ceci s'applique en particulier au cas d'une partie en matière poreuse de grande longueur, en vue d'assurer un échange thermique autant que possible homogène sur toute la longueur de ladite partie en matière poreuse.
A cet égard, on notera qu'une partie en matière poreuse peut s'étendre sur une zone de longueur très supérieure à celle d'une dalle (par exemple, lorsque la partie poreuse est formée par assemblage de deux ou 6 the heat exchange can be present on all or part of the height of these walls.
According to a first possibility, the part made of porous material extends substantially the entire height of the side walls of the tank, which allows to draw off on a large surface a controlled quantity of thermal energy produced by electrolysis.
According to another possibility, the part made of porous material a limited portion of the total height of the side walls of the tank, especially on a fraction of the order of a third to a half of the height of this tank, so as to concentrate the heat exchange, therefore the thermal flow withdrawn, in the face of limited and judiciously chosen areas, for example at level of the interface between the liquid aluminum layer and the salt bath melted, known to be a critical area with respect to slope stability.
The input and output means of the heat transfer gas can be located in particular in the upper part and in the lower part of the or each part in porous material, so in the upper part and in the lower part of the side walls of the tank, this especially in the case of a porous zone extending over substantially the entire height of the side walls.
However, in particular in the case of a party in porous divided in the direction of height into successive zones possessing different characteristics of heat exchange, it is expected advantageously at least one additional inlet or outlet of the gas coolant at intermediate height, particularly at the level of the transition between two successive zones, according to exchange needs thermal in these different areas.
The input and output means of the heat transfer gas can also be spread over the horizontal dimension of a porous material part of side walls of the tank, in particular by arranging the inlet and the outlet respectively at the two horizontally opposite ends of a portion porous material. This applies in particular to the case of a party in long porous, in order to ensure a thermal exchange as much homogeneous throughout the entire length of that part porous.
In this respect, it should be noted that a portion of porous material may extend over a zone of length much greater than that of a slab (eg for example, when the porous part is formed by assembling two or

7 plusieurs dalles en matériau poreux). Dans ces cas, la jonction des dalles est réalisée de manière à permettre l'écoulement du gaz caloporteur entre les zones poreuses respectives de dalles jointives. Le ciment de jonction peut être un béton, un coulis réfractaire ou une colle adaptée. Le nombre des entrées et des sorties de gaz caloporteur peut ainsi être limité.
De manière préférentielle, pour éviter, en cas de défaillance locale des dispositifs échangeurs de chaleur, un écoulement de liquides chauds en dehors du caisson extérieur de la cuve, en particulier dans le cas où la zone poreuse s'étend sur sensiblement toute la hauteur des parois latérales de la cuve, donc du caisson, la ou les entrées de gaz caloporteur possèdent des orifices situés à un niveau supérieur au niveau du liquide dans la cuve, c'est-à-dire que les orifices d'entrée sont situés en partie haute des côtés du caisson ou sur la périphérie du dessus du caisson, ou encore que, si les entrées proprement dites sont situées en partie basse de la cuve pour des raisons techniques, ces entrées sont prolongées par des tubulures dirigées vers le haut et ayant leurs orifices situés à un niveau supérieur au niveau de liquide dans la cuve.
Pour la sortie du gaz caloporteur, et plus particulièrement pour l'extraction par aspiration de ce gaz, on prévoit avantageusement au moins un collecteur latéral, raccordé à une pluralité de sorties du gaz caloporteur. De manière préférentielle, chaque côté de la cuve d'électrolyse est équipé d'au moins un collecteur, tous les collecteurs pouvant être raccordés à une centrale d'aspiration commune. Les deux côtés longs de la cuve peuvent être équipés, chacun, de deux collecteurs parallèles.
Quelle que soit la position des orifices d'entrée et de sortie du gaz caloporteur, la section de passage de ces orifices ou de certains d'entre eux, est avantageusement rendue réglable au moyen de registres. Ces registres peuvent être préréglés à froid, avant le démarrage de l'exploitation de la cuve d'électrolyse, en fonction des spécificités locales de la conception de la cuve.
La conception et la réalisation du ou des collecteurs, par lesquels s'effectue l'extraction du gaz caloporteur, est de préférence telle que, avant réglage des registres précités, on obtienne une perte de charge à l'aspiration qui soit équivalente dans tous les dispositifs d'échange thermique individuels de la cuve qui leurs sont raccordés, de manière à obtenir des flux volumiques de chaleur constants. 7 several slabs of porous material). In these cases, the junction of the slabs is carried out in such a way as to allow the flow of the heat-transfer gas between respective porous zones of adjoining slabs. Junction cement can to be a concrete, a refractory grout or a suitable glue. The number of entries and heat transfer gas outlets can thus be limited.
Preferably, to avoid, in case of local failure heat exchangers, a flow of hot liquids into out of the outer casing of the tank, particularly in the case where the area porous area extends substantially the entire height of the side walls of the tank, therefore of the box, the heat transfer gas inlet (s) have orifices located at a level higher than the level of the liquid in the tank, that is, at-say that the inlet ports are located at the top of the sides of the box or on the periphery of the top of the box, or that, if the entries proper are located in the lower part of the tank for reasons these inlets are extended by pipes directed towards the high and having their orifices located at a level higher than the liquid level in the tank.
For the exit of the heat-transfer gas, and more particularly for suction extraction of this gas is advantageously provided at least one side collector, connected to a plurality of heat transfer gas outlets. Of preferentially, each side of the electrolytic cell is equipped with minus one collector, all the collectors that can be connected to one power plant common aspiration. The two long sides of the tank can be equipped, each of two parallel collectors.
Regardless of the position of the gas inlet and outlet ports coolant, the section of passage of these orifices of some of them, is advantageously made adjustable by means of registers. These registers can be pre-set cold, before starting the operation of the tank electrolysis, depending on the local specificities of the design of the tank.
The design and construction of the collector (s) through which the extraction of the coolant gas is preferably such that, before adjustment of the above-mentioned registers, one obtains a pressure drop at the suction which is equivalent in all the individual heat exchange devices of the connected to them, in order to obtain volume flows of constant heat.

