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Dans les alumineries, l'anode, le réducteur de la cellule d'électrolyse, est composé de coke et de brai ce dernier agissant comme liant. Lors de la cuisson de la pâte anodique de nombreux HAP sont dégagés essentiellement par la technologie Söderberg. Le brai obtenu par la distillation du goudron est le principal responsable de l'émission de HAP. Certains de ces HAP sont reconnus pour leurs effets néfastes sur les organismes vivants. Les efforts ont amené vers la réduction des émissions totales de HAP et par la suite vers la fabrication de brais à bas HAP, c'est-à-dire au potentiel génotoxique réduit. Il devient toutefois de plus en plus ardu de minimiser la libération de HAP du brai sans connaître l'influence des transformations chimiques du brai et de la pâte en cours de chauffage. Le présent travail vise à étudier le comportement de divers brais et pâtes soumis à la pyrolyse. Deux montages expérimentaux ont été utilisés. Le premier enregistre la perte de masse en fonction de la température, recueille les hydrocarbures lourds émis aux gammes de température voulues et analyse en continu les gaz non condensables. Le second permet de quantifier la fraction massique de gaz condensables et non condensables ainsi que de recueillir les matières volatiles condensables. Dans les deux cas, quatorze HAP et le taux de matières solubles ont été analysés sur les échantillons de condensât. Les expériences ont été effectuées avec un brai de référence, deux brais réguliers avec leur pâte respective et deux brais à bas HAP possédant eux aussi leur pâte respective. Les échantillons dont la masse était de 10 g ou 50 g étaient soumis à un chauffage pouvant aller jusqu'à 1050 °C à des vitesses de chauffe de 10 °C/h, 30 °C/h, 50 °C/h et 100 °C/h. Ce travail décrit les courbes thermogravimétriques, la distribution des gaz non condensables H2 et CH4 en fonction de la température et celle des gaz condensables à des intervalles de température: 250-350 °C, 350-450 °C, 450-550 °C et 550-650 °C

Dans l'industrie de l'aluminium les fours de cuisson d'anodes sont utilisés afin que celles-ci acquièrent les propriétés électriques et mécaniques nécessaires pour leur utilisation dans les salles de cuves. Pour leur cuisson, les anodes sont placées dans des alvéoles (ou chambres) entre lesquelles des conduites permettent une circulation d'air. Le four étudié comporte un total de sept (7) chambres divisé en trois sections. La section de préchauffage compte deux chambres, la section des feux (deux chambres) est celle où sont situés les brûleurs et finalement en amont on retrouve la section de refroidissement (trois chambres). Les équations de base qui sous-tendent le modèle sont au nombre de trois (3). L'équation de transfert de chaleur par conduction en régime non stationnaire permet de calculer les températures à l'intérieur des solides qui se composent de trois (3) matériaux; la brique, le poussier de garnissage et l'anode. L'équation de bilan d'énergie associé au gaz permet de calculer la température du gaz ainsi que la chaleur échangée entre le gaz et la paroi. Finalement, l'équation de bilan de quantité de mouvement permet de calculer le débit des gaz et la pression à l'intérieur de la conduite. La méthode de résolution consiste à calculer la température des gaz ainsi que la chaleur échangée (paroi-gaz) pour un intervalle de temps donné. La chaleur échangée est ensuite appliquée à la région solide ce qui permet de calculer la température à l'intérieur de celle-ci à la fin de l'intervalle de temps. Le même processus est alors repris pour la simulation complète d'un cycle de cuisson. La résolution des équations de base requiert l'évaluation de plusieurs variables intermédiaires. Ainsi le programme doit calculer la quantité d'énergie fournie par la combustion des matières volatiles dégagées lors de la cuisson. Il doit aussi évaluer la quantité d'air qui infiltre à l'intérieur de la cloison. De plus, il est essentiel de connaître les pertes thermiques par les fonda

Dans un complexe de fabrication d'aluminium, le procédé de cuisson des anodes donne lieu à une libération importante de matières volatiles combustibles. Le présent travail vise à mieux comprendre la cinétique de dégagement de ces substances. À cette fin, un dispositif thermogravimétrique de grandes dimensions a été mis au point de façon à pouvoir simuler le mieux possible l'environnement industriel. Des échantillons de deux masses distinctes ont été soumis à la pyrolyse à différents rythmes de chauffage. La perte de poids et les concentrations des gaz dégagés ont été enregistrées tout au long de la montée en température. Les résultats cinétiques sont rapportés pour le méthane, l'hydrogène et le goudron. L'ordre de réaction ne varie pas avec la vitesse de chauffage alors que l'énergie d'activation et le facteur pré-exponentiel augmentent. De plus, pour les grosseurs d'échantillons étudiées, il a été trouvé que la masse du solide n'influence pas la valeur des paramètres cinétiques.

RÉSUMÉ La présente étude vise la modélisation et la simulation du four Riedhammer pour la cuisson des cathodes. On retrouve trois principales sections. La première section décrit le fonctionnement et la géométrie du four Riedhammer utilisé au Centre des Produits Cathodiques de l'usine d'Arvida. La seconde section explique en détail la théorie du modèle dynamique et les équations s'y rattachant. On détaille entre autres les hypothèses simplificatrices, les équations de bilan d'énergie et de quantité de mouvement, le calcul du coefficient de transfert de chaleur, la méthode de résolution par différences finies "Hopscotch", la méthode de calcul des températures initiales de solide et la méthode utilisée pour les chambres en feu. Finalement, dans la dernière section, on simule des cycles de permutation de 28, 56 et 112 heures, puis on étudie les résultats obtenus.

Le brai, produit de distillation du goudron, est une substance utilisée pour différentes applications selon ses caractéristiques. Pour un brai donné, ayant un point de ramollissement déterminé (KS - 70°C), on peut, grâce à des traitements thermiques, modifier modérément certaines de ses caractéristiques, i.e., augmenter sa teneur en carbone fixe, sans pour autant altérer de manière notable ses propriétés imprégnantes. Le présent travail vise à étudier le comportement de différents brais ayant subi, ou non, des modifications, et à déterminer la loi de chauffe la mieux adaptée à la pyrolyse de ces échantillons. L'appareillage est constitué d'un système thermogravimétrique à grande échelle de façon à simuler le plus possible l'environnement industriel. Les pertes de poids et les concentrations des matières volatiles dégagées sont enregistrées tout au long de la montée en température. Les graphiques de comparaison de pertes de poids à différents taux de chauffe, les résultats cinétiques et les résultats des analyses qualitatives et quantitatives des substances condensables et non condensables sont rapportés pour chacun des brais. Ce travail a permis, en particulier, d'étudier le ressuage du brai par la technique dite "à deux creusets", cette technique étant une innovation dans ce domaine. Aussi, on a pu observer l'évolution des substances condensables dans le temps en fonction de la température. Quant aux substances non condensables, on a pu observer une bonne reproductibilité des quantités d'hydrogène d'un échantillon à un autre pour un môme brai. Il est possible d'affirmer que le taux de chauffe le mieux adapté à ces analyses est de 3°C/h, ce taux étant du môme ordre que celui Utilisé en industrie. Pour ce qui est de l'influence de la nature du brai, les résultats obtenus tendent à démontrer que le 553/86 affiche une qualité supérieure par rapport aux autres en terme de quantité de carbone résiduelle dans les électrodes à la fin de la pyrolyse.

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