ENCYCLOPÉDIE DE LA RECHERCHE SUR L’ALUMINIUM AU QUÉBEC 2013 | Page 55

NOUVEAUX PRODUITS ET MATÉRIAUX À BASE D'ALUMINIUM
NEW ALUMINIUM BASED PRODUCTS AND MATERIALS

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OBSERVATION ET CARACTÉRISATION DU MÉCANISME
Dissolution Mechanism of Alumina in a Molten
DE DISSOLUTION DE L’ALUMINE DANS LA CRYOLITHE FONDUE
Cryolite Cell
DISSOLUTION MECHANSIM OF
ALUMINA IN A MOLTEN CRYOLITE CELL
Antoine Molin1, Laszlò I. Kiss1, Sandor Poncsak1, Sébastien Guérard2,
Jean-François Bilodeau2
2

1 Université du Québec à Chicoutimi, 555 boul. de l’Université, Chicoutimi (QC), Canada
Centre de Recherche et Développement Arvida, 1955 boul. Mellon Édifice 110, Jonquière (QC), Canada

OBJECTIF DU PROJET

L’aluminium est produit industriellement à partir de l’alumine selon le
procédé Hall-Héroult.

Étudier le mécanisme et la cinétique
de la dissolution de l’alumine dans un
bain de cryolite fondue.

La poudre d’alumine (Al2O3) est dissoute dans un bain électrolytique
qui est composé principalement de cryolite liquide (Na3 AlF6 ).
Le comportement et les mécanismes de dissolution de l’alumine lors de
l’injection sont des aspects problématiques du procédé.

DÉFIS TECHNIQUES
1. Reproduire les conditions d’opérations et les paramètres
d’injection d’alumine d’une cuve industrielle

Schéma d’une cuve d’électrolyse de
l’aluminium

• Formation de radeaux d’alumine à la surface du bain
• Formation d’agglomérats d’alumine qui coulent jusqu’au bas de la cuve
RALENTISSEMENT DE
DISSOLUTION DE
L’ALUMINE

2. Observer les mécanismes de dissolution de l’alumine par une vue
latérale et une vue supérieure
3. Mesurer la concentration d’alumine dans le bain de cryolithe fondu
A. Système d’échantillonnage robotisé
- Formation de gelée dans un tube d’échantillonnage
- Échantillons analysés en laboratoire
B. Système de voltammétrie
- Induction d’un effet anodique à la surface de la sonde
qui dépend de la concentration d’alumine

DIMINUTION DE
L’EFFICACITÉ DE
L’ÉLECROLYSE

Radeaux en surface

L’échantillonnage de cryolithe et d’alumine après l’injection est pratiquement
impossible dans les cuves d’électrolyse industrielles. La visualisation interne du
phénomène est tout autant difficile à effectuer.
• Design d’une cuve industrielle empêche la visualisation
• Environnement extrêmement chaud et corrosif
• Présence de puissants champs magnétiques

Visualisation

Tube
d’échantillonnage

Sonde de
voltammétrie

Représentation schématique du four

Voltammétrie

Échantillonnage

Remerciements

Les auteurs tiennent à remercier le Conseil de recherches en sciences naturelles
et en génie du Canada (CRSNG), Rio Tinto Alcan ainsi que le Centre québécois
de recherche et de développement de l'aluminium (CQRDA) pour leur soutien
financier au projet.

L’échantillonnage permet d’observer
l’évolution de la concentration
d’alumine en fonction du temps
Total

Dissous

État initial

Suite à une calibration des paramètres,
le système de voltammétrie va
permettre de mesurer la concentration
d’alumine en temps réel suite à une
injection

Sébastien Guérard
Jean-François Bilodeau
Centre de Recherche
et Développement Arvida,
Rio Tinto Alcan

% molaire

Réalisation d’expérimentations supplémentaires
Modifications des paramètres d’opération
- Techniques d’injection
- Chimie du bain
- Quali