8 Le gaz caloporteur peut être de l'air, ou un gaz inerte, typiquement de l'azote, de l'hélium ou de l'argon, ou un mélange d'air et de gaz inerte.
En cas d'utilisation de l'air en tant que gaz caloporteur, les entrées d'air peuvent être ouvertes sur l'atmosphère environnante, plus particulièrement dans l'espace situé entre des cuves adjacentes, et seules les sorties d'air sont dans ce cas raccordées à des collecteurs d'aspiration. Les entrées d'air sont ainsi constituées par de simples orifices, de forme et dimension adaptées, qui fonctionnent par dépression pour alimenter un dispositif échangeur, autrement dit une partie en matière poreuse.
Toutefois, dans un autre mode préférentiel d'utilisation de l'air en tant que gaz caloporteur, cet air est recyclé pour augmenter sa température d'entrée dans la zone poreuse, et par conséquent sa température de sortie de cette zone, afin d'augmenter le rendement de valorisation de l'énergie récupérée, par exemple au travers d'un échangeur thermique externe. Dans ce cas, un réseau de distribution est prévu, pour ramener vers les orifices d'entrée l'air prélevé aux orifices de sortie. La conception de ce réseau de distribution assure une perte de charge qui est identique, à tous les orifices d'entrée d'air de la cuve, en vue d'obtenir une homogénéité de fonctionnement.
De même, dans le cas où le gaz caloporteur contient un gaz inerte, il est avantageux de le recycler en raison de sa valeur.
Enfin, s'il est prévu un réseau de distribution, il est possible de combiner le mode de réalisation sans recyclage du gaz caloporteur, donc avec aspiration de l'air dans l'espace situé entre les cuves, et le mode de réalisation avec recyclage de l'air, au moyen de vannes d'admission directe d'air dans le réseau de distribution, ces vannes pouvant être situées en différents points du réseau de distribution, de préférence en combinaison avec des vannes d'isolation aptes à isoler les unes des autres différentes portions du réseau de distribution. Ce mode "combiné" présente l'avantage de permettre les interventions sur le réseau de distribution, ou de pallier temporairement à
une défaillance dans la partie "amont" du système de recyclage de gaz, ou encore de compenser des pertes d'air dans le circuit.
Avantageusement, un isolant thermique est en outre disposé entre la partie en matière poreuse et le caisson de la cuve, et plus précisément entre la face extérieure de la partie en matière poreuse, d'une part, et la face interne du caisson de la cuve, d'autre part. La couche dé matériau isolant limite les pertes thermiques, ce qui permet d'augmenter la récupération d'énergie. 8 The heat-transfer gas may be air, or an inert gas, typically nitrogen, helium or argon, or a mixture of air and inert gas.
If air is used as heat transfer gas, the inputs air can be opened to the surrounding atmosphere, plus especially in the space between adjacent tanks, and only Air outlets are in this case connected to suction manifolds. The air inlets are thus constituted by simple orifices, of shape and adapted dimension, which work by depression to power a exchanger device, in other words a part made of porous material.
However, in another preferential mode of use of air in as heat transfer gas, this air is recycled to increase its temperature entering the porous zone, and consequently its exit temperature of this area, in order to increase the energy recovery efficiency recovered, for example through an external heat exchanger. In this In this case, a distribution network is planned to bring back the openings input the air taken at the outlets. The design of this network of distribution ensures a pressure drop that is identical, at all the inlet ports air of the tank, in order to obtain an homogeneity of operation.
Similarly, in the case where the heat transfer gas contains an inert gas, it is advantageous to recycle it because of its value.
Finally, if a distribution network is planned, it is possible to combine the embodiment without recycle heat transfer gas, so with suction of air in the space between the tanks, and the mode of production with air recirculation, by means of direct air intake valves in the distribution network, these valves can be located at different points of distribution network, preferably in combination with valves insulation capable of isolating each other different portions of the network of distribution. This "combined" mode has the advantage of allowing interventions on the distribution network, or to temporarily a failure in the "upstream" part of the gas recycling system, or to compensate for air losses in the circuit.
Advantageously, a thermal insulation is furthermore disposed between the part made of porous material and the chamber of the tank, and more precisely enter the outer face of the porous material part, on the one hand, and the face internal the chamber of the tank, on the other hand. The layer of insulating material limits the thermal losses, which increases the energy recovery.

9 L'isolant thermique est avantageusement un matériau fibreux afin qu'il puisse agir comme un tampon déformable pour protéger les dalles de bordure, en absorbant les éventuelles dilatations thermiques de la cuve, notamment au cours de sa montée en température à la mise en service de la cellule.
L'isolant forme typiquement une couche sensiblement verticale dont l'épaisseur est comprise entre 10 et 100 mm, et préférentiellement 15 et 50 mm.
Le gaz caloporteur circule de préférence par aspiration, et donc par dépression, au travers du dispositif d'échange thermique, afin que, en cas de défaillance du dispositif, le dispositif ne souffle pas du gaz caloporteur dans la structure de la cuve, les blocs de bordure, le fond de la cuve ou les phases liquides. Cette variante de l'invention peut être mise en oeuvre en raccordant la cellule d'électrolyse à un système d'aspiration apte à faire circuler un gaz caloporteur par dépression dans la ou chaque partie en matière poreuse.
Enfin, l'invention a aussi pour objet une installation industrielle de production d'aluminium, comprenant une pluralité de cuves d'électrolyse telles que précédemment définies, qui sont reliées par des collecteurs à un circuit de gaz caloporteur dirigé vers des moyens de récupération d'énergie, comprenant au moins un échangeur thermique externe et/ou au moins un générateur d'électricité.
Dans l'ensemble, le système d'échangeur thermique proposé par l'invention possède les avantages suivants :
- Ce système d'échangeur thermique est d'une grande simplicité
de réalisation, qui le rend économique et fiable ;
- Etant localisé au plus près de la source d'énergie thermique, le système permet une récupération optimale de cette énergie ; la valorisation de cette énergie est optimale car elle se fait à température élevée ;
- La mise en oeuvre de l'invention ne nécessite pas de remise en cause de la structure de la cuve d'électrolyse, ce qui contribue à la simplicité et permet un post-équipement de cuves existantes ;
- La récupération d'énergie est aisément modulable, en fonction de la température d'entrée du gaz caloporteur et de son débit, ce qui permet de participer à la régulation de l'intensité de service des cuves d'électrolyse en fonction des besoins de production ou des disponibilités en énergie électrique.
Le système d'échangeur thermique sert à évacuer tout ou partie de l'énergie excédentaire par rapport à un point de fonctionnemént déterminé ;

- L'invention permet d'augmenter la précision de contrôle de l'épaisseur du talus de bain électrolytique figé qui protège les matériaux des parois latérales des cuves contre l'attaque chimique par l'aluminium liquide et le bain de sels fondus. Ceci permet, en association avec les points précédents, 5 de développer de nouvelles cuves d'électrolyse à puissance spécifique notablement augmentée, et à bilan énergétique identique ou amélioré, avec la possibilité de moduler l'intensité de la cuve sans perturber l'équilibre thermique de la cuve.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, 9 The thermal insulation is advantageously a fibrous material so that it can act as a deformable pad to protect the edge slabs, in absorbing any thermal expansion of the tank, particularly at during its rise in temperature at the commissioning of the cell.
insulation typically forms a substantially vertical layer whose thickness is between 10 and 100 mm, and preferably 15 and 50 mm.
The heat transfer gas preferably circulates by suction, and therefore by depression, through the heat exchange device, so that, in case of failure of the device, the device does not blow coolant gas in the tank structure, edge blocks, bottom of the tank or phases liquids. This variant of the invention can be implemented by connecting the electrolysis cell with a suction system adapted to circulate a gas heat transfer by depression in the or each porous part.
Finally, the invention also relates to an industrial installation of aluminum production, comprising a plurality of electrolysis cells such as than previously defined, which are connected by collectors to a circuit of heat transfer gas directed to energy recovery means, comprising at least one external heat exchanger and / or at least one generator electricity.
Overall, the heat exchanger system proposed by the invention has the following advantages:
- This heat exchanger system is very simple of achievement, which makes it economical and reliable;
- Being located closer to the source of thermal energy, the system allows optimal recovery of this energy; the valuation of this energy is optimal because it is done at high temperature;
- The implementation of the invention does not require delivery because of the structure of the electrolysis cell, which contributes to the simplicity and allows retrofitting of existing tanks;
- Energy recovery is easily scalable, depending the heat transfer gas inlet temperature and its flow rate, which allows of participate in the regulation of the intensity of service of the electrolysis tanks in depending on production needs or energy availability electric.
The heat exchanger system is used to evacuate all or part of the energy surplus in relation to a specific operating point;

The invention makes it possible to increase the control accuracy of the thickness of the frozen electrolytic bath slope that protects the materials from side walls of vats against chemical attack by liquid aluminum and the bath of molten salts. This allows, in association with the points precedents 5 to develop new electrolysis vessels with specific power significantly increased, and with the same or improved energy balance, with the possibility of modulating the intensity of the tank without disturbing the equilibrium thermal of the tank.
The invention will be better understood with the aid of the description which follows,

