Prédiction de l'efficacité de courant du procédé Hall-Héroult /

Abstract

IV REMERCIEMENTS Emissions gazeuses lors du fonctionnement normal de la cuve 45 Emissions gazeuses lors d'un effet anodique 46 Bilan énergétique 493.4.1 Énergie reliée à la réaction 49 Pertes énergétiques 513. Le procédé Hall-Héroult, comme la totalité des procédés industriels, n'est pas efficace à 100 %. Il se produit lors du fonctionnement de la cuve une réaction nommé réoxydation du métal dissous, qui nuit grandement au taux de production. Une quantité d'aluminium, initialement dans la couche de métal liquide, peut, sous l'influence du mouvement de l'interface bain-métal et par diffusion, se dissoudre dans le bain. Une fois dans le bain, l'aluminium dissous se déplace jusqu'à la couche gazeuse sous l'anode, sous l'effet de la forte convection engendrée par les effets magnétohydrodynamiques, par les bulles ainsi que par l'effet Marangoni. En contact avec le dioxyde de carbone, l'aluminium est réoxydé selon la réaction présentée ci-dessous.Afin de quantifier cette réduction de production, on doit définir un rendement de production, nommé efficacité de courant. Ce rendement correspond à la quantité réelle de métal produit dans la cuve sur la quantité théorique possible de produire selon la loi de On retrouve, à ce jour, plusieurs stratégies visant l'accroissement de l'efficacité de courant des cuves Hall-Héroult, soit essentiellement par l'amélioration du contrôle du procédé ainsi que par la recherche des paramètres d'opérations optimaux tels que la composition chimique du bain et l'ampérage. Système de contrôleLa principale difficulté rencontrée lors de la mise au point d'un système de contrôle efficace est reliée au manque d'informations disponibles en temps réel. En raison de l'environnement hostile de la cuve, on retrouve peu de variables mesurables qui peuvent être exploitées pour le contrôle de ce procédé. Le seul signal en temps réel, utilisé à ce jour, est le voltage de la cuve. Plusieurs autres paramètres tels que la composition chimique et la température du bain, sont pris manuellement et ne sont pas nécessairement introduits dans le système de contrôle.À l'aide du signal du voltage et de l'ampérage de la cuve, on calcule la pseudo résistance. Cette dernière nous informe de façon qualitative de la teneur en alumine du 7 bain, de la distance anode-cathode ainsi que de la stabilité de la cuve. Le système de contrôle observe la variation de ce paramètre et effectue les actions appropriées afin d'optimiser la production et de réduire la consommation énergétique. Ces actions peuvent être, par exemple, le déplacement vertical du bloc anodique ainsi que l'alimentation de la cuve en alumine. La pseudo résistance à elle seule ne permet pas la compréhension totale des phénomènes physiques se produisant dans la cuve lors de son opération. Recherche de paramètres opérationnels optimauxLe procédé Hall-Héroult fait intervenir plusieurs disciplines scientifiques telles que F électrochimie, la chimie, la thermodynamique, le transfert de chaleur, les phénomènes magnétohydrodynamiques, la dynamique des fluides ainsi ...