ENCYCLOPÉDIE DE LA RECHERCHE SUR L’ALUMINIUM AU QUÉBEC 2013 | Page 18
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PRODUCTION D’ALUMINIUM
ALUMINIUM PRODUCTION
ÉTUDE DE LA FORMATION ET DE L’ÉVOLUTION D’AGRÉGATS
D’ALUMINE DANS LE PROCÉDÉ HALL-HÉROULT
STUDY OF THE FORMATION AND THE EVOLUTION OF ALUMINA
AGGLOMERATES IN THE HALL-HEROULT PROCESS
Véronique Dassylva-Raymond1, László I. Kiss1, Sándor Poncsák1, Patrice Chartrand2,
Jean-François Bilodeau3, Sébastien Guérard3
3
1 Université du Québec à Chicoutimi, Saguenay
2 École Polytechnique de Montréal, Montréal
Centre de recherche et développement Arvida, Rio Tinto Alcan, Saguenay
PROBLÉMATIQUE
MODÈLE MATHÉMATIQUE
La dispersion et la dissolution de l’alumine dans le bain électrolytique sont des
étapes critiques au bon fonctionnement du procédé Hall-Héroult. La présence
d’agrégats d’alumine nuit à la fois au taux de dissolution de l’alumine et à la stabilité
de la cuve.
Le modèle mathématique est divisé en plusieurs modules décrivant les différents
mécanismes de transfert de chaleur et de masse.
1.
2.
3.
4.
5.
Modèle d’évolution de l’humidité
Modèle de solidification avec transfert de masse
Infiltration sous forme liquide et gazeuse
Transformation γ→α et évolution de la porosité
Modèle de dissolution et de désintégration
Le modèle utilise les équations de conservation d’énergie et de masse en une dimension.
Coordonnées cartésiennes
Coordonnées sphériques
Conservation
d’énergie
Conservation de
masse
Rapide solidification
(non-équilibre thermodynamique)
Schéma du procédé Hall-Héroult
Coefficient de
partition
(partiellement redessiné)1
La formation d’agrégats d’alumine est causée par la combinaison de l’apparition
d’une couche de bain solidifié (gelée) et de la transformation γ → α de
l’alumine. Cette couche de bain solidifié piège les grains d’alumine, les maintenant
physiquement ensemble, permettant la formation d’un réseau d’interconnections
entre les grains d’alumine par frittage.
Infiltration
Flux massique
(gaz et liquide)
Contribution des flux massiques au
transfert de chaleur
Phénomènes
considérés
Évolution de la porosité
Dilatation thermique
Infiltration liquide
Frittage
RÉSULTATS
où Pi=v iδi/Dij es
.
Exemple de résultats : Comparaisons avec
les études expérimentales de Walker [3]
Étapes de formation et impacts des agrégats sur le procédé Hall-Héroult
OBJECTIFS
Développer un modèle mathématique globale décrivant la
formation et l’évolution d’un agrégat d’alumine
Véronique Dassylva-Raymond
László I. Kiss
Sándor Poncsák
Université du Québec
à Chicoutimi
Patrice Chartrand
École Polytechnique
de Montréal
Jean-François Bilodeau
Sébastien Guérard
Centre de re