10 en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, divers modes de réalisation de cette cellule d'électrolyse avec cuve à parois latérales munies d'un échangeur thermique :
La figure 1 est une vue partielle en coupe verticale d'une cellule d'électrolyse conforme à la présente invention ;
La figure 2 est une vue en coupe partielle, correspondant à la partie droite de la figure 1, montrant une première variante de la cellule ;
La figure 3 est une vue similaire à la figure 2, illustrant une deuxième variante ;
Les figures 4 à 9 sont des vues similaires aux précédentes, illustrant encore d'autres variantes de la cellule, objet de l'invention ;
La figure 10 est une vue en coupe verticale, suivant X-X de figure 10 with reference to the attached schematic drawing showing, by way of example, various embodiments of this electrolytic cell with walled vessel lateral equipped with a heat exchanger:
FIG. 1 is a partial view in vertical section of a cell electrolysis according to the present invention;
FIG. 2 is a partial sectional view, corresponding to the part right of Figure 1, showing a first variant of the cell;
FIG. 3 is a view similar to FIG. 2, illustrating a second variant;
Figures 4 to 9 are views similar to the previous ones, illustrating further variants of the cell object of the invention;
FIG. 10 is a view in vertical section, along XX of FIG.

11, d'une autre réalisation de cellule d'électrolyse selon l'invention ;
La figure 11 est une vue en plan par-dessus, partielle, de la cellule de la figure 10 ;
La figure 12 représente un assemblage modulaire selon une variante avantageuse de l'invention.
La figure 13 est un schéma illustrant un mode de récupération de l'énergie thermique de cellules selon l'invention.
Comme le montre la figure 1, une cuve d'électrolyse 22, utilisée dans la production de l'aluminium à partir d'alumine, comprend généralement :

- un caisson extérieur 2, en acier, - un garnissage de soi 3 en matériau réfractaire, - un creuset 40, destiné à être polarisé cathodiquement, formé en tout ou partie de blocs cathodiques 4 et d'une bordure 4', qui est typiquement formée de blocs de bordure en matériaux carbonés, - une arrivée de courant à la cathode, par des barres d'acier 5 horizontales, qui traversent le caisson 2 et sont scellées aux blocs cathodiques 4, - des parois latérales de cuve 8, détaillées ci-après.
Une cellule d'électrolyse 23 est formée par l'assemblage d'une cuve 22 et d'une ou plusieurs anodes carbonées 6, en partie supérieure, surmontant le creuset, et reliées à une arrivée de courant par des multipodes anodiques 7.
En service, le creuset 40 contient une couche d'aluminium liquide 9, surmontée d'un bain d'électrolyte fondu 10 à base de cryolithe dans lequel plonge chaque anode 6. L'ensemble formé par la couche d'aluminium liquide 9 et par le bain d'électrolyte 10 est entouré par une zone de bain solidifié, dite "talus" 11, proche des parois latérales 8 et en contact avec les blocs de bordure 4' du creuset 40.
Vue en plan par-dessus, la cuve d'électrolyse possède une forme générale rectangulaire, avec deux grands côtés et deux petits côtés.
Une cellule d'électrolyse est habituellement associée à d'autres cellules similaires, disposées en file, avec des espaces libres (donc remplis d'air) entre les cuves de ces cellules.
Comme l'illustre la partie droite de la figure 1, les parois latérales 8 de la cuve d'électrolyse sont, conformément à la présente invention, divisées dans le sens de leur épaisseur en au moins deux parties adjacentes. Une première partie 12, située du côté intérieur et se trouvant ainsi au contact des blocs de bordure 4' (et éventuellement du talus 11) est réalisée en un matériau réfractaire dense, autant que possible étanche aux gaz, notamment sous la forme d'une pluralité de dalles à base de carbure de silicium (SiC).
Une seconde partie, située du côté extérieur, donc en regard de la face interne du caisson 2, est constituée ici, sur pratiquement toute sa hauteur, par une matière poreuse 13. La matière poreuse, qui est typiquement une mousse (de préférence une mousse en carbure de silicium), possède une porosité adaptée, typiquement comprise entre 10 et 90 ppi (soit entre environ 4 et 36 pores/cm), et de préférence comprise entre 20 et 70 ppi (soit entre environ 8 et 28 pores/cm), afin d'offrir une faible perte de charge tout en maintenant une capacité d'échange thermique élevée.
L'épaisseur de la partie dense 12 peut être comprise entre 10 et 100 mm, et préférentiellement entre 30 et 50 mm, tandis que l'épaisseur de la 11, another embodiment of an electrolysis cell according to the invention;
Figure 11 is a plan view over, partially, of the cell of Figure 10;
FIG. 12 represents a modular assembly according to a advantageous variant of the invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a mode of recovery of the thermal energy of cells according to the invention.
As shown in FIG. 1, an electrolytic cell 22, used in the production of aluminum from alumina, generally includes:

an outer casing 2 made of steel, a self-lining 3 made of refractory material, a crucible 40, intended to be cathodically polarized, formed in all or part of cathode blocks 4 and a border 4 ', which is typically formed of edge blocks made of carbonaceous materials, a current arrival at the cathode, by steel bars 5 horizontal, which pass through the caisson 2 and are sealed to the blocks cathode - Side walls of tank 8, detailed below.
An electrolysis cell 23 is formed by assembling a tank 22 and one or more carbonaceous anodes 6, in the upper part, surmounting the crucible, and connected to an arrival of current by multipodes anodic 7.
In use, the crucible 40 contains a layer of liquid aluminum 9, surmounted by a molten electrolyte bath 10 based on cryolite in which plunges each anode 6. The assembly formed by the layer of liquid aluminum 9 and by the electrolyte bath 10 is surrounded by a solidified bath zone, called "slope" 11, close to the side walls 8 and in contact with the blocks of 4 'border of the crucible 40.
Plan view from above, the electrolysis cell has a shape rectangular, with two long sides and two small sides.
An electrolysis cell is usually associated with other similar cells, arranged in line, with free spaces (thus filled air) between the cells of these cells.
As illustrated in the right part of Figure 1, the side walls 8 of the electrolytic cell are, according to the present invention, divided in the direction of their thickness in at least two adjacent parts. A
first part 12, located on the inner side and thus in contact of the 4 'border blocks (and possibly the slope 11) is made in one material refractory dense, as much as possible gas-tight, especially under the form of a plurality of slabs based on silicon carbide (SiC).
A second part, located on the outside, so next to the internal face of the casing 2, is constituted here, on practically all its height, porous material 13. The porous material, which is typically a foam (preferably a silicon carbide foam), has a adapted porosity, typically between 10 and 90 ppi (or between about 4 and 36 pores / cm), and preferably between 20 and 70 ppi (or between approximately 8 and 28 pores / cm), in order to offer a low pressure drop while now a high heat exchange capacity.
The thickness of the dense portion 12 may be between 10 and 100 mm, and preferably between 30 and 50 mm, while the thickness of the

