Fissuration des anodes

Table des matières

CHAPITRE 1
Introduction
1.1 Généralité
1.2 Différentes étapes de production des anodes en carbone
1.3 Problématique
1.4 Objectif
1.5 Méthodologie générale
1.6 Originalité du sujet
1.7 Portée des travaux
1.8 Retombées attendues
CHAPITRE 2
Recherche bibliographique sur la fissuration des anodes en carbone
2.1 Fissuration des anodes
2.1.1 Fissuration par choc thermique
2.1.2 Classification de la fissuration dans des anodes en carbone
2.2 Influence de la matière première sur la qualité des anodes crues
2.2.1 Coke de pétrole
2.2.2 Brai de remplissage
2.3 Influence du mélange de la matière première et de la préparation de l’agrégat sec sur la fissuration
2.4 Influence du procédé de préparation des anodes denses sur leur fissuration
2.4.1 Mélange de la pâte d’anode
2.4.2 Formation du bloc d’anode par compactage ou pression
2.4.3 Influence du traitement de la pâte (compactage) sur la fissuration
2.4.4 Influence du refroidissement des anodes crues sur la fissuration
2.5 Influence du processus de cuisson sur la fissuration
2.5.1 Cuisson des anodes
2.5.2 Fissuration provoquée par le processus de cuisson
2.6 Évaluation de la qualité des anodes – Expériences des alumineries
2.6.1 Expériences de VALCO
2.6.2 Expériences d’Alouette
2.6.3 Expériences d’ALCOA
2.6.4 Expériencesde DUBAL
2.6.5 Expériences de EMAL
2.7 Évaluation de la qualité des anodes en carbone
2.7.1 Tests déterminant les propriétés d’une anode cuite
2.7.2 Techniques de caractérisation des fissures dans les anodes en carbone
2.7.3 Effet de la qualité d’anode sur le fonctionnement de la cuve d’électrolyse
CHAPITRE 3
Méthodes expérimentales
3.1 Introduction
3.2 Caractérisation de la fissuration
3.2.1 Caractérisation par la détermination des propriétés physiques
3.2.2 Caractérisation structurelle
3.2.3 Analyses non destructives
3.3 Fabrication des anodes au laboratoire
3.3.1 Matières premières
3.3.2 Préparation de différentes fractions de coke (tamisage)
3.3.3 Préparation de la recette
3.3.4 Préchauffage de la matière première
3.3.5 Préparation de la pâte
3.3.6 Compaction de la pâte
3.3.7 Refroidissement des anodes
3.4 Techniques développées au laboratoire
3.4.1 Technique de mesure de la distribution de la résistivité électrique d’une anode au laboratoire
3.4.2 Mesure de la résistivité électrique d’une anode pendant la cuisson à différent taux de chauffage
3.5 Four de cuisson
3.6 Évaluation du problème de fissuration des anodes industrielles
3.6.1 Évaluation qualitative et quantitative de la fissuration par l’analyse d’image
3.6.2 Campagne d’évaluation de la qualité des anodes industrielles
3.7 Conclusions
CHAPITRE 4
Caractérisation de la fissuration des échantillons des anodes industrielles au laboratoire
4.1 Introduction
4.2 Caractérisation d’une anode crue
4.2.1 Travail expérimental
4.2.2 Résultats et discussion
4.3 Analyse tomographique
4.3.1 Travail expérimental
4.3.2 Résultats et discussion
4.4 Caractérisation des échantillons d’anode provenant de l’électrolyse
4.4.1 Travail expérimental
4.4.2 Résultats et discussion
4.5 Caractérisation des échantillons en carbone cuit à différent taux de chauffage
4.5.1 Travail expérimental
4.5.2 Résultats et discussion
4.6 Conclusions
CHAPITRE 5
Refroidissement des anodes crues
5.1 Introduction
5.2 Évaluation de la température de refroidissement par un modèle mathématique
5.2.1 Solution de l’équation thermique de conduction transitoire en 3D
5.3 Calcul du stress thermique
5.4 Travail expérimental
5.4.1 Expériences réalisées
5.5 Résultats et discussion
5.5.1 Évaluation de la température de refroidissement
5.6 Conclusions
CHAPITRE 6
Évaluation du problème de la fissuration dans les anodes industrielles
6.1 Introduction
6.2 Travail expérimental
6.2.1 Mesure de la fissuration dans des anodes industrielles rejetées
6.2.2 Investigation de la fissuration par une campagne de mesure
6.3 Résultats et discussion
6.3.1 Évaluation de la fissuration par l’analyse d’image
6.3.2 Campagne de mesure
6.3.3 Investigation de la fissuration interne
6.3.4 Effet de différents paramètres sur le problème de la fissuration
6.3.5 Fissuration par d’autres paramètres
6.4 Conclusions
CHAPITRE 7
Évaluation de la fissuration dans les anodes fabriquées à l’échelle pilote au laboratoire d’UQAC
7.1 Introduction
7.2 Travail expérimental
7.2.1 Anodes fabriquées
7.2.2 Caractérisation des anodes
7.2.3 Cuisson
7.2.4 Mesure de l’évolution de la résistivité électrique pendant la cuisson
7.3 Résultats et discussion
7.3.1 Effet de l’agrégat
7.3.2 Effet des mégots
7.3.3 Effet de pourcentage du brai
7.3.4 Effet du temps de vibration
7.3.5 Effet de pression
7.3.6 Effet du procédé de refroidissement
7.3.7 Impact du taux de chauffage sur la fissuration
7.3.8 Niveau de cuisson et fissuration
7.3.1 Corrélation entre les propriétés de l’anode et la qualité des anodes
7.3.2 Mesure de la résistivité électrique pendant la cuisson à différents taux de chauffage
7.4 Effet des paramètres d’opération sur la qualité des anodes (laboratoire/usine)
7.5 Conclusions
CHAPITRE 8
Conclusions générale