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

Résumé

La fabrication de l’aluminium est réalisée dans une cellule d’électrolyse, et cette opération utilise des anodes en carbone. Les anodes sont fabriquées en mélangeant des matières carbonées (du coke de pétrole, des rejets crus et cuits et des mégots) avec du brai de goudron pour former un matériau ayant une consistance pâteuse. Ensuite, ce matériau est vibrocompacté en forme de gros blocs et puis il est cuit afin de carboniser le liant. Les anodes conduisent le courant électrique nécessaire de la barre jusqu’à l’électrolyte pour la production de l’aluminium par le processus de l’électrolyse. Le carbone est oxydé dans le bain d’électrolyse pendant la réduction de l’alumine. La cuisson représente de loin l’étape la plus coûteuse dans la fabrication d’anodes [1]. La qualité finale des anodes de carbone et leur comportement dans les cellules d’électrolyse dépendent des conditions du procédé de cuisson. L’amélioration du processus de cuisson d’anodes est une belle opportunité pour réduire les coûts de production et l’émission des gaz à effet de serre. L’objectif global de ce projet est l’étude de l’effet des paramètres de cuisson sur la qualité finale des anodes cuites. Ces paramètres incluent ceux de la fabrication des anodes crues, des propriétés des matières premières et le taux de chauffage. Une recherche bibliographique a été menée et une méthodologie détaillée a été mise au point pour faciliter le déroulement des travaux. La première partie du travail consistait à l’étude de la relation entre les conditions de cuisson telles que le taux de chauffage, la présence d’un palier, et la période de maintien du palier avec les propriétés d’anodes. Des échantillons provenant des anodes industrielles ont été préparés, caractérisés et ensuite cuits au laboratoire à différents taux de chauffage et en introduisant un palier afin d’examiner l’impact de ces derniers sur les propriétés d’anode. Un modèle de réseau de neurones artificiels a été appliqué, ce dernier permet une meilleure compréhension de la relation entre les paramètres de départ (densité apparente et résistivité électrique), le taux de chauffage et les propriétés finales des anodes cuites. La qualité des anodes a été corrélée avec les propriétés des matières premières et les conditions de cuisson des anodes. La deuxième partie était l’analyse des données d’une campagne de mesure pour déterminer l’impact des conditions du procédé (les conditions de la vibrocompaction, les matières premières, la granulométrie et les conditions de cuisson) sur les différentes propriétés d’anodes. La qualité des anodes cuites dépendent de plusieurs facteurs tels que les matières premières, les paramètres de vibrocompaction et les conditions de cuisson. Pour avoir des anodes de meilleure qualité, il faut s’assurer que toutes les étapes soient bien exécutées. La présente étude montre que l’ajout d’un palier entre 200°C et 600°C peut améliorer les propriétés des anodes.