12 partie en matière poreuse 13 est comprise entre 5 et 50 mm, préférentiellement entre 10 et 25 mm, et typiquement entre 15 et 25 mm. L'assemblage de ces deux parties 12 et 13, à leur interface 14, est réalisable au moyen d'une colle spécifique, sous forme de suspension ou de pâte, contenant un mélange d'une charge minérale d'une granulométrie moyenne inférieure à 250 pm, et une résine siliconée. Dans le cas d'une suspension, le mélange peut éventuellement contenir un solvant pour solubiliser la résine et former une suspension fluide. Les demandes internationales WO 03/033435 et WO
03/033436 décrivent des colles possibles.
Un matériau fibreux, isolant thermique (non représenté), peut être introduit entre le caisson et la partie poreuse afin de réduire les pertes thermiques vers le caisson, en vue de leur récupération. Cet isolant peut également être mis en compression entre la paroi extérieure de la partie en matière poreuse 13, et la face interne du caisson 2.
La partie en matière poreuse 13 est prévue pour être parcourue, de bas en haut dans la figure 1, par de l'air qui est admis par un orifice d'entrée d'air 15, situé en partie basse de la paroi latérale 8, et qui est extrait par un orifice de sortie d'air 16, situé en partie haute de la paroi latérale 8.
L'air, qui n'est pas recyclé dans le cas illustré à la figure 1, est prélevé à l'extérieur de la cuve, et notamment dans un espace libre entre cuves, et il est admis par dépression suivant les flèches FI dans l'orifice d'entrée d'air 15. Cet air, extrait par l'orifice de sortie d'air 16, parcourt suivant la flèche F2 une tubulure 17 raccordée à cet orifice 16 et parvient à un collecteur latéral 18, qui s'étend horizontalement le long d'un côté de la cuve et est lui-même relié à une centrale d'aspiration (non représentée). Le même collecteur 18 peut ainsi regrouper les flux d'air extraits de plusieurs échangeurs thermiques analogues, qui se succèdent le long d'une paroi latérale 8 de la cuve.
L'air parcourant les échangeurs thermiques, ainsi constitués, récupère de l'énergie thermique dégagée dans la cuve, et transfère cette énergie vers l'extérieur de la cuve. La gamme de flux de chaleur ainsi évacuée par les parois 8 de la cuve s'étend typiquement entre 1 et 35 kw/m2.
L'orifice de sortie d'air 16 est avantageusement pourvu d'un registre 19, permettant de régler la section de sortie de l'air.
Selon une disposition inversée, illustréé par la figure 2 (sur laquelle les éléments correspondants sont désignés par les mêmes repères), l'orifice 12 portion of porous material 13 is between 5 and 50 mm, preferentially between 10 and 25 mm, and typically between 15 and 25 mm. The assembly of these two parts 12 and 13, at their interface 14, is achievable by means of a glue specific, in the form of a suspension or paste, containing a mixture of mineral filler with an average particle size of less than 250 μm, and a silicone resin. In the case of a suspension, the mixture may optionally contain a solvent for solubilizing the resin and forming a fluid suspension. International Applications WO 03/033435 and WO
03/033436 describe possible glues.
A fibrous material, thermal insulator (not shown), can be introduced between the box and the porous part in order to reduce the losses to the caisson for recovery. This insulation can also be put in compression between the outer wall of the part in porous material 13, and the inner face of the casing 2.
Porous material portion 13 is intended to be traveled, from bottom up in Figure 1, by air that is admitted through an orifice input 15, located at the bottom of the side wall 8, and which is extracted by a air outlet port 16, located in the upper part of the side wall 8.
The air, which is not recycled in the case illustrated in Figure 1, is collected outside the tank, and in particular in a free space between tanks, and it is admitted by depression following the arrows FI in the orifice 15. This air, extracted through the air outlet 16, travels next the arrow F2 a tubing 17 connected to this orifice 16 and reaches a lateral collector 18, which extends horizontally along one side of the tank and is itself connected to a central vacuum (not shown). The same collector 18 can thus group the air flows extracted from several exchangers thermals, which follow each other along a side wall 8 of the tank.
The air flowing through the heat exchangers, thus constituted, recuperates thermal energy released in the tank, and transfers this energy to the outside of the tank. The range of heat flows thus evacuated by the walls 8 of the vessel typically ranges from 1 to 35 kw / m2.
The air outlet orifice 16 is advantageously provided with a damper 19, to adjust the outlet section of the air.
In an inverted arrangement, illustrated by Figure 2 (on which the corresponding elements are designated by the same references), the orifice

13 d'entrée d'air 15 est situé en partie haute tandis que l'orifice de sortie d'air 16 est situé en partie basse de la paroi latérale 8.
La figure 3 montre un mode de réalisation se rapprochant de celui de la figure 1, mais dans lequel la partie en matière poreuse 13 est subdivisée, dans le sens de la hauteur, en deux zones partielles poreuses successives 13a et 13b. Plus particulièrement, la zone partielle inférieure 13a possède une plus grande porosité, et la zone partielle supérieure 13b possède une plus petite porosité, propice à un échange thermique plus intense, cette zone partielle 13b se situant de préférence sensiblement à hauteur de la couche d'aluminium liquide 9 et du bain d'électrolyte 10. L'air parcourt ici successivement la zone partielle inférieure 13a puis la zone partielle supérieure 13b. Dans une variante non représentée, l'entrée d'air est située en partie haute de la paroi latérale, l'air parcourant dans ce cas d'abord la zone partielle supérieure 13b, puis la zone partielle inférieure 13a.
La figure 4 représente une autre variante, dans laquelle la partie en matière poreuse 13 est subdivisée, dans le sens de la hauteur, en trois zones partielles poreuses successives, soit une zone partielle inférieure 13c, une zone partielle intermédiaire 13d et une zone partielle supérieure 13e.
La figure 5 représente encore une autre variante, se rapprochant de la réalisation selon la figure 3, mais comportant un orifice d'entrée d'air supplémentaire 20, situé au niveau de la transition entre la zone partielle poreuse inférieure 13a et la zone partielle poreuse supérieure 13b. Comme figuré par la flèche F3, un débit d'air additionnel est admis par dépression dans l'orifice d'entrée supplémentaire 20, et ce débit vient s'ajouter, à
l'intérieur de la zone partielle supérieure 13b, au débit d'air admis par l'orifice d'entrée inférieur 15.
D'une manière inverse, il est aussi possible de conserver un orifice d'entrée d'air 15 unique, mais de multiplier les sorties d'air, comme l'illustre la figure 6 ; dans ce cas, les différents orifices de sortie d'air 16a, 16b et 16c, situés à des hauteurs distinctes sur la paroi latérale 8, possèdent chacun leur registre 19a, 19b ou 19c, et sont tous raccordés au même collecteur latéral 18, lui-même relié à la centrale d'aspiration.
D'autres combinaisons d'entrées et de sorties d'air, réparties sur la hauteur des parois latérales 8 de la cuve, sont encore envisageables, les réalisations précédemment détaillées n'étant que dés exemples. 13 air intake 15 is located at the top while the outlet port is located in the lower part of the side wall 8.
FIG. 3 shows an embodiment approaching that of Figure 1, but wherein the portion of porous material 13 is subdivided in the sense of height, in two successive porous partial areas 13a and 13b. More particularly, the lower sub-zone 13a has a more high porosity, and the upper partial area 13b has a smaller porosity, conducive to a more intense heat exchange, this partial zone 13b preferably lying substantially at the height of the aluminum layer liquid 9 and the electrolyte bath 10. The air here successively traverses the zoned lower partial 13a then the upper partial area 13b. In variant not shown, the air inlet is located in the upper part of the wall lateral, the air in this case first of all the upper part-area 13b, then the lower sub-area 13a.
FIG. 4 represents another variant, in which the part in porous material 13 is subdivided, in the direction of the height, into three zones partial porous particles, ie a lower partial zone 13c, a intermediate partial area 13d and an upper partial area 13e.
Figure 5 represents yet another variant, approaching of the embodiment according to Figure 3, but having an air inlet port 20, situated at the level of the transition between the partial zone porous lower 13a and the upper porous partial area 13b. As shown by the arrow F3, an additional air flow is admitted by depression in the additional inlet 20, and this flow is added to inside the upper partial zone 13b, to the air flow admitted by the inlet orifice inferior 15.
In the opposite way, it is also possible to keep an orifice single air intake, but to multiply the air outlets, as illustrates it Figure 6; in this case, the different air outlets 16a, 16b and 16c, located at different heights on the side wall 8, each have their register 19a, 19b or 19c, and are all connected to the same side collector itself connected to the central vacuum.
Other combinations of air inlets and outlets, spread over the height of the side walls 8 of the tank, are still conceivable, the previously detailed achievements being only examples.

