Modélisation des propriétés dynamiques et de transport des solutions métal-sel fondu. Application à la conductivité électronique des bains cryolithiques pour le procédé Hall-Héroult

L'aluminium est un élément métallique très prisé pour ses nombreuses propriétés physicochimique, mécanique, thermique et électrique. Cela en fait un métal de choix dans de nombreux domaines, et la demande mondiale ne cesse donc d'augmenter, principalement dans les pays émergents. L'aluminium ne se trouve pas à l'état naturel, il est fabriqué à partir du procédé Hall-Héroult, un procédé électrolytique durant lequel de l'alumine solide est dissoute dans un bain cryolithique (Na3AlF6). Mais le rendement de ce procédé n'est pas de 100 %, une partie de la perte d'efficacité de courant est dû à la dissolution du métal dans le bain à l'interface bain-métal, qui va réagir avec le CO2 dissout lui aussi dans le bain. La mesure de la conductivité électrique devient donc un outil intéréssant, et plus spécifiquement de sa composante électronique, afin de connaître la quantité de métal présente dans le bain cryolithique. Malheureusement, il n'existe pas de modèles permettant de prédire la conductivité électronique des bains cryolithiques.

Abstract

Aluminium is a highly prized metallic element for its many physico-chemical, mechanical, thermal and electrical properties. This makes it a metal of choice in many areas, and global demand continues to increase, mainly in emerging countries. Aluminium is not in its natural state, it is manufactured from the Hall-Héroult process, an electrolytic process in which solid alumina is dissolved in a cryolitic bath (Na3AlF6). But the efficiency of this process is not 100%, part of the loss of current efficiency is due to the dissolution of the metal in the bath at the bath-metal interface, which will react with the CO2 also dissolved in the bath. The measurement of electrical conductivity therefore becomes an interesting tool, and more specifically of its electronic component, in order to know the quantity of metal present in the cryolithic bath. Unfortunately, there are no models available to predict the electronic conductivity of cryolite baths.