Evolution structurale et microtexturale de matériaux carbonés traités à haute température

Microtextural and textural behaviour of carbonaceous materials during heat temperature treatment

• Auteur / Autrice : Cécile Blanche
• Direction : Jean-Noël Rouzaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Orléans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbures

Cathodes

Matériaux -- Texture

Carbone

Anthracite

Résumé

Deux phénomènes "atypiques" de graphitisation, c'est-à-dire différents du mécanisme classique de la graphitisation progressive sous l'effet d'un pur traitement thermique, font l'objet de ce travail: il s'agit de la graphitisation de carbonisats microtexturés "2D", les anthracites, et de la graphitisation catalytique en présence de fer. Les anthracites, du fait de leur microtexture mésoporeuse, devraient être non graphitisables; or, ils se comportent comme des carbones graphitisables au delà de 2000°C. Quant à la formation de graphite lors du traitement thermique de carbones en présence de fer, elle intervient à des températures bien inférieures « l400°C) à celle de la graphitisation thermique pure (2800°C). Ces mécanismes étudiés sont en connexion avec des problèmes industriels: respectivement, la manufacture des cathodes destinées à l'électrométallurgie à base d'anthracites calcinés, qui requiert une graphitisation au moins partielle, et la formation de graphite dans les hauts-fourneaux, indésirable pour leur bon fonctionnement. Les techniques mises en oeuvre (MET, MEB, microscopie optique, DRX, DPAX, spectroscopie Raman) donnent la possibilité de décrire nos objets à différentes échelles, une attention particulière étant portée à la microtexture (échelles nano- à micrométriques). La cohérence des résultats obtenus nous permet d'avancer certaines hypothèses sur les mécanismes de graphitisation: 1 - la graphitisation des anthracites n'est que partielle et correspond au passage d'une microtexture poreuse à une microtexture lamellaire, plus ou moins marqué selon la microtexture de l'anthracite de départ. Plus l'orientation préférentielle suivant un plan est forte, plus l'anthracite est graphitisable: la graphitisabilité est donc fonction des contraintes subies lors de l'histoire géologique du matériau 2 - la formation de graphite à partir de carbonisats de référence en présence de fer s'effectue selon deux mécanismes possibles: via la décomposition de carbures intermédiaires instables ou par dissolution-rejet. La formation de graphite dans des prélèvements effectués dans un haut-fourneau peut alors être discutée.