14 La figure 7, sur laquelle les éléments correspondant à ceux décrits précédemment sont encore désignés par les mêmes repères, montre une autre forme de réalisation, dans laquelle la partie en matière poreuse 13, constitutive de l'échangeur thermique, s'étend seulement sur une fraction de la hauteur totale des parois latérales 8 de la cuve d'électrolyse, par exemple sur environ la moitié de la hauteur de ces parois. En particulier, la partie en matière poreuse 3 est ici présente dans la moitié supérieure de cette hauteur de parois, de manière à se situer aussi à hauteur de la couche d'aluminium liquide 9 et du bain d'électrolyte 10. L'orifice d'entrée d'air 15 se situe ainsi environ à mi-hauteur de la paroi latérale 8, tandis que l'orifice de sortie d'air 16 se situe en partie haute. Bien entendu, à l'instar des exemples précédents, une inversion de la position de l'entrée d'air et de la sortie d'air est ici possible.
Comme le montre la figure 8, également dans le cas d'une partie en matière poreuse 13 ne s'étendant que sur une fraction de la hauteur des parois latérales 8, cette partie en matière poreuse reste divisible en deux ou plusieurs zones partielles, dans cet exemple une zone partielle supérieure 13a et une zone partielle inférieure 13b de porosités différentes. Une entrée ou une sortie d'air supplémentaire pourrait être prévue au niveau de la jonction des deux zones partielles poreuses 13a et 13b.
La hauteur de la partie en matière poreuse 13 peut être encore davantage réduite, et ne représenter par exemple qu'environ un tiers de la hauteur totale des parois latérales 8 de la cuve, comme l'illustre la figure 9.
Dans tous les modes de réalisation précédemment décrits, en référence aux figures 1 à 9, les orifices d'entrée et de sortie d'air, quel que soit leur nombre, sont répartis sur la hauteur des parois latérales 8 de la cuve.
Dans un autre type de réalisation, qu'illustrent les figures 10 et 11, les orifices d'entrée 15 et de sortie 16 sont situés à la même hauteur, aux deux extrémités horizontalement opposées des parties en matière poreuse 13 successives, ayant une extension horizontale. Comme le montre plus particulièrement la figure 11, chaque partie en matière poreuse 13 s'étend horizontalement le long de plusieurs dalles 12 adjacentes constitutives des parois latérales 8. Chaque partie en matière poreuse 13 possède ainsi une longueur très supérieure à celle des dalles 12 et des espaces entre berceaux 21 du caisson 2. Comme précédemment, les orifices de sortie 16 sont raccordés à des collecteurs 18 qui s'étendent le 'long des côtés de la cuve d'électrolyse.

Dans une variante non illustrée, découlant de la réalisation précédente, les parties en matière poreuse se rejoignent pour former, sur le périmètre de la cuve d'électrolyse, un bandeau continu avec une alternance d'orifices d'entrée et de sortie.
5 Dans tous les cas, en vue de forcer la circulation de l'air ou d'un autre gaz caloporteur dans les parties en matière poreuse 13, il est possible d'étanchéifier les surfaces latérales ou terminales de ces parties en matière poreuse, par imprégnation ou colmatage, en évitant ainsi toutes fuites et pertes d'air ou de gaz.
10 La figure 12 illustre un assemblage modulaire de sections poreuses selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention. Le dessin montre deux modules adjacents 30 vus, en (A) selon la coupe A-A de la figure 12 (B), en (B) selon les coupes B-B et B'-B' de la figure 12 (A), et en (C) selon la coupe C-C de la figure 12 (A). Dans ce mode de réalisation, les 14 Figure 7, in which the elements corresponding to those described previously are still designated by the same benchmarks, shows another embodiment, wherein the portion of porous material 13, constitutive of the heat exchanger, extends only over a fraction of the height total of the side walls 8 of the electrolytic cell, for example on about half the height of these walls. In particular, the part in porous 3 is here present in the upper half of this height of walls so as to be located at the height of the liquid aluminum layer 9 and of electrolyte bath 10. The air inlet 15 is thus about halfway between height of the side wall 8, while the air outlet orifice 16 is located in upper part. Of course, like the previous examples, an inversion the position of the air inlet and the air outlet is possible here.
As shown in Figure 8, also in the case of a party porous material 13 extending only over a fraction of the height of the side walls 8, this portion of porous material remains divisible into two or several partial areas, in this example an upper partial area 13a and a lower partial zone 13b of different porosities. An entry or a additional air outlet could be provided at the junction of two porous partial areas 13a and 13b.
The height of the porous material part 13 can be further reduced, for example representing only about one-third of the total height of the side walls 8 of the tank, as shown in FIG.
9.
In all the embodiments previously described, in reference to FIGS. 1 to 9, the inlet and outlet orifices, which whatever their number are distributed over the height of the side walls 8 of the tank.
In another embodiment, as illustrated in FIGS. 10 and 11, the inlet and outlet openings 16 are located at the same height, at the two horizontally opposite ends of porous parts 13 successive, having a horizontal extension. As shown more particularly in FIG. 11, each portion of porous material 13 extends horizontally along several adjoining slabs 12 constituting 8. Each part of porous material 13 thus has a much longer than slabs 12 and spaces between cradles 21 of the box 2. As before, the outlets 16 are connected to collectors 18 which extend along the sides of the tank electrolysis.

In a variant not illustrated, resulting from the realization previous, the parts made of porous material come together to form, on the perimeter of the electrolysis cell, a continuous band with alternating inlets and outlets.
In any case, with a view to forcing the circulation of air or other heat-transfer gas in the parts made of porous material 13, it is possible to seal the lateral or terminal surfaces of these parts porous, by impregnation or clogging, thus avoiding any leaks and losses air or gas.
Figure 12 illustrates a modular assembly of porous sections according to a particularly advantageous embodiment of the invention. The drawing shows two adjacent modules 30 seen, in (A) according to AA section of the FIG. 12 (B), in (B) along sections BB and B'-B 'of FIG. 12 (A), and (VS) according to section CC of Figure 12 (A). In this embodiment, the

