La présente invention concerne un procédé pour confectionner le' garnissa¬ ge de fours électromëtallurgiques et, notamment, de cuves pour la pro¬ duction d'aluminium par ëlectrolyse d'alumine dissoute dans de la cryoli- t e fondue. Une cuve pour la production d'aluminium est constituée par un caisson métallique, dont la longueur atteint couramment aujourd'hui de 5 à 8 mè¬ tres et la largeur de 2 à 4 mètres. Le fond du caisson est, tout d'abord, garni sur une épaisseur de l'ordre de 18 142 centimètres, de matériaux réfractaires électriquement et thermiquement isolants, et résistant aux infiltrations éventuelles d'aluminium et de produits fluorés. Puis, on dispose les "blocs cathodiques" dont l'ensemble va constituer la cathode de la cuve d'électrolyse, et qui se trouveront directement au contact de la nappe d'aluminium liquide produit par la cuve. Il reste alors à réaliser les joints entre les blocs cathodiques puis le garnissage laté- rai de la cuve, c'est-à-dire le remplissage de l'espace situé entre les ' parois latérales du caisson et les blocs cathodiques au moyen d'une ma- tière résistant à l'action chimique de l'aluminium et du bain fluoré à une température proche de 1000°C. Ce garnissage doit posséder un certain nombre d'autres qualités, notam- ment, une bonne résistance mécanique, car il doit subir de fortes con-r traintes, stabilité dimensionnelle à la cuisson, possibilité de recevoir une armature, comme un béton classique, bonne tenue, à l'oxydation et à l'érosion par le bain d'électrolyse et le métal. Cette opération de garnissage est aussi appelée "brasquage" car elle est le plus souvent réalisée à partir de "pâte de brasque", c'est-à-dire d'un mélange à base de brai et de coke, qui est mis en place à chaud et damé.

Le soin apporté à la réalisation de ce "brasquage" et la qualité des produits utilisés déterminent dans une très large mesure la durée de vie d'une cuve d'électrolyse, des infiltrations de métal et de cryoli- the fondus au travers de joints imparfaits ou fissurés, pouvant provo¬ quer a bref délai sa mise hors service.

Le procédé objet de l'invention, est basé sur l'utilisation, pour le brasquage, d'un produit constitué d'un liant non carboné et d'un agré¬ gat dont au moins une fraction est constituée par un produit carboné.

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Jusqu'alors, on avait tenu pour certain que seuls des produits carboné pouvaient être utilisés au contact de l'électrolyte et de l'aluminium liquide, à l ^r exception, cependant, de produits spéciaux tels ^' que le nitrure de bore dont le prix, très élevé, s'oppose à une application industrielle.

Or, de façon tout à fait surprenante, on a découvert qu'il était possi ble d'utiliser des produits de brasquage non entièrement carbonés, et, en particulier, des bétons constitués à partir d'un ciment à prise hy¬ draulique ou chimique et d'une charge (généralement appelée agrégat) dont tout ou partie est constituée d'une matière carbonée, telle que l'anthracite, des déchets d'anodes ou de cathodes, ou des matériaux de récupération, provenant, par exemple, du démontage de cuves hors usage On a constaté que la proportion de matière carbonée dans l'agrégat de¬ vait être au moins égale à 5 % pour obtenir les propriétés désirées.

Compte-tenu de la température à laquelle sera porté le béton, et de la nécessité que sa porosité soit aussi faible que possible, il est préfé rable d'utiliser, pour sa -confection, un ciment à faible rétention d'eau, c'est-à-dire en pratique, un ciment à faible teneur en CaO, cet élément étant responsable, en grande partie, de l'abaissement de' la ré fractarité et de la rétention d'eau.

