Etude Experimentale Du Comportement Thermo-Chimio-Mecanique Des Anodes De Carbone en Phase De Cuisson

摘要

Les anodes de carbone sont des composantes de toute premiere importance pour l'industrie de l'aluminium et ce, en raison de leur role critique dans la production du metal de premiere fusion. Toutefois, leur cout de fabrication represente une part considerable du cout total de la production de l'aluminium. Par consequent, l'amelioration en continue de la qualite de ces anodes, qui constitue une preoccupation majeure pour l'industrie tout en presentant des defis de taille pour les ingenieurs et les scientifiques, s'avere primordiale pour la reduction des couts et l'augmentation de la productivite, ainsi que pour la consommation du carbone et par consequence, l'emission des gaz a effet de serre.;La fabrication des anodes de carbone passe par la production d'une pâte de carbone qui est ensuite mise en forme afin d'obtenir une anode crue (verte), et qui est ensuite cuite selon des specifications particulieres. Ladite etape de cuisson est consideree comme etant la phase la plus longue et la plus couteuse du cycle de fabrication des anodes de carbone.;De plus, une anode de bonne qualite est caracterisee par une faible resistivite electrique, une resistance mecanique elevee a la generation et a la propagation des fissures ainsi que par une faible reactivite. Afin d'obtenir des anodes rencontrant ces exigences, une bonne comprehension de l'evolution de leurs proprietes thermo-chimio-mecaniques durant ladite phase de cuisson demeure cruciale. Cependant, les approches traditionnelles de caracterisation en phase de cuisson ne sont toujours pas bien adaptees pour representer le comportement a un niveau de cuisson donne et ce, en raison de l'evolution en continue des reactions chimiques. Dans le cadre de ce projet, une approche innovante est proposee afin d'obtenir une evolution coherente des proprietes mecaniques (elasticite, fluage, resistance) et ce, par l'identification d'une temperature critique pour la realisation des essais. Cette temperature a ete identifiee suite a des essais de thermogravimetrie sur des echantillons cuits a differentes temperatures, afin de preciser le niveau de reactivite desdits echantillons.;Les essais ont initialement ete realises a l'aide du systeme GleebleRTM et par la suite, a l'aide d'un montage de compression uniaxiale realise sur une presse CRIMSRTM et ce, afin d'obtenir une meilleure precision de mesures pour certains niveaux de cuisson et de pouvoir realiser les essais de fluage/recouvrance. Les echantillons, obtenus d'anodes vertes en provenance d'Aluminerie Alouette Inc. (AAI), ont egalement ete soumis a des essais de dilatometrie libre et ce, afin de caracteriser les differents mecanismes de deformation en presence. Finalement, des essais triaxiaux a temperature ambiante, jumeles a une procedure de correction ont ete realises afin de caracteriser l'evolution de l'enveloppe de rupture en fonction du niveau de cuisson. Ladite procedure de correction, consiste a appliquer le rapport de resistance a chaud versus a l'ambiant obtenu des essais uni-axiaux sur les resistances obtenues de l'essai triaxial pour un niveau de cuisson donne. Certains elements proposes dans le cadre de ce memoire revetent un caractere original, et les resultats obtenus sont parfaitement coherents avec l'evolution des caracteristiques chimiques du materiau constituant l'anode de carbone.