15 modules 30 sont composites et ont un premier côté 31 destiné à être dans le bas de l'échangeur thermique et un deuxième côté 32 destiné à être dans le haut de l'échangeur thermique.
Les modules comportent au moins une première 13a et une deuxième 13b sections poreuses et des canalisations internes 51, 52, 53 aptes à faire circuler le gaz caloporteur suivant des trajets préférentiels. Les points d'entrée 15 et de sortie 16 se situent de préférence dans une partie des modules 30 destinée à être dans la partie haute de l'échangeur thermique.
Lesdites première et deuxième sections poreuses 13a, 13b peuvent être des dalles distinctes juxtaposées ou des parties d'une même dalle poreuse.
Dans l'exemple illustré, les modules 30 possèdent une canalisation descendante 51 apte à diriger le flux de gaz caloporteur vers la partie basse de la première section poreuse 13a, une première canalisation horizontale 52 apte à répartir le flux de gaz caloporteur le long de la première section poreuse 13a et une deuxième canalisation horizontale 53 apte à recueillir le gaz caloporteur provenant de la deuxième section poreuse 13b. Les parois 43, 44, 45, 46 desdites canalisations 51, 52, 53 peuvent être formées à l'aide d'éléments métalliques ou céramiques, telles que des tubes, par moulage et/ou par colmatage des surfaces poreuses à l'aide de colles ou de ciments réfractaires.
La première section poreuse 13a possède une première porosité, et notamment un premier nombre de pores par unité de longueur. La deuxième section poreuse 13b possède une deuxième porosité, et notamment un 15 modules 30 are composite and have a first side 31 intended to be in the bottom of the heat exchanger and a second side 32 to be in the top of the heat exchanger.
The modules comprise at least a first 13a and a second 13b porous sections and inner channels 51, 52, 53 fit circulating the heat transfer gas along preferential paths. The points input 15 and output 16 are preferably in a part of the modules 30 to be in the upper part of the heat exchanger.
Said first and second porous sections 13a, 13b may be separate slabs juxtaposed or parts of the same porous slab.
In the example shown, the modules 30 have a pipe downstream 51 able to direct the flow of heat transfer gas to the lower part of the first porous section 13a, a first horizontal pipe 52 fit distributing the flow of heat transfer gas along the first porous section 13a and a second horizontal pipe 53 able to collect the gas heat from the second porous section 13b. The walls 43, 44, 45, 46 said pipes 51, 52, 53 can be formed using elements metal or ceramic, such as tubes, by molding and / or by clogging porous surfaces with glues or refractory cements.
The first porous section 13a has a first porosity, and in particular a first number of pores per unit length. The second porous section 13b has a second porosity, and in particular a

16 deuxième nombre de pores par unité de longueur. Le nombre de pores par unité de longueur est typiquement exprimé en ppi ou en pores par cm.
Ces modules composites présentent l'avantage de favoriser une vitesse de circulation du gaz caloporteur sensiblement verticale et uniforme, ce qui permet d'éviter la formation d'un gradient thermique le long des parois d'une cuve qui pourrait être préjudiciable à la forme du talus de bain solidifié.
Ces modules composites 30 comportent avantageusement une dalle de support 12 en matériau thermiquement conducteur, typiquement un matériau céramique dense tel que défini plus haut, destiné à se situer du côté
intérieur de la cuve, typiquement en contact avec la bordure 4'. Ces modules composites 30 peuvent en outre comporter une couche de matériau thermiquement isolant 29, typiquement une fibre, destiné à se situer du côté
extérieur de la cuve, typiquement en contact avec la face interne du caisson 2.
Ces modules composites peuvent être juxtaposés de manière à
placer une entrée 15, généralement plus froide, à proximité d'une sortie 16, généralement plus chaude, ce qui favorise une plus grande uniformité de la température par compensation mutuelle, notamment par l'intermédiaire d'une éventuelle dalle de support 12 thermiquement conductrice.
La première section poreuse 13a de situe avantageusement au niveau de la hauteur moyenne de l'interface entre l'aluminium liquide 9 et le bain d'électrolyte liquide 10 dans la cuve en fonctionnement, de façon à
assurer un échange thermique plus important grâce à une plus grande porosité
et grâce à la canalisation vers la première section poreuse 13a de tout ou partie du gaz caloporteur provenant directement de l'entrée 15.
Dans les cas où le niveau de l'interface entre l'aluminium liquide 9 et le bain d'électrolyte liquide 10 se situe au niveau de la première section poreuse 13a, la première porosité est de préférence supérieure à la deuxième porosité. Par exemple, le premier nombre de pores par unité de longueur est, dans ces cas, typiquement compris entre 50 et 70 ppi et le deuxième nombre de pores par unité de longueur est typiquement compris entre 30 et 50 ppi.
Les modules composites 30 illustrés à la figure 12 peuvent être obtenus par un procédé comportant :
- la fourniture d'une dalle de support 12 en céramique thermiquement conductrice ; 16 second number of pores per unit length. The number of pores per unit length is typically expressed in ppi or in pores per cm.
These composite modules have the advantage of favoring a circulation velocity of the heat transfer gas that is substantially vertical and uniform, this which avoids the formation of a thermal gradient along the walls of a tank that could be detrimental to the shape of the bathing slope solidified.
These composite modules 30 advantageously comprise a support slab 12 of thermally conductive material, typically a dense ceramic material as defined above, intended to be on the side inside the tank, typically in contact with the border 4 '. These modules composites 30 may further comprise a layer of material thermally insulating 29, typically a fiber, intended to be on the side outside the tank, typically in contact with the inner face of the box 2.
These composite modules can be juxtaposed so as to place an inlet 15, generally colder, close to an outlet 16, generally warmer, which promotes greater uniformity of the temperature by mutual compensation, in particular by means of a possible support slab 12 thermally conductive.
The first porous section 13a locates advantageously at level of the average height of the interface between the liquid aluminum 9 and the liquid electrolyte bath 10 in the tank in operation, so as to ensure greater heat exchange thanks to greater porosity and through the channeling to the first porous section 13a of all or part of the heat transfer gas coming directly from the inlet 15.
In cases where the level of the interface between liquid aluminum 9 and the liquid electrolyte bath 10 is at the level of the first section porous 13a, the first porosity is preferably greater than the second porosity. For example, the first number of pores per unit length is, in these cases, typically between 50 and 70 ppi and the second number pore per unit length is typically between 30 and 50 ppi.
The composite modules 30 illustrated in FIG.
obtained by a process comprising:
- the supply of a ceramic support slab 12 thermally conductive;

17 - la fourniture d'une première dalle poreuse 13a et d'une deuxième dalle poreuse 13b ou la fourniture d'une dalle poreuse' ayant une première partie poreuse 13a et une deuxième partie poreuse 13b ;
- optionnellement, la fourniture d'un matériau thermiquement isolant 29;
- le collage de ladite ou desdites dalles poreuses sur la dalle de support 12, de façon à former à colmater les porosités et à former une surface étanche 41 et un contact thermique efficace à leur interface 14, c'est-à-dire entre une surface déterminée de la dalle support et une surface déterminée de ladite ou desdites dalles poreuses ;
- le collage éventuel du matériau isolant 29 sur une surface opposée de ladite ou desdites dalles poreuses, de façon à colmater les porosités et à former une surface étanche 42 ;
- le colmatage des côtés latéraux 44, 47 de ladite ou desdites dalles poreuses afin de les rendre en tout ou partie étanches ;
- la formation des canalisations 51, 52, 53.
Lesdites collages et colmatages peuvent être réalisés à l'aide d'une colle réfractaire telle que celle décrite plus haut.
La figure 13 illustre enfin, très schématiquement et à titre d'exemple, un mode de récupération de l'énergie thermique récupérée dans plusieurs cuves d'électrolyse, telles que précédemment décrites. L'air ou le gaz caloporteur, issu des différentes cellules 23 d'une installation industrielle de production d'aluminium, et notamment récupéré dans les collecteurs latéraux 17 the provision of a first porous slab 13a and a second porous slab 13b or the provision of a porous slab having a first porous portion 13a and a second porous portion 13b;
- optionally, the supply of a thermally insulating material 29;
the bonding of the at least one porous slab to the slab of support 12, so as to form to seal the porosities and to form a surface 41 and an effective thermal contact at their interface 14, that is to say between a given surface of the support slab and a determined surface of said one or more porous slabs;
the possible bonding of the insulating material 29 on a surface opposite of said one or more porous slabs, so as to seal the porosity and to form a sealed surface 42;
the clogging of the lateral sides 44, 47 of the said one or more porous slabs to make them wholly or partly waterproof;
- The formation of the pipes 51, 52, 53.
Said collages and blockages can be made using a refractory glue such as that described above.
Figure 13 illustrates finally, very schematically and as a example, a mode of recovery of the thermal energy recovered in several electrolysis tanks, as previously described. Air or gas coolant, from different cells 23 of an industrial plant of production of aluminum, and in particular recovered in side collectors

