Réduction de la résistance électrique des assemblages anodiques

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La production de l'aluminium est obtenue à partir de l'alumine à l'aide d'un procédé électrolytique dit de Hall-Héroult. Un courant électrique de forte intensité passe du système anodique à la cathode par l'entremise d'un bain de cryolite fondu avec du fluorure d'aluminium en excès et certains autres additifs. Durant ce procédé, le carbone de l'anode est alors consommé graduellement et cette dernière doit donc être remplacée à tous les 20 à 30 jours. Le système anodique est généralement composé d'une anode de carbone dans laquelle vient s'insérer, à l'intérieure de trous localisés sur sa partie supérieure, une structure bimétallique qui sert à la fois de support mécanique et de conducteur électrique. La partie inférieure de cette structure comporte un certain nombre de rondins en acier réunis en sa partie supérieure d'une tige en aluminium ou en cuivre. Les rondins sont retenus dans les tourillons à l'aide d'une fonte de scellement. Lors du scellement, la fonte subit, en solidifiant, un retrait générant ainsi un espace d'air entre celle-ci et le carbone. Conséquent des propriétés thermo-électro-mécaniques des constituantes et interfaces de ce système, il en résulte une chute de potentielle importante entre le point d'entrée du courant et la base de l'anode. Une simple réduction de 3 % de la chute anodique pour une salle de cuve comportant 288 cuves et opérant à un ampérage de 300 kA correspond à un montant annuel de l'ordre de 350 k$ et ce, en posant un tarif de 0,035 $ CDN par kWh. Ce projet a comme principal objectif d'établir une meilleure compréhension du comportement en service du système anodique et ce, afin d'en abaisser la chute de potentiel durant sa vie utile. Pour se faire, on propose de procéder à la caractérisation thermo-électro-mécaniques des matériaux et interfaces de contact et de développer un outil-métier prédictif validé, versatile et robuste, permettant la réalisation d'études paramétriques et de sensibilité aux niveaux géométrique, matériel et opérationnel - étapes essentielles à la conception et l'optimisation des systèmes anodiques. Le projet est réalisé en collaboration avec un important producteur d'aluminium canadien.