Étude du comportement thermo-chimio-mécanique de la pâte monilithique

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L'aluminium est produite à partir de l'alumine en utilisant un procédé d'électrolyse appelé procédé Hall Héroult. Dans ce procédé, de grandes cuves d'acier revêtues de matériaux carbonés et réfractaires sont utilisées pour effectuer l'électrolyse. Pour joindre les différentes composantes et assurer une certaine étanchéité au revêtement, une pâte crue à base de carbone appelée pâte monolithique ou pâte à brasquer est vibrocompactée pour former les joints entre les composantes. Avant sa mise en opération, la cuve doit être préchauffée à une température approchant 950 C, température à laquelle sera versé l'électrolyte liquide requis pour effectuer l'électrolyse de l'alumine. La phase de démarrage d'une cuve d'électrolyse est une étape importante qui a un effet déterminant sur sa durée de vie. Si elle n'est pas effectuée de manière optimale, le niveau de contrainte dans les composantes de la cuve peut excéder la limite de résistance de certains matériaux, des fissures peuvent apparaître et provoquer un bris prématuré de la cuve. La pâte à brasquer, initialement crue et déformable, offre une certaine élasticité à l'assemblage carboné. Ainsi, en cours du préchauffage, la dilatation thermique des matériaux carbonés compresse la pâte qui, d'initialement crue (rigidité faible), passe à l'état cuit (rigidité élevée). De plus, au cours de la cuisson de la pâte, il y a dégagement de volatile, développement de porosité puis contraction de la pâte (en addition à sa dilatation thermique). Durant cette période critique, les propriétés mécaniques de la pâte monolithique varient de manière importante selon la température et le temps de cuisson. Ce projet à pour but d'étudier et de caractériser le comportement thermo-chimio-mécanique de la pâte à brasquer durant la phase de préchauffage des cuves d'électrolyse. À l'issue de ce projet, le comportement de la pâte devrait être connu. Les résulats obtenus seront utilisés dans des modèles mathématiques pour étudier le comportement de la cuve sous différentes conditions de préchauffage ce qui permettra d'optimiser son utilisation et aussi d'augmenter la durée de vie des cuves d'électrolyse.