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

Résumé

Carbon anodes are used in the electrolysis process to produce primary aluminum. A carbon anode consists of petroleum coke, coal tar pitch, and recycled carbon materials. The anode quality has a direct impact on the energy and carbon consumptions, production costs, and the greenhouse gas emissions. Numerous studies were dedicated to improving the anode properties. Modification of pitch properties may enhance the anode properties. In this study, two types of additive (additive 1 and additive 2) were used at different percentages to modify pitches. In addition, the effect of the pitch type (HQI1 and LQI2) and the pitch percentage on the anode properties were studied using the pitch modification. The results showed that the HQI pitch modified with 1 % additive 1 at 16 % pitch percentage exhibited better anode properties owing to the higher anode density, lower electrical resistivity, and lower air permeability. This is also in good agreement with the wettability results because the additive 1 improved the wettability of coke by the HQI pitches. In general, the HQI pitch modified using the additive 1 led to the high-quality anodes at a lower pitch content compared to its unmodified counterpart, and this could lead to economic benefits. The additive 2 improved the density (higher density) of the anode produced with the LQI pitch. This is in a good agreement with the observed improvement in the wettability of coke by the LQI pitch modified using the additive 2.

Les anodes en carbone sont utilisées dans le processus d'électrolyse pour produire de l'aluminium primaire. Une anode en carbone est composée de coke de pétrole, de brai de houille et de matériaux carbonés recyclés. La qualité de l'anode a un impact direct sur la consommation d'énergie et de carbone, le coût de production et les émissions de gaz à effet de serre. De nombreuses études ont été consacrées à l'amélioration des propriétés de l'anode. La modification des propriétés du brai peut améliorer les propriétés de l'anode. Dans cette étude, deux types d'additif (additif 1 et additif 2) ont été utilisés à différentes proportions pour modifier les brais. De plus, les effets du type de brai (HQI et LQI)* et de la proportion du brai sur les propriétés de l'anode ont été étudiés en servant de la modification du brai. Les résultats ont montré que le brai HQI modifié avec 1 % d'additif 1 à une proportion de brai de 16 % présentait de meilleures propriétés d'anode grâce à une densité d'anode plus élevée, une résistivité électrique plus faible et une perméabilité à l'air plus faible. Cela est également en accord avec les résultats de mouillabilité car l'additif 1 a amélioré la mouillabilité du coke par les brais HQI. En général, le brai HQI modifié avec l'additif 1 permet d'obtenir des anodes de haute qualité avec une teneur en brai plus faible par rapport à son équivalent non modifié, ce qui peut entraîner des avantages économiques. L'additif 2 a amélioré la densité (densité plus élevée) de l'anode produite avec le brai LQI. Cela est en accord avec l'amélioration observée de la mouillabilité du coke par le brai LQI modifié avec l'additif 2