201324ESOIREEENERGIAProcédé industriel ou manufacturier

5M$/an et +

Amélioration de la connectivité des jonctions des cuves d’électrolyseRéalisé chez : Rio Tinto Alcan inc. – Usine Grande-BaiePrésenté par : Jonathan Verreault Rio Tinto Alcan - CRDA

Description Générale du projet et mesures implantées

L’usine Grande-Baie, entrée en opération en 1980, est une usine d’électrolyse d’une capacité de production annuelle de 223 000 tonnes métriques d’aluminium de première fusion. Elle est composée d’un centre d’électrolyse équipé de 384 cuves à anodes précuites de technologie P-155, d’un centre de production d’anodes, d’un centre de coulé et d’un centre d’épuration des gaz. 642 employés y travaillent avec fierté.

Le procédé d’électrolyse, utilisé pour produire l’aluminium, consiste à séparer les atomes d’aluminium des atomes d’oxygène contenus dans l’alumine dissoute dans un bain de cryolite en fusion, en y faisant circuler un courant continu à fort ampérage. Ce courant circule à travers les cuves branchées en série. Il passe par l’anode, ensuite par le mélange alumine-cryolite puis par la cathode (le revêtement de carbone de la cuve), enfin à l’anode de cuve suivante par le biais d’un réseau complexe de conducteurs et ainsi de suite. Comme ce procédé requiert une quantité importante d’énergie, les pertes au niveau de ces conducteurs sont significatives.

C’est lors d’une campagne de mesure qu’une équipe du centre de recherche a constaté que les 2 jonctions boulonnées situées entre les cuves présentaient une résistance électrique plus élevée que celle qui était attendue.

La décision fut prise de lancer une équipe d’amélioration continue qui avait pour objectif de réduire la résistance électrique des jonctions des 384 cuves. L’équipe, composée d’employés d’opération, d’entretien, de l’équipe technique et du centre de recherche, a identifié les principaux facteurs affectant la résistance électrique en utilisant les outils de l’amélioration continue. L’équipe a ainsi développé une méthode de préparation des surfaces et de montage permettant de réduire la résistance électrique à un niveau très faible. De plus, une encoche a été pratiquée sur les plaques supérieures des jonctions afin de faciliter le montage, réduisant les risques pour les travailleurs. Grâce à ces modifications, l’activité peut maintenant se faire sur une cuve en opération. Impacts secondaires

Un des facteurs importants de ce projet est qu’il a permis de faire des économies substantielles sans investissement par l’utilisation des outils de l’amélioration continue et des connaissances des équipes en place. Non seulement il y a eu impact économique, mais il y a eu une amélioration de la productivité au niveau du remplacement des cuves. En effet, lors du remplacement d’une cuve, le temps est crucial et l’élaboration d’une procédure standard ainsi que la modification apportée aux plaques supérieures ont permis de réduire le temps ainsi que les risques pour la sécurité des travailleurs. Cette méthode pourrait éventuellement être transposée au niveau des connecteurs électriques des transformateurs de haute tension.

Chaque jonction est composée d’une partie inférieure fixée au réseau de conducteurs d’une cuve et d’une partie supérieure amovible reliée à la cuve suivante. Les 11 plaques de la partie amovible doivent être insérées dans les 12 plaques fixes. Avant la modification, les opérateurs devaient guider les plaques amovibles à l’aide d’une barre de force pour aligner les 6 trous de chacune des 23 plaques afin de pouvoir insérer les boulons de montage. C’était un travail de précision qui impliquait la manipulation d’énormes pièces en aluminium en mouvement relatif. Les risques étaient présents : charge en suspension, risque de se coincer les mains, ergonomie et contrainte thermique. Afin d’améliorer la situation, une encoche triangulaire, servant de guide, a été réalisée dans chacune des plaques supérieures. Des tiges d’alignement ont été ajoutées pour ajuster la hauteur. Les opérateurs peuvent donc insérer un boulon à travers toutes les lamelles de la partie inférieure. Par la suite, ils peuvent insérer celles du haut qui glissent vers le bas, guidées par l’encoche. Cette amélioration permet d’aligner les boulons beaucoup plus facilement. La tâche est donc moins physique, prend moins de temps, réduisant ainsi les risques associés aux contraintes thermiques.