En particulier, le ciment à prise chimique, objet du brevet français 2.359.090, au nom de la Société Européenne des Produits Réfractaires, convient particulièrement bien. Il est caractérisé par un mélange de 2 à 30 % en poids d'un ciment alumineux choisi parmi les ciments à base de mono-aluminate et de di-aluminate de calcium, de 35 à 40 % en poids de silice vitreuse en particules de 0,01 à 0,1 micromètre, et de 35 à 45 7- d'une charge inerte en particules de 1 à 100 micromètres ; en outre, ce ciment contient moins de 15 % -et même moins de 10 ^' %- de CaO

D'autres types de ciments, à faible teneur en chaux, pourraient égale¬ ment convenir à la mise en oeuvre de l'invention.

L'agrégat, comme il est dit plus haut, peut être constitué en partie, ou en totalité, par une matière carbonée. La partie non carbonée peut être choisie parmi les produits réfractaires ayant, de préférence, une conductivité thermique adaptée au type .de cuve, une conductivité élec¬ trique relativement faible, et une résistance convenable à l'aluminium liquide et à l'électrolyte fondu, tels que le corindon noir ou les pro duits., silico-alumineux.

La mise en oeuvre d'un tel béton peut se faire par les méthodes classi¬ ques de vribo-damage ou de coulée en coffrage, mais il est souvent pré¬ férable de confectionner tout d'abord des blocs ayant des formes et des dimensioπs-adaptëes au garnissage à réaliser, de les étuver pour provoquer à la fois la prise et le départ de la majeure partie de l'eau, puis de les mettre en place dans la cuve et de les jointoyer de façon habituelle.

Les exemples qui suivent décrivent un mode de mise en oeuvre de l'inven¬ tion : EXEMPLE 1 :

On a préparé un béton composé de 15 % de ciment à prise, à faible te¬ neur en chaux, selon le brevet français 2.359.090 précédemment cité, et de 85 % d'anthracite calciné en grains ayant la répartition granulo- métrique suivante :

2 à 4 mm 41 % . tout ven'ant 2 mm 16 % 0,5 - 1 mm 13 % - 0,5 mm 30 %

On a ajouté 60 litres d'eau par tonne de composition sèche. On a confectionné, à partir de ce béton, des blocs pour le garnissage des parois et du talus d'une cuve d'électrolyse pour la production d'aluminium, ces blocs ayant une forme prismatique à section trapézoï¬ dale d'un poids unitaire de l'ordre de 200 kg, et étant munis de 2 cro¬ chets de manutention que l'on coupe au chalumeau par la suite. Après ëtuvage à 450°C, on a mesuré les caractéristiques suivantes : masse volumique 1,77 - 1,79 résistance à l'écrasement 5000 à 6000 daN/cm ² porosité 3,5 à 7 % coefficient de dilatation thermique entre 20 et 1000°C 4,3 10 -6 composition chimique en poids :

17,6 %

^A1 2°3 Si0 ₂ . 9,4 %

CaO 2,7 7-

.Na ₂ 0 1,1 %

Fe ₂ 0 ₃ 0,7 % .

C 63,6 % eau inférieure ou égale à 5%

OMPI

Après cuisson, à 950°C, on a mesuré : masse volumique 1,68 résistance à l'écrasement 3500 daN/cm ² conductibilité électrique non mesurable (pratiqu ment nulle) conductibilité thermique à 400° (kcal/m.h.°C) : λ = 2,5 à 3 (comparés λ = 3,1 pour la pâte à brasque classique) Les blocs ont été mis en place dans la cuve, puis jointoyés avec la pâ te de brasque classique, à base de coke et de brai. . Par rapport à un brasquage classique, réalisé par damage de pâte à brasque chaude, le gain de temps a été d'environ 30 %. Après plusieurs mois de fonctionnement, la cuve d'électrolyse ainsi réalisée n'a donné aucun signe de défaillance.

Le procédé objet de l'invention s'applique au brasquage des cuves pour la fabrication d'aluminium par électrolyse,- mais, il peut de la même façon, s'appliquer à tous les types de fours ëlectrométallurgiques.

OM