Modèle thermodynamique et d'équilibres de phases pour un flux salin chloro-fluoré utilisé dans le traitement des métaux et le recyclage des alliages d'aluminium

Dans le cadre du recyclage des alliages d’aluminium à base de Mn par traitement avec des flux salins chloro-fluorés, cette étude vise à comprendre le transfert chimique de Mn entre le métal liquide et le flux salin. L’objectif est de développer un modèle thermodynamique permettant d’étudier l’élimination ou le recyclage du manganèse, en créant une base de données pour des flux salins à base de fluorure de manganèse. Un modèle thermodynamique pour des flux salins à base de chlorures (Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Mn2+ || Cl–) a déjà été intégré dans la base de données publique FTsalt du logiciel thermochimique FactSage. Dans ce travail, l’accent est mis sur les flux salins à base de fluorures (Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Mn2+ || F–), et les deux bases de données sont ensuite fusionnées pour obtenir un modèle thermodynamique pour le système réciproque chloro-fluoré Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Mn2+ || Cl–, F–. La modélisation thermodynamique repose sur l’approche CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams), permettant de modéliser les sous-systèmes de sels (à base de MnF2) binaires, ternaires et quaternaires à partir de données expérimentales (principalement des diagrammes de phases) issues de la littérature. Le Modèle Quasichimique Modifié dans l’approximation des quadruplets est utilisé pour la solution liquide, car il prend en compte simultanément l’ordre à courte distance entre les ions premiers voisins (cation-anion) et seconds voisins (cation-cation et anion-anion). Les solutions solides sont modélisées à l’aide du "Compound Energy Formalism", avec des sous-réseaux définis en fonction des espèces chimiques présentes. L’étude débute par une analyse approfondie du composé unaire MnF2, puis se poursuit avec la modélisation des systèmes binaires à ion commun LiF-MnF2, NaF-MnF2, KF-MnF2, MgF2-MnF2, CaF2-MnF2 et MnCl2-MnF2. Les systèmes ternaires de fluorures (LiF-KF-MnF2, LiF-NaF-MnF2 et NaF-KF-MnF2) sont ensuite étudiés, suivis par les systèmes ternaires réci-proques (KCl-KF-MnCl2-MnF2 et NaCl-NaF-MnCl2-MnF2), et finalement un système qua-ternaire réciproque (Na+, K+, Mn2+ || Cl–, F–). Pour les trois systèmes ternaires de fluorures considérés, un modèle asymétrique (de type Kohler-Toop) a été appliqué, en considérant MnF2 comme composant asymétrique. Puisque le modèle thermodynamique développé ne s’appuie que sur des données expérimentales issues de la littérature, une bibliographie très approfondie, accompagnée d’une analyse critique, a été réalisée tout au long de cette étude, afin de renforcer la fiabilité du modèle.