18, est dirigé vers la centrale d'aspiration puis dans un circuit 24 d'amenée vers un échangeur thermique externe 25 pour des applications de chauffage, ou de génération d'électricité qui peut être directement utilisée dans les cuves de l'installation, qui par nature sont consommatrices d'électricité. Cet arrangement peut également être utilisé pour réduire la température ambiante des salles d'électrolyse par évacuation à l'extérieur de la salle d'électrolyse de la chaleur produite par les cuves.
Des essais ont été réalisés avec une plaque en matériau poreux céramique afin d'évaluer les capacités d'échange thermique accessibles avec les matériaux selon l'invention. Un échangeur thermique a été fabriqué en collant sur une plaque de matériau dense à base de carbure de silicium, lié
avec du nitrure de silicium, d'une épaisseur de 40 'mm, une plaque de 25 mm de mousse céramique poreuse en carbure de silicium dont la porosité est de 20 ppi (8 pores/cm) et représente un volume poreux de 88 %. La conductivité
thermique effective de la plaque poreuse était comprise entre 0,50 et 1 W.m-l.K-1. La colle était un coulis réfractaire. L'échangeur thermique a été
disposé à
l'entrée d'un four à la place de la porte au moyen d'un bâti métallique. Le dispositif d'échange thermique était isolé au moyen de matériau fibreux autour du bâti. Des thermocouples placés à différents, endroits notamment au niveau de l'entrée et de la sortie du fluide caloporteur, ont permis de quantifier l'échange thermique dans la zone poreuse. La surface exposée face au four représentait 400 cm2.
Le four a été chauffé à une température fixée, puis maintenu à
cette température pendant la série d'essais, le débit d'air circulant dans l'échangeur étant maitrisé au moyen d'un débitmètre.
Le tableau I reporte en fonction du débit du fluide caloporteur, à
savoir de l'air, la température de sortie de l'air réchauffé et le flux de chaleur récupéré par l'échangeur. Ces essais montrent que lorsque le débit d'air de refroidissement augmente, la température de l'air en sortie diminue et le flux de chaleur récupéré augmente.

Tableau I
Débit d'air Température de Température de Flux de chaleur (Nm3/H) l'air en entrée l'air en sortie ( C) récupéré (kW/m2) ( C) 2,6 20 555 9,1 5 20 467 14,0 8 20 387 24,9 10 20 328 26,2 13 20 264 26,9 15 20 237 27,6 18 20 215 29,8 Les inventeurs estiment que l'augmentation du nombre de pores, à
densité comparable, n'augmente pas sensiblement la perte de charge dans le 18, is directed towards the central vacuum and then into a supply circuit 24 towards an external heat exchanger 25 for heating applications, or generation of electricity that can be directly used in the tanks of installation, which by nature consume electricity. This arrangement can also be used to reduce room temperature electrolysis by evacuation outside the electrolysis room of the heat produced by the vats.
Tests were carried out with a plate made of porous material in order to evaluate the heat exchange capacities accessible with the materials according to the invention. A heat exchanger was manufactured in sticking on a plate of dense material based on silicon carbide, bound with silicon nitride, a thickness of 40 'mm, a plate of 25 mm porous ceramic foam made of silicon carbide whose porosity is 20 ppi (8 pores / cm) and represents a pore volume of 88%. Conductivity The effective thermal value of the porous plate was between 0.50 and 1 Wm.
lK-1. The glue was a refractory grout. The heat exchanger has been available the entrance of an oven instead of the door by means of a metal frame. The heat exchange device was isolated by means of fibrous material around of the frame. Thermocouples placed at different places, especially at the of the inlet and the outlet of the coolant, made it possible to quantify the heat exchange in the porous zone. The exposed surface facing the oven represented 400 cm2.
The oven was heated to a set temperature and then maintained at this temperature during the series of tests, the flow of air flowing through the exchanger being controlled by means of a flow meter.
Table I shows the flow rate of the coolant, know of the air, the exit temperature of the reheated air and the flow of heat recovered by the exchanger. These tests show that when the air flow of cooling increases, the temperature of the outlet air decreases and the flow of Recovered heat increases.

Table I
Air Flow Temperature Temperature of Heat Flow (Nm3 / H) inlet air outlet air (C) recovered (kW / m2) ( VS) 2.6 20 555 9.1 5 20 467 14.0 8 20 387 24.9 10 20 328 26.2 13 20 264 26.9 15 20 237 27.6 18 20 215 29.8 The inventors believe that the increase in the number of pores, comparable density, does not significantly increase the pressure drop in the

19 milieu poreux jusqu'à environ 60 ppi, tout en augmentant la surface d'échange thermique avec le gaz caloporteur.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation de cette cuve d'électrolyse qui ont été décrites ci-dessus, à
titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention par une modification de la nature des matériaux, notamment en ce qui concerne les matériaux poreux constitutifs de l'échangeur thermique, qui peut aussi être métallique, ou mixte (telle qu'une combinaison de carbure de silicium et de métal). Dans le même ordre d'idées, le nombre et les positions des orifices d'entrée et de sortie de l'air ou du gaz caloporteur, relativement aux parties ou zones poreuses, sont largement variables sans que l'on s'écarte du cadre de l'invention. Enfin, les modes d'utilisation et/ou de conversion de l'énergie thermique récupérée sont largement variables. 19 porous medium up to about 60 ppi, while increasing the exchange surface thermal with the heat transfer gas.
It goes without saying that the invention is not limited to the modes of realization of this electrolytic cell which have been described above, to title example; it embraces, on the contrary, all variants respecting the same principle. It is thus, in particular, that one would not move away from the of the invention by modifying the nature of the materials, in particular by concerning the porous materials constituting the heat exchanger, who may also be metallic, or mixed (such as a combination of carbide silicon and metal). In the same vein, the number and positions Inlets and outlets of air or heat-transfer gas, in relation to parts or porous zones, are widely variable without departing from framework of the invention. Finally, the modes of use and / or conversion of recovered thermal energy are widely variable.

Claims

1. Electrolysis cell (22), usable for production of aluminum, having side walls (8) provided with an exchanger thermal device capable of being traversed by a coolant gas, characterized in that the side walls (8) of the tank comprise, on at least a fraction of their height and their thickness, at least a portion of porous material (13) fit to allow a circulation of the coolant gas, the or each part in matter porous material (13) being connected to input (15) and output (16) means of heat transfer gas.

2. Electrolysis cell according to claim 1, characterized in that that the porous material (13) is in the form of foam.

3. Electrolytic cell according to any one of the claims 1 or 2, characterized in that the porous material (13) is formed of a material selected from metals, metal alloys and ceramics whose intrinsic thermal conductivity is greater than 5 W / mK and a mixture or a combination of these materials.

4. Electrolytic cell according to claim 3, characterized in that that said ceramic mainly contains silicon carbide, nitride silicon and / or aluminum nitride.

