Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Le procédé Hall-Héroult permet de produire de l'aluminium à partir de Pélectrolyse de l'alumine. Durant cette electrolyse, les anodes de carbone sont consommées suivant la réaction :

2Al2O3 + 3C => 4Al + 3CO2

La consommation par electrolyse est de 333 kgC/t Al, pour un rendement Faraday de 100 %. Cependant, les données industrielles montrent que la consommation de carbone est nettement supérieure à cette valeur (approximativement de 400 à 450 kgC/t Al). Les contributions suivantes font augmenter la quantité de carbone consommé :

- la réaction de l'anode avec l'air ; - la réaction de l'anode avec le CO2 émis durant l'électrolyse de l'alumine. - le poussiérage, qui est principalement causé par la différence de réactivité des différentes structures du carbone qui composent l'anode (coke et brai).

Il existe peu de travaux sur la caractérisation de la partie la plus sensible l'anode, la phase liante (constituée du brai et de fines particules de coke) et sur l'interaction entre les particules de coke et la phase liante, en fonction du degré de calcination du coke. Par ailleurs, il n'y a pas de consensus dans la littérature en ce qui concerne l'effet du degré de calcination du coke sur la consommation / réactivité des anodes. Différentes procédures de calcination du coke, fabrication/cuisson des anodes de laboratoire et méthodes de détermination de la consommation des anodes sont rapportées dans la littérature. Pour permettre d'identifier la source des divergences de conclusions sur l'effet du niveau de calcination du coke sur la réactivité des anodes, les points suivants ont été investigués :

- vérification de la validité de la calcination semi-industrielle; - identification de l'effet du protocole de fabrication/cuisson des anodes de laboratoire sur leur réactivité; - comparaison des méthodes de mesure de la consommation des anodes; - documentation de l'effet du niveau de calcination du coke sur le contact cokebrai et sur les oxygènes de surface.

De plus, une méthode permettant de caractériser le comportement de la phase liante de l'anode en réactivité a l'air à été développée.

À la lumière de ce travail, il apparaît que le mode de calcination du coke, le protocole de fabrication/cuisson des anodes de laboratoire et la méthode de mesure de consommation/réactivité choisie ont un impact sur les résultats obtenus.