Étude de la formation des boues dans une cellule d'électrolyse d'aluminium

Description du projet

Contexte:
La production de l'aluminium (Al) se base sur différentes technologies qui constituent des variantes du
procédé dit de Hall-Héroult (H-H). De 1900 à 2011, la production mondiale de l'aluminium est passée de
8000 à 45 millions de tonnes. Au Canada, on en produit annuellement 3 million de tonnes. Le procédé HH
peut se résumer ainsi : l'électrolyse de l'alumine dissoute dans un bain à base de cryolite fondue
nécessitant une température comprise entre 940 et 980oC. Ce procédé requiert une cuve dite H-H et des
matériaux résistants des points de vue chimique, thermique et mécanique. Depuis 1886, plusieurs
avancées technologiques ont permis des améliorations notables au procédé. Cependant, la
consommation élevée d'énergie, de l'ordre de 14000 kWh/t d'aluminium, nécessite une meilleure
compréhension des phénomènes en jeu pour continuer d'améliorer le rendement énergétique d'une
cuve.

Objectif:
Notre projet a pour but la compréhension de la formation des dépôts observés à la surface de la cathode
durant l'opération de la cellule. Ces dépôts affectent la résistance électrique à la surface de la cathode,
ce qui occasionne une augmentation de la chute de voltage (CV). Plus spécifiquement, ce projet étudiera
les paramètres qui affectent la formation de tels dépôts à la surface cathodique, lesquels influencent de
façon importante la consommation énergétique de la cuve d'électrolyse durant la production de
l'aluminium.

Méthodologie
Dans cette perspective, le rôle des différents types de cathode, l'effet de la re-dissolution des dépôts déjà
formés sur la surface de la cathode, de même que le rôle de l'évolution du changement des
températures au démarrage d'une cuve d'électrolyse sur la formation des dépôts seront étudiés plus en
détail dans ce projet. Les étudiants recrutés devront devenir familier avec le domaine de projet en
complétant une revue de la littérature. Elle ou il sera responsable d’approfondir les aspects
fondamentaux du projet comme les modèles thermodynamiques. Par la suite, des essais expérimentaux
seront faits sur des bancs d’essais. Des analyses post-mortem de cuves industrielles seront aussi
complétées afin de comparer les résultats entre le laboratoire et l’usine. Finalement, un mémoire ou une
thèse par articles sera rédigé.

Financement offert

Oui

Partenaire(s)

Rio Tinto, Carbone Savoie

La dernière mise à jour a été faite le 12 mars 2024. L’Université se réserve le droit de modifier ses projets sans préavis.