5. Electrolytic cell according to any one of the claims 3 or 4, characterized in that the porous material (13) is a foam ceramic containing at least 70% by weight of thermally ceramic conductive.

6. Electrolysis cell according to claim 3, characterized in that that said metal or metal alloy has a coefficient of thermal expansion less than 25.10-6 K-1

7. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 6, characterized in that the portion of porous material (13) has a porosity greater than 70%.

8. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 7, characterized in that the porous material part (13) is formed by one or more porous slabs.

9. Electrolytic cell according to any one of the claims 1 to 8, characterized in that the thickness of the portion of porous material (13) is between 5 and 50 mm.

10. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 9, characterized in that the side walls (8) of the tank comprise at least a first portion of dense material (12) located on the inner side of these walls (8), and at least a second part made at least partially porous material (13) between the first part (12) and the outer box (2) of the tank.

Electrolytic cell according to claim 10, characterized in that the dense material is a ceramic material containing at least 70%
by weight of silicon carbide.

12. Electrolytic cell according to any one of the claims at 11, characterized in that the dense material portion (12) has a porosity less than 20%.

13. Electrolytic cell according to any one of the claims 10 to 12, characterized in that the first and second parts of the walls lateral parts (8), namely the inner part made of dense material (12) and the part outer porous material (13), are joined by a refractory material (14).

Electrolytic cell according to claim 13, characterized in that what the first and second parts of the side walls are joined by an adhesive, in the form of a suspension, containing a mixture of filler mineral material with a mean particle size of less than 250 μm, a resin silicone and an organic solvent ensuring the solubilization of the resin and the rheology of the suspension.

15. Electrolysis cell according to any one of the claims 10 to 14, characterized in that the dense material part (12) is formed by one or more slabs of monolithic structure.

16. Electrolytic cell according to any one of the claims 10 to 14, characterized in that the side walls (8) of the vessel comprise a structure formed from monolithic slabs, made in a material with variable porosity in the direction of the thickness of said walls lateral (8).

17. Electrolysis cell according to any one of the claims to 16, characterized in that the thickness of the dense portion (12) is between 10 and 100 mm.

18. Electrolytic cell according to any one of the claims 1 to 17, characterized in that said portion of porous material (13) extends sure substantially the entire height of the side walls (8) of the tank.

19. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 18, characterized in that said portion of porous material (13) extends sure a limited portion of the total height of the side walls (8) of the tank.

20. Electrolytic cell according to claim 19, characterized in said porous material portion (13) extends over a fraction of order from one third to one half of the height of the side walls (8) of the tank.

Electrolytic cell according to claim 19 or 20, characterized in that said portion of porous material (13) overlaps the interface between the liquid aluminum layer (9) and the molten salt bath (10).

22. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 21, characterized in that the porous material (13) has variable characteristics, in particular of porosity, thickness and / or conductivity temperature, over the height of the porous part (13), in order to obtain, in the meaning height, successive zones (13a, 13b, 13c, 13d, 13e) having different characteristics of heat exchange.

23. Electrolytic cell according to any one of the claims 1 to 22, characterized in that the input (15) and output (16) means of the heat transfer gas are located at the top and bottom of the each porous part (13).

Electrolytic cell according to claim 23, characterized in that the inlet (15) and outlet (16) means of the heat transfer gas are located in the upper part and in the lower part of the side walls (8) of the tank.

25. Electrolytic cell according to all of claims 22 and 23, characterized in that at least one inlet (20) and / or one exit (16a, 16b) additional heat transfer gas located at intermediate height.

Electrolytic cell according to claim 25, characterized in that what the inlet (20) and / or the additional outlet (16a, 16b) of the gas heat is located at the transition between two successive zones (13a, 13b 13c, 13d, 13e).

Electrolytic cell according to one of the claims 1 to 26, characterized in that the gas inlet and outlet means coolant are distributed over the horizontal dimension of a part in porous (13) side walls (8) of the tank.

28. Electrolytic cell according to claim 27, characterized in that the inlet (15) and the outlet (16) are respectively arranged at both horizontally opposite ends of a portion of porous material (13).

29. Electrolytic cell according to any one of the claims 1 to 28, characterized in that the inlet (15) of heat transfer gas have orifices located above the level of liquid in the tank, that is to say in the upper part of the box (2) or on the periphery of the box (2).

30. Electrolytic cell according to any one of the claims 1 to 29, characterized in that at least one lateral collector is provided (18) connected to a plurality of heat transfer gas outlets (16).

31. Electrolytic cell according to claim 30, characterized in that each side of the tank is equipped with at least one manifold (18), all collectors can be connected to a common central vacuum.

32. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 31, characterized in that the passage section of the inlet ports and of outlet (15, 16) of the heat transfer gas, or some of them, is adjustable at register means (19).

33. Electrolytic cell according to any one of the claims 1 to 32, characterized in that the heat-transfer gas used is air, and this that the air inlets (16) are open to the surrounding atmosphere.

34. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 32, characterized in that the heat transfer gas used is air, a gas inert gas or a mixture of air and inert gas, and that this heat-transfer gas is recycled by a distribution network leading back to the inlet ports (15) the air or gas withdrawn at the outlets (16).

Electrolytic cell according to claim 34, characterized in that what it combines the embodiments without recycling and with recycling from the air, by means of direct air intake valves located different points of the distribution network.

36. An electrolysis cell according to claim 35, characterized in that it also includes isolation valves capable of isolating some of the other different parts of the distribution network.

37. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 36, characterized in that a thermal insulator (29) is arranged between the portion of porous material (13) and the box (2) of the tank.

38. Electrolysis cell according to claim 37, characterized in that what thermal insulation is a fibrous material.

39. Electrolytic cell according to any one of the claims 37 or 38, characterized in that the insulation forms a layer substantially vertical whose thickness is between 10 and 100 mm.

40. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 39, characterized in that it is connected to a suction system apt to circulate a heat transfer gas by depression in the or each part in porous material (13).

41. Electrolysis cell according to any one of the claims 1 to 40, characterized in that the side walls (8) of the tank comprise in in addition to at least one pipe (51, 52, 53) able to circulate the gas coolant following a preferential path towards the bottom of the part porous and / or from the top of the porous part, so as to favor a circulation velocity of the heat transfer gas that is substantially vertical and uniform.

42. Electrolytic cell according to any one of the claims 1 to 41, characterized in that the porous part or parts (13) are assembled in the form of a module (30).

43. An electrolysis cell according to claim 42, characterized in that said module (30) has at least a first porous section (13a) having a first porosity, a second porous section (13b) having a second porosity and being arranged so as to be located above of the first porous section in said side walls (8) of the tank, the first porosity being greater than the second porosity, a first horizontal pipe (52) capable of distributing the flow of heat transfer gas on along the first porous section (13a) and a second horizontal channel (53) capable of collecting the heat transfer gas from the second section porous (13b).

44. An electrolysis cell according to claim 43, characterized in that said module has an inlet (15) for the admission of the gas coolant and an outlet (16) for the extraction of heat transfer gas, and in that than the inlet (15) and the outlet (16) are located in a part of the module (30) destiny to be in the upper part of said heat exchanger.

45. Electrolysis cell comprising a tank according to one any of claims 1 to 44.

46. Industrial plant for the production of aluminum, comprising a plurality of electrolysis cells (22) according to any one of 1 to 45, connected by collectors (18) and a central suction circuit to a heat-transfer gas circuit (24) directed towards energy recovery, comprising at least one heat exchanger (25) and / or at